1.2 Опыт применения утяжеленных подач

В доменных цехах рядом металлургических предприятий Украины в качестве железосодержащих компонентов доменной шихты используются одновременно агломерат и окатыши. Металлургические и физические свойства агломерата и окатышей существенно различаются по физическим свойствам (углу естественного откоса, сыпучести, насыпной массе и др.), необходимо учитывать различное поведение в доменной печи агломерата и окатышей. Угол естественного откоса у агломерата значительно больше такового окатышей, следовательно, при загрузке агломерата в доменную печь образуется более глубокая воронка, определяющая распределение по диаметру доменной печи, загружаемых после агломерата материалов: кокс в большей степени будет перемещаться в осевую зону печи, в то время как агломерат распределится в основном на периферии. При загрузке на слой агломерата окатышей, в силу их меньшего по сравнению с агломератом угла естественного откоса, они будут концентрироваться в осевой зоне доменной печи. И, наоборот, загружаемый на слой окатышей агломерат в большей степени концентрируется у стен доменной печи.

Таким образом, замена в доменной шихты агломерата окатышами влечет существенное изменение распределение шихты, следовательно, и газового потока по сечению доменной печи.

Представляет значительный интерес система загрузки с раздельной подачей рудной и коксовой ее частей. При такой системе загрузки на нижний конус набирается только рудная часть подачи (четыре скипа) или топливная (четыре скипа кокса). В случае послойной загрузки материалов сохраняется по всей высоте доменной печи, что обеспечивает наилучшее перераспределение газового потока по сечению печи и равномерной обработке газами вышеупомянутых слоев шихтовых материалов.

Одним из наиболее значительных энергосбе­регающих мероприятий последних лет в домен­ном цехе ПАО "ММК им. Ильича" стал переход от традиционных смешанных подач AAKK↓ и КААК↓ (А - скип агломерата, К - скип кокса) к раздельной загрузке доменных печей увеличенными порциями агломерата и кокса КККК↓, АААА↓.

По­вышение технико-экономических показателей работы доменных печей достигнуто как за счёт улучшения восстановительной работы печных газов, так и за счёт снижения потерь тепла с ко­лошниковым газом (таблица 2.1). Раздельная загрузка увеличенных масс шихты была применена и на металлургическом комбинате "Криворожсталь". В результате принятых мер подгрузилась периферийная зона: содержание СО₂ в периферийных точках радиального газа возросло примерно на 4% при снижении содержания углекислоты в газе центральной зоны печи. Разбег значений показаний термопар периферийного газа по отдельным точкам уменьшился с 350-450°С до 150-250°С при одновременном снижении среднего уровня температуры на 200-250°С. Рудная нагрузка на кокс возросла более чем на 0,5 единиц; расход кокса, в расчете на одну тонну чугуна, сократился на 20-30 кг [9].

Таблица 2.1 – Сравнение показателей работы доменного цеха ПАО «ММК им. Ильича» при традиционной смешанной и раздельной загрузке увеличения масс кокса и агломерата

Показатели работы доменного цеха	Смешанная загрузка 1-е полугодие 2002г.	Смешанная загрузка 1-е полугодие 2002г.
Суточное производство чугуна по цеху, т	13886	13552
Удельный расход кокса, кг/т чугуна	565	539
Температура колошникового газа, °С	310-370	280-330
Суммарная степень использования восстановительной способности газа ,%	42,27	43,16
Степень прямого восстановления rd, %	23,31	19,54
Содержание железа в шихте, %	52,37	51,23
Расход природного газа, м^3/т чугуна	80	85
Содержание кислорода в дутье, %	23,79	23,70
Температура дутья, °С	1068	1042
Расход сырого известняка, кг/т чугуна	33	42
Состав чугуна, % : Si	0,72	0,75
Mn	0,35	0,26
S	0,023	0,023
Давление на колошнике, кПа	135	122
Производство, приведенное к равным условиям, т/сут	13075	13552
Расход кокса, приведенный к равным условиям, кг/т чугуна	580,5	539

Повышение показателей работы доменных печей комбината обусловлено рядом технологических преимуществ раздельной загрузки увеличенных порций кокса и агломерата.

1. Увеличение степени подгрузки периферийной зоны рудными материалами и интенсивности осевого потока газов. Такое перераспределение шихты и газов способствует повышению степенит использования восстановительной способности газов и снижению расхода кокса. Изменение в распределении шихтовых материалов по радиусу колошника может быть следствием вытеснения части кокса от стен в центральную воронку большими массами агломерата из следующей за холостой рудной подачи.

2. Достигается повышение газопроницаемости зоны вязкопластического состояния шихты за счёт отсутствия перемешивания слоёв агломерата и кокса при загрузке и сохранения максимальной газопроницаемости коксовых окон в размягчённом материале.

3. Происходит частичное выравнивание и перераспределение газового потока по сечению доменной печи при движении газов через слои кокса, сформированные холостыми подачами, что устраняет возможные нарушения рационального движения газов в рабочем пространстве, возникающие в рудных слоях.

4. Рудные материалы и кокс относительно равномерно распределяются по радиусу колошника. Это обеспечивает большее соответствие количества восстанавливаемых рудных материалов и газов – восстановителей в различных радиальных зонах доменной печи и увеличение степени использования восстановительной способности и тепловой энергии доменного газа.

Вместе с тем раздельной загрузке увеличенных порций агломерата и кокса в сравнении с обычными смешанными подачами присущи некоторые недостатки.

1.Более равномерное распределение рудных материалов по сечению рабочего пространства доменной печи может сопровождаться увеличением сопротив­ления проходу газового потока и нежелательной подгрузкой рудной шихтой осевой зоны. Введение в состав шихты подвижных окатышей способствует большему смещению рудных материалов к оси печи. Эффект увеличения га­зодинамического сопротивления столба шихты при равномерном её распре­делении по радиусу колошника сказывается в большей степени при повы­шенном содержании мелкой фракции в агломерате. Поэтому предваритель­ный отсев мелочи из агломерата перед загрузкой в доменные печи во многом решает проблему снижения газопроницаемости столба равномерно распре­делённой по радиусу шихты.

2. Загрузка на колошник с большого конуса за короткий промежуток времени, 5-10с, увеличенных порций агломерата приводит к сильному динамическому удару столба шихты, уплотнению и дроблению загруженных материалов. Следствием этого может стать снижение газопроницаемости верхних слоев шихты, неровный сход шихтовых материалов, значительные колебания температур колошникового газа, ограничение интенсивности доменной плавки.