Вы здесь

Інтенсифікація процесів газодинаміки й масообміну в доменній плавці

Автор: 
Петренко Віталій Олександрович
Тип работы: 
Дис. докт. наук
Год: 
2008
Артикул:
3508U000483
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ
ПРОЦЕССОВ ПУТЕМ РАЦИОНАЛЬНОЙ СТРУКТУРИЗАЦИИ
СТОЛБА ДОМЕННОЙ ШИХТЫ
Для улучшения хода восстановительных процессов в доменной печи необходимо
распределять шихту и газ таким образом, чтобы на единицу объема газа
приходилось равное количество железорудного материала во всех радиальных зонах
доменной печи, т.е. стремиться к равномерному распределению газовых нагрузок
(соотношения между количеством газа и количеством железорудного материала) [1,
71-74, 78-86].
На доменных печах имеются достаточно надежные средства контроля за
распределением шихты и газа по радиусу доменной печи. Применение их позволяет
по температуре газа над уровнем засыпи определять в различных точках радиуса
колошника скорость и расход газа, расход руды и кокса и другие параметры,
характеризующие газодинамические и теплообменные процессы по радиусу доменной
печи [75]. Наиболее совершенная система контроля температуры на поверхности
засыпи - это система «Спиротерм», установленная на доменной печи объемом 5000
м3 [76, 77]. Применение указанных выше методов контроля позволяет с
определенной достоверностью судить о распределении газовых нагрузок по радиусу
доменной печи при осуществлении различных мероприятий по интенсификации плавки.
Однако далеко не все печи оборудованы подобными средствами контроля.
В настоящее время большое внимание уделяется вопросам совершенствования
распределения газового потока в доменной печи. Однако влияние газораспределения
на показатели доменной плавки изучено недостаточно, что является существенным
препятствием для эффективного регулирования процесса.
Исследование процесса восстановления в охлажденной азотом промышленной доменной
печи [78, 79] показало, что процесс восстановления начинался уже на верхних
горизонтах шахты, причем на периферии он протекал значительно интенсивнее, чем
у оси печи. Полученные данные позволяют судить о большой неравномерности
протекания восстановительного процесса по высоте и радиусу доменной печи.
Высокая скорость восстановления материалов в верхних горизонтах шахты,
связанная с переходом Fe3+—> Fe2+ объясняется благоприятными термодинамическими
условиями восстановления гематита и магнетита в верхней части печи. Отмечается,
что характер восстановления железорудных материалов по радиусу печи зависит от
отношения расходов газа и железо рудного материала, проходящих через единицу
площади сечения участка радиуса за одно и то же время. Избыток или недостаток
восстановительного газа ведет к перерасходу кокса и удаляет процесс
восстановления от оптимального, а наличие большой неравномерности
восстановительного процесса, установленное на действующих печах, дает основание
признать, что еще имеются резервы повышения эффективности плавки за счет
улучшения распределения газового потока.
К выводу о необходимости устранения неравномерности протекания
восстановительных процессов в доменной печи, обусловленной нерациональным
распределением железорудных материалов и газа по радиусу, приходит и целый ряд
исследователей, изучавших восстановительные процессы методом вертикального и
горизонтального зондирования [80-82].
Используя закономерности влияния уровня засыпи на распределение железорудного
материала и газа по радиусу доменной печи, В.Г. Воскобойников, Б.Ф. Чернобривец
и др. [83] предложили режим загрузки печи с циклическим изменением уровня
засыпи при постоянном порядке загрузки шихты. Применение этого способа загрузки
на доменных печах позволило повысить степень использования газового потока.
Для увеличения газопроницаемости столба шихтовых материалов и повышения степени
использования восстановительной способности газа И.И. Дышлевич с соавторами
[84, 85] рекомендуют применять разрыхляющие системы загрузки типа смешанных
подач KAKAv с целью форсировки доменной печи и снижения удельного расхода
кокса.
С целью интенсификации тепло- и массообменных процессов в доменной печи Н.А.
Савчук с соавторами [86] применили «импульсный» режим загрузки (7КРИvК). До
применения «импульсного» режима загрузки печь загрузили по системе загрузки
(КРИv). При «импульсном» режиме загрузки часть кокса загружалась в виде
периодически повторяемых «холостых» подач, которые образовывали в столбе шихты
слои кокса толщиной 1-2 м. При этом доля кокса, загружаемая в подачах с
железорудными материалами, уменьшается на 20-50%. Такой режим загрузки, по
мнению авторов, приводит к созданию в печи структуры столба шихты,
приближающейся к слоевой. В период работы с «импульсным» режимом загрузки кокса
получены более высокие технико-экономические показатели по сравнению с
сопоставительным периодом (KPИv) за счет уменьшения неравномерности
распределения шихты и газа.
Известно, что газопроницаемость столба шихтовых материалов в доменной печи
может определяться газопроницаемостью его верхней, «сухой», или нижней зоны. В
первом случае она целиком зависит от структуры столба материалов, т.е. от
радиальной неравномерности распределения шихты и газа и от гранулометрического
состава. Во втором случае, кроме этих факторов на газопроницаемость большое
влияние оказывает температура размягчения железорудных материалов, а также
состав и количество образующихся первичных шлаков.
Распределение шихты и газа на колошнике доменной печи влияет на расположение
зоны размягчения - плавления, оказывающей существенное влияние на
газопроницаемость низа печи [87]. Следует считать, что оптимальной для
доменного процесса является V-образная форма зоны плавления с максимальным
приближением ее основания к уровню воздушных фурм. При работе печи на
мн