Кузнєцов Олександр Михайлович. Підвищення ефективності доменної плавки за рахунок оптимізації процесу і використання пиловугільного палива

Краткое описание

Кузнєцов Олександр Михайлович. Підвищення ефективності доменної плавки за рахунок оптимізації процесу і використання пиловугільного палива : Дис... канд. наук: 05.16.02 - 2006.

Кузнєцов О.М. Підвищення ефективності доменної плавки за рахунок оптимізації процесу і використання пиловугільного палива. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.16.02 «Металургія чорних металів». Державний вищий навчальний заклад «Донецький національний технічний університет», Донецьк, 2006.
Дисертацію присвячено дослідженню, вдосконаленню і підвищенню ефективності технології доменної плавки із застосуванням комбінованого дуття.
Для підвищення ефективності використання додаткових видів палива в технологічних умовах ВАТ «ЄМЗ»:
розроблено й освоєно систему оптимізації технології;
упроваджено у виробництво нові методи та прилади для поліпшення оперативного технологічного контролю, підвищення стабілізації й оптимізації технології;
розроблено і впроваджено технологію промивання горна періодичним змінюванням витрат природного газу;
розроблено спосіб підготовки коксу до плавки шляхом висіву з металургійного коксу дрібняку 32-36 мм, і + 80 мм, дроблення фракції +80 мм, висіву з відсіву та використання в плавці коксового горішка (15-40 мм);
обґрунтовано і розраховано для технологічних умовДП№ 5 ВАТ «ЄМЗ» технологію доменної плавки зі вдуванням у горноПГі 100-120 кг/т чавуну пиловугільного палива, виготовленого з вугілля марок «Т» і «АС».
Основні пропозиції дисертації впроваджені в доменному цеху ВАТ «ЄМЗ».

У дисертації вирішено важливе науково-технічне завдання щодовдосконалення технології доменної плавки при застосуванні комбінованого дуття за рахунок оптимізації процесу і використання пиловугільного палива, що дозволяє підвищити частку заміни коксу додатковими паливами до 23,8-36,6 %, знизити собівартість чавуну і підвищити продуктивність доменної печі.
Основні наукові положення і результати полягають у наступному:

Установлено, що оптимальне значення часу контакту вюститу і оксиду вуглецю, мінімальне значення показника прямого відновлення вюститу і близька до рівноважного ступінь використання відновлюваного потенціалу горнових газів (для реакції FeО+CO) досягаються при виході відновлюваних газів 750-800 м3/т чавуну. Показано, що перевищення цього рівня виходу відновлюваного газу, зокрема, за рахунок збільшення витратиПГ, супроводжується зниженням ступеню використання газу, величини коефіцієнта заміни коксуПГі ефективності застосування останнього. Викладені розуміння і отримані результати створюють передумови для оптимізації в конкретних технологічних умовах витратиПГ, виходу відновлюваного газу і процесу відновлення вюститу.
Встановлена кількісна залежність маси затримуваного коксовою насадкою розплаву від ступеня її «засміченості». Показано, що початкова стадія «засміченості» (до 5 % від маси коксу) незначно впливає на величину залишку шлаку. При подальшому збільшенні «засміченості» швидкість зростання залишку в насадці значно збільшується.
Розроблено програму (написану в базі даних Microsoft Access і засновану на статистичному дослідженні й обробці первинної інформації), що дозволяє уточнювати оптимальні значення параметрів при застосуванні комбінованого дуття. Зближення фактичних значень основних технологічних параметрів з оптимальними забезпечує зниження витрати коксу і підвищення продуктивності печі на 2-5 %.
Розроблено і вперше в промисловому масштабі впроваджено на доменних печах ВАТ «ЄМЗ» технологію промивання горна шляхом періодичного скорочення на 50-80 % витратиПГпід час випуску чавуну зДП. При цьому в фурмах над чавунними льоткамиПГзакривають цілком. Показано, що при використанні зазначеного заходу інтенсифікуються процеси окислення в горні вуглецю коксового дрібняку, графіту та сажі, що забезпечує збереження і відновлення дренажної здатності горна. Фактичний економічний ефект склал 583,5 тис. грн. (період квітень 2002 - березень 2003 г).
Розроблені й освоєні пропозиції, які дозволили підвищити ступінь стабілізації й оптимізації технології доменної плавки при роботі на комбінованому дутті

спосіб і пристрій контролю газорозподілу по радіусу колошника з використанням радіальних термозондів;
повітряні фурми, які відрізняються від раніше відомих тим, щоПГподається через 2 патрубки назустріч потоку гарячого дуття, забезпечуючи їхнє краще перемішування. Це дозволило знизити витрату коксу на 1,2- 3,4 %;
спосіб підготовки коксу до плавки, що включає відсів з металургійного коксу фракцій 32-36 мм і +80 мм, дроблення фракції +80 мм, висів з відсіву і введення у піч коксового горішка.

На підставі виконаних розрахунків та аналізу вітчизняного і світового досвіду вперше запропоновані визначальні комплексні параметри, граничними значеннями яких є: рудне навантаження 5,8 т/т коксу; вихід шлаку 1000 кг/т коксу; вихід горнового газу 5000 м3/т коксу; находження дрібняку 5-0 мм із залізорудною шихтою 250 кг/т коксу; швидкість газу в розпарі 20 м/с. Ці комплексні параметри дозволяють забезпечити оцінку можливості реалізації розрахункових технологічних режимів із застосуванняПВП.
Відповідно до реальних можливостей ВАТ «ЄМЗ» і доменного цеху з урахуванням проектних данихДП№ 5 для забезпечення повної і комплексної компенсації при вдуванні у горно на 1 т чавуну 60-240 кгПВПзапропоновано

підвищити частку окатишів у шихті до 70-80 % і основність агломерату до 1,6-2;
знизити вміст дрібняку 5-0 мм в окатишах до 2 та агломераті до 8 %;
освоїти і впровадити сучасну схему підготовки коксу до плавки;
підвищити температуру дуття до 12000С і вміст в ньому кисню до 28 %, скоротити або вивести з складу дуттяПГ;
підвищити рівень оптимізації і стабілізації технологічного режиму шляхом використання рухливих плит і термозондів на колошнику, периферійних термопар, систематичного дослідження первинної інформації тощо.

Розрахунковим шляхом для умов доменної печі № 5 ВАТ «ЄМЗ» оцінені оптимальні варіанти технології з вдуванням у горноПГ+ПВП+О2. Показано, що вдування у горно на 1 т чавуну 120 кгПВПз вугілля марки «Т» і 100 кг із вугілля марки «АС» при реалізації комплексу компенсувальних заходів забезпечить зниження витрати коксу на 118,7-119,3 кг (23,8 %),ПГ на 40-51,6 м3(43,9-56,6 %), собівартості чавуну на 73,5-75 грн., приріст продуктивності на 10,2-11,3 %. Режими технології доменної плавки з вдуванням на 1 т чавуну 160 і 180 кгПВПз вугілля марок «Т» і «АС+Г» є більш ефективними, проте можуть бути реалізовані за умов відповідного посилення компенсувальних заходів. Таким чином, застосуванняПВПв сполученні із запропонованим комплексом компенсувальних заходів дозволить у технологічних умовах ВАТ «ЄМЗ» підвищити частку заміни коксу додатковими паливами до 23,8-36,6 %, тобто поліпшити цей коефіцієнт в 1,9-2,6 рази порівняно з вдуванням у горноПГ+ПВП.