Глава 1.5 особенности газодинамики печей большой мощности

Глава 1.5. Особенности газодинамики печей

БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ. ТЕПЛО- И МАССООБМЕН В

ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

1.5.1. Соотношение основных размеров печей большой

единичной мощности

За последние 20 лет резко увеличился объем доменных печей и их производительность. Увеличение объема происходит, в основном, за счет увеличения поперечных размеров, поскольку механическая прочность кокса изменилась мало. За короткое время диаметр горна увеличили в два раза (с 7,4 до 14,8 м), а высоту печи только на 20% (рис. 1.46). Угол наклона шахты уменьшили с 85 до 83⁰, а наклон заплечиков оставили без изменения. Все это позволило увеличить активный вес шихты, а, следовательно, и критическую скорость газового потока, при которой в слое появляются локальные "продувы" газа в виде отдельных каналов или участков псевдоожижения. При достижении точки перехода шихты в состояние фонтанирующего слоя или продувов газа в виде отдельных каналов нормальный ход печи нарушается. С увеличением объема печей растет давление газа на колошнике.

На рис. 1.47, а представлена зависимость давления газа на колошнике от объема печей. Эта необходимая технологическая особенность печей большой единичной мощности, поскольку с возрастанием поперечных размеров возникает необходимость в увеличении давления дутья на фурмах. Несмотря на большее давление газа на колошнике мощных доменных печей, потери напора в них значительно выше, по сравнению с печами среднего и малого объемов (рис. 1.47, б). Тенденция непропорционального повышения ΔР с увеличением печей заметна начиная с объема 1700-1800 м³ . Это можно объяснить, исходя из соотношения между полезными объемами и высотой печей (рис. 1.46). Экстремальные точки на кривых ΔР = f(H₀) и H₀ = f(V₀) идентичны и соответствуют полезным объемам 1700-1800 м³.

Показанная особенность доменных печей большой единичной мощности предопределяет необходимость лучшего гранулометрического состава шихты, а также большей механической прочности агломерата, окатышей и кокса. В первую очередь это потребовало отсева мелочи (0-5 мм) на аглофабрике и в доменном цехе, а в некоторых случаях и стабилизацию агломерата. Во-вторых, как это было указано, повысить также давление газа на колошнике для улучшения газодинамики доменной плавки.

При резком увеличении поперечных размеров доменных печей (с 7,4 до 14,8 м) опасались значительного снижения осевого потока газов. Это могло привести не только к загромождению горна, но и к образованию в центре печи неподвижного столба нерасплавленных материалов («тотермана»). Все это было бы связано с массовым горением воздушных и шлаковых приборов, а также низкими показателями работы печей.

Практика показала, что этого не случилось по двум причинам, во-первых, при конусной загрузке шихты, из-за увеличения поперечных размеров колошника, увеличился диаметр круга кокса в центре не покрытого рудной частью шихты.

Это позволило сохранить необходимый умеренный осевой поток газов, когда через 4-5% центральной площади печи проходит не менее 7-8% печных газов. Во-вторых, для загрузки печей большой единичной мощности применили лотковые аппараты (рис. 1.17), позволяющий загружать шихтовые материалы по радиусу печи в любом соотношении рудных нагрузок, вплоть до загрузки непосредственно в центр печи необходимого количества кокса.

Практика эксплуатации сверхмощных доменных печей показала, что односторонний подвод дутья к кольцевому воздухопроводу вызывает его неравномерное распределение по воздушным фурмам. Примерно в 1,5-2,0 раза больше дутья поступало на д.п. № 9 «Криворожстали» (V₀=5000м³) на противоположной стороне от места ввода, по сравнению с фурмами, находящимися в его районе. Для выравнивания количества дутья по окружности пришлось закрыть три фурмы со стороны их интенсивной работы.

Для более равномерного распределения дутья по фурмам необходимо подводить его к кольцевому воздухопроводу не менее, чем в трех местах с обязательным автоматическим распределением. Экономия от снижения расхода кокса при этом полностью компенсирует все затраты на дополнительные воздухопроводы и оборудование шиберных задвижек.