Г л а в а 3. Доменный процесс

ЗАГРУЗКА ШИХТЫ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ НА КОЛОШНИКЕ

В современной доменной печи продолжительность пребывания в ней материалов составляет 4—6 ч, а газов — около 3—12 с. Высокие показатели плавки могут быть получены при хо­рошем распределении газов по сечению печи. Только в этом случае газы в максимальной степени отдадут физическое те­пло материалам и наиболее полно будет использована их восстановительная способность. Естественно, что распреде­ление газового потока по сечению печи зависит от сопро­тивления столба шихты, через которую проходят газы. Учи­тывая то, что газы всегда движутся по зонам с меньшим со­противлением шихты, его в процессе загрузки регулируют, перераспределяя определенным образом порции агломерата и кокса по сечению печи с учетом того, что слой агломерата менее газопроницаем, чем слой кокса. Если этого не де­лать, то основная часть газов будет двигаться по зонам с малым сопротивлением шихты и покидать печь с высокой тем­пературой, т.е. с недоиспользованной тепловой энергией и с неполностью использованной восстановительной способнос­тью. В то же время в участках с большим сопротивлением шихты газов будет проходить мало и шихта будет плохо на­гретой и восстановленной, что потребует дополнительного расхода тепла в нижней части печи, т.е. увеличения расхо­да кокса.

При загрузке прежде всего учитывают следующее: дутье поступает в печь у стен и сопротивление газам у гладких стен меньше, чем в объеме щихты, в связи с чем газы стре­мятся двигаться у стен. Поэтому целесоообразно, чтобы у стен были толще слои менее газопроницаемого агломерата, а

 

86

87

777-

в центре — толще слои кокса, что способствует перераспре­делению газового потока к центру. По окружности же печи материалы должны располагаться равномерно.

На печах с двухконусным засыпным аппаратом шихту за­гружают в печь отдельными порциями — подачами. Подача включает несколько скипов (чаще четыре и иногда три, пять, шесть) и состоит из рудной части (в основном агло­мерата) и кокса, взятых в соотношении, вытекающем из рас­чета шихты. Подача может быть совместной, когда все вхо­дящие в нее скипы агломерата и кокса накапливают на боль­шом конусе путем опусканий малого конуса без его вращения и затем загружают в печь за одно опускание большого кону­са (пример ее обозначения: ААККу); раздельной, когда аг­ломерат загружают одним опусканием большого конуса, а кокс — вторым (ААуККу) и расщепленной, когда подача за­гружается в два приема, но в каждой полуподаче есть и кокс и агломерат (ААКуККАу). В приведенных обозначениях знак у означает опускание большого конуса, А — скип агло­мерата, К — скип кокса. (Порядок набора подачи и распре­деления подач по окружности колошника дан выше при описа­нии засыпного аппарата.)

Для управления распределением агломерата и кокса по сечению колошника применяют следующие приемы: изменение порядка набора скипов агломерата и кокса на большом кону­се, использование раздельных и расщепленных подач, изме­нение массы подачи, ступенчатое изменение уровня засыпи на колошнике, неполное опускание большого конуса при выгрузке подачи в печь, установку подвижных плит у стен колошника.

При регулировании распределения шихты с помощью этих приемов учитывают следующие известные закономерности по­ведения сыпучих материалов:

- падающие с большого конуса материалы укладываются на
колошнике с возвышением — гребнем (рис. 33 и 34); при
расположении гребня у стены он имеет один скат, а на уда­
лении от стены — два ската;

— в месте падения шихты (у гребня) скапливается больше
мелочи, а крупные куски в значительной мере скатываются к
подножию гребня, в связи с чем газопроницаемость шихты в
зоне гребня ниже. При этом основная часть мелочи — это
агломерат;

88

 

Рис. 33. Влияние высоты (Я) уровня засыпи на распределе­ние материалов; ТП — траекто­рия падения материалов с большого конуса

Рис. 34. Распределение мате­риалов на колошнике при боль­шой (а) и малой (б) подачах, при меньшем (в) и большем (г) зазоре между большим конусом и стенкой колошника

— на расположение гребня влияет уровень засыпи на
колошнике, при снижении уровня засыпи от Н_х до Я₃
(рис. 33) гребень приближается к стенкам колошника;

-расположение гребня зависит от величины зазора между большим конусом и стенкой колошника; при малом зазоре гребень располагается у стен (рис. 34, в), при большом -отдаляется от стен (рис. 34, г);

—угол естественного откоса при свободной укладке падающего сверху кокса меньше, чем у агломерата, поэтому при ссыпании с большого конуса у стен печи получается более толстый слой агломерата, а в центре- кокса (рис. 34);

—в связи с таким различием углов откоса уменьшение массы подачи ведет к снижению толщины слоя агломерата в центре печи и позволяет создать в центре зону без агломе­рата (рис. 34, б) с повышенной газопроницаемостью;

—неполное опускание большого конуса способствует пе­ремещению гребня материалов к стенкам колошника и попада­нию большего количества мелочи на периферию;

-при ссыпании подачи с большого конуса ее нижняя часть ложится у стен, образуя гребень, с которого в центр скатывается заключительная часть подачи, т.е. в центр пе­чи в основном поступает материал из тех скипов подачи, которые на большой конус загружали последними. Соответст­венно при подаче агломератом вперед ААККу в центр посту­пает заметно больше кокса, а при обратной подаче ККААу — больше агломерата. Изменение порядка загрузки на обратный является сильно действующим средством перераспределения

89

материалов по сечению колошника и применяется как крайняя мера; меньшее воздействие на распределение материалов оказывают промежуточные порядки загрузки типа КАКА^, АККА^ и др.

В целом регулирование распределения шихты по сечению печи с помощью двухконусного аппарата является сложной задачей и непрерывно совершенствуется. В последние годы на некоторых печах у стен колошника устанавливают подвиж­ные плиты, которые можно перемешать в горизонтальной плоскости и изменять угол их наклона. Падающие на плиты куски шихты отражаются и, изменяя положение плит, можно направлять шихту в заданные зоны колошника.

На печах с бесконусным загрузочным устройством шихту загружают в печь через два поочередно открываемых шлюзо­вых бункера (см. описание бесконусного загрузочного уст­ройства и рис. 32, б), а в бункеры ее доставляют наклон­ным ленточным конвейером, на котором с определенными ин­тервалами уложены порции агломерата (или смеси агломерата и окатышей) и кокса. В один бункер с ленты поступает одна порция агломерата или кокса; из бункера порцию выгружают на колошник печи по наклонному вращающемуся лотку, кото­рый за время выгрузки порции (60—140 с) совершает более десяти оборотов вокруг вертикальной оси; при этом угол наклона лотка изменяют в пределах 7—53°.

Для характеристики этого способа загрузки чаще исполь­зуют не термин "подача", а "цикл загрузки". Цикл за­грузки — это повторяющаяся совокупность располагаемых в определенном порядке порций шихтовых материалов. Макси­мальная масса порций определяется объемом шлюзового бун­кера (50—80 м³) засыпного устройства. Число порций в цик ле может изменяться в пределах от 5—7 до 14 и более.

Применение вращающегося лотка и изменение угла его наклона в процессе выгрузки из шлюзового бункера каждой порции материала позволяет в очень широких пределах пере­распределять шихту по сечению колошника и регулировать толщину слоев агломерата и кокса, добиваясь рациональной ее укладки и эффективного использования газового потока.

Чтобы судить о газопроницаемости шихты в доменной печи и о том, насколько хорошо протекают теплообменные и хими­ческие процессы между шихтой и газами, желательно иметь данные о температуре и составе газа по сечению. Повышен-

90

ное содержание СО_г в газах и низкая температура указывают на полноту химических и теплообменных процессов в печи. Для интенсивной и экономичной работы печи желательно, чтобы содержание СО_г на периферии и по оси печи было не­сколько пониженным, а на расстоянии около 1—2 м от стен печи — повышенным.

На новых печах для контроля температуры и отбора проб газов по сечению печи применяют вводимые через отверстия в кожухе и футеровке зонды, периодически перемещаемые от периферии к центру печи над уровнем шихты и в объеме ших­ты на расстоянии от 1,5 до 7—12 м ниже ее уровня. На всех печах контролируют уровень засыпи (верха материалов) на колошнике; общепринят контроль с помощью двух зондов — вертикально перемещаемых штанг, пропущенных через отверс­тие в куполе печи. В рабочем положении нижний конец зонда находится на поверхности шихты, постепенно опускаясь вместе с ней, зонд связан с контрольно-измерительными приборами, отражающими изменение уровня шихты; при ссыпа-нии шихты с большого конуса зонды поднимают. Начинают применять новые бесконтактные методы измерения уровня, используя показания направленных на поверхность засыпи инфракрасных, микроволновых и других датчиков.