Глава 1.6. Особенности газодинамики печей большой мощности

Глава 1.6. Перспективы развития доменного производства

1.6.1. Технико-экономические показатели доменной плавки

Для сравнения результатов работы доменных печей в различных сырьевых, дутьевых и других технологических условиях используют основные технические и экономические показатели доменной плавки. Основные показатели уже упоминались ранее, это удельный расход кокса, коэффициент полезного действия (КПД) и себестоимость чугуна. Все остальные технические и экономические показатели доменной плавки являются составными частями указанных основных трех показателей и используются для выявления причин улучшающих или ухудшающих эти показатели [1,22,38|.

Удельный расход кокса, К′, кг/т чуг. находят из отношения его суточного расхода К, т/сутки к суточному производству чугуна, Р, т/сутки

К' = К/P, (1.166)

Обычно стоимость кокса составляет около 50% всех затрат при выплавке чугуна. Кроме того, кокс является дефицитным материалом и запасы коксующихся углей весьма ограничены. Все это объясняет первоочередную задачу доменщиков по снижению удельного расхода кокса. На рис. 1.54, б показано изменение удельного расхода по основным металлургическим комбинатам и заводам Украины и России в 1986 г. Указанный период выбран потому, что все металлургические предприятия бывшего СССР в то время работали в нормальных сырьевых, дутьевых и ремонтных условиях, что позволяет объективно оценить показатели их работы. Видно, что различие в расходе кокса на тонну чугуна весьма велико. Наиболее низкий удельный расход кокса 433-444 кг/т чуг. на ЧерМК, НЛМК и ММК, а наиболее высокий 540-550 кг/т чуг. на "Азовстали", ДМК, КМК и др.

Это объясняется не только различием в качестве кокса и содержании серы (в Кузнецком и Воркутинском коксе 0,5 - 0,6%, а в Донецком 1,5 - 1,7%), но и разными уровнями подготовки шихты, а также разными полезными объемами печей. ЧерМК, НЛМК и ЗСМК строились сравнительно недавно и имеют в своем составе печи полезным объемом 3200 и 5500 м³, расход кокса на которых на 50-60 кг/т чуг. ниже, по сравнению с доменными печами V₀ =1300-2000 м³ . Особенно это наглядно при сравнении КМК и ЗСМК, которые находятся рядом, используют для доменной плавки примерно одинаковые железосодержащие материалы и топливо, а результаты их работы значительно разнятся. Следовательно, вывод из эксплуатации доменных печей полезным объемом 1033-1513 м³, улучшение качества подготовки шихты, повышение температуры дутья позволит значительно снизить расход кокса. О других мероприятиях более радикального характера будет указано в дальнейших разделах настоящей главы.

В связи со строительством доменных печей 3200-5500 м³, новых Гоков (горно-обогатительных комбинатов), повышением температуры нагрева комбинированного дутья и др. мероприятиями удельный расход кокса с 1975 г. по 1990 г. снизили в целом по СССР на 100 кг/т чуг. При этом имеются все основания и на Украине и в России снизить расход кокса до 330-400 кг/т чуг.

Если сравнивают работу отдельных доменных печей с точки зрения технологического уровня их работы и квалификации обслуживающего персонала, то показатели приводят к равным условиям (Табл. 1.14).

В таблице 1.15 приведены к равным условиям результаты работы доменных печей ЗСМК и КМК, а также ДМК и "Криворожстали". Фактический расход кокса на КМК был на 80 кг/т чуг. выше, по сравнению с ЗСМК. Причем половина перерасхода приходиться за счет меньшего количества природного газа в дутье, 62 и 101 м³/т чуг. соответственно. Более низкий расход природного газа на КМК объясняется меньшим содержанием кислорода в дутье (23 и 28,9 %) и меньшим его нагревом (1019 против 1147⁰С). Перерасход кокса по двум указанным параметрам и из-за разного выхода шлака составил вторую половину от общего перерасхода кокса (38 кг/т чуг.). Таким образом, разница приведенного расхода кокса на КМК и ЗСМК невелика, т.е. обслуживающий персонал на комбинатах работал, примерно, одинаково.

Таблица 1.14 – Влияние различных факторов на изменение

удельного расхода кокса и продуктивности доменной печи

№ п/п	Показатели	Экономия или перерасход кокса, %	Увеличение или снижение производства чугуна, %
1.	Повышение содержания железа в шихте на 1 %	-1,2	+2,0
2.	Повышение рас хода металлодобавок на каждые 10 кг/т чугунка	-0,3	+0,5
3.	Уменьшение расхода сырого известняка 10 кг/т чугуна	-0,5	+0,5
4.	Уменьшение мелочи (-5мм) в железорудной части на 1%	-0,5	+1,0
5.	Уменьшение содержания золы в коксе на 1 %	-1,3	+ 1,3
6.	Уменьшение содержания серы в коксе на 1 %	-3,0	+3,0
7.	Повышение прочности кокса М25 на кажд. 1 %	-0,6	+0,6
8.	Уменьшение истираемоси кокса М10 на 1 %	-2,8	+2,8
9.	Уменьшение содержания Si в чугуне на кардую 0,1 %	- 1,2	+1,2
10.	Уменьшение содержания Мn в чугуне на каждые 0.01 %	-0.2	+0,2
11.	Повышение содержания S в чугуне на каждые 0,01 %	-1,0	+ 1,0
12	Обогащение дутья О2 на каждый % (абс.) при концентрации 25-30 %	+ 0.30	+2,1
13	Повышение температуры дутья при концентрации О2 в нем 25-30 % на каждые 10°С в диапазоне 1100-1200°С	-0,22	+0,22
14	Коэффициент замены кокса природным газом при расходе до 100 м3/т 100-150 м3/т 150-200 м3/т	0,80 кг/м3 0,70 кг/м3 0.60 кг/м3
15	Коэффициент замены кокса мазутом	1.2 кг/кг	-
16	Повышение Р газов под колошником на каждые 10 кПа в диапазоне100-200 кПа избыточного давления	-0,2	+1,0
17	Уменьшение времени простоев на 1%	-0.5	+1.5
18	Уменьшение выхода шлака на 10 кг/т	-0,50	+0,70
19	Уменьшение времени тихого хода на 1%	-0,5	+1,0
20	Уменьшение количества случаев задержки выпуска чугуна на каждый 1%	-0,05	+0,10
21	Уменьшение влажности дутья на каждые 1%	-0,20	+0,10

Таблица 1.15 – Приведенные к равным условиям расхода кокса за 1986 р. на КМК і Зсмк, а также ДМК и "Криворожстали"

Наименования показателей	Фактические данные		Отклонение	Изменения по коксу, %	Фактические данные		Отклонение	Изменения по коксу, %
	ЗсМК	КМК			ДМК	КрСт
Расход кокса, кг/т чугуна	439	519	+80	-	530	467	-63	-
Содержание Fе в р.ч. шихты, %	56,8	54,18	-2,62	-3,14	51,58	53,68	+2,1	+2,52
Содержание природного газа, м3/т чуг.	у/-. 101	62	-39	-31,2 кг/т чуг.	107	125	+18	+12,6 кг/т чуг.
Концентрация 02 в дутье, %	28,9	23.0	-5,9	+1.77	24,2	30.4	+6.2	-1,86
Содержание в чугуне Si, %	0,62	0,63	+0,01	-0,12	0,79	0,81	+0,02	-0,24
Содержание в чугуне Мn, %	0,62	0,46	-0,16	+0.32	0,13	0.80	+0,67	-1,34
Расход известняка, кг/т чуг.	-	-	-	-	13	1	-12	+0,6
Температура дутья, °С	1147	1119	- 28	-0,62	1055	1150	+95	+2,1
Давление газа под колошником, кПа	169	85	-84	-1,68	131	195	+64	+1,28
Выход шлака, т/т чугуна	335	466	+131	-6.5	516	457	-59	+2,95
Всего по факторам, %, кг/т чугуна	- -	- -	- -	-9,97 -51,7	- -	- -	- -	+6,0 +31,5
Изменение расхода кокса с учетом природного газа, кг/т чугуна	-	-	-	-82,9	-	-	-	+44,1
Приведен. расход кокса, кг/т чугуна	439	436	-	-	530	511	-	-
Изменен. расхода кокса	-	-	-	-3	-	-	-	-19

Из табл. 1.15 видно в каком направлении следует совершенствовать доменный процесс на КМК для достижения показателей работы печей ЗСМК. Несмотря на сравнительно одинаковые сырьевые и дутьевые условия на доменных печах Днепровского и Криворожского комбинатов расход кокса на первом на 63 кг/т. чуг. выше, чем на "Криворожстали". При этом разница в расходе природного газа составила 18 м³/т. чуг, а в расходе кислорода 6,2 %. По отношению к условиям КМК на ДМК увеличили в полтора раза расход природного газа за счет высокой температуры дутья (1095⁰С против 1019⁰С). Из таблицы видно, что после приведения к равным условиям работы доменных печей ДМК и "Криворожстали" расход кокса на ДМК выше на 20 кг/т. чуг., т.е. за счет только улучшения распределения материалов и газов по сечениям печей на ДМК можно снизить расход кокса на эти 20 кг/т. чуг. Себестоимость чугуна складывается из:

• стоимости железорудной шихты (агломерата, окатышей, железной и марганцовой руд, известняка и различных добавок) и топлива (кокса, природного газа, жидкого и пылеугольного топлива);

• расходов по переделу (заработная плата, энергетические затраты, износ сменного оборудования; амортизация основных средств, текущий ремонт и содержание основных средств, транспортные расходы, разливка чугуна на разливочных машинах и др.);

• общезаводских расходов (затраты на управление предприятием и обслуживание цеха).

В настоящее время происходит частое изменение цен на сырые материалы, топливо, электроэнергию, сменное оборудование и т.д. Кроме того, изменяются затраты на зарплату и общезаводские расходы. Поэтому здесь не приводятся постатейные расходы калькуляции на выплавку чугуна. Следует отметить значительный рост расходов в процентном отношении на кокс, природный газ, электроэнергию и оборудование.