Исследование и разработка ресурсосберегающей технологии выплавки чугуна с использованием в шихте антрацита, как заменителя части кокса

• Автор: Симанков, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Введение.

1 Ресурсосбережение и интенсификация процесса доменной плавки

1.1 Нагрев дутья .

1.2 Влияние повышенного давления на расход кокса.

1.3 Добавка к дутью водяного пара

1.4 Вдувание горячих восстановительных газов.

1.5 Добавка в шихту и вдувание углеродсодержащих веществ в доменную печь

1.5.1 Вдувание мазута.

1.5.2 Вдувание природного газа.

1.5.3 Вдувание коксового газа

1.5.4 Вдувание пылеугольного топлива.

1.5.5 Добавка в шихту антрацита
2 Доменная плавка с использованием в шихте антрацита
2.1 Свойства антрацита.
2.2 Опыт доменной плавки с добавкой в шихту сырого антрацита.
2.3 Опыт ведения доменной плавки с добавкой в шихту антрацита на доменных печах полезным объемом м и м3 Украина.
2.4 Опыт ведения доменной плавки с добавкой в шихту антрацита на доменных печах заводов Тулачермет и ЗСМК
3 Лабораторные исследования антрацита.
3.1 Методика проведения совмещенного термического анализа
3.2 Результаты исследования антрацита и кокса методами совмещенного термического анализа
3.3 Методика проведения мсссбауэровской спектроскопии
3.4 Результаты исследования процесса восстановления железорудного концентрата антрацитом и коксом в атмосфере аргона методами мсссбауэровской спектроскопии и совмещенного термического анализа
4 Расчет показателей доменной плавки с увеличением удельного расхода антрацита в шихте от 0 до кгт чугуна
4.1 Исходные данные для выполнения теоретических расчетов процесса доменной плавки
4.2 Определение удельного расхода кокса при увеличении доли антрацита в шихте доменной плавки.
4.3 Расчет распределения тепла по зонам доменной печи при увеличении доли антрацита в шихте.
4.4 Прогнозирование влияния увеличения удельного расхода антрацита до 0 кгт чугуна на ТЭП печи с использованием расчетных моделей
5 Промышленное освоение процесса выплавки чугуна с добавкой в шихту антрацита, как заменителя части кокса на доменной печи 1 ОАО Косогорский металлургический завод
5.1 Краткая характеристика объекта исследованийпарамегрьтДП
5.2 Параметры работы печи в базовом варианте, без добавки в шихту антрацита
5.2Л Топливо сырьевые характеристики базового периода.
5.2.3 Расчет показателей процессов восстановления доменношплавкив базовом периоде.
5.2.4 Расчет общего теплового и материального баланса для базового варианта .
5.2.5 Расчет зонального теплового баланса для условий базового варианта
5.2.6 Определение фактической порозности слоя столба шихты для базового варианта
5.2.7 Расчет теоретической температуры горения для базового периода.
5.3 Параметры работы печи в опытном варианте, с добавки в шихту антрацита
5.3.1 Топливо сырьевые характеристики опытного периода
5.3.2 Расчет показателей процессов восстановления доменной плавки в. опытном периоде.
5.3.3 Расчет общего теплового и материального баланса для опытного варианта
5.3.4 Расчет зонального теплового баланса для условий опытного варианта.
5.3.5 Определение фактической порозности слоя столба шихты для опытного варианта
5.3.6 Расчет теоретической температуры горения для опытного периода
5.4 Поведение серы при выплавке чугу на с добавкой в шихту антрацита.
5.5 Влияние частичной замены кокса антрацитом на газодинамеческие условия работы доменной печи
6 Практические аспекты использования антрацита в шихте доменной плавки
6.1 Определение оптимального удельного расхода антрацита при производстве
чугунов различных марок
6.2 Оценка эффективности использования антрацита, как заменителя кокса
6.3 Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии
6.4 Экологические оценка применения антрацита как заменителя кокса
Выводы по работе.
Приложения.ИЗ
Приложение Л Расчетный тепловой баланс обгций прогнозный по периодам.
Приложение Б Распределение тепла по зонам доменной печи при вводе в шихту антрацита .4 Приложение В Тепловой баланс доменной плавки в базовом исследуемом периоде общий
и зональный
Приложение Г Тепловой баланс доменной плавки в опытном исследуемом периоде общий
и зональный
Приложение Д Пример расчета оптимального расхода антрацита.
Список публикаций по материалам диссертации
Список литературы


Физическое тепло дутья заменило собой часть тепла, выделяющегося при горении углерода топлива у фурм, что позволило сэкономить горючее. В результате нагрева воздуха до 9 С расход горючего снизился с 8, до 5, тт чугуна, суточная производительность печи при этом увеличилась с ,7 до т. Однако уже дальнейшее увеличение температуры дутья до 6 С в году показало, что при сохранении общей тенденции к снижению расхода топлива, экономия его при росте температуры на каждые 0 С не пропорциональна, графически это изменение можно представить зависимостью описанной на рисунке 2. Температура дутья для отечественных печей непрерывно повышается. Так, средняя температура дугья в , и гг. С 2,8. Увеличение производительности печей было связано с ростом рудной нагрузки изза вывода сэкономленного кокса из подачи. Повышение температуры дутья ускоряет процесс горения углерода кокса у фурм, увеличивается кинетическая энергия струи. Некоторое уменьшение протяженности зон горения с повышением нагрева дутья подтверждается1 наблюдениями выполненными на нескольких доменных печах 2,7. Нагрев дутья оказывает существенное влияние на ход доменной плавки. Производительность печи увеличивается за счет увеличения рудной нагрузки из за вывода части кокса из подачи. Снижается величина тепловых потерь, так как присокращении расхода горючего производительность доменной печиувеличивается. Температура колошникового газа снижается, так как с увеличением нагрева дутья и сокращением расхода кокса в шихте отношение АУпХУр для верхней. В случае если рудная нагрузка остается неизменной, температура колошника не меняется, а тепло дутья расходуется на перегрев продуктов плавки, восстановление трудиовосстановимых оксидов и др Вследствие понижения удельного расхода кокса при повышении температуры дутья, уменьшается, и количество золы и серы на единиц выплавляемого чугуна, вносимое вместе с коксом, следовательно, снижается и потребность во флюсе для ошлакования золы, уменьшается удельный выход ишака. Использование напева дугья позволяет компенсировать затраты тепла на восстановление трудновосстановимых оксидов В связи с этим особенно эффективно применение высоконагретого дугья для выплавки ферросплавов. Уменьшение количества образующегося оксида углерода на единицу выплавляемого чугуна, а также снижение температуры газов в шахте, являются факторами замедляющими процесс непрямого восстановления в печи. Исходя из всего этого, сложно дать однозначную оценку о влиянии температуры дутья на развитие процессов восстановления в доменной печи. Кроме непосредственно физического тепла нагретого дутья, кокс дополнительно экономится в результате снижения температуры колошникового газа и, следовательно, потерь тепла с ним, уменьшения расхода тепла на расплавление шлака и удаление серы. Следует также иметь в виду, что топливо в воздухонагревателе сжигается по формуле полного сгорания углерода, а в доменной печи лишь в соответствии с достигнутой степенью непрямого восстановления. Все это подтверждает то, что дутье сберегает тепла больше, чем само вносит. Практика показывает, что повышение температуры дутья требует соответствующего изменения фракционного состава шихтовых материалов, так как при ес увеличении снижается газопроницаемость слоя, главным образом из за снижения расхода кокса и увеличения объемной доли рудных материалов с меньшей газопроницаемостью. Так же при увеличении температуры дутья возрастает объем и давление газов в горне печи, увеличивается давление газов снизу, что затрудняет плавный сход шихты. По расчетам ряда авторов 9, возможным и экономически выгодным является нагрев дугья до температур С однако существующие сегодня воздухонагреватели не позволяют обеспечить таких температур. Таким образом дальнейшее увеличение температуры дутья связано с определенными мероприятиями, главным образом с улучшением качества шихтовых материалов и особенно с их восстановимостью и сохранением прочности при восстановлении, а также разработкой конструкций высокотемпературных воздухонагревателей и подбором соответсвующих огнеупоров 2.