Доменная печь

№ п/пНаименование Ед.измер.ДП№1ДП№2ДП№3ДП№41объем печи колошника шахты распара горна м31719 70,8 1034,1 163,3 230,520353200 141 1880,2 307,3 570,43200 143 1884,4 309,8 421,92диаметр горна колошникамм9100 69009150 730011000 880012000 89003высота горна колошникамм3700 178004300 182003900 197003900 195004толщина мертвого слоямм11061135120011555угол наклона шахты заплечиков84042 7903683055 7903684020 8003683053 800436кол-во возд. фурм202232287кол-во чугунных леток2244

Для механизации горновых работ доменная печь №1 имеет кран литейного двора грузоподъемностью 30/5тс, консольно-поворотные краны грузоподъемностью 10тс для обслуживания фурменной  зоны, электровибротрамбовки и ручные пневматические трамбовки.

Доменная печь №4 оборудована  двумя электромостовыми кранами литейного двора грузоподъемностью 20/5тс каждый, расположенными на кольцевых путях. На печи используются электровибротрамбовки и ручные пневматические трамбовки.

Доменные печи работают по графику выпусков чугуна, определяемому  производительностью доменной печи. Доменные печи №1 и 2 работают по двенадцатиразовому или пятнадцатиразовому графику выпусков. Верхний шлак на печах не отрабатывается. Шлаковые стопоры на всех печах демонтированы.

3.1 Конструкция доменных печей

Доменная печь №1 объемом 1513 м3 в 1982г. была реконструирована с  увеличением объема до 1719 м3. Печь реконструирована на существующем фундаменте. Фундамент  восьмиугольной формы, диаметр фундаментной плиты 26м, глубина залегания 4 м. Печь имеет четыре колонны горна и  четыре колонны шахты. Нагрузка от копра  передается на колонны шахты через  кольцевую балку. Кожух печи самонесущий  с узким мараторным кольцом. Толщина кожуха 60 мм, выполнен из стали 14Г2АФ-12. для замены поврежденных участков кожуха имеется возможность передачи нагрузки от шахты печи на колонны горна через специальные кронштейны. Колонны шахты и горна коробчатого сечения. Засыпной аппарат типовой двухконусный К-21-5000 с распределителем шихты С3-17-10. для замены загрузочного устройства установлена монтажная тележка грузоподъемностью 150 т с опиранием на копер колошникового устройства. Загрузка печи скиповая с объемом скипа 10 м3. для смены скипа установлена передвижная тележка грузоподъемностью I5т.

Доменная печь №2 объемом 1719 м3 задута 23 июня 1961г., в 1988г. реконструирована с увеличением объема до 2035 м3. Печь реконструирована на существующем фундаменте. Фундамент восьмиугольной формы, диаметр  фундаментной плиты - 28 м, глубина залегания - 4 м. При реконструкции печи выполнено  опирание колошникового устройства на четырехколонную опорную систему через кольцевую балку. Колоны круглого сечения.

Кожух печи выполнен самонесущим  с узким мараторным кольцом. Толщина кожуха 36 - 42 мм, материал сталь 09Г2С-12. На печи установлено безконусное загрузочное устройство.

Доменная печь №4 объемом 3200 м3 была задута 30 апреля 1975г. Конструкция  печи типовая. Фундамент печи железобетонный восьмиугольной формы с диаметром  плиты 26,2 м и глубиной залегания 6,2 м. Печь имеет шесть колонн горна  и шесть колонн шахты с опиранием на колонны горна в районе маратора. Нагрузка от копра передается на колонны шахты через кольцевую балку.

Кожух печи самонесущий из стали 10Г2С1 толщиной 30-50мм. для замены поврежденных участков кожуха шахты  имеется возможность передачи нагрузки на колонны горна. Колонны имеют  коробчатое сечение. Засыпной аппарат  типовой двухконусный АЗК-1-7000 с распределителем РШВ-1-22.

Для смены засыпного аппарата установлена монтажная тележка  грузоподъемностью 170т с опорой на копре печи и на отдельно стоящую  пространственную опору. Загрузка печи осуществляется скипами объемом 20м3 по раздвоенному наклонному мосту. Для  замены скипа имеется передвижная  тележка грузоподъемностью 30т.

3.2 Футеровка доменных  печей

Доменная печь № 1. Низ  лещади выполнен из одного ряда графитированных блоков высотой 1600 мм, уложенных на торец. Периферия лещади и горна до уровня шлаковой летки выложена из углеродистых блоков. Центральная часть лещади выложена из шести рядов высокоглиноземистых блоков. Высота каждого ряда 550 мм. Горн выше уровня углеродистых блоков, распар, шахта выложены из высокоглиноземистого огнеупорного кирпича.

Чугунные летки выполнены  сверлением в углеродистых блоках. Общая высота футеровки лещади составляет 4906мм. Толщина стен горна на уровне чугунных леток 1400 мм, верхней части  горна б90мм, заплечиков 345мм, распара  и шахты в зоне холодильников 690 мм в неохлаждаемой части 805- 920 мм.

Доменная печь №2. Нижняя часть лещади выложена из одного ряда графитированных блоков высотой 1600 мм, уложенных на торец. На слой графитированных блоков также на торец укладывается слой углеродистых блоков высотой 1600 мм. Периферия лещади и горна, начиная от уровня графитированных блоков, выполнены до уровня шлаковой летки из углеродистых блоков. Центральная часть лещади выполнена из четырех рядов высокоглиноземистых блоков. Горн выше оси шлаковой летки, заплечики, распар и шахта выполнены из высокоглиноземистого огнеупора и шамотного кирпича марок ШПД - 42 и ШПД-39.

Доменная печь №4. Низ  лещади выполнен из одного ряда графитированных блоков высотой 1600 мм, уложенных на торец. Периферия лещади на высоту 3706 мм выполнена из углеродистых блоков.

Выше выполнена двухстенная конструкция верха лещади и низа горна. Внешняя стена выполнена из четырех рядов блоков высота ряда 700 мм, толщина стенки 550 мм. Внутреннее кольцо выполнено из пяти рядов углеродистых блоков. Горн выше углеродистых блоков, заплечики, распар, шахта выложены из высокоглиноземистого огнеупора и шамотного кирпича.

3.3 Вдувание пылевидного топлива, как средства интенсификации доменного процесса

Вдувание топливных компонентов  через фурмы в настоящее время  является общепринятой практикой доменного  производства во всем мире. Преимущества снижения потребления кокса и  повышения производительности благодаря  удалению азота из дутья вместе с  увеличением объема обогащения кислородом были отмечены экспертами в данной отрасли промышленности. Вид используемого  топлива для вдувания в фурмы, как правило, обусловлен особенностями  местной экономики и историей каждой отдельно взятой доменной печи. Однако основные технические проблемы, с которыми можно столкнуться  при этом, одинаковы для большинства  печей.

Уголь - наиболее эффективное  топливо для вдувания через фурмы, как с экономической, так и  с технической точки зрения благодаря  его низкой стоимости, доступности  и техническим преимуществам  при работе доменной печи. Ожидается  рост использования угля в качестве вдуваемого топлива по сравнению  с природным газом.

Сравнительный анализ угля и природного газа в качестве вдуваемого топлива. Вдувание природного газа - наиболее распространенная альтернатива технологии с вдуванием угля, особенно в печах  североамериканских и восточноевропейских  заводов. Основные различия между этими  видами топлива - высокое содержание водорода, теплота расщепления природного газа и отсутствие зольных компонентов  в отличие от угля. Эти факторы  обусловливают основные технологические  различия между их эксплуатационными  пределами.

Анализ показал, что температура  пламени при вдувании природного газа значительно меньше, чем при  использовании угля. Возможность  обогащения кислородом в первом случае при условии ограничения минимальной  температуры на колошнике выше, чем  во втором случае для аналогичного уровня, что обусловлено большим  объемом газа СО2 на 1 кг природного газа, производимого в печи, по сравнению с углем.

Это ведет к лучшей производительности при более низких расходах природного газа по сравнению с углем. Однако при уровнях выше 120 кг/т чугуна необходим чрезвычайно высокий  расход кислорода. При этом температура  пламени также приближается к  своим нижним пределам, поскольку  обогащение кислородом ограничивается тепловым балансом в верхней части печи (низкие температуры на колошнике). На практике непрерывное вдувание природного газа не превышало 120 кг/т чугуна, в то время как вдувание пылеугольного топлива (ПУТ) было внедрено на постоянной основе при расходе более 250 кг/т чугуна. Более высокие уровни вдувания угля приводят к снижению расхода кокса (рисунок 1), что способствует увеличению производительности и сокращению расходов.

Более высокие по сравнению  с природным газом, уровни вдувания угля, в свою очередь, ведут к повышению  производительности, несмотря на преимущества ввода больших объемов водорода в доменную печь при вдувании природного газа, выражающиеся в более низкой плотности газа и более высокой диффузионной способности.

Такие факторы, как влажность  сырьевого материала, химический состав угля и качество шихты, существенно  влияют на рабочий баланс и зависят  от местных условий на площадке. Подобный анализ можно провести для  любой отдельно взятой печи, чтобы  количественно определить влияние  вдувания природного газа и угля на ее функционирование и установить технологический  диапазон рабочих режимов.

Благодаря более низким показателям  расхода кокса, достигаемым при  вдувании угля, и его более низкой стоимости по сравнению с природным  газом, предпочтение в большинстве  случаев будет отдано углю, а не природному газу.

Рисунок 1 - Температура пламени, расход кокса, обогащение кислородом и  уровень вдувания природного газа (1) и угля (2) в стандартных условиях

Опыт использования системы  вдувания ПУТ на заводе Корус. С 2000г. на заводе Корус (Нидерланды) шли по пути развития и создания производства с избыточным выпуском стали и литья. Сократившееся количество остановок печи и случаев снижения уровней дутья, а также возросшая мощность кислородно-конвертерного цеха оказались идеальным стимулом для совершенствования обеих доменных печей. Возросшая потребность в чугуне и акцент на себестоимость послужили толчком к параллельной разработке режима с более низким расходом кокса и более высокой производительностью. Эксплуатационные показатели доменной печи № 6 стали мировым эталоном благодаря ультранизкому общему расходу кокса и рекордным показателям производства для печей без предварительного восстановления железа.

Вдувание пылеугольного  топлива (ПУТ) началось в июле 1983 г. вместе с вводом в эксплуатацию двух дробилок для тонкого помола в комбинации с системой вдувания компании Агmсо для каждой доменной печи (рисунок 2).

Третья дробилка была введена  в эксплуатацию в 1996 г. после успешного  испытания системы с высоким  уровнем вдувания ПУТ и низким расходом кокса на печи № 6 в 1992 г. (с  достижением показателей 271 кг кокса/т  чугуна и 212 кг ПУТ/т чугуна). Уроки, полученные в ходе испытательного периода печи № 6, оказались весьма ценными, и понадобился всего лишь один год после строительства (1996 г.), чтобы снизить расход кокса на обеих печах до 300 - 320 кг/т чугуна, используя фактически всю доступную мощность системы вдувания ПУТ С тех пор постепенно возрастал объем приготовления угля вместе с повышением производительности и уменьшением расхода кокса в соответствии с потребностями печей (рисунок 2).

Три отдельные линии помола с бункером для хранения подаваемого  угля, воздухонагревателем, установкой для измельчения и просушки, двумя  циклонами и тремя рукавными  фильтрами. Все установлено на открытом воздухе. Две системы вдувания с  бункером для хранения угля тонкого  помола и тремя питающими резервуарами для каждой печи (под азотом), подбором воздуха, статическим распределителем  и линиями вдувания, подведенными к каждой фурме обеих доменных печей. Между обеими системами вдувания существуют взаимосвязи для достижения сбалансированного производства в  трех контурах помола для двух доменных печей с различными мощностями.

Основной комплект оборудования с тремя дробилками и двумя  системами вдувания Dаnieli Согus/Агmсо сегодня все еще находится в эксплуатации, доказал свою высокую степень надежности. Широко обсуждаемое за пределами нашего предприятия отсутствие контроля над уровнем вдувания топлива для каждой отдельно взятой фурмы не представляет особых трудностей, так как ведущим является круговое распределение, описанное в следующем разделе.

Любое повышение сопротивления  шихты вследствие уменьшения расхода  кокса можно преодолеть поддержанием высокого качества шихты, оптимизацией распределения шихты и принятием  других оперативных мер. На практике было доказано, что повышение сопротивления  шихты из-за наличия необожженного  угля (гари) в зоне циркуляции не ограничивает уровни вдувания топлива. Необожженный уголь, покидая зону циркуляции, как  правило, потребляется доменным процессом, чему способствует его более высокая  реактивная способность по сравнению  с коксом. Тем не менее, при нестабильном доменном процессе гарь и сажа могут  переноситься на колошник. В качестве эффективного инструмента оптимизации  потребления угля в ходе технологического процесса выступают правильный отбор  и грамотное смешение различных  видов угля.

Было внедрено несколько  усовершенствований для повышения  производительности вдувания ПУТ до 200 т/ч, что способствовало достижению расхода кокса не более 255 кг/т  жидкого чугуна и угля свыше 250 кг/т  чугуна. Несмотря на то, что большинство  преобразований коснулось аппаратного  обеспечения установки для помола и трубопровода, значительная часть  изменений была также направлена на увеличение требуемого размера частиц угля тонкого помола, выбор различных  видов угля и улучшение управления технологическим процессом, как  системы помола, так и системы  вдувания.

Конструкция бункера для  хранения угля тонкого помола. Уголь  из бункера самотеком движется по загрузочным трубопроводам и  поступает в расположенные под  ним резервуары, которые подают уголь  в пневматическую транспортную систему (рис. 5). Бункер для угля тонкого помола используется для хранения резервного или избыточного количества его  в случае перебоев с подачей из системы помола. Бункер должен вмещать  достаточное количество угля для  стандартного 8-ч рабочего цикла  системы при максимальном вдувании в печь, чтобы сделать возможным  регулирование расхода кокса  в случае возникновения неисправностей основного оборудования в системе  помола или логистике рядового угля. В зависимости от местных норм и правил бункер для хранения угля тонкого помола должен быть либо устойчивым к резким перепадам давления, либо рассчитанным на низкое давление, в то время как инертное функционирование гарантируется контролем содержания кислорода и инертированием системы при достижении аварийных уровней. Этот бункер выступает также в качестве расширительной камеры для системы выпуска и разгерметизации питающего резервуара. Для сокращения общей стоимости системы бункер для хранения угля тонкого помола может быть болтового типа вместо сварного, более распространенного, но и более дорогого.