Анализ причин отличия удельного расхода кокса и производительности доменной печи №4 по сравнению с доменной печью №1 в августе 2002 года.

    

2. Параметры дутья

    Основными характеристиками дутьевого режима доменной плавки являются:

• расход, давление, температура, влажность дутья;
• расход топливных добавок (природного газа, коксового газа, жидкого топлива, пылеугольного топлива и др.);
• содержание кислорода в дутье.

    Основным  направлением улучшения результатов  доменной плавки в современных условиях служит увеличение температуры дутья, расхода природного газа, концентрации кислорода в дутье. Перспективным  является широкое применение пылеугольного  топлива. 

    

1. Температура дутья

    В среднем по стране температура горячего дутья, подаваемого в печь, составляет около 1100. Совершенствование конструкции воздухонагревателей и системы подачи дутья в печь позволяет повысить нагрев дутья до 1300-1500, а в последующем до 1700-1900. Согласно таблице 1 увеличение температуры дутья на 100 дает снижение расхода кокса и повышение производительности на 1,4-5%. Эффект достигается за счет ввода дополнительного тепла в высокотемпературную зону печи. В условиях работы печи с низким нагревом дутья при малом обогащении его кислородом увеличение температуры значительно улучшает результаты плавки.

    В связи с существованием оптимального температурного поля в доменной печи после достижения некоторой температуры  дутья (1000-1100, в зависимости от условий) дальнейшее наращивание ее необходимо производить совместно с увеличением расхода природного газа или других добавок. 

    

2. Расход  природного газа

    Удельный  расход природного газа в среднем  по стране составляет около 105 /т чугуна. Возможно дальнейшее увеличение до 120-130/т чугуна. Эквивалент замены кокса природным газом, согласно таблице 1, составляет 0,6-0,8 кг/. Производительность печи остается неизменной. Существует для каждой печи оптимальный расход газа. Превышение оптимального расхода приводит к ухудшению результатов плавки (возможен рост расхода кокса с увеличением расхода природного газа).

    Экономия  кокса при вдувании природного газа обеспечивается, главным образом, за счет участия поступающего водорода в реакции восстановления FeO + = Fe + O. При этом уменьшается степень прямого восстановления по реакции FeO + C = Fe + CO, что обеспечивает сокращение потребностей в тепле на проведения процесса восстановления. Роль природного газа в качестве топлива незначительна и составляет по влиянию на расход кокса примерно 1/10 его роли в качестве восстановителя.

    Вдувание  природного газа в доменную печь через фурмы приводит к снижению температур в высокотемпературной зоне печи, повышению подъемной силы газового потока в верхней части печи, что допустимо лишь до определенного предела. Поэтому дальнейшее повышение расхода газа необходимо проводить совместно с увеличением температуры дутья и концентрации в нем кислорода. 

    

3. Содержание  кислорода в дутье

    Дутье доменных печей в среднем по стране содержит около 26,5% кислорода. Расход технологического кислорода составляет около 110 /т чугуна. Согласно таблице 1 увеличение содержания кислорода на 1% дает прирост производительности чугуна на 1,6-2,4% при небольшом повышении расхода кокса (на 0,2-0,5%). Действие кислорода на производительность сильнее, а на расход кокса слабее при работе печи с низкой концентрацией кислорода в дутье. В условиях плавки на холодном или слабонагретом дутье добавка кислорода способствует экономии кокса.

    Рост  производительности печи при увеличении концентрации кислорода обеспечивается повышением температур в зоне интенсивного восстановления Fe из FeO, концентрации восстановителей по всей высоте и снижением подъемной силы газового потока в верхней части печи.

    Происходящее  при обогащении дутья кислородом увеличение температур в высокотемпературной  зоне и повышение там сопротивления  шихты движению газа допустимо до определенного предела. Поэтому дальнейшее наращивание кислорода в дутье необходимо производить совместно с увеличением расхода природного газа и введением других добавок в дутье. Обычно рекомендуют соотношение добавочных расходов природного газа и кислорода в пределах 0,5-0,6 /. 

    

3. Состав  чугуна

    Выплавляемый  в доменных печах металл представляет собой в основном передельный  чугун. Доля его в целом по стране составляет около 93,5%, доля литейного  чугуна близка к 3%, а ферросплавов –  к 0,3%.

    Состав  чугуна влияет на результаты плавки как  непосредственно, так и через  изменение количества шлака и  сырого флюса. Непосредственное влияние  включает изменение потребностей в  тепле и в углероде на восстановление, температурного режима процесса, содержания углерода в чугуне, взаимосопротивления  шихты и газов.

    При анализе причин изменения удельного  расхода кокса и производительности печи по производственным данным учитывается  отдельно суммарное изменение выхода шлака (содержания железа) и сырого флюса. Поэтому данные таблице  1 по влиянию содержания Si, Mn, S на результаты плавки представляют только непосредственный эффект. При необходимости полного учета рекомендуют пользоваться следующими данными (таблица 3) (числитель – при отсутствии в шихте сырого флюса или постоянном его расходе, знаменатель – при корректировке количества CaO в шихте с изменением расхода сырого флюса). 

Таблица 3 - Влияние содержания кремния, марганца и серы в чугуне на К и П

Действующие факторы	К, %	П, %
Уменьшение  содержания кремния в чугуне на 0,1%
Уменьшение  содержания марганца в чугуне на 0,1% выводом из шихты марганцевой  руды
Понижение содержания серы в чугуне на 0,01%

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    2 Исходные данные

    Анализ  причин изменения удельного расхода  кокса и производительности доменной печи по исходным данным из технического отчета доменного цеха ОАО “ММК”.

    Технический отчет является документом, составляемым за каждый отдельный месяц, с нарастающим  итогом за несколько месяцев года (например, за январь-февраль) и за год. Технический отчет имеет следующие  разделы:

• выплавка чугуна (количество выплавленного чугуна за определенный период)
• простои и тихий ход печи
• сведения о ремонте печей
• сведения о состоянии печей, оборудования и замена приборов
• выполнение графиков
• характеристика режима работы воздухонагревателя
• технологические показатели
• расход поступления и остаток сырья, топлива и других ресурсов и их качественные характеристики
• баланс доменного газа
• ковшовое хозяйство цеха
• баланс чугуна по цеху
• баланс железа по цеху
• отходы и потери чугуна
• использование шлака по цеху
• рабочие кадры
• использование колошниковой пыли

 
 
 

Таблица 4 – Исходные данные показателей  рабочих печей №1 и №4

Наименование  показателя	Печи
	№1	№4
Удельный  расход кокса (сухого), кг/т чугуна	423,2	428,3
Производительность, т/сутки	3615,613	3167,387
Вид известняка	не применялся
Условия применения коксового орешка по дренажной  способности горна	не применялся
Удельный  расход компонентов сырья, кг/т чугуна:
- агломерат фабрики №2 и №3	422,7	28,9
- агломерат фабрики №4	520,4	925,6
- окатыши Соколовские	494,6	437,5
- окатыши Качканарские	57,0	59,3
- окатыши Михайловские	137,4	187,2
- корольки (металлосодержащая фракция)	-	18,4
- кварцит	-	0,6
Содержание  железа в железорудной части шихты, %	59,493	59,473
Содержание  мелочи (0-5 мм) в компонентах сырья, %:
- агломерат фабрики №2 и №3	12,0
- агломерат фабрики №4	11,7
- окатыши Соколовские	3,5
- окатыши Качканарские	3,0
- окатыши Михайловские	5,0
- корольки (металлосодержащая фракция)	1,0
- кварцит	3,0
Количество  мелочи, отсеянной из сырья под  бункерами, кг/т чугуна	64,4	-
Доля  класса 0-5 мм в отсеве	0,8	0,8
Содержание  в коксе, %:
- золы	11,9	12,0
- серы	0,49	0,50
Прочность кокса по показателю М25, %	85,50	81,30
Истираемость  кокса по показателю М10, %	7,90	9,9
Содержание  в чугуне, %:
- кремний	0,551	0,691
- марганец	0,180	0,190
- сера	0,015	0,014
- фосфор	0,045	0,047
Параметры дутья:
- расход дутья, /т	1290,4	1292,1
- расход пара, г/	2,800	2,500
- температура,	1190,0	1131,0
- содержание кислорода, %	25,0	25,8
- расход природного газа, /т чугуна	96,9	107,4
Давление  газа на колошнике, ати	1,490	1,530
Простои, %	0,09	0,13
Время работы на тихом ходу, %	-	-
Выполнение  графика выпусков, %	100	100

 

3 Анализ действия различных факторов на удельный расход кокса:

1. Содержание железа в железорудной части шихты печи №4 меньше содержания железа в шихте печи №1, поэтому увеличивается расход кокса на 0,08 кг/т чугуна:

=

2. Расход металлодобавок (корольки): расход металлодобавок на печи №4 снижает удельный расход кокса на 2,33 кг/т чугуна:

 

3. Расход  сырого известняка: известняк не применялся
4. Содержание мелкой фракции (0-5мм) в железорудной части шихты:
1. Содержание мелкой фракции в шихте печи №1

 

2.  Содержание  мелкой фракции в шихте печи  №4

 

Меньшее содержание мелочи на печи №4 обеспечивает снижение удельного расхода кокса  на 0,15 кг/т чугуна:

(8,42-8,35)

5. Отсев мелочи: Уменьшение содержания мелочи в скиповом сырье печи №1 за счет отсева составило:

 

Отсутствие  отсева мелочи на печи №4 привело к  росту удельного расхода кокса  на 6,43 кг/т чугуна: 

6. Содержание  золы в коксе. Увеличение содержания золы в коксе на печи №4 привело  к росту удельного расхода  кокса на 0,55 кг/т чугуна:

(12,00-11,90)

7. Содержание серы в коксе. Увеличение содержания серы в коксе на печи №4 привело к росту удельного расхода кокса на 0,13 кг/т чугуна:

 

8. Прочность кокса по показателю М25. Уменьшение прочности кокса по показателю М25 на печи №4 привело к увеличению удельного расхода кокса на 10,66 кг/т чугуна:

(85,50 –  81,30)

9. Истираемость кокса по показателю М10. Увеличение истираемости на печи №4 привело к увеличению удельного расхода кокса на 23,69 кг/т чугуна:

(9,9 –  7,9)

10. Содержание в чугуне кремния. Увеличение содержания кремния на печи №4 привело к увеличению удельного расхода кокса на 7,11 кг/т чугуна:

 

11. Содержание  в чугуне марганца. Увеличение содержания марганца на печи №4 привело к увеличению удельного расхода кокса на 0,08 кг/т чугуна:

 

12. Содержание  в чугуне серы. Уменьшение содержания серы на печи №4 привело к увеличению удельного расхода кокса на 0,423 кг/т чугуна:

 

13. Содержание  в чугуне фосфора. Увеличение содержания фосфора на печи №4 привело к увеличению удельного расхода кокса на 0,1 кг/т чугуна:

 

14. Температура дутья. Уменьшение температуры дутья  на печи №4 привело к увеличению удельного расхода кокса на 5,49 кг/т чугуна:

 

15. Содержание  кислорода. Увеличение содержания кислорода  на печи №4 привело к увеличению удельного расхода кокса на 1 кг/т  чугуна:

0,8

16. Расход пара. Уменьшение содержания пара на печи №4 привело к снижению удельного расхода кокса на 0,23 кг/т чугуна:

0,3

17. Расход природного газа. Увеличение расхода природного газа на печи №4 привело к снижению удельного расхода кокса на 7,66 кг/т чугуна:

(100 –  96,9) + (107,4 - 100)

18. Давление газа на колошнике. Увеличение давления на печи №4 привело к снижению удельного расхода кокса на 0,34 кг/т чугуна:

 

19. Простои. Увеличение простоев на печи №4 привело  к увеличению удельного расхода  кокса на 0,08 кг/т чугуна:

0,04

20. Время работы на тихом ходу. Печи не работали на тихом ходу.
21. Выполнение графиков выпусков. Не влияло на удельный расход кокса.

Действие  всех факторов приводило к увеличению удельного расхода кокса на печи №4 по сравнению с печью №1 на 23,79 кг/т чугуна:

0,08 –  2,33 – 0,15 + 6,43 + 0,55 +0,13 + 10,66 + 23,69 + 7,11 + 0,08 + 0,42 + 0,1 + 5,49 + 1 – 0,23 – 7,66 – 0,34 + 0,08 = 45,11 кг/т чугуна.

Фактически  удельных расход на печи №4 по сравнению  с печью №1 был больше на 5,1 кг/т  чугуна:

428,3 –  423,2 = 5,1 кг/т чугуна.

Лучшая  организация работы на печи №4 по сравнению  с печью №1 обеспечила снижение удельного расхода кокса на 40,01 кг/т чугуна:

45,11 –  5,1 = 40,01 кг/т чугуна.

4 Анализ действия различных факторов на производительность:

1. Содержание железа в железорудной части шихты печи №4 меньше содержания железа в шихте печи №1, поэтому снижается производительность на 0,03 кг/т чугуна: