Стабилизация соотношения расходов природного газа и дутья по фурмам доменной печи Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

объема, скорости истечения и, в конечном итоге, сопротивления. Расход дутья через данную фурму упадет, а на остальные - увеличится. Необходимо устроить несколько мест ввода природного газа и поставить краны для подключения их к магистрали [4].

Сочетание «бесконтактного» замера расхода дутья на фурму с «бесконтактным» способом регулирования его гарантирует надежную и продолжительную службу локальной системы автоматического регулирования расхода дутья по фурмам в горне доменных печей.

Список литературы

1. Бугаев К.М. Распределение газов в доменных печах. М.: Металлургия, 1974. 176 с.

2. Тарасов В.П., Тарасов П.В. Теория и технология доменной плавки. М.: Интермет Инжиниринг, 2007. 384 с.

3. Разработка и внедрение системы автоматического распределения дутья по фурмам / Н.Н. Сажнев, Н.И. Иванов, М.А. Стефанович и др. // Вопросы теплотехники и автоматизации металлургического производства: сб. науч. тр. / МГМИ им. Г.И. Носова. Магнитогорск, 1970. Вып. 76. С.4-9.

4. Необходимость и возможность оснащения современных доменных печей системами автоматического распреде-

Сведения об авторах

ления дутья нового поколения / Дружков В.Г., Ваганов

A.И., Прохоров И.Е., Ширшов М.Ю. // Теплофизика и информатика в образовании, науке и производстве: сборник докладов II Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (ТИМ ' 2013) с международным участием. Екатеринбург: УрФУ,2013. С.182-184.

5. Сажнев Н.Н. Система автоматического распределения дутья по фурмам доменной печи // Бюл. ЦИИН. 1969. №13. С. 37-39.

6. Автоматическое регулирование распределения дутья по фурмам доменной печи Кузнецкого металлургического комбината / Б.Н. Жеребин, В.А. Хромов, П.П. Мишин и др. // Сталь. 1964. №4. С.292-296.

7. Анализ работы доменной печи при автоматическом регулировании дутья по воздушным фурмам / Г.Е. Сенько,

B.Н. Оноприенко, А.П. Царицын и др. // Сталь. 1965. №7. С.590-593.

8. Рылов И.А., Финогенов В.А., Френкель М.М. Современные достижения в автоматизации управления технологией доменной плавкой // Повышение технического уровня и совершенствование технологии доменного производства: тез. докл. Всесоюз. научно-технического совещания (Липецк, май 1982). М.: Черметинформация, 1982. С.9-11.

Дружков Виталий Гаврилович - канд. техн. наук, доц. института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел. (3519) 29-84-30.

Ширшов Михаил Юрьевич - аспирант института металлургии, машиностроения и материалообработки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

♦ ♦ ♦

УДК 669.162.16

Сибагатуллин С.К., Харченко А.С., Полинов А.А., Павлов А.В., Семенюк М.А., Бегинюк В.А.

СТАБИЛИЗАЦИЯ СООТНОШЕНИЯ РАСХОДОВ ПРИРОДНОГО ГАЗА И ДУТЬЯ ПО ФУРМАМ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

Аннотация. Проведением промышленных испытаний на доменной печи ОАО «ММК» объемом 1370 м3 исследовано влияние стабилизации соотношения расходов природного газа и дутья по фурмам на ход доменной плавки.

Ключевые слова: доменная печь, природный газ, дутье.

Вдувание в горн доменной печи природного газа позволяет повысить экономичность доменной плавки при пониженной стоимости газа по отношению к скиповому коксу. Эквивалент замены обычно составляет 0,6-0,8 кг/м3 в зависимости от расхода газа и распределения процессов восстановления по температурным зонам. В связи с этим металлургические предприятия России стремятся поддерживать расход газа на предельно максимальном уровне, при превышении которого осложняется работа печи. Предельно допустимая

величина расхода газа зависит от расположения определяющей зоны по силовому взаимодействию потоков шихты и газа. При одинаковом расходе газа перемещение лимитирующей по газодинамике зоны из нижней в верхнюю часть печи может привести к осложнению хода доменного процесса [1].

Проведением опытных плавок на доменной печи ОАО «ММК» полезным объемом 1370 м3 выявили мероприятия, компенсирующие отрицательное действие расхода природного газа на отдельные стороны

Раздел 2

хода процессов. Для этого исследовали три периода. В первом расход газа составил 15,5 тыс. м3/ч, во втором и третьем - 16 тыс. м3/ч. В периоде II без компенсирующих мероприятий коэффициент равномерности [2] отношения расхода природного газа к дутью по фурмам снизился с 0,95 до 0,91. Интервалы между максимальной и средней, а также средней и минимальной величинами этого отношения увеличились соответственно с 0,5 и 0,9 до 1,2 (табл. 1). Доведение расхода газа до 16 тыс. м3/ч в периоде II сопровождалось увеличением удельного расхода кокса (табл. 2).

Основной причиной являлось снижение дренажной способности горна печи, о чем свидетельствуют повышение коэффициента сопротивления шихты в нижней части печи (табл. 4) и увеличение неравномерности работы печи по окружности (табл. 5).

Для эффективного использования природного газа в количестве 16 тыс. м3/ч в третьем периоде стабилизировали соотношение расходов газа и дутья по фурмам с учетом температуры периферийных газов. Это обеспечили путем регулирования расхода газа по фактическому количеству дутья, поступающему через соответствующую фурму. В результате интервалы между максимальной и средней, а также средней и минимальной величинами этого отношения уменьшились с 1,2 до 0,3 (см. табл. 1). Причем отклонение соблюдали таким образом, чтобы расход природного газа был выше в местах с пониженной температурой периферийных газов и наоборот (табл. 6). Таким образом, коэффициент равномерности распределения отношений расходов природного газа к дутью по каждой фурме увеличился с 0,91 до 0,97 (см. табл. 1).

Согласно табл. 6 на южной стороне печи температура периферийных газов была несколько выше, поэтому в эту область давали больше природного газа.

Таблица 2

Основные технологические показатели работы печи

Наименование показателей Расход природного газа, тыс. м3/ч

15,5 16,0 16,0

Удельный расход кокса (сухого, скипового), кг/т чугуна: фактический приведенный 449,4 439,9 452,2 440,1 447,9 436,5

Расход коксовой фракции, кг/т чугуна 12,0 11,7 9,8

Производительность, т/сут: по фактическому количеству загруженных подач 3640 3725 3641

приведенная 3682 3737 3701

Удельный расход всего топлива, кг/т

чугуна: фактический (кокс, природный газ, коксовый орешек) приведенный 535 526 541 529 537 525

Расход, кг/т чугуна: сырьевых материалов 1634 1448 1617

кварцита - 5 2

Интенсивность хода:

по дутью, м3/(м3 сут) по суммарному углероду, т/(м3 сут) 1,9 1,02 1,96 1,06 1,88 1,01

Рудная нагрузка, т/т 3,73 3,75 3,79

Содержание Fe в шихте, % 57,45 56,9 57,2

Таблица 3

Параметры колошникового газа в исследуемые периоды

Наименование показателей Расход природного газа, тыс. м3/ч

15,5 16,0 16,0

Состав колошникового газа, %: СО2 20,7 21,0 20,7

СО 24,2 24,4 23,9

Н2 8,6 8,7 8,4

Степень использования, %: СО 46,0 46,2 46,5

Н2 34,1 35,7 37,9

Температура в газоотводах, 0С 134,8 149,3 126,8

Давление колошникового газа, кПа 138 138 139

Градиент температур по периферии, °С 240 247 202

Уровень засыпи фактический, м 1,07 1,27 1,31

Таблица 4

Показатели газодинамического режима работы

Наименование показателей Расход природного газа, тыс. м3/ч

14 15 15,5 16,0 16,0

Длительность периода, сут 5 5 7 6 4

Коэффициент сопротивле-

ния шихты движению газов:

на колошнике 0,35 0,28 0,42 0,38 0,60

в горне 10,88 10,87 11,77 11,80 11,66

Динамический напор газа

на пустое сечение колош-

ника в рабочих условиях по 1,95 2,14 1,98 2,16 1,55

температуре и давлению, Н/м2

Таблица 1

Параметры дутья в исследуемые периоды

Наименование показателей Расход природного газа, тыс. м3/ч

15,5 16,0 16,0

Длительность периода, сут 7 6 4

Расход, м3/т чугуна: дутья природного газа 1117 101,5 1098 106 1115 108

Давление горячего дутья, кПа 257 258 258

Температура дутья,0С 1189 1180 1185

Расход водяного пара, г/м3 3,37 3,81 1,63

Содержание кислорода, % 26,9 27,6 26,9

Отношение расхода природного к дутью, %: среднее тах min 5,5 6,4 5,1 5,7 7,0 4,6 5,6 5,9 5,3

Интервал от среднего, max-среднее среднее - min 0,9 0,5 1,2 1 ,2 СО со

Коэффициент равномерности расхода ПГ к горячему дутью по фурмам 0,95 0,91 0,97

24

Теория и технология металлургического производства

Таблица 5

Показатели, характеризующие появление шлака по выпускам

Наименование показателя Расход при родного газа, тыс. м3/ч

15,5 16,0 16,0

Время от начала выпуска до появления шлака, мин: на летке № 1 (л) на летке № 2 (Т2) 13 9 17 6 8 11

Отношение Т1/ Т2 1,44 2,83 0,72

|т1 - т2| 4 11 3

Средневзвешанное значение между Т1 и Т2 (т) 10 11 10

Таблица 6

Усредненная температура периферийных газов в периоде III

Наименование показателей Расположение воздушных фурм и периферийных термопар по сторонам света

юг север

Усредненная температура периферийных газов, 0С 318 202

Усредненные отношения расходов газа и дутья по фурмам 5,56 5,62

Стабилизация соотношения расходов газа и дутья по фурмам при неизменном его расходе, равном 16 тыс. м3/ч, сопровождалась увеличением степени использования СО и Н2 соответственно с 46,2 до

46,5% и с 35,7 до 37,9% (см.табл. 3), снижением градиента температуры газа по периферии с 247 до 2020С (см. табл. 3). Это обеспечило снижение температуры колошниковых газов от 149 до 127°С. В периоде III снизился динамический напор газа на колошнике с 2,16 до 1,55 Н/м2.

Заключение

Стабилизация соотношения расходов природного газа и дутья по фурмам путем регулирования расхода газа по фактическому количеству дутья, поступающему через соответствующую фурму, обеспечила более эффективное его использование вследствие смещения процессов восстановления в зону умеренных температур. Это позволило снизить удельный расход кокса.

Список литературы

1. Влияние расхода природного газа на коэффициент сопротивления шихты в зависимости от условий хода доменной плавки / С.К. Сибагатуллин, А.С. Харченко, Е.О. Теплых, Р.Ф. Салахов, А.В. Чевычелов, В.А. Беги-нюк // Achievement of high school: материали за 8-а международна нучна практична конференция. Болгария, София: Изд-во София Бял ГРАД-БГ, 2012. С. 3-7.

2. Харченко А.С., Сибагатуллин С.К., Сысоев Н.П. Поступление коксового орешка совместно с агломератом и окатышами из шихтового бункера БЗУ в колошниковое пространство доменной печи // Изв. вузов. Черная металлургия. 2011. № 8. С. 18-19.

Сведения об авторах

Сибагатуллин Салават Камилович - д-р техн. наук, проф. института металлургии, машиностроения и материалообра-ботки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-30. Email: [email protected].

Харченко Александр Сергеевич - канд. техн. наук, доц. института металлургии, машиностроения и материалообра-ботки ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-84-30. E-mail: [email protected].

Полинов Андрей Александрович - начальник доменного цеха ОАО «ММК». Тел.: (3519) 24-38-77. E-mail: [email protected].

Павлов Александр Владимирович - заместитель главного металлурга по доменному производству ОАО «ММК». E-mail: [email protected].

Семенюк Михаил Александрович - старший мастер участка доменного цеха ОАО «ММК». E-mail: [email protected].

Бегинюк Виталий Александрович - ведущий специалист технологической группы доменного цеха ОАО «ММК». Тел.: (3519) 24-10-38. E-mail: [email protected].

♦ ♦ ♦