Разработка и теоретическое обоснование рекомендаций по совершенствованию режимов комбинированного дутья на доменных печах Хелуанского металлургического завода

• Автор: Кхалед Саад Абд Эл Халием
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 117 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава. I. Аналитический обзор
1.1. Генезис, состав и запасы природного газа
1.2. Предложения и первые опыты
1.3.Теоретические основы технологии доменной плавки на комбинированном дутье.
1.3.1. Тепловые балансы как инструмент прогноза влияния различных факторов на показатели плавки.
1.3.2. Дефицит восстановителя для реализации идеального хода печи по Грюнер как теоретическая база для технологии доменной плавки с вдуванием в горн восстановительных газов.
1.3.3. Потоколимитируемый режим восстановления в печи вюстита- решающий довод для использования зональных тепловых балансов в прогнозных расчетах плавки.
1.3.4. Расчет минимально возможного расхода газифицируемого углерода кокса методом Павлова-Джонсона-Китаева (Метод ПДК).
1.4. Зональные балансы, уточнение причин экономии кокса при вдувании природного газа.
1.4.1. Причины экономии кокса при вдувании в горн печей природного газа
1.5. Обогащение дутья кислородом.
Выбор теоретических температур горения в горне
1.6. Резервы технологии доменной плавки с вдуванием в горн природного газа и возможности их реализации.
1.7. Общий итог обзора задач, решение которых выносится на обсуждение.

ГЛАВА. 2. Сравнительный анализ работы доменных печей ЧерМК и ХМЗ
2.1. Сырьевые условия и показателем работы печей. (59)
2.2. Расчет минимально возможного расход кокса (Кт[п). (62)
2.2.1. Метод расчета Кт|п для реальной плавки. (63) ( Результаты расчета К ■ и с).
ГЛАВА.З. Оптимизация параметров комбинированного дутья
3.1 .Оценка дефицита газообразного восстановителя. (68)
3.2.Теоретическая температура горения углерода кокса и метана. (71)
3.2.1.Расчетные формулы для определения г и анализ
погрешностей расчета. (71)
3.2.1.1. Методы расчета расхода дутья. (74)
3.2.2. Расчет г на ЭВМ. (87)
3.2.3. Выбор значении г . (88)
3.2.3.1. Анализ шлакового режима доменных печей ХМЗ. (89)
3.3. Рекомендации по изменению режимов комбинированного
дутья на ХМЗ. (96)
3.4.Тепловые балансы существующих и рекомендуемых режимов
плавки на печах ХМЗ и тепловые балансы печей ЧерМК при . (97)
3.5.Резервы технологии. (101)
Общее заключение. (ЮЗ)
Список литературы. (106)
Приложение!Программ расчета на ЭВМ.
(110)

Введение
В Арабской Республике Египет функционирует Хелуанский металлургический завод с полным металлургическим циклом ( ХМЗ, г. Каир). В составе доменного цеха этого завода эксплуатируются четыре доменные печи, две из которых (Дп № 3 и 4) имеют полезный объем по 1033 м3 и построены по типовому проекту Гипромеза (г.Москва). Печи работают в режимах комбинированного дутья с вдуванием в горн природного газа (ПГ) на обогащенном кислородом дутье.
Соотношение стоимостей природного газа и кокса (1:3) делает эту технологию весьма эффективной при достигнутых в практике коэффициентов замены кокса природным газом равным примерно 0,8 кг/м3 ПГ. Однако именно высокая эффективность технологии плавки на комбинированном дутье не позволяет обнаружить скрытые резервы, заложенные в используемых параметрах технологии. Это касается обоснованного выбора минимально допустимых значений теоретических температур горения, которым соответствует максимальный расход природного газа, минимальный расход кокса и минимальная себестоимость передельного чугуна.
В доменном цехе ХМЗ не проводились никакие научно-исследовательские работы, которые были бы направлены на вскрытие резервов технологии и на реализацию более эффективных режимов работы печей.
Египетский Центр металлургических исследований (г.Каир) был заинтересован в изучении передового опыта работы печей России в режимах комбинированного дутья, предложив мне пройти курс обучения в аспирантуре одного из старейших и авторитетных вузов России (СПбГТУ) и познакомится с работой доменного цеха ОАО «Северсталь» (г.Череповец), доменные печи № 1 и 2 которого имеют тот же объем, построены по тому же типовому проекту Гипромеза и работают с такими же параметрами комбинированного дутья.

В.Н.Андронов подчеркивает, что расход кокса в этих условиях снижался не вопреки, а благодаря более экономичному по расходу углерода процессу, процессу прямого восстановления, который нельзя рассматривать в связи с этим как «неизбежное зло» (А.Н.Рамм) или как фактор, ослабляющий влияние тепла, вносимого горении дутьем, на удельный расход кокса (А.Б.Шур) [13, 14].
Действительно, с использованием нагретого дутья углерод кокса перестал быть единственным источником тепла, но оставался единственным источником газообразного восстановителя (С?). По мере повышения
температуры дутья и понижения расхода кокса процесс неизбежно пришел к ситуации с дефицитом газообразного восстановителя для реализации идеальной по Грюнеру плавки (^=0). Прямым доказательством полезности
неизбежности задействования в этих условиях процесса прямого восстановления в рамках «неизбежного зла», т.е. в рамках его термодинамической обусловленности, является то, что процесс реализуется при этом при меньшем расходе тепла (не углерода кокса, а именно тепла, как это показал МАПавлов) и лучшем использовании в печи топлива, те. при повышении КИТ [13, 14].
Никто из участников дискуссии по принципу Грюнера, о которой упоминают А.Н.Рамм [5, стр. 100-105] и А.Б.Шур [34, 35], не учли этих обстоятельств и не сделали совершенно очевидный вывод, вытекающий из рассмотрения двух концепций истинных творцов теории доменной плавки Л.Грюнера и МАПавлова, вывод о возможности ликвидации дефицита газообразного восстановителя за счет обеспечения плавки сторонним источником газа - восстановителя, достаточно дешевым, чтобы он окупался с выгодой сэкономленным при этом коксом.
Максимально возможное снижение расхода кокса будет выражаться разностью между и К(), а максимальный расход газа восстановителя из
стороннего источника будет соответствовать разности ординат (),
если исчислять его в «коксовом эквиваленте» (рис. 1.8).