ГЛАВА 3. СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ В ШАХТНОЙ ПЕЧИ. АГРЕГАТ «УГОЛЬНЫЙ - В. В. Павлов несообразности
.RU

ГЛАВА 3. СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ В ШАХТНОЙ ПЕЧИ. АГРЕГАТ «УГОЛЬНЫЙ - В. В. Павлов несообразности


^ ГЛАВА 3. СХЕМА ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛИ В ШАХТНОЙ ПЕЧИ. АГРЕГАТ «УГОЛЬНЫЙ

МИДРЕКС»


3.1. Агрегат «угольный Мидрекс»


Если это раньше нас сделают, например,

китайцы, то нашей металлургии вообще хана!

Из дискуссий.


Рассмотрим схему агрегата (см. рис. 3.1), в которой устраняются несообразности 1-3 современного цикла за счет сравнительно небольших корректив к доменному процессу. При этом сохраняются основные черты и отмеченные преимущества доменной печи: большое поступление тепла с дутьем; хорошая утилизация физического тепла отходящих газов в шахте печи; высокая производительность, характерная для шахтных печей; возможность высокой единичной мощности агрегата.

Газогенераторами здесь служат факелы 1, в которых угольная пыль горит в доменном дутье. Пыль дается с избытком над стехиометрическим соотношением с кислородом дутья, поэтому горение

идет лишь по первой стадии до СО и Н2.




Рис. 3.1. Схема агрегата «угольный Мидрекс» для получения жидкой стали в шахтной печи:

1 – фурмы дутья с угольной пылью; 2 – дополнительное дутье для дожигания отходящих газов; 3 – фурма корректирующего дутья в горне–отстойнике; 4 – загрузка окатышей; 5 – выносной горн–отстойник; 6 – летки; 7 – течка


В доменных печах в ряде случаев практикуется вдувание угольной пыли, но лишь в качестве небольшой добавки к коксу, в пределах нескольких процентов топлива. В данной схеме все топливо – угольная пыль. Ниже рассмотрены также другие способы введения угля в зону горения, в факелы.

Весь остальной объем печи вне и выше факелов работает как агрегат «Мидрекс» на газогенераторных газах, которые получаются в факелах на угольной пыли1). Весь агрегат по схеме (см. рис. 3.1) можно назвать «угольный Мидрекс». Отходящие газы дожигаются дополнительным дутьем через фурмы 2. При температуре дутья 1200 о С теоретическая температура ТТ горения в факелах угольной пыли – порядка 2130 оС, что более чем достаточно для расплавления

массы металлизованных окатышей. Расчет ТТ приведен в Приложении 2, задача 5.

Избыточный углерод вводимого топлива может сразу попасть в расплав, выжигаться из расплава газовыми потоками, отлагаться из газов в окатышах в виде сажистых отложений, может расходоваться на газификацию СО2 и др. Проследить разные пути углерода сложно, легче рассмотреть его общий баланс. Если угольная пыль в факелах горит до СО, то на науглероживание металла в этой зоне пойдет избыток углерода топлива сверх стехиометрического количества кислорода дутья, за вычетом выноса пыли вверх. В агрегате в целом, если топливо горит до СО2, то на науглероживание пойдет избыток углерода сверх стехиометрического количества по отношению к общему объему дутья, подаваемого в нижние и верхние фурмы. Варьируя избыток топлива, можно получать более или менее науглероженный расплав металла.

Ясно, что при достаточно большом избытке угольной пыли мы получим чугун (4,3 % С), а та часть пыли, которая не сможет израсходоваться в реакциях и раствориться в расплавах, будет выходить из печи в виде угольной мелочи, засоряющей шлак, а в случае неполного дожигания – также и в виде пыли колошниковых газов. Понижая избыток угольной пыли, мы последовательно получим высокоуглеродистую сталь (например, 2 % С), затем малоугле-


--------------------------------------------------------------------------------

1) В России, к сожалению, вдувание угольной пыли пока не практикуется, лишь планируется. Одна из причин этого, видимо, в том, что наша металлургия избалована обилием коксующихся углей в стране. К тому же долгое время наша металлургия была вне конкуренции и мало склонна к инновациям. На очереди много еще таких улучшений, которые можно достигнуть одними лишь организационными мероприятиями, или простым заимствованием технологий, давно и хорошо отлаженных на Западе, часто вместе с закупками зарубежных агрегатов и с приглашением западных специалистов по их наладке.


родистую (например, 0,3 % С), затем железо почти без углерода, и дальше – расплав отчасти окисленного железа с повышенным содержанием кислорода и с примесью окислов FeО в виде неметаллических включений металла.

Отметим, что если вести в факелах полное горение угольной пыли до СО2 с избытком воздуха (как в факелах парового котла), то в печи всюду будет окислительная атмосфера с газообразной углекислотой СО2 в газах и с некоторым содержанием избыточного кислорода О2. Процессы восстановления вообще не пойдут, и печь станет агрегатом для обжига и плавления железной руды. Теоретически такой агрегат может производить рудный расплав (практически этот расплав является весьма агрессивным химически, а в смеси с угольной пылью может давать интенсивное вспенивание). При менее горячих факелах подобным образом можно в принципе вести окислительный обжиг магнетитовых руд (Fe3О4), которые в ряде случаев окисляют до гематита (Fe2О3). По этой же схеме может работать, например, печь для обжига сидерита или известняка, вагранка и др.

Очевидно, в принципе по схеме (см. рис. 3.1) можно получать любой металл от чугуна и стали до почти чистого железа. Избыток угольной пыли в факелах можно быстро изменять и, соответственно, корректировать состав получаемого металла. При этом сталь в таком процессе можно получать из окатышей уже в шахтной печи, без кокса, на угле и при экономном расходовании угля, благодаря полному дожиганию отходящих газов.


^ 3.2. Технические сложности. Плавление массы металлизованных окатышей


Ну, расплавить–то мы уж как-нибудь сумеем!

Из дискуссий


Конечно, для отладки предлагаемых процессов потребуется освоить ряд новых элементов процесса и преодолеть ряд технических сложностей. Мы стремились возможно полнее обсудить такие технические сложности предлагаемого процесса со специалистами доменного и сталеплавильного процессов, с исследователями агломерации, теории печей, с обогатителями и др. Стремились провести возможно больше дискуссий с исследователями-металлургами, в основном в пределах уральской школы г. Екатеринбурга.

Агрегаты «Мидрекс» и факелы дутья с угольной пылью – известные и хорошо отлаженные элементы процесса. Обширный опыт сжигания тонкой пыли в факелах накоплен также на паровых котлах электростанций.

Основной новый элемент обсуждаемой схемы – это плавление массы М (см. рис. 3.1) металлизованных и спекающихся окатышей без коксовой насадки. В доменной печи металлизованные окатыши плавятся в смеси с кусками кокса и над слоем остаточного кокса, который заполняет нижнюю часть печи. Полученные расплавы окончательно науглероживаются до насыщения при фильтрации через «коксовую насадку» – слой кокса, который накапливается в горне вследствие избытка топлива. В ряде изобретений предусмотрено разделение неполного горения топлива и металлизации по разным агрегатам, но планируется все же традиционное плавление шихты на слое кокса и, соответственно, получение чугуна [11]. В обсуждаемом агрегате «угольный Мидрекс» предлагается перейти к сталеплавильной футеровке ванны печи, обойтись без коксовой насадки, без избытка топлива, и, соответственно, получать сталь уже в шахтной печи.

Если кокса нет, то в массе М уже при температуре около 850 0С происходит некоторое спекание металлизованных окатышей. В агрегатах «Мидрекс» образующиеся спеки дробятся валками механизмов выгрузки. В предлагаемом процессе масса М окатышей прогревается не до 850 0С, а вплоть до температур плавления, например, до 1300–1400 0С. Спекание массы М в агрегате может быть значительно более прочным; сейчас такого спекания избегают. Подобное спекание неприемлемо в нижних горизонтах доменной печи, в частности, в «заплечиках», где диметр печи уменьшается книзу, и при интенсивном спекании возможно прочное зависание шихты. Профиль доменной печи не рассчитан на появление таких спеков. Если бы здесь образовалась единая прочная масса М размером почти во все сечение печи, и при сходе вниз она как-то «зависла» бы в сужающемся корпусе агрегата, то для механического преодоления такого «зависания» могли бы потребоваться очень большие силы. Практически в случае такого зависания пришлось бы, вероятно, ждать оплавления застрявшей массы горячими газами, поступающими от факелов снизу. В доменной печи значительные спекания и зависания шихты происходят даже и при современном избытке кокса, разрыхляющем массу спекающихся металлизованных окатышей.

Для агрегата «угольный Мидрекс» (см. рис. 3.1), видимо, не подходит профиль доменной печи с сужением книзу. Для предотвращения обсуждаемых зависаний корпус агрегата целесообразно, видимо, сделать с постоянным сечением или немного расширяющимся книзу, хотя масса М при металлизации и спекании дает значительную усадку.

При опускании массы М будут появляться зазоры между этой массой и стенками агрегата, в эти зазоры будут засыпаться сверху загружаемые окатыши. Ниже рассмотрен вариант, когда металлизованная масса М оказывается окруженной «угольной оболочкой» по боковым поверхностям, и трение о стенки агрегата при опускании массы М здесь может уменьшить графитовая смазка. В электропечах и в конвертерах хорошо отлажено плавление металлизованных окатышей (неспеченных) и брикетов, полученных в агрегатах «Мидрекс» и «Хилл–3» [31]. Если какие-то куски металлизованной массы М плотно спекутся, то плавление всей массы будет близко к плавлению металлического лома в мартеновской печи, в конвертере, к плавлению лома на поду печи топливным факелом, или плавлению чугунных чушек в вагранке.

Теплота процесса плавления железа (15 кДж/моль) сравнительно невелика по сравнению с тепловым эффектом реакций его восстановления углем (160 кДж/моль), или по сравнению с теплотой реакций горения углерода до СО (110 кДж/моль), по сравнению с теплотой нагрева шихты (примерно 35 кДж/моль Fe) и др. Плавление может занимать небольшую часть времени пребывания шихты в печи и небольшую часть затрат тепла. Однако закономерности плавления и спекания определяют механические свойства массы М, эта масса может приобретать и терять механическую прочность.

Целесообразно придать фурмам и факелам дутья с угольной пылью некоторый наклон к радиусу печи в горизонтальной плоскости, и за счет этого организовать в зоне фурм циркуляцию газов по кругу, затем по спирали вверх. В этом случае горячие газы факелов будут омывать большую поверхность массы М и ванны, чем при строго радиальных факелах.

В данном процессе, как и в доменном, в некоторых случаях потребуется добавлять в шихту известняк или известь, другие добавки для рафинирования металла, флюсы и плавни для разжижения шлака, и др. Если такие неметаллические добавки загружать слоями, как и в домне, то они будут разделять массу М на блоки. При плавлении эта масса будет распадаться на соответствующие фрагменты.

В каких-то случаях целесообразно плавление массы М на почти «сухом» и почти плоском поду печи, по которому получающиеся расплавы сразу стекают в горн–отстойник. В других случаях целесообразно иметь под массой М достаточно глубокую ванну с жидким металло–шлаковым расплавом, некоторые горячие факелы дутья направить несколько вниз, и, соответственно, греть и науглероживать ванну факелами с угольной пылью (сейчас подобным образом разогревают расплавы топливными факелами). Металлизованная и спекающаяся масса М окатышей, погруженная внизу в ванну, будет в значительной степени плавиться и науглероживаться снизу жидким металлом и шлаком на границе с расплавами.

Куски пористой массы М могут плавать на поверхности металлического расплава. Ванна с расплавами может смягчать толчки от неравномерности схода массы М. Эти неравномерности (как и неравномерности схода шихты в домне) можно понизить соответствующим автоматическим варьированием давления дутья.

Может потребоваться большая кропотливая работа по отладке оптимальных режимов плавления массы М в данных новых условиях. Но каких-то очень больших или непреодолимых трудностей здесь нет.


^ 3.3. Выносной горн–отстойник


Обычно жидкая сталь, выпускаемая из печи, должна иметь значительный перегрев над температурой плавления, чтобы удобно было выполнять последующие операции с расплавом, не опасаясь его затвердевания. Даже начало частичного затвердевания металла в последующих операциях грозит большими осложнениями. Но в данной схеме плавящаяся масса М может контактировать с расплавами, что затрудняет перегрев расплавов.

В варианте (см. рис. 3.1) для лучшего перегрева жидкого металла и для коррекции его состава предусмотрен выносной горн–отстойник. Одна из фурм доменного дутья вынесена в этот горн; следует предусмотреть здесь возможность регулирования интенсивности дутья. При вдувании угольной пыли такая фурма может науглероживать металл, а без пыли – окислять его. Такой обдув металла можно, очевидно, отрегулировать как дутье в конвертере с боковым дутьем (или при вертикальной фурме – как в конвертере с вертикальным дутьем). Обычно считается, что доменное дутье качественно отлично от конвертерного, но можно, очевидно, подобрать параметры продувки так, что доменное дутье будет выполнять конвертерные функции. В процессах доменная печь – конвертер конвертерное дутье составляет обычно (5-10) % доменного дутья в расчете на тонну металла.

В предельном случае основной корпус агрегата (см. рис. 3.1) и горн-отстойник могут работать примерно как агрегат «Мидрекс» и конвертер, или доменная печь и конвертер. Но, видимо, целесообразнее уже в основном корпусе получать почти нужный состав металла, подбирая нужный избыток угольной пыли. В горне-отстойнике целесообразно выполнять лишь небольшую коррекцию состава, при доле коррекционного дутья меньше (5-10) %. Тепловой баланс горна–отстойника будет намного лучше, чем у обычного конвертера, так как физическое и химическое тепло отходящих газов утилизируется в основном корпусе агрегата и используется горячее доменное дутье. Современные конвертеры отапливаются в основном за счет горения железа и легирующих примесей.

В горне-отстойнике можно обеспечить также лучшую очистку металла от всплывающих неметаллических включений, лучшее рафинирование металла. В этом варианте можно достигнуть большего усреднения состава металла, лучшее «попадание в анализ». Окончательное усреднение состава может происходить уже в миксере.


^ 3.4. Другие технические сложности. Футеровка


Важный новый элемент обсуждаемой схемы состоит в том, что здесь потребуется отладить сталеплавильную футеровку ванны и днища шахтной печи. Большое преимущество доменной печи – это отлаженная футеровка днища (лещади) печи угольными блоками, что обеспечивает ее высокую стойкость и большие межремонтные периоды. Доменная печь может годами работать на одной футеровке. Однако эта футеровка работает лишь с чугуном, но не с жидкой сталью. Футеровка сталеплавильных агрегатов часто имеет меньшую стойкость. Однако сейчас стойкость электропечей, конвертеров, ковшей при хорошей футеровке составляет уже несколько сотен плавок. Стойкость футеровки ванны агрегата (см. рис. 3.1) можно дополнительно повысить за счет использования элементов водяного охлаждения, применения более современных и качественных огнеупоров, путем увеличения толщины слоев футеровки. При необходимости можно сделать многослойную футеровку с возможностью водяного охлаждения каждого слоя. Можно надеяться со сталеплавильной футеровкой ванны получить для данного агрегата «угольный Мидрекс» примерно такую же длительность межремонтного периода, как и у доменной печи.

Как термические, так и химические нагрузки на футеровку в агрегате (см. рис. 3.1) будут меньше, если печь работает с высокоуглеродистыми сталями; их шлаки менее агрессивны, а температура плавления примерно на (150-200 ) 0С ниже, чем у малоуглеродистых сталей. Еще меньше химические и термические нагрузки на футеровку при работе на чугун. Доменная печь в этом отношении достигает хороших показателей отчасти за счет того, что выполняет наиболее простую работу (по нагрузкам на футеровку), а более сложную работу с агрессивными и высокотемпературными расплавами оставляет сталеплавильным агрегатам. Более простую работу берет на себя домна и по содержанию углерода: она дает предельно насыщенный углеродом металл, состав которого четко определен, почти не колеблется, и нет опасности «не попасть в анализ».

Отметим, что в доменной печи угольными блоками выкладывается обычно только днище, а боковые стенки, контактирующие внизу с жидким чугуном, работают на обычной водоохлаждаемой футеровке из огнеупоров с гарнисажем. Это также свидетельствует о том, что водоохлаждаемые огнеупоры могут годами выдерживать воздействия жидкого металла и шлака.

В доменных печах за межремонтный период разрушаются, растворяются в металле иногда сотни тонн угольной футеровки днища, и, соответственно, в «пне» печи накапливаются сотни тонн чугуна ниже уровня летки. Многослойная сталеплавильная футеровка также способна выдержать подобный большой угар без нарушения работы печи.

Расходы на футеровку в агрегатах (см. рис. 3.1) будут, возможно, более высокими, чем в доменном процессе, но меньшими, чем при доменном и сталеплавильном переделе вместе. Агрегат по этой схеме будет, очевидно, также значительно сложнее и дороже, чем эквивалентная доменная печь, но дешевле, чем доменная печь в сумме со сталеплавильными агрегатами, перерабатывающими ее чугун. При этом расходы на футеровку и амортизация доменной печи не являются самыми крупными статьями в стоимости металла. Если будет достигнуто производство стали из концентрата и окатышей одним процессом, причем без кокса и с экономичным полным сжиганием угля, то такая сталь будет, очевидно, дешевле, чем чугун сейчас, и, например, в 2-3 раза дешевле современной рядовой стали.


^ 3.5. Сопоставление технических сложностей предложенной схемы и доменного процесса


Если все так просто, то почему этого никто не сделал?

Благин Д.В.


Вдувание дополнительного дутья на средних или повышенных горизонтах доменной печи для дожигания отходящих газов не является вполне новым элементом, который потребовалось бы отрабатывать полностью заново, «с нуля». Подобное вдувание неоднократно опробовано, хотя и не получило распространения. Такое вдувание выполняли, в частности, еще в начале 20-го века в связи с работами по «железококсу», который получался при добавке руды в коксовые батареи.

В агрегатах типа «Мидрекс» в ряде случаев выполняется и более сложная операция – замена газа на определенном горизонте печи, где отбираются газы, поднимающиеся снизу, и вдуваются новые. В целом вдувание дополнительного дутья и дожигание отходящих газов не представляются технически очень новой или очень сложной задачей.

В то же время в данной схеме отпадают некоторые трудности и опасности, которые характерны для доменного процесса. В домне традиционный избыток топлива приводит к понижению температуры горения, к потерям тепла на нагрев этого лишнего несгорающего кокса. Затем этот избыточный кокс скапливается в горне в виде недогоревших остатков кусков топлива, засоряет шлак топливной мелочью, что затрудняет выпуск такого «засоренного» шлака. Получается двойной вред, не говоря уже о перерасходе кокса. В схеме (см. рис. 3.1) нет избытка углерода топлива, нет коксовой насадки. Расплавы не насыщены углеродом, и коксовая или угольная мелочь, попадающая в шлак и металл, будет в них растворяться. Здесь нет и такого препятствия к использованию кускового угля, как засорение шлака угольной мелочью.

В целом из рассмотрения технических трудностей процесса можно сделать вывод, что для его отладки по данной схеме потребуется, конечно, большая работа по освоению, наладке, оптимизации новых элементов. В то же время не видно принципиальных препятствий, которые могли бы сделать освоение такого процесса невозможным или чрезмерно трудным. Предлагаемый агрегат сохраняет основные отлаженные элементы и преимущества доменной печи, а также агрегатов «Мидрекс», но устраняет «пороки» цикла 1-3. Новых элементов не столь много. При достаточно последовательной работе такой процесс вполне можно освоить.

Видимо, 1 млн. долларов достаточно для создания малого агрегата по схеме (см. рис. 3.1) и отладки на нем такого процесса. После этого переход к большим агрегатам был бы лишь вопросом изменения размеров печи. Для сравнения отметим, что затраты на производство чугуна на большой доменной печи могут составить например, 500 млн долларов в год, и годовые потери средств из-за обсуждаемых «пороков» на такой печи также составят величину порядка сотен миллионов долларов.

В настоящее время подобные процессы не внедряются не потому, что это очень сложно, но в основном по психологическим причинам, в силу «поразительной слепоты» к нетрадиционным решениям, выходящим за рамки господствующей идеологии. Давление устоявшейся традиции и инерции приводит к тому, что не удается даже придумать простой переход к схеме процесса без несообразностей, не удается в полной мере осознать преимущества таких схем. По тем же психологическим причинам трудности освоения новых процессов представляются чрезвычайно большими, пугающими, и мы не решаемся взяться за работу по отладке рационального процесса без отмеченных пороков.

Можно сказать, что мы терпим металлургию с явными несообразностями по недоразумению. Если преодолеть эти психологические сложности, то вполне возможно отладить получение стали в шахтной печи без использования кокса, на угле, и при экономичном расходовании угля благодаря его полному сжиганию, при расходе немногим более 200 кг углерода на тонну металла.


3.6. Вспенивание


Предложено же, наверное, сто агрегатов. Почему ваш, сто первый агрегат, будет лучше?! Вот вспенится все, как в процессе Рюмина…

^ Из дискуссий.


Конечно, главное – не те или иные особенности конструкции агрегата сами по себе; главное – чтобы был обеспечен переход от совместной продувки топлива и окатышей (или агломерата) к их раздельной последовательной продувке. Последовательную продувку можно реализовать и в существующей доменной печи, если ее нижнюю часть заполнить одним коксом, а верхнюю – одними окатышами. При этом очень важно преодолеть давление традиционной идеологии, иначе само наше мышление остается робким и непоследовательным, и мы не избавимся от упомянутой идеологической «поразительной слепоты» по отношению к обсуждаемым возможностям.

Идеологии и религии нередко оказываются очень устойчивыми и могут сохраняться столетиями и даже тысячелетиями. Выполнение запретов господствующей идеологии, соблюдение существующих табу, часто обеспечивается фобиями, страхами; кажется, что любое отклонение от существующих процессов приведет к каким-то катастрофическим последствиям. В нашем случае часто говорят, что отклонение от традиционного варианта доменного процесса приведет, например, к недопустимому понижению газопроницаемости шихты; или же к охлаждению горна с опасностью «закозления» печи; к засорению шлака угольной мелочью так, что его будет трудно или невозможно спустить, и др. Часто говорят об опасности вспенивания шлака; в частности, приводят пример процесса Рюмина, в котором наступало катастрофическое вспенивание.

Но в действительности процесс Рюмина (получение стали из руды в агрегате типа мартеновской печи) был обречен с самого начала из-за недостатка тепла в таком агрегате; вспенивание и свидетельствовало о недостатке тепла. Здесь нет утилизации физического тепла продуктов горения в рабочем пространстве печи; если доменную печь колошниковые газы покидают с температурой 150-200 0С, и уносят немного тепла, то рабочее пространство мартеновской печи газы покидают с температурой, например, 1600 0С, и уносят основную часть тепла горения. Далее, теплопередача от факела к шлаку и металлу здесь идет лишь через ограниченную поверхность зеркала ванны.

Если реакция восстановления FeO + C = CO + Fe идет в шлаковом расплаве за счет кусочков твердого топлива или науглероженного металла, то часто она развивается бурно; большое поглощение тепла реакцией (Q = -160 кДж/моль) приводит к охлаждению и загустеванию шлака. Выделяется много газов СО, пузыри которых не могут быстро покинуть загустевающий шлаковый расплав, что и приводит к вспениванию.

Обширный опыт борьбы со вспениванием накоплен в доменном процессе. Важное правило состоит в том, что нужно возможно полнее восстановить окислы железа в твердом состоянии, не расплавить металлизуемые материалы слишком рано, при большом количестве недовосстановленных окислов железа. Нельзя допустить чрезмерного развития реакций восстановления в шлаковом расплаве.

Если есть возможность регулировать соотношение топлива (угольной пыли) и воздуха в факеле, как в схеме 3.1 (см. рис. 3.1), то можно в широких пределах варьировать соотношение восстановления и плавления. В частности, если температуру в горне поддерживать ниже 1140 0С, то плавления вообще не будет, пойдет лишь металлизация в твердом состоянии.

При наличии достаточного количества тепла и при разжижающих добавках шлак можно также поддерживать достаточно жидким и не склонным к вспениванию.


^ 3.7. Способы введения топлива непосредственно в зону горения, в факелы


От доменной совместной продувки топлива и руды к последовательной продувке можно перейти, если не загружать топливо вместе с окатышами через колошник, а, минуя шахту печи, доставить топливо непосредственно в зону горения, желательно в газовые потоки факелов. Рассмотрим способы такой доставки топлива прямо к факелам.


^ 1. Вдувание пыли. В доменных печах широко применяется вдувание в факелы через фурмы угольной пыли крупностью, например, минус 3 мм. При высокой температуре в факелах быстро сгорают и достаточно крупные частички пыли; измельчение угля до такой крупности обходится недорого.

Однако сейчас обычно пыль вводится лишь в качестве небольшой добавки, заменяющей несколько процентов кокса. Считается, что значительное уменьшение доли кокса в шихте может привести к весьма негативным последствиям. В схеме (см. рис. 3.1) кокса нет, можно не беспокоиться об уменьшении его доли, вдуваемая угольная пыль может быть единственным топливом агрегата.

2. Течки. Течками называют обычно трубы (или отверстия), через которые в металлургический агрегат «текут», засыпаются шихтовые материалы, часто с помощью дозаторов. В обсуждаемом агрегате (см. рис.3.1) целесообразно сделать такие течки над фурмами (см. рис. 3.2), чтобы засыпаемые материалы попадали в газовые потоки факелов.




Рис. 3.2. Схема течки для подачи сыпучих:

1 – факел дутья; 2 – фурма; 3 – течка с потоком сыпучих


Конечно, в течку нужно подавать материалы из закрытого бункера, в котором давление газов такое же, как в печи. Такая течка может иметь диаметр трубы, например, 20-30 см. Конструкция должна обезопасить трубу от чрезмерных термических воздействий, а выход такой течки (как и жерло фурмы) от воздействий доменного гарнисажа, расплавов и др. При необходимости можно предусмотреть операции ухода за течкой при смене фурм, когда продувка останавливается. Течка и фурма могут быть объединены в единый конструктивный узел.

Введение топлива через течку проще, чем обычный ввод ее в дутье перед фурмой. Угольная пыль, вдуваемая через фурмы, горит уже при прохождении фурм. Через течку с трубой достаточного диаметра можно вводить в зону горения не только угольную пыль, не только частицы много меньше окатышей, но и частицы размером с окатыш, с кусок кокса или несколько больше. Можно засыпать и кусковое топливо.

При работе фурмы мощный газовый поток факела действует как «эжектор»; в него всасываются, увлекаются окружающие газы и кусочки шихты. Материалы, засыпаемые через течку, будут увлечены этим газовым потоком факела и разнесены по горну печи примерно так же, как куски кокса и окатыши переносятся факелами в существующих доменных печах.

Распространено определенное предубеждение, что в футеровке доменной печи недопустимы какие-то отверстия, течки, и др. Между тем подобная течка не представляет, очевидно, каких-то принципиальных опасностей. Куски угля, введенные через течку, могут служить и материалом для формирования «топливной насадки» в доменной печи, особенно если данный уголь при быстром нагреве дает прочный полукокс.

При наличии таких течек над фурмами вдувание угольной пыли можно заменить более дешевым и безопасным всыпанием в факелы пыли или угольной «крупки».


^ 3. Введение топлива через кольцевое пространство и образование топливной оболочки массы М. Кусковое топливо можно загружать в отдельный отсек, который затем смыкается с основным рудным корпусом агрегата выше уровня фурм, где заканчивается перегородка, разделяющая отсеки. Такие схемы будут рассмотрены ниже, в разделе 7.4. В варианте, приведённом на рис. 3.3, кусковое топливо вводится через кольцевое пространство Т вокруг основного «рудного» корпуса «Мидрекс» с окатышами. Топливо и окатыши загружаются в разные отсеки, но ниже разделительной перегородки П топливо и рудная компонента приходят в контакт и далее опускаются вместе. Масса М металлизованных окатышей в горне в этом случае окажется заключенной в топливную оболочку по боковым поверхностям. Такая угольная оболочка может работать также в качестве графитовой смазки, облегчающей движение спекающейся массы М окатышей в корпусе агрегата и уменьшающей опасность зависания шихты. При такой загрузке топлива кокс, видимо, можно практически полностью заменить кусковым углем.




Рис. 3.3. Схема введения топлива Т через кольцевое пространство вокруг основного корпуса:

1 – фурмы основного дутья; 2 – дополнительное дутье для дожигания отходящих газов; 3 – загрузка топлива; 4 – загрузка окатышей; 5 – летки; П – перегородка, отделяющая топливо от окатышей.


Если факелы будут столь же интенсивными, длинными, со столь же высокими скоростями газа, как в доменной печи, то куски топлива будут сноситься газовыми потоками факелов к центру печи, вглубь плавящейся массы М металлизованных окатышей, обеспечивая ее науглероживание и плавление.


4. Врезки. Топливный отсек Т (см. рис. 3.3) не обязательно должен охватывать всю окружность агрегата; он может состоять из ряда отдельных секторов, каждый из которых «нацелен» на свою фурму. В этом случае топливо на каждую фурму будет подаваться из своей «врезки» в футеровке печи. Каждая «врезка» может иметь размер, например, 0,5-1 м. Каждая врезка прибавит к потоку опускающейся шихты свой поток топлива размером 0,5-1 м. Через течки, врезки, через кольцевое пространство Т можно вводить непосредственно в зону горения все те материалы, которые могут реагировать в факелах, но не могут успешно пройти длинный путь от колошника до факелов через шахту. Конечно, концентрат и угольную пыль нельзя загружать в доменную печь (или в агрегат см. рис. 3.1) сверху, через колошник; здесь эти порошки будут просто унесены из печи потоками отходящих газов. Сверху также нельзя загружать недостаточно прочные необожженные окатыши или непрочные куски угля, разрушающиеся в шахте. Но при введении прямо в зону горения, в факелы, нормально прореагируют, очевидно, любые виды топлива и рудные компоненты шихты.


^ 5. Газогенератор в отдельном отсеке. Топливо можно сжигать в отдельных отсеках, в газогенераторах Г (см. рис. 3.4). Из газогенераторов Г горячие восстановительные газы поступают в основной рудный корпус М . Потоки дутья из газогенераторов и из коррекционных фурм 3 целесообразно направить так, чтобы газовые потоки циркулировали вокруг металлизованной массы М . Излишнее тепло горения топлива в газогенераторе можно утилизировать, добавляя в дутье водяной пар. При взаимодействии с углеродом пар даст водород, ускоряющий металлизацию. Избыток тепла будет меньше также при использовании углей с повышенным содержанием углеводородов. В данной схеме топливо не контактирует с рудой и металлом, поэтому будет уменьшено загрязнение металла рядом примесей топлива. Такие примеси будут удаляться с жидкой золой топлива через отдельную летку 5 (см. рис. 3.4).




Рис. 3.4. Схема агрегата «угольный Мидрекс» с газогенератором:

Г – один из газогенераторов; 1– фурмы основного дутья в газогенераторе; 2 – дополнительное дутье для дожигания отходящих газов; 3 – фурмы корректирующего дутья; 4 – загрузка окатышей; 5 – жидкое золоудаление газогенератора; 6 – летки



glava-10-m-hajdeggera-g-marselya-k-yaspersa-i-drugih-teoretikov-etogo-filosofskogo-techeniya.html
glava-10-mashinnoe-obuchenie-dlya-studentov-prepodavatelej-aspirantov-ekonomicheskih-vuzov-specialistov-po-informatike.html
glava-10-mertv-kak-gvozd.html
glava-10-mezhdunarodnij-tehnologicheskij-obmen-fomichev-v-i-mezhdunarodnaya-torgovlya-uchebnik-2-e-izd-pererab-i-dop.html
glava-10-mi-pojdem-drugim-putem-o-problemah-socialisticheskogo-soobshestva.html
glava-10-model-k-i-otchayannij-risk-li-yakokka-zhivaya-legenda-amerikanskogo-menedzhmenta-posle-togo-kak-on-dostignul.html
  • assessments.bystrickaya.ru/chukotskij-municipalnij-rajon-reshenie-stranica-10.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/predlagaem-garantirovannie-aviabileti-po-specialnim-tarifam-moskva-sochi-adler-moskva-stranica-7.html
  • turn.bystrickaya.ru/osnovnoe-obshee-obrazovanie-stranica-4.html
  • write.bystrickaya.ru/glava-2-kogda-mi-nachinaem-ispitivat-emocii-psihologiya-emocij-ya-znayu-chto-ti-chuvstvuesh.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/programmi-professionalnoj-perepodgotovki-i-povisheniya-kvalifikacii-srednego-i-starshego-nachalstvuyushego-sostava-fps-voennosluzhashih-rabotnikov-i-specialistov-mchs-rossii-stranica-3.html
  • spur.bystrickaya.ru/koncepciya-merkantilizma-osnovnie-napravleniya-politiki-merkantilizma-9-predstavlenie-o-dengah-v-merkantilizme-10.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/kurochkin-vs.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/pocherkovedenie-chast-2.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/publichnij-otchet-mou-sosh-1-g-rossoshi-za-20072008-uchebnij-god-nachalnaya-shkola-stranica-9.html
  • desk.bystrickaya.ru/otdel-razvitiya-torgovli-i-potrebitelskih-uslug-svodnij-otdel-prognozirovaniya-i-analiza.html
  • knigi.bystrickaya.ru/sbornik-nauchnih-rabot-po-materialam-ii.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/ustav-municipalnogo-obrazovaniya-prinyat-ot-23-05-2006g-15-stranica-4.html
  • uchitel.bystrickaya.ru/rassmotrena-i-rekomendovana-k-utverzhdeniyu.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/prodolzhitelnost-obucheniya-95-chasov-iz-nih-30-chasov-lekcij-i-15-chas-prakticheskih-zanyatij.html
  • college.bystrickaya.ru/12-soderzhanie-razdelov-disciplini-uchebno-metodicheskij-kompleks-dlya-studentov-5-kursa-zaochnoj-formi-obucheniya.html
  • doklad.bystrickaya.ru/uchebnogo-zavedeniya-dnepropetrovskaya-gosudarstvennaya-medicinskaya-akademiya.html
  • esse.bystrickaya.ru/razdel-3-obyazatelstva-schet-0300000-obyazatelstva-instrukciya-po-byudzhetnomu-uchetu-chast-i-organizaciya-byudzhetnogo-ucheta.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/pravovie-osnovi-obespecheniya-informacionnoj-bezopasnosti-rossijskoj-federacii.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/pechatnaya-slovesnost-i-massovaya-kommunikaciya.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/publichnij-otchet-nachalnoj-obsheobrazovatelnoj-shkoli-g-troicka-za-2006-2007-uchebnij-god-troick-2007.html
  • occupation.bystrickaya.ru/net-opravdaniya-vedomosti-gazeta-moskva-anastasiya-kornya07-02-2011-8-stranica-18.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/referat-klyuchevie-slova-tochnost-replikacii-mutagenez-predshestvenniki-dnk-analogi-azotistih-osnovanij-intzintrifosfat-pirofosfataza.html
  • shkola.bystrickaya.ru/planirovanie-raboti-s-personalom-kadrovoe-planirovanie-celi-i-zadachi-osnovnie-vidi-i-stadii-kadrovogo-planirovaniya-strategicheskoe-planirovanie-kadrov-stranica-18.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/spisok-rekomenduemoj-literaturi-osnovnoj-uchebno-metodicheskij-kompleks-po-discipline-sociolingvistika-dlya-specialnosti.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/lekciya-devyataya-uchebnoe-posobie-eto-osobij-tip-knigi-on-prizvan-tebe-posobit-pomoch-osvoit-novuyu-dlya-tebya.html
  • composition.bystrickaya.ru/podobie-treugolnikov-poyasnitelnaya-zapiska-status-dokumenta-rabochaya-programma-po-matematike-sostavlena-na.html
  • thescience.bystrickaya.ru/gruppovie-programmi-kipr-kanikulyarnie-gruppovie-programmi-dlya-detej-i-molodezhi-2008-velikobritaniya.html
  • literature.bystrickaya.ru/deyatelnost-komitetov-i-komissij-gd-radio-11-radio-rsn-novosti-01-07-2008-angelin-pavel-14-00-11.html
  • universitet.bystrickaya.ru/tradicii-i-innovacii-v-mezhdunarodno-politicheskom-processe-regionalnoe-i-globalnoe-izmerenie.html
  • otsenki.bystrickaya.ru/reshenie-imenem-rossijskoj-federacii-centralnij-komitet-informacionnij-byulleten-.html
  • control.bystrickaya.ru/chempionat-rossii-po-dzyudo-v-sankt-peterburge-plan-yunosheskoe-pervenstvo-rossii-v-zvenigorode-yuniorskoe-pervenstvo.html
  • urok.bystrickaya.ru/primorskij-kraj-monitoring-sredstv-massovoj-informacii-7-dekabrya-2010-goda.html
  • crib.bystrickaya.ru/instrukciya-po-deloproizvodstvu-v-organah-i-uchrezhdeniyah-prokuraturi-rossijskoj-federacii-stranica-4.html
  • turn.bystrickaya.ru/plan-polozhenie-v-periodicheskoj-sisteme-rasprostranenie-v-prirode.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/kurs-lekcij-lekciya-i-dobuddijskie-ucheniya-indii-lekciya-ii-lichnost-buddi-i-ego-uchenie-lekciya-iii-shkoli-rannego-buddizma-rasprostranenie-buddizma-lekciya-iv-buddijskaya-kartina-mira.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.