Доменная плавка

Доменная плавка в настоящее время является основным и необходимым звеном в производстве стали. Развитие доменного процесса привело к значительному увеличению размеров доменных печей и к существенным изменениям технологии доменной плавки. Совершенствуясь, доменный процесс достиг высокой степени эффективности – производительность доменной печи достигла 11 000 т/сут, расход кокса снизился до 400 – 450 кг/т чугуна. Тем не менее доменному процессу присущи определенные недостатки. Так, в доменной печи конечным продуктом горения топлива является окись углерода, то есть  происходит неполное горение топлива, в результате не используется полностью его теплота сгорания. Более половины образовавшейся окиси углерода и водорода, не прореагировав, покидает печь.

 Другим существенным недостатком доменного процесса является необходимость в дефицитном дорогостоящем топливе – коксе, для получения которого требуются коксующиеся угли. Уже сейчас в некоторых районах ощущается недостаток коксующихся углей, а в недалеком  будущем дефицит их будет еще значительнее, что может оказать отрицательное влияние на развитие черной металлургии.

Совершенствование подготовки железорудных материалов к плавке предполагает также создание новых процессов, продуктом которых являются восстановленные – металлизированные материалы. Проплавка этих материалов в доменных печах должна привести к значительному увеличению производительности печей, снижению расхода кокса.

Однако ухудшение использования восстановителей при проплавке металлизированного материала в доменной печи может обеспечить экономическую целесообразность такого процесса только при использовании газа, отходящего из доменной печи, в процессе металлизации до полного дожигания окиси углерода и водорода.

Совершенствование подготовки кокса к плавке должно сводиться прежде всего к повышению его механической прочности за счет оптимизации процесса коксования, дифференцированного дробления углей, рациональной сушки коксовой шихты и предварительной механической обработки кокса с отсевом наиболее мелких (<25 мм) и крупных (>80 мм, в некоторых случаях >60 мм) фракций, а также применением кокса с узким колебанием гранулометрического состава. Кроме того, необходимо дальнейшее снижение содержания золы и серы в коксе.

Доменная плавка

Доменная плавка

Дефицит спекающихся углей требует разработки процессов получения из слабоспекшихся углей (прежде всего – газовых) прочного твердого топлива, пригодного для доменной плавки. Одним из них является процесс производства формованного кокса. Преимущество его состоит не только в том, что отпадает необходимость в коксующихся углях, но и в том, что можно получить твердое топливо, пригодное для доменной плавки, имеющее строго постоянную форму и размеры отдельных кусков.

Интенсификация доменного процесса – мероприятия по увеличению его скорости протекания, то есть ведущей к повышению производительности печи, а также мероприятия по снижению расхода кокса. Одним из основных путей снижения расхода кокса и повышения интенсивности плавки является применение различных добавок к дутью, которые изменяют структуру восстановительных газов в печи, уменьшая степень развития прямого восстановления, и непосредственно заменяют углерод кокса углеродом добавок.

Перспективным является применение в качестве добавки к дутью сырого природного газа в сочетании с обогащением дутья кислородом. Строительство мощных кислородных установок на металлургических заводах позволит повысить содержание кислорода в дутье до 35 – 40%, что, в свою очередь, значительно увеличит расход сырого природного газа. В результате следует ожидать дальнейшего снижения расхода кокса с одновременным увеличением производительности доменных печей.

Добавка к дутью сырого природного газа  приводит к снижению температуры в горне печи вследствие меньшего выделения тепла при горении метана, чем при горении кокса. Поэтому желательным является получение из сырого природного газа  восстановительного, высоконагретого газа за пределами доменной печи. Применение для этой цели конверторов регенеративного типа, в которых одновременно осуществляются конверсия (паровая, углекислая, кислородная) и нагрев полученного восстановительного газа, не дало положительного результата. В перспективе возможно конверсию и нагрев газа осуществлять в различных аппаратах и вдувать в доменную печь высоконагретый восстановительный газ только с холодным кислородом либо использовать плазменную конверсию.

Восстановительный водонагретый газ может быть получен из доменного газа с помощью отмывки углекислоты раствором моноэтаноламина. Такая очистка газа от углекислоты широко применяется на заводах химической промышленности. Очищенный доменный газ компримируется, нагревается в специальных газонагревателях   регенеративного типа и подается в доменную печь в смеси с холодным кислородом. В обоих случаях работа доменной печи на высоконагретом восстановительном газе в смеси с холодным кислородом является перспективной, так как обеспечивает значительное снижение расхода кокса и увеличение производительности печи.

Весьма перспективным является вдувание в горн доменной печи компримированного и нагретого до 700-800ºС коксового газа, состоящего в основном из восстановителей – окиси углерода и водорода, а также вдувание угольной пыли, при котором снижение удельного расхода кокса возможно даже в том случае, когда резервы его экономии за счет применения природного газа полностью исчерпаны.

Значительное снижение расхода кокса при использовании указанных интенсификаторов может привести к достижению в шахте печи газовой смеси равновесного состава по отношению к закиси железа.  При этом эффективным будет вдувание восстановительного нагретого газа в шахту печи.

В качестве заменителей кокса наиболее широко используются природный и коксовый газы, а также жидкое и пылевидное топливо.

Природный газ в пластовых условиях может быть в свободном и растворенном состоянии. Растворенный газ носит название попутного и добывается одновременно с нефтью из одних и тех же скважин. Свободный газ – это природный газ, добываемый из чисто газовых или газоконденсатных скважин. Природный газ, выходящий из скважин, может содержать некоторое количество воды, а также водяных паров и несконденсировавшихся тяжелых углеводородов (конденсата), поэтому перед подачей в магистральные газопроводы его подвергают сепарации и осушке.

Почти во всех случаях при добыче нефти попутно извлекается нефтяной (попутный) газ. Природный газ содержит 81-98% СH4, 1,5-16% тяжелых углеводородов. Кроме этих горючих компонентов, имеются N и CO2.

Особенностью использования природного газа, который подается через воздушные фурмы, является разложение его в горне с образованием водорода – активного восстановителя.

Коксовый газ является продуктом коксования угля. Летучие продукты коксования, выходящие из коксовых печей в виде парогазовой смеси, называются сырым коксовым газом. В этом газе содержатся также смолы, бензольные углеводороды, аммиак, сероводород, окислы азота и др. Сырой газ подвергают очистке, в процессе которой конденсируются пары солей и водяные пары и улавливаются аммиак и бензольные углеводороды. После отчистки коксовый газ содержит 57-60% СH4, 2,5-3,0% CnHm, 6,0-7,0% СО.

Кроме газообразных заменителей кокса, используют жидкое и пылевидное топливо.

Мазут — собой тяжелый остаток прямой перегонки и крекинга нефти. Горючая масса мазута содержит 84-88%С, 10-11%Н2, 0,7-4,0%S и 0,8%(О2 + N2). Поставляемые промышленности мазуты имеют около 0,3% золы и 3-9% влаги.

Пылевидным топливом является уголь, молотый до крупности, позволяющей подавать его в горн печи пневмотранспортом. Состав угольной пыли определяется исходным углём.

Угольно – мазутная суспензия применяется для устранения абразивного действия пыли и облегчения транспортировки её по трубам. При правильном соотношении мазута и пыли и достаточном нагреве суспензия легко подается с помощью обычных мазутных насосов.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector