ISSN (print) 1995-2732
ISSN (online) 2412-9003

 

скачать

Аннотация

Постановка задач (актуальность работы): для выплавки чугуна в доменной печи при минимальном удельном расходе дефицитного и дорогостоящего кокса целесообразно максимально заменять его природным газом. Поскольку изменение хода доменного процесса при повышении расхода газа создаёт угрозу подвисания шихты в пределах верхней ступени теплообмена, необходимо одновременно использовать мероприятия, исключающие нарушения в движении шихты. Цель: разработка режимов работы доменных печей, обеспечивающих снижение удельного расход кокса дополнительным увеличением расхода природного газа в условиях верхней лимитирующей зоны по силовому взаимодействию встречных потоков. Используемые методы (эксперименты): на доменных печах ОАО «ММК» № 2 и 10, работающих с верхней лимитирующей зоной по силовому взаимодействию встречных потоков шихты и газа, провели исследования по снижению удельного расхода кокса увеличением потребления природного газа. На доменной печи № 10 в базовом периоде наблюдали низкую дренажную способность горна печи. Поэтому для улучшения условий фильтрации жидких продуктов плавки через слой коксовой насадки в исследуемых периодах использовали марганцевую руду в количестве 650 кг/подачу. При проведении экспериментов увеличили расход природного газа на 800 м3/ч и дутья от 3328 до 3491 м3/мин. Ухудшение условий для движения шихты в верхней части печи компенсировали изменением ряда параметров плавки: повышением давления колошникового газа от 133 до 142 кПа, понижением уровня засыпи от 1,2 до 1,36 м и увеличением содержания окатышей в составе сырья от 31 до 34 %. На доменной печи № 2 возможности для роста расхода природного газа на 1900 м3/ч обеспечили совместно повышением давления колошникового газа на 4 кПа и заменой части окатышей ССГПО на окатыши Михайловского ГОКа. Увеличение горячей прочности окатышей по LTD+6,3 при этом составило 16,4% абс. Новизна: выявлены возможности совершенствования хода доменного процесса со снижением удельного расхода кокса путём повышения расхода природного газа в условиях определяющей роли силового взаимодействия встречных потоков в пределах верхней ступени теплообмена. Результаты: использованием мероприятий, компенсирующих негативное влияние повышения расхода природного газа на газодинамику доменной печи № 10, снизили коэффициент сопротивления шихты движению газа в верхней части печи, повысили степени использования H2 и CO. Коэффициент замены кокса природным газом составил 0,76 кг/м3. На доменной печи № 2 повысили степень использования водорода и монооксида углерода соответственно на 5,9 и 0,7 % отн. Приведенный расход кокса снизили на 7,0 кг/т чугуна. Коэффициент замены кокса природным газом составил 0,78 кг/м3. Дальнейшее увеличение расхода природного газа на 1000 м3/ч без компенсации его отрицательного действия на газодинамику верхней части печи сопровождалось ростом коэффициента сопротивления шихты в этой зоне на 7,3 % отн. Опускание шихты происходило с подстоями и обрывами. Для устранения неровного схода материалов расход дутья уменьшили с 3210 до 3138 м3/мин. Увеличение расхода природного газа без учёта особенностей его действия на ход доменного процесса сопровождалось увеличением удельного расхода кокса на 8,3 кг/т чугуна. Производительность печи сократилась на 88 т/сут. Практическая значимость: эффективным использованием увеличенного расхода природного газа на доменных печах № 2 и 10 ОАО «ММК» снизили в период исследований среднюю величину удельного расхода кокса, приведенного к условиям базовых периодов, на 4,5 кг/т чугуна.

Ключевые слова

Доменная печь, кокс, природный газ, окатыши, горячая прочность, показатель LTD, давление колошникового газа, коэффициент сопротивления шихты.

Сибагатуллин С.К., Харченко А.С., Селиванов В.Н., Чернов В.П. Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, Магнитогорск, Россия

Бегинюк В.А. ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат», Магнитогорск, Россия

1. Bahgat, M., Abdel Halim, K.S., El-Kelesh, H.A., Nasr, M.I. Blast furnace operating conditions manipulation for reducing coke consumption and CO 2 emission // Steel Research International. 2012. № 83(7). P. 686–694.

2. Сибагатуллин С.К. Оптимальная степень прямого восстановления железа из оксидов // Сталь. 1997. № 4. С. 1–5.

3. Лялюк В.П., Товаровский И.Г. Выбор режимов доменной плавки на комбинированном дутье с оценкой параметров фурменных зон // Черные металлы. 2003. № 11. С. 13–16.

4. Анализ процессов доменной плавки при обогащении дутья кислородом / И.Г. Товаровский, В.П. Лялюк, А.Е. Меркулов и др. // Бюл. ин-та «Черная металлургия». 2011. № 5. С. 20–33.

5. Mansheng Chu, Zhenggen Liu. Mathematical modeling and exergy analysis of blast furnace operation with natural gas // Steel Research International. 2013. № 84 (4). P. 333–343.

6. Интенсификация работы доменных печей подбором оптимального соотношения расходов природного газа и кислорода / В.А. Гостенин, С.Н. Пишнограев, А.В. Чевычелов и др. // Сталь. 2012. № 2. С. 7–11.

7. Интенсификация работы доменных печей путем оптимального соотношения расходов природного газа и кислорода / В.А. Гостенин, С.Н. Пишнограев, Н.С. Штафиенко и др. // Бюл. ин-та «Черная металлургия». 2011. № 6. С. 16–22.

8. Товаровский И.Г., Меркулов А.Е. Анализ процессов доменной плавки при варьировании температуры дутья в широком диапазоне // Бюл. ин-та «Черная металлургия». 2011. № 4. С. 36–49.

9. Закономерности движения шихты и газа в доменной печи: монография / под ред. С.К. Сибагатуллина. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им Г.И. Носова, 2011. 161 с.

10. Khaled S Abdel-Halim, V. N. Andronov, M. I. Nasr. Blast furnace operation with natural gas injection and minimum theoretical flame temperature // Ironmaking & Steelmaking. 2009. № 36(1). P. 12–18.

11. Khaled S Abdel-Halim. Effective utilization of using natural gas injection in the production of pig iron // Materials Letters. 2007. № 61(14-15). P. 3281–3286.

12. Оптимизация распределения природного газа в доменном цехе при изменении параметров плавки / Н.А. Спирин, Л.Ю. Гилева, В.В. Лавров и др. // Изв. вузов. Черная металлургия. 2014. № 6. С. 45–49.

13. Спирин Н.А., Федулов Ю.В., Овчинников Ю.Н. Распределение технологического кислорода между печами доменного цеха // Изв. вузов. Черная металлургия. 1993. № 11–12. С. 68–72.

14. Повышение эффективности доменной плавки с вдуванием природного газа за счет его подогрева / С.А. Фещенко, В.И. Плешков, Б.Н. Лизунов и др. // Металлург. 2007. № 11. С. 44–48.

15. Овчинников Ю.Н., Мойкин В.И., Спирин Н.А. Нестационарные процессы и повышение эффективности доменной плавки: монография. Челябинск, 1989. 120 с.

16. Улучшение работы доменной печи кратковременным уменьшением расхода природного газа / С.К. Сибагатуллин, А.С. Харченко, Е.О. Харченко, Сибагатуллина М.И., Миникаев С.Р. // Бюл. ин-та «Черная металлургия». 2017. № 2 (1406). С. 16–20.

17. Стабилизация соотношения расходов природного газа и дутья по фурмам доменной печи / С.К. Сибагатуллин, А.С. Харченко, А.А. Полинов и др. // Теория и технология металлургического производства. 2014. № 1 (14). C. 26–26.

18. Андронов В.Н., Белов Ю.А. Оценка эффективности распределения дутья и природного газа по фурмам // Сталь. 2002. № 9. С. 15–17.

19. Сибагатуллин С.К., Харченко А.С., Бегинюк В.А. Технологические решения для организации доменного процесса // Металлург. 2014. № 4. С. 64–71.

20. Донсков Е.Г., Лялюк В.П. Расход дутья и роль повышенного давления на современных доменных печах // Сталь. 2012. № 12. С. 2–6.

21. Сибагатуллин С.К., Майорова Т.В. Увеличение работы газового потока в доменной печи с повышением общего перепада давления по высоте // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2011. № 1. С. 14–16.

22. Сибагатуллин С.К., Майорова Т.В. К расчету показателей хода доменного процесса при повышенном общем перепаде давления газов // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2010. № 3. С. 16–18.

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