печи. ПЕЧИ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ. Печи черной металлургии 41. Технологические цепочки в металлургии
 Скачать 2.15 Mb.
|
Корекс) Технология Корекс разработана фирмой Voest Alpine (Австрия) и реа- лизована в таких странах, как Германия, ЮАР, Южная Корея, Индия. Ко- рекс лучше всего применять там, где нет коксовых печей, мало газообраз- ного топлива и есть избыток дешёвого угля. Он относится к процессам жидкофазного восстановления, хотя включает в себя как составную часть твёрдофазную металлизацию газовым восстановителем. Одна из главных отличительных черт технологии Корекс от доменного процесса – это ис- пользование кислорода вместо воздуха. Схема технологического процесса приведена на рис. 2.10. Основные элементы установки Корекс: высокотемпературная плавильно-газифика- ционная камера (плавильная печь), загрузочная камера для угля, восстано- вительная печь, скрубберы для очистки газа, циклонная батарея для горяче- го газа и сгуститель шлама после скрубберов. Принцип работы следующий. В восстановительную печь загружают кусковую руду (или агломерат, или окатыши, или смесь этих компонентов), которая проходит навстречу горячему (t = 800-850 °С) восстановительному газу и в основной своей массе восстанавливается до губчатого железа (до 90 % шихты). Степень металлизации 95-96 %. Далее губчатое железо шнековым транспортёром подаётся в верхнюю часть плавильной печи. В плавильной печи происходит окончательное вос- становление железа, его науглероживание, расплавление и нагрев расплава до температуры выпуска. Выпуски чугуна и шлака проводятся периодиче- 34 ски через специальные лётки в нижней части плавильной печи. Температура выпуска чугуна 1500-1550 °С. Восстановительный газ об- разуется в плавильной печи, где газифицируется уголь, загружае- мый сверху из загрузочной каме- ры посредством шнека. Этот газ содержит около 90-95 % СО и Н 2 , около 1-5 % СО 2 , а остальное азот, угольная пыль и частицы железа. Его температура от 1000 до 1300 °С (в зависимости от ка- чества угля и его влажности), давление – до 5 бар. Благодаря высокой температуре, высшие углеводороды, образовавшиеся из угля, довольно быстро разла- гаются на СО и Н 2 . Таким обра- зом, в плавильной печи не обра- зуются такие нежелательные по- бочные продукты, как смолы, фенолы и т.п. Выходящий из плавильной печи газ (1800-2000 м 3 /т угля) подстуживается до 800-900 °С и поступает в два параллельных циклона грубой очистки горячего газа. Уловленная пыль подаётся обратно в печь. Специальная кислородная горелка дожигает угле- род в пыли до СО, а также расплавляет золу и другие элементы в пыли. Газы, выходящие из циклона, частично (500 м 3 /т чугуна) идут на очистку в скруббер, где охлаждаются до 20 °С, а основной объём подаётся в восстановительную печь. Здесь происходит восстановительный процесс одновременно с десульфурацией газа. Температура восстановительного газа находится в интервале 800-850 °С. Если температура ниже, то медленно идёт восстановление, а если выше, то в восстановительной печи возможно оплавление кусков с образованием газонепроницаемого слоя, а также спекание материала в крупные куски, которые не захватятся шнеком. Газ, выходящий из восстановительной печи, очищается и охлаждается в скруббере. Затем этот газ смешивается с газом, не прошедшим через вос- становительную печь, и направляется внешним потребителям. Низшая теп- лота сгорания Корекс-газа около 7100 МДж/м 3 . В дальнейшем этот газ мо- Рис. 2.10. Схема процесса Корекс: 1 - кусковая руда, окатыши, агломерат, добав- ки; 2 - уголь; 3 - колошниковый газ; 4 - скруб- бер; 5 - газ для использования на стороне; 6 - восстановительная шахта; 7 - восстанови- тельный газ; 8 - циклон горячего газа; 9 - пла- вильно-газификационная камера; 10 - охлаж- дающий газ; 11 - пыль; 12 - пруд-отстойник; 13 - кислород; 14 - жидкий чугун и шлак 35 жет использоваться на электростанции для выработки электроэнергии или в качестве восстановителя в установках, типа Мидрекс. В последнем случае газ предварительно очищают от СО 2 (например, моноэтаноламином, т.е. химическим способом). При очистке газа в скруббере образуется шлам, который проходит че- рез сгуститель, в котором отделяется чистая вода. Центральной частью технологии Корекс является плавильная печь. Она предназначена для плавления предварительно восстановленного губ- чатого железа и для газификации угля в псевдоожиженном слое. Внешне плавильная печь имеет нижнюю цилиндрическую часть, над которой нави- сает большой купол. Высота плавильной печи ∼ 25-30 метров. Рабочее про- странство печи разделено на 3 зоны: 1. зона камеры успокоения (купол, головка). Выполняется из шамотного кирпича улучшенного качества. Предназначена для осаждения мелких частиц железа и угля, вылетающих из нижних зон и вносимых углём; 2. зона псевдоожиженного слоя. Выполняется из стойкого к температуре (1500-1800 °С) высокоглинозёмистого кирпича. Предназначена для га- зификации угля в экзотермической реакции; 3. зона плоскости кислородных фурм. Выполняется из высокоглинозёми- стого кирпича. Подина выполнена из углеродистых блоков в сочетании с высокоглинозёмистыми блоками. Зона предназначена для расплавле- ния губчатого железа. Температура в зоне около 2500 °С. В верхней части головки имеются отверстия для подачи кусков угля размером от 0 до 30 мм посредством шнеков. Уголь высыпается в печь под действием силы тяжести. В головке печи уголь контактирует с газом (1000-1300 °С), в результате чего происходит его быстрое коксование; уголь подсушивается, дегазируется и измельчается. В псевдоожиженном слое кокс подвергается газификации кислородом, подаваемым через 12 ра- диальных фурм. Средняя температура в слое около 1600 °С. Также в верхней части головки расположены 6 отверстий для подачи кусков губчатого железа размером от 0 до 30 мм из восстановительной пе- чи и 2 отверстия для выхода газа. Эти отверстия охлаждаются восстанови- тельным газом, прошедшим очистку через скруббер. Чуть выше псевдо- ожиженного слоя в печи имеется отверстие для возврата пыли, задержан- ной циклоном. Пыль транспортируется тем же охлажденным газом. Достоинства технологии Корекс: 1. Используется теплота губчатого железа для производства жидкого чугуна, из которого путём продувки кислородом в конвертере можно полу- чить сталь. Это позволяет отказаться от дорогостоящего переплава губча- того железа в электродуговых печах; 2. Используются самые низкокачественные дешёвые некоксующиеся угли; 36 3. Производится большое количество высококачественного газа для энергетических и металлургических целей; 4. Сравнительно низкие расходы на производство жидкого чугуна из- за отсутствия потребности в обработке исходного сырья (руда и уголь). Недостатки: 1. Большая высота установки, т.к. восстановительная печь находится над плавильной печью; 2. Чуть худшее качество чугуна по сравнению с доменным чугуном: низкие содержания марганца и кремния при повышенном содержании серы (0,02-0,15 %, тогда как в доменном чугуне серы 0,02-0,07 %); 3. Минимальная производительность установки, делающая её эконо- мически выгодной, составляет 300 000 тонн в год. При составлении материального и теплового баланса технологии Ко- рекс надо принимать в расчет соответствующие балансы восстановитель- ной печи и плавильного реактора. Составы материалов приняты следующие. Руда: Fe 2 O 3 - 90 %; Al 2 SiO 5 - 1; SiO 2 - 4; CaCO 3 - 0,5; MgCO 3 - 0,5; Ca 3 P 2 O 8 - 0,2; K 2 SiO 3 - 0,1; H 2 O - 3,7 %. Доломит: Fe 2 O 3 - 1 %; Al 2 SiO 5 - 0,4; SiO 2 - 1; CaCO 3 - 51; MgCO 3 - 43; MnSiO 3 - 2; K 2 SiO 3 - 0,2; H 2 O - 1,4 %. Чугун: C - 4,386 %; Si - 0,588; Mn - 0,167; S - 0,05 %. Губчатое железо: Fe - 63 %; FeO - 6; Al 2 SiO 5 - 1; SiO 2 - 5; MgO - 7; CaCO 3 - 17; Ca 3 P 2 O 8 - 0,3; MnSiO 2 - 0,5; K 2 SiO 3 - 0,2. Уголь: C - 66 %; H - 4; S - 4; N - 1; O - 7; FeO - 2; MnO - 0,2; SiO 2 - 8; Al 2 O 3 - 4; CaO - 1; MgO - 0,2; H 2 O - 2,6 %. Восстановительный (генераторный) газ: CO - 66,4 % (объёмн.); CO 2 - 2,8; H 2 - 29,7; CH 4 - 0,5; N 2 - 0,6 %. Шлак: Fe - 6 %; Al 2 SiO 5 - 3; SiO 2 - 30; MgO - 16; CaO - 24; Ca 3 P 2 O 8 - 1; MnSiO 2 - 2; K 2 SiO 3 - 0,5; MnO - 0,1; Al 2 O 3 - 9; S - 8,4 %. Колошниковый газ: CO - 37,2 % (объёмн.); CO 2 - 29,8; H 2 - 18,3; CH 4 - 0,5; N 2 - 0,5; H 2 O - 13,7 %. Ориентировочные материальный и тепловой балансы восстановитель- ной печи приведены в табл. 2.13 и 2.14, материальный и тепловой балансы плавильного реактора – в табл. 2.15 и 2.16. Таблица 2.13 Ориентировочный материальный баланс восстановления железа в восстановительной печи технологии Корекс (кг/кг) Приход кг/кг чуг. кг/кг губч. железа Расход кг/кг чуг. кг/кг губч. железа 1. Руда 1,494 1,077 1. Губчатое железо 1,387 1,000 2. Восстановительный газ 1,381 0,994 2. Колошниковый газ 1,933 1,392 3. Доломит 0,445 0,321 Итого 3,320 2,392 Итого 3,320 2,392 37 Таблица 2.14 Ориентировочный тепловой баланс восстановления железа в восстановительной печи технологии Корекс (на 1 кг губчатого железа) Приход кг кДж % Расход кг кДж % 1. Химическая энергия восста- новительного газа 12733 90,72 1. Химическая энергия колош- никового газа 8012 57,10 2. Физическая теплота восста- новительного газа 1278 9,10 2. Химическая энергия диссо- циации 4924 35,07 3. Физическая теплота руды 20 0,15 3. Физическая теплота губчато- го железа 681 4,85 4. Физическая теплота доло- мита 4 0,03 4. Физическая теплота колош- никового газа 390 2,78 5. Потери теплоты в окружаю- щую среду 28 0,20 Итого 14035 100,0 Итого 14035 100,0 Таблица 2.15 Ориентировочный материальный баланс процессов в плавильном реакторе технологии Корекс Приход кг/кг чуг. % Расход кг/кг чуг. % 1. Губчатое железо 1,388 37,9 1. Чугун 1,000 27,3 2. Уголь 1,330 36,3 2. Генераторный газ 2,115 57,7 3. Кислород 0,946 25,8 3. Шлак 0,549 15,0 Итого 3,664 100,0 Итого 3,664 100,0 Таблица 2.16 Ориентировочный тепловой баланс плавильного реактора технологии Корекс (на 1 кг чугуна) Приход кг кДж % Расход кг кДж % 1. Химическая энергия угля 35760 97,29 1. Химическая энергия генера- торного газа 26510 72,07 2. Физическая теплота губчатого железа 944 2,56 2. Физическая теплота генера- торного газа 3517 9,58 3. Физическая теплота угля 35 0,10 3. Химическая энергия углерода чугуна 1443 3,94 4. Физическая теплота кислорода 17 0,05 4. Физическая теплота чугуна 1260 3,41 5. Физическая теплота шлака 1084 2,96 6. Потери теплоты в окружаю- щую среду 992 2,71 7. Химическая энергия диссо- циации 936 2,56 8. Химическая энергия разло- жения H 2 O 644 1,76 9. Химическая энергия разло- жения CaCO 3 370 1,01 Итого 36756 100,0 Итого 36756 100,0 38 Если просуммировать балансы, то общий баланс технологии Корекс будет иметь вид, приведенный в табл. 2.17 и 2.18. Здесь дополнительно уч- тены потери теплоты, неизбежные при перенаправлении части потока гене- раторного газа в восстановительную печь. Эта часть генераторного газа но- сит название восстановительного газа. Газ "Корекс" получается от смеше- ния части генераторного газа, не прошедшего через восстановительную печь с газом, прошедшим через эту печь. Ориентировочный состав газа "Корекс": СО - 47 % (объемн.); СО 2 - 21; Н 2 - 22; СН 4 - 0,5; N 2 - 0,5; Н 2 О - 9 %. Таблица 2.17 Ориентировочный сводный материальный баланс процессов технологии Корекс Приход кг/кг чуг. % Расход кг/кг чуг. % 1. Руда 1,494 35,4 1. Чугун 1,000 23,7 2. Уголь 1,330 31,6 2. Газ "Корекс" 2,666 63,3 3. Кислород 0,946 22,4 3. Шлак 0,549 13,0 4. Доломит 0,445 10,6 Итого 4,215 100,0 Итого 4,215 100,0 Таблица 2.18 Ориентировочный сводный тепловой баланс печных частей технологии Корекс (на 1 кг чугуна) Приход кг кДж % Расход кг кДж % 1. Химическая энергия угля 35760 99,76 1. Химическая энергия газа "Корекс" 20470 57,10 2. Физическая теплота угля 35 0,10 2. Химическая энергия диссоциации 7765 21,66 3. Физическая теплота руды 30 0,08 3. Потери теплоты в окружающую среду 2821 7,87 4. Физическая теплота ки- слорода 17 0,05 4. Химическая энергия углерода чугу- на 1443 4,03 5. Физическая теплота до- ломита 5 0,01 5. Физическая теплота чугуна 1250 3,49 6. Физическая теплота шлака 1084 3,02 7. Химическая энергия разложения H 2 O 644 1,80 8. Химическая энергия разложения CaCO 3 370 1,03 Итого 35847 100,0 Итого 35847 100,0 Расход первичного топлива (угля) зависит от качества угля, от тре- буемого количества газа "Корекс" и составляет около 1000 кг у.т./т чугуна. В данном примере удельный расход топлива повышенный (1220 кг у.т./т), что связано с использованием низкокалорийного дешевого угля и неофлю- 39 сованных материалов. Образующийся газ "Корекс" уносит с собой пример- но 700 кг у.т./т чугуна. Таким образом, балансовый расход энергии состав- ляет 1220 - 700 = 520 кг у.т./т чугуна. С целью экономии топлива в технологии Корекс можно предложить следующее: 1. увеличить долю восстановительного газа, выходящего из плавильной печи и подаваемого в восстановительную печь, с 75 до 90-95 %. Это поможет более полно использовать физическую теплоту газа; 2. для исключения циклона грубой очистки горячего газа применить трубчатую вращающуюся печь взамен шахтной печи на стадии полу- чения губчатого железа; 3. для снижения тепловых потерь через кладку огромного купола пла- вильной печи выбор его оптимальных размеров или исключение купо- ла за счёт организации струйных течений газа, препятствующих выно- су из плавильной печи частиц угля и железа с восстановительным га- зом; 4. установка теплообменника перед скруббером для подогрева кислорода горения; 5. разбивка восстановительной печи на две с уменьшением вдвое высоты. Это приведёт помимо снижения общей высоты к уменьшению сопро- тивления слоя при прохождении восстановительного газа и позволит пропускать через печь больше газа без его непроизводительного охла- ждения. 40 3. Плавильные печи Плавильная печь – печь для превращения каких-либо материалов в жидкое состояние нагревом их до температуры, превышающей температу- ру плавления. 3.1. Доменная печь Доменная печь – шахтная печь для выплавки чугуна из железной ру- ды. Производительность печи зависит от ее размеров. Наиболее мощные доменные печи имеют объем 2000-5000 м 3 . Их высота составляет 32- 37 метров, диаметр – 11-16 метров. Схема доменной печи приведена на рис. 3.1. Печь состоит из следую- щих элементов по высоте: колошник, шахта, распар, заплечики, горн и ле- щадь. На колошнике формируется уровень засыпки материалов и распре- деление материалов по сечению шахты. Шахта предназначена для подогре- ва шихты до температуры плавления. Кроме того, в шахте происходят и Рис. 3.1. Схема доменной печи: 1 - скип; 2 - приёмная воронка; 3 - малый конус; 4 - большой конус; 5 - воронка большого конуса; 6 - защитные сегменты; 7 - колошник; 8 - шахта; 9 - распар; 10 - заплечики; 11 - горн; 12 - чугунная лётка; 13 - фурма; 14 - шлаковая лётка; 15 - лещадь; 16 - камера го- рения каупера; 17 - подкупольное пространство; 18 - огнеупорная насадка каупера; 19 - поднасадочное пространство 41 процессы восстановления железа. Распар – самая широкая часть печи, в ко- торой происходят основные процессы плавления. Ниже распара – заплечи- ки, служащие для перегрева и передачи расплава и шлака из распара в горн. Горн опирается на лещадь – кладку из огнеупорного кирпича. Горн нужен для сбора продуктов плавки – чугуна и шлака. На границе заплечиков и горна расположены фурмы, через которые подается горячее дутье, а иногда и топливо (природный газ). Дутье представляет из себя воздух, обычно обогащенный кислородом. Принцип работы доменной печи следующий. По скиповому подъём- нику шихта подаётся в приёмную воронку верха печи. В состав шихты вхо- дят офлюсованный агломерат, кокс, руда, известняк, возможна загрузка окатышей. С помощью поочерёдной работы малого и большого конусов колошника шихта засыпается в шахту. В процессе работы печи шихта постепенно опускается вниз и нагрева- ется за счёт теплоты движущихся вверх газов, образовавшихся в горне при горении кокса. Горновой газ имеет температуру 1900-2100 °С, состоит из СО, Н 2 и N 2 и при движении в слое шихты не только нагревает её, но и вос- станавливает оксиды железа (FeO, Fe 2 O 3 и Fe 3 O 4 ) до Fe. Высокая темпера- тура горнового газа обязана, в частности, высокой температуре подогрева воздуха (1000-1200 °С) в доменных воздухонагревателях. Уходящий из пе- чи газ имеет температуру 250-300 °С и называется колошниковым. После очистки колошникового газа от пыли он будет называться доменным. До- менный газ является низкокалорийным топливом с низшей теплотой сгора- ния от 3,5 до 5,5 МДж/м 3 . Состав доменного газа сильно зависит от обога- щения дутья кислородом и от подачи природного газа: 24-32 % СО, 10-18 % СО 2 , 43-59 % N 2 , 0,2-0,6 % СН 4 , 1,0-13,0 % Н 2 . В основном газ ис- пользуется для нагрева насадки доменных воздухонагревателей, а также в смеси с коксовым или природным газом – для отопления нагревательных, термических и некоторых других печей. В нижней части доменной печи восстановленное железо плавится и стекает в виде чугуна в горн, где постепенно накапливается. Расплавлен- ные окислы железа, марганца, кремния и др. образуют вместе с известью жидкотекучий шлак. Шлак располагается (плавает) над чугуном в силу то- го, что плотность шлака меньше плотности чугуна. Из горна чугун и шлак периодически выпускают через чугунную и шлаковую лётки, соответст- венно. Если шлака образуется сравнительно немного, то чугун и шлак вы- пускают вместе через одну чугунную лётку с отделением друг от друга на разливочной площадке. Температура выпуска жидкого чугуна составляет 1420-1520 °С. Для нормальной и высокопроизводительной работы доменной печи необходимы мощные воздухонагреватели. Доменные воздухонагреватели представляют из себя теплообменники регенеративного типа (о регенера- 42 торе см. на стр. 7). Часто доменные воздухонагреватели называют каупера- ми в честь их английского создателя – Е.А. Cowper. Представление о внеш- нем виде каупера можно получить из рис. 3.1. Каупер представляет собой вертикальный цилиндрический кожух, сваренный или склёпанный из лис- товой стали, с заключённой в нём насадкой, обычно, из огнеупорного кир- пича. В нижней части камеры горения каупера расположены горелка и воз- духопровод горячего дутья. Поднасадочное пространство каупера соедине- но клапанами с воздухопроводом холодного дутья и с отводом к дымовому борову. Современная доменная печь имеет 4 каупера, которые работают попе- ременно: насадка двух из них нагревается горячими дымовыми газами, а через один пропускается нагреваемый воздух (дутьё). Четвёртый каупер обычно находится в резерве. Период дутья длится от 50 до 90 минут. После этого охлажденный каупер переключают на нагрев, а дутьё подаётся через следующий самый разогретый каупер. На рис. 3.1 показан случай, когда через правый от доменной печи каупер проходит воздух, а левый стоит на разогреве (нагреве). В период нагрева работает горелка и открыт клапан на пути прохода дымовых газов к дымовому борову, но закрыты клапаны на воздухопроводах холодного и горячего дутья. В результате продукты горе- ния, образовавшиеся при сжигании топлива поднимаются вверх, последо- вательно проходят камеру горения, подкупольное пространство, а затем опускаются вниз, проходят через насадку, нагревая ее, и только после этого с температурой 250-400 °С уходят через дымовой клапан на дымовую тру- бу. В период дутья – наоборот: закрыт дымовой клапан и отключена горел- ка, но открыты клапаны на воздухопроводах холодного и горячего дутья. При этом холодное дутье под давлением 3,5-4 ат поступает в поднасадоч- ное пространство, проходит разогретую насадку, где нагревается, и, опус- каясь в камере горения, доходит до воздухопровода горячего дутья. Через этот воздухопровод дутье направляется в печь. В зависимости от конкретных условий может применяться увлажне- ние дутья относительно природной влажности, обогащение дутья кислоро- дом или азотом. В частности, обогащение дутья азотом позволяет эконо- мить кокс и регулировать интенсивность доменной плавки. Обогащение дутья кислородом (до 35-40 %) совместно с использованием природного газа также позволяет снизить расход кокса. Повышение влажности дутья (до 3-5 %) позволяет повысить температуру нагрева дутья в каупере за счет интенсификации лучистого теплообмена в насадке и ведет к сокращению расхода кокса. Примерная высота каупера до 30-35 метров, диаметр – до 9 метров. Верхнюю часть насадки выкладывают высокоглиноземистым или динасо- вым кирпичом, нижнюю – шамотным кирпичом. Толщина насадочного кирпича 40 мм. Из него выкладываются ячейки 45 х 45, 130 х 45 и 43 110 х 110 мм. Кроме кирпичных насадок применяются насадки из шести- гранных блоков с круглыми ячейками и с горизонтальными проходами, а также насадки из высокоглиноземистых шариков. Поверхность нагрева кирпичной насадки около 22-25 м 2 на 1 м 3 ее объема. Приближенно можно считать, что объем насадки одного каупера в 1-2 раза меньше объема до- менной печи. Так, если объем печи 2700 м 3 , то один каупер может иметь объем около 2700/1,5 = 1800 м 3 Наиболее распространены кауперы с встроенной камерой горения, как показано на рис. 3.1. Главные недостатки этих кауперов: перегрев свода и деформация камеры горения в сторону насадки в ходе длительной работы. Существуют кауперы с выносной камерой горения, а также кауперы, в ко- торых горелки расположены под куполом. Кауперы с выносной камерой горения удобны в эксплуатации и обладают высокой стойкостью, но доро- же других кауперов. Кауперы с подкупольными горелками недорогие, но неудобны в работе, т.к. горелки и клапаны расположены на значительной высоте. За период дутья температура нагрева воздуха постепенно снижается с 1350-1400 °С до 1050-1200 °С. Для стационарно работающей доменной пе- чи такие перепады температуры вдуваемого дутья нежелательны. Поэтому температуру регулируют добавкой холодного воздуха из воздухопровода холодного дутья. По мере снижения температуры дутья снижается и доля холодного воздуха в смеси с целью стабилизации температуры дутья на уровне 1000-1200 °С. Ориентировочный материальный баланс выплавки чугуна приведен в табл. 3.1, а соответствующий ему тепловой баланс рабочего пространства доменной печи – в табл. 3.2. При составлении балансов приняты следующие составы материалов. Окатыши: Fe 2 O 3 - 81 %; FeO - 4; SiO 2 - 7; CaO - 5; Al 2 O 3 - 1; MgO - 1; MnО - 0,3; P 2 O 5 0,09; S 0,03 %. Агломерат: Fe 2 O 3 - 63 %; FeO - 16; SiO 2 - 7; CaO - 10; Al 2 O 3 - 2; MgO - 1; MnО - 1; P 2 O 5 0,25; S 0,01 %. Чугун: Fe - 94,2 %; С - 4,5; Si - 0,6; Mn - 0,7; S 0,03 %. Шлак: FeO - 1 %; SiO 2 - 36; CaO - 43; Al 2 O 3 - 10; MgO - 7; MnО - 2; S - 1 %. Колошниковый газ (домен- ный): СО 2 - 18,0 % (объёмн.); СО - 25,2; Н 2 - 12,5; СН 4 - 0,3; N 2 - 44 %. Проанализируем расход топлива в доменной печи при использовании офлюсованного агломерата. Расход топлива в доменной печи складывается из расхода кокса и природного газа (510-560 кг у.т./т чугуна) плюс расход газа для отопления доменного воздухонагревателя (90-100 кг у.т./т чугуна) и минус выход до- менного газа (170-210 кг у.т./т чугуна). Итого общий расход: 535 + 95 - - 190 = 440 кг у.т./т чугуна. 44 Таблица 3.1 Ориентировочный материальный баланс получения чугуна в доменной печи (кг/кг) Приход На 1 кг шихты На 1 кг чугуна Расход На 1 кг шихты На 1 кг чугуна 1. Агломерат 0,329 1,212 1. Чугун 0,272 1,000 2. Дутьё 0,393 1,447 2. Сухой колошниковый газ 0,599 2,207 3. Окатыши 0,125 0,459 3. Шлак 0,089 0,326 4. Кокс 0,117 0,431 4. Влага гидратная и влага восстановления 0,026 0,096 5. Природный газ 0,036 0,131 5. Пыль 0,014 0,051 Итого 1,000 3,680 Итого 1,000 3,680 Таблица 3.2 Ориентировочный тепловой баланс доменной печи (на 1 кг чугуна) Приход кг кДж % Расход кг кДж % 1. Химическая энергия сгора- ния кокса 9385 55,0 1. Химическая энергия диссоциа- ции оксидов Fe, Mn, Si, P 6463 37,9 2. Химическая энергия сгора- ния природного газа 6132 36,0 2. Химическая энергия колошни- кового газа 6122 35,9 3. Физическая теплота воз- душного дутья 1492 8,8 3. Химическая энергия углерода чугуна 1460 8,6 4. Физическая теплота агло- мерата и окатышей 33 0,2 4. Физическая теплота чугуна 1250 7,3 5. Физическая теплота кокса 6 0,0 5. Физическая теплота шлака 631 3,7 6. Физическая теплота колошни- кового газа 634 3,7 7. Потери теплоты в окружающую среду через кладку 460 2,7 8. Теплота испарения влаги шихты 28 0,2 9. Теплота разложения карбонатов (СаСО 3 ) 0 0 Итого 17048 100,0 Итого 17048 100,0 Если учесть, что на производство кокса (примерно 430-490 кг кокса на 1 т чугуна) и агломерата (примерно 1200-1800 кг агломерата на 1 т чугуна) уже было затрачено топливо, то общий расход первичного топлива на про- изводство 1 тонны чугуна составит 440 + 40 + 170 = 650 кг у.т./т, где 40 и 170 кг у.т./т – расходы топлива на производство кокса и агломерата, пере- считанные на 1 т чугуна. Производительность печи характеризуется специфическим показате- лем, который называется КИПО (коэффициент использования полезного объёма). КИПО равен отношению полезного объёма печи к суточной вы- плавке чугуна и поэтому является размерным. Для современных печей КИПО колеблется от 0,43 до 0,75 м 3 ⋅сут./т. Чем ниже этот коэффициент, 45 тем лучше работает печь. По своему названию КИПО логичнее было бы рассматривать как отношение производительности к единице объема. В этой связи удобнее пользоваться таким показателем, как удельная произво- дительность доменной печи, равным П у = 1 / КИПО и изменяющийся в пределах от 1,3 до 2,3 т/(м 3 ⋅сут). С целью экономии топлива на доменной печи можно рекомендовать следующее: 1. перевод печи на работу с повышенным (до 1,5-2 ати) давлением газов на колошнике. При этом объём газов уменьшается, что позволяет уве- личить расход дутья или уменьшить вынос колошниковой пыли; 2. повышение температуры подогрева воздуха в доменных воздухонагре- вателях с целью экономии кокса; 3. использование физической теплоты огненно-жидких шлаков. Эта про- блема ещё не решена из-за периодичности выпуска шлаков из печи. Перспективным является предложение о воздушной грануляции шлака и получении дополнительного пара для местных котельных; 4. вдувание горячих восстановительных газов подобно тому, как это де- лается на печи металлизации. Это поможет сэкономить до 20 % кокса; 5. вдувание в горн пылеугольного топлива с целью экономии примерно 0,8 кг кокса на 1 кг пылеугольного топлива; 6. использование теплоты отходящих газов доменных воздухонагревате- лей для подогрева доменного газа и воздуха перед подачей в горелку. |