ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской и технологической разработки.

Реакционная способность является высокотемпературной характеристикой кокса и считается перспективной возможностью улучшения показателей работы доменных печей на основе информации о ней.

В ходе проводимых исследований ежесуточно определяли реакционную способность кокса (РСК) по усредненной пробе с батарей 13-14 и 9 БИС; опытные плавки проводили на доменных печах. Выполнен статистический анализ зависимости показателей доменной плавка от РСК, изучены изменение показателей хода процессов по высоте печи, зависимость РСК от действующих факторов, влияние ее на работу доменной печи, а также определены целесообразные направления изменения технологических параметров доменной плавки в зависимости от РСК.

Реакционная способность кокса сухого тушения, определенная стандартным методом, составляла 0,16-0,34 см ³/г·с, мокрого - 0,2-0,35 см ³/г·с. Изменение величины РСК сухого тушения по среднесуточным пробам составило 71 % от среднемесячного значения, мокрого - 52 %. Изменение РСК происходило в результате изменения марочного состава угольной шихты, поставщиков угля и его свойств.

Согласно полученным данным, снижение реакционной способности позволяет повысить производительность доменной печи, сократить удельный расход кокса и всего топлива, снизить содержание серы. В результате снижения реакционной способности кокса на 17 % прирост производительности доменной печи составил 2,1 %, сокращение удельного расхода кокса - 1,1 кг/т чугуна, снижение содержания серы в чугуне - 0,0004 % (абс.).

Однако само по себе уменьшение реакционной способности, сопровождающееся улучшением прочностных свойств, не может гарантировать улучшения результатов плавки. Для достижения максимального положительного эффекта целесообразно одновременно использовать другие технологические мероприятия, которые нельзя было осуществить при повышенной РСК, такие как увеличение интенсивности дутья, повышение расхода природного газа (при неизменном расходе технологического кислорода), загруженности периферии железорудным сырьем. Без таких мероприятий, результат может быть отрицательным. Снижение расхода кокса может быть достигнуто в результате более полного использования тепловой энергии газов. Оптимальная реакционная способность кокса при этом близка к 0,2 см ³/г·с.

Алгоритм улучшения результатов доменной плавки по реакционной способности кокса предусматривает оценку состояния процессов в доменной печи и выявление определяющей по газодинамике зоны, установление необходимого изменения параметров для компенсации неблагоприятного изменения РСК и реализации улучшения этого показателя, воздействие на доменную плавку выбранным параметром, адаптацию алгоритма по полученным результатам. Выявление определяющей зоны алгоритм предусматривает главным образом по изменению ровности хода плавки при различных текущих внешних воздействиях, например, при изменениях расходов природного газа и технологического кислорода, обусловленных их наличием в необходимых количествах. При определяющей роли газодинамики верха печи, повышенной замусоренности горна особенно целесообразным становится снижение реакционной способности кокса.

Реакционная способность влияет практически на все стороны доменного процесса. Изменение результатов плавки при уменьшении или увеличении реакционной способности зависит от определяющих процессов и зон в доменной печи, от сопутствующих изменений других показателей качества кокса и технологических параметров плавки, поэтому действие реакционной способности оказывается индивидуальным для каждой печи и для каждых конкретных условий.

Снижение реакционной способности повышает температуру зоны замедленного теплообмена вследствие более позднего начала прямого восстановления; в опытных плавках по расчетам это повышение составило 27° С. Более интенсивным становится теплообмен в верхней части доменной печи.

Повышение температуры в зоне замедленного теплообмена действуют в направлении снижения степени использования СО в реакцииFeO+СО=Fe+СО ₂ и в целом для печи. Процессы восстановления смещаются вниз в область повышенных температур, где благоприятны условия для использования водорода. Степень использования его повышается - в среднем рост составил 0,86 %. Следовательно, возрастает эквивалент замены кокса природным газом; более желательным становится увеличение его расхода.

Снижение реакционной способности кокса затрудняет протекание реакции прямого восстановления, так как реакция СОз+С=2СО является одной из стадий ее как при восстановлении из твердых частиц, так и из шлаков. Протяженность нижней ступени теплообмена по расчетам уменьшилась в среднем на 0,4 м. Мероприятием, действующим в противоположном направлении на степень прямого восстановления, является повышение температуры дутья.

Снижение реакционной способности кокса воздействует на процессы в фурменном очаге, смещая зону потока к оси печи и увеличивая протяженность плотной части зоны горения; это создает благоприятные условия для формирования гарнисажа в заплечиках и для лучшего прогрева центра печи.

Снижение реакционной способности улучшает работу горна и может использоваться в качестве дополнительного мероприятия (по отношению к другим) для его промывки. Показателем этого является, в частности, увеличение скорости выхода чугуна и всего объема продуктов плавки из летки: повышение скорости выхода чугуна на коксе сухого тушения составило 7,4 %, на коксе мокрого тушения - 1,6 %; прирост скорости выхода продуктов плавки по объему на коксе сухого тушения составил 6,5 %, на коксе мокрого тушения - 1,6 %.

Снижение реакционной способности сопровождалось изменением других показателей качества кокса. Для кокса сухого тушения:

-показатель М25 увеличился на 0,12 % (абс.);

-показатель М10 возрос на 0,07 % (абс.);

-выход класса крупнее 80 мм уменьшился на 0,4 % (абс.);

-выход класса менее 25 мм сократился на 0,09 % (абс.) [5,1 % (отн.)];

-выход класса крупнее 40 мм увеличился на 2,0 % (абс.);

-средневзвешенная крупность увеличилась на 0,8 мм (0,9 %);

-эквивалентная по поверхности крупность увеличилась на 0,5 мм (1,6 %);

-содержание наиболее качественного кокса крупностью 40-60 мм увеличилось на 1 % (абс.) [2,5 % (отн.)].

Для кокса мокрого тушения:

-показатель М25 уменьшился на 0,8 % (абс.);

-показательM10 остался близким к исходной величине;

-выход класса крупнее 80 мм уменьшился на 5,1 % (абс.);

-выход класса менее 25 мм увеличился на 0,1 % (абс.);

-выход класса крупнее 40 мм сократился на 0,5 % (абс.);

-средневзвешенная крупность уменьшилась на 1,6 мм;

-эквивалентная по поверхности крупность уменьшилась на 1,7мм;

-содержание наиболее качественного кокса крупностью 40-60 мм увеличилось на 1,8 % (абс.) [10,7 % (отн.)].

Улучшение высокотемпературной характеристики кокса в виде реакционной способности проявлялось совместно с одновременным улучшением низкотемпературных характеристик наиболее четко на батарее 9 БИС, имеющей установку сухого тушения. На коксе мокрого тушения (13 и 14 батареи) улучшение отразилось через содержание класса 40-60 мм.

Таким образом, снижение реакционной способности кокса позволило повысить производительность доменной печи, сократить удельный расход кокса и всего топлива, снизить содержание серы в чугуне.