Теорія доменної плавки (стр. 3 из 3)

Мал. 3.1 - Залежність витрати агломерату від міри металізації окатишів

Підвищення витрати вапняку при збільшенні міри металізації окатишів пояснюється тим, що у окатишів основність менше ніж у агломерату. Це призводить до збільшення витрати сирого вапняку.

Завантаження в піч неофлюсованих окатишів більше 35 % негативно позначається на техніко-економічних показниках, оскільки збільшення витрати вапняку призводить до підвищення витрати коксу і зниження продуктивності (мал. 3.2).

Мал. 3.2 - Залежність витрати флюсу від міри металізації окатишів

Вищий вміст заліза в окатишах, чим в агломераті, в середньому на 6,5 %, і менший зміст порожньої породи призводять до зниження виходу шлаку (мал. 3.3)

Мал. 3.3 - Залежність виходу шлаку від міри металізації окатишів

Зі збільшенням міри металізації окатишів зменшується кількість порожньої породи і, отже, підвищується основність шлаку (мал. 3.4).

Мал. 3.4 - Залежність основності шлаку від міри металізації окатишів

Найважливішим показником доменної плавки, що характеризує економічність роботи доменної печі, є питома витрата коксу. Ця величина не лише безпосередньо впливає на продуктивність печі, але і є показником використання теплової і хімічної енергії в робочому просторі печі.

При збільшенні міри металізації окатишів витрата коксу знижується, що пояснюється підвищенням змісту заліза в шихті, зниженням витрати флюсу і, як наслідок, зниженням виходу шлаку.

Залежність витрати коксу від міри металізації окатишів представлена на мал. 3.5.

Мал. 3.5 - Залежність витрати коксу від міри металізації окатишів

Зниження витрати коксу, у свою чергу, призводить до зниження витрати дуття (мал. 3.6) і середньої міри використання Н2 і З (рис.3.7).

Мал. 3.6 - Залежність витрати дуття від міри металізації окатишів

Мал. 3.7 - Залежність міри використання Н2 і З від міри металізації окатишів

Зі збільшенням міри металізації окатишів збільшується об'єм колошникового газу внаслідок збільшення об'єму СО2 із-за збільшення витрати флюсу (мал. 3.8).

Мал. 3.8 - Залежність об'єму колошникового газу від міри металізації окатишів

Збільшення об'єму колошникових газів веде до зниження їх температури (мал. 3.9).

Мал. 3.9 - Залежність об'єму колошникового газу від міри металізації окатишів

Зі збільшенням міри металізації окатишів сумарна витрата тепла зменшується, що пов'язано зі зниженням витрати коксу (мал. 3.10).

Мал. 3.10 - Залежність об'єму колошникового газу від міри металізації окатишів

При мірі металізації окатишів рівної 0 % інтенсивність ходу складала 921,13 кг/м3·сут, а при 40 % склала 921,50 кг/м3·сут, тобто збільшилася на 0,37 кг/м3·сут. Це пов'язано зі зменшенням об'єму проплавляемой шихти і збільшенням газопроникності (мал. 3.11).

Мал. 3.11 - Залежність інтенсивності ходу (по сумарному вуглецю) від міри металізації окатишів

Коефіцієнт використання корисного об'єму (КИПО) доменних печей залежить від двох показників: витрати коксу на 1 т чавуну і інтенсивності горіння вуглецю. Відносна витрата коксу є показником економічності роботи доменної печі, а інтенсивність горіння вуглецю - показником форсування печі.

При збільшенні міри металізації окатишів в шихті КИПО знижується, оскільки зменшаться об'єм шихти, необхідний для виплавки 1т чавуну у зв'язку зі збільшенням змісту заліза в шихті (мал. 3.12).

Мал. 3.12 - Залежність КИПО від міри металізації окатишів

ВИСНОВОК

1. Встановлена можливість підвищення виробництво доменних печей і зниження витрати коксу при використанні в шихті металізованих окатишів.

2. У умовах, що мають місце в доменних печах, відновлення окислених окатишів відбувається з більшою швидкістю, чим частково металізованих. Процес відновлення окислених окатишів супроводжується зниженням їх міцності.

3. Металізовані окатиші можна зберігати у відкритих складах довгий проміжок часу.

4. Збільшення міри металізації шихти призводить до значних змін співвідношення типів відновних процесів в доменній печі.

5. Підтверджено, що ефективність металізації залізорудної сировини проявляється при роботі доменної печі на високих параметрах комбінованого дуття у меншій мірі, чим при помірному збагаченні дуття киснем.

Список літератури

1. Телегин А.С., Кудрявцев В.С., Пчелкин С.А. Використання металізованих окатишів в доменних печах // Доменне виробництво. Серія 4. - М.: ЦНИИЧермет. - 1970. - 28 с.

2. Дияконів Н.С. Бюл. ЦНИИЧМ. - 1957, № 13-14.

3. Жураковский та ін. - Сталь. - 1968, № 5.

4. Базилевич С.В. та ін. Методи експериментального дослідження доменного процесу. - Свердловськ: Металлургиздат. - 1960. - 126 с.

5. Стефанович М.А. Аналіз ходу доменного процесу. - М.: Металлургиздат, - 1960. - 286 с.

6. Рамм А.Н. Сучасний доменний процес. - М.: Металургія - 1980. - 303 с.

7. Юсфин Ю.С., Даныпин В.В., Пашков Н.Ф. Теорія металізації залізорудної сировини. - М.: Металургія. - 1982. - 265 с.

Додаток А

Вихідні машинні дані

Додаток Б

Результати розрахунку

Показники		Усл.обоз.						Міра металізації окатишів, %																							Ед.ізм.
								0			100								200					300
1		2						3			4								5					6							7
Розрахунок шихти
Орієнтовна витрата агломерату		У1					1235,90				1220,57								1205,50					1189,99							кг
Сумарний прихід сіркиз шихтою в доменну піч		У2					9,395				9,377								9,362					9,345							кг
Основність шлаку (СаO+MgO)/SiO2₎		УЗ					1,346				1,347								1,347					1,348
Орієнтовний зміст SiO2 _вШлаку		У4					0,371				0,371								0,371					0,371							кг/кг
Орієнтовна кількість SiO2_{, яка}вноситься шихтою		У5					195,56				194,156								192,780					191,362							кг
Орієнтовний вихід шлаку		У6					527,5				523,5								519,782					515,855							кг
Точна витрата агломерату		У7					1235,85				1220,57								1205,50					1189,99							кг
Кількість SiO2_, яка вноситься шихтою		У8					207,75				206,348								204,991					203,55							кг
Кількість Сао, якавноситься шихтою		У9					179,24				177,434								175,653					173,82							кг
Кількість MgO, якавноситься шихтою		У10					21,907				121,766								21,627					21,48							кг
Кількість Al2O3_{, яка}вноситься шихтою		У11					30,96				30,751								30,544					30,331							кг
Необхідне для ошлакування SiO2 орієнтовна кількість (Сао+МgО) в шлаку		У12					262,187				260,402								258,655					256,852							кг
Витрата флюсу		У13					114,657				114,966								115,291					115,617							кг
Прихід марганцю з матеріалами шихти		У14					13,499				13,453								13,408					13,361							кг
Вміст марганцю в чавуні		У15					0,009				0,009								0,009					0,009							%
Зміст МпО в шлаку		У16					6,08				6,02								5,96					5,91							кг
Зміст Al2O3 _{в шлаку}		У17					5,87				5,87								5,87					5,88							%
Кількість сірки в чавуні і шлаку		У18					8,977				8,96								8,95					8,93							кг
1		2				3					4									5						6						7
Повна основність шлаку		У19				1,377					1,378									1,378						1,379
Коефіцієнт розподілу сірки при tшл_=1450оС		У20				40,865					40,917									40,971						41,026
Зміст сірки в шлаку		У21				0,020					0,017									0,017						0,017						кг/кг
Кількість сірки в шлаку		У22				8,726					8,708									8,693						8,676						кг
Кількість сірки в чавуні		У23				0,251					0,252									0,253						0,254						кг
Зміст сірки в чавуні		У24				0,025					0,025									0,025						0,025						%
Кількість FеО в шлаку		У25				1,582					1,571									1,559						1,248						кг
Прихід фосфору з матеріалами шихти		У26				0,769					0,764									0,759						0,755						кг
Вміст фосфору в чавуні		У27				0,076					0,076									0,075						0,075						%
Кількість SiO2 _{в шлаку}		У28				196,002					194,603									193,231						191,816						кг
Кількість Сао в шлаку		У29				240,651					239,009									237,403						235,745						кг
Кількість MgO в шлаку		УЗО				23,203					23,065									22,930						22,790						кг
Кількість Al2O3 _{в шлаку}		У31				31,270					31,061									30,856						30,643						кг
Кількість МпО в шлаку		У32				6,167					6,113									6,059						6,004						кг
Кількість FеО в шлаку		УЗЗ				1,984					1,973									1,963						1,952						кг
Кількість сірки в шлаку		У34				8,818					8,800									8,785						8,769						кг
Вихід шлаку		УЗ5				503,688					500,225									496,833						493,334						кг/т
Зміст SiO2 _{в шлаку}		У36				38,90					38,90									38,892						38,882						%
Зміст Сао в шлаку		УЗ7				47,778					47,780									47,783						17,786						%
Зміст MgO в шлаку		УЗ8				4,61					4,61									4,61						4,62						%
Зміст Al2O3 _{в шлаку}		У39				6,21					6,21									6,21						6,21						%
Зміст МgО в шлаку		У40				1,22					1,22									1,22						1,22						%
Зміст FеО в шлаку		У41				0,39					0,39									0,395						0,396						%
Зміст сірки в шлаку		У42				1,75					1,75									1,76						1,77						%
1		2				3					4									5						6						7
Сумарне винесення матеріалів шихти		У43				67,76					67,27									66,79						66,31						кг/т
Сумарна волога матеріалів шихти		У44				17,39					17,38									17,37						17,36						кг/т
Витрата шихти з вологою і винесенням		У45				2416,99					2400,89									2385,19						2368,97						кг/т
Коефіцієнт розподілу сірки		LS				66,64					66,72									66,81						66,90
Розрахунок кількості дуття
Вуглець природного газу		m1				57,568					57,568									57,568						57,568						кг
Вуглець мазуту		m2				0					0									0						0						кг
Вуглець коксу		mЗ				408,040					407,495									407,078						406,601						кг
Сумарний прихід З		m4				470,635					470,030									469,552						469,013						кг
Вуглець чавуну		m5				42,42					42,42									42,42						42,42						кг
Вуглець на відновлення кремнію		mб				4,848					4,848									4,848						4,848						кг
Вуглець на відновлення марганцю		m7				0,19					0,19									0,19						0,19						кг
Вуглець на відновлення фосфору і сірки в чавуні		m8				4,009					3,998									3,988						3,977						кг
Вуглець на пряме відновлення важковідновлюваних елементів		m9				9,047					9,036									9,025						9,014						кг
Вуглець на пряме відновлення важковідновлюваних елементів		m10				72,529					72,529									72,529						72,529						кг
Втрати вуглецю		m11				0,02					0,02									0,02						0,02						кг
Сума витратних статей вуглецю, окрім Сф		m12				124,016					124,005									123,995						123,984						кг
Вуглець, який згорає на фурмах		m13				346,619					346,025									345,558						345,029						кг
Вміст кисню у вологому дутті		m14				0,254					0,254									0,254						0,254						м3^{/ м3}
Кількість О2 у вологому дутті		m15				322,392					321,838									321,403						320,911						м³
Витрата вологого дуття		m16				1270,76					1268,578									1266,864						1264,925						м3^/т
Витрата дуття		m17				1252,227					1250,077									1248,388						1246,470						м3^/т
Кількість окисленого заліза		m18				940,196					940,196									940,196						940,196						кг/т
Розрахунок колошникового газу
Кількість водню в природному газі		U1				205,8					205,8									205,8						205,8						м³
Кількість Н2 _{в дутті}		U2				18,807					18,775									18,750						18,721						м³
1		2						3			4							5						6									7
Кількість водню в органічнихз'єднаннях коксу		U3						1,571			1,669							1,667						1,665									м3
Кількість водню в летких речовинах		U4						18,280			18,256							18,237						18,216									м3
Кількість водню в мазуті		U5						0			0							0						0									м3
Кількість водню в додатковому газі		U6						0			0							0						0									м3
Сумарний прихід водню		U7						244,557			244,500							244,454						244,402									м3
Кількість кисню з Fe2O3 шихти		U8						232,582			207,951							183,776						158,478									м3
Кількість кисню з FеО шихти		U9						28,782			45,108							61,370						78,289									м3
Кількість кисню з Mn2O3 шихти		U10						1,534			1,534							1,534						1,534									м3
Кількість киснюнепрямого відновлений.		U11						195,204			186,899							178,986						170,607									м3
Сума водню і З, що беруть участь внепрямому відновлений.		U12						390,408			373,798							357,973						341,214									м3
Кількість Із за рахунок окислення вуглецю		U13						799,298			798,167							797,276						796,270									м3
Кількість Із з летких речовин коксу		U14						1,015			1,013							1,012						1,011									м3
Кількість Із з додаткового газу		U15						0			0							0						0									м3
Загальна кількість З, що утворюється в печі		U16						800,313			799,181							798,289						797,281									м3
Середня міравикористання Н2 і З		U17						0,374			0,358							0,343						0,328
Витрата Н2 на непряме відновлення		U18						91,378			87,569							83,921						80,056									м3
Кількість водню в колошниковому газі		U19						153,181			156,931							160,533						164,346									м3
Кількість води, що утворюється в результ. непрямого відновлений.		U20						73,429			70,368							67,436						64,331									кг
Кількість кисню мазуту		U21						0			0							0						0
Кількість кисню, що відняла воднем принепрямому відновленні		U22						45,689			43,784							41,960						40,028									кг
1		2			3								4				5											6							7
Кількість СО2 в колошниковому газі		U 2З			323,420								310,682				298,572											285,744							м3
Кількість З в колошниковому газі		U24			501,282								512,951				524,237											536,124							м3
Кількість азоту в колошниковому газі		U25			940,033								938,418				937,150											935,714							м3
Об'єм колошникового газу		U26			1917,916								1918,983				1920,491											1921,928							м3/т
% Н2 в колошниковому газі		U27			7,987								8,178				8,359											8,551
% СО2 в колошниковому газі		U28			16,867								16,190				15,547											14,868
% З в колошниковому газі		U29			26,137								26,730				27,297											27,895
%N2 в колошниковому газі		U30			49,013								48,902				48,797											48,686
Нев'язка балансу		0,19135							0,19800				0,19802											0,20027
Розрахунок температури колошникового газу
Середня температура шихти		XI			230,8						230,2					229,3											228,4							°С
Водяний еквівалент шихти		Х2			557,4						549,4					545,7											541,9							кДж/ град
Водяний еквівалент газу		Х3			692,4						698,5					687,2											684,6							кДж/ град
Різниця міжтемпературою шихтиі газу		Х4			668,03						668,84					670,67											671,54							°С
Температура колошникових газів		Х5			395,88						386,88					382,29											372,25							^оС
Об'єм фурмених газів		Р1			1810,59						1807,81					1805,67											1803,23							м3/т
Теоретична температура горіння		Р2			2102,88						2102,29					2101,76											2101,17							°С
Об'єм горнових газів		Р3			1965,66						1962,88					1960,69											1958,22							м3/т
Температура чавуну		ТА			1415,0						1415,0					1415,0											1415,0							°С
Зміст кремнію в чавуні		ТАS			0,645						0,644					0,644											0,644							%
Температура шлаку		ТS			1515,0						1515,0					1515,0											1515,0							°С
Розрахунок теплового балансу
Горіння вуглецю на фурмах		Z1			676379,9						674988,6					673895,9											672659,7							кДж
Горіння природного газу		Z2			47567,3						47567,3					47567,3											47567,3							кДж
З нагрітим дуттям		Z3			4477805,0						477084,5					476438,9											4757410,7							кДж
Від окислення. З при прямому відновленні Fe		Z4			190888,6						190862,0					190837,9											190812,3							кДж
1	2	3										4			5										6										7
Непряме відновлення	Z5	903671,2										864985,8			828184,7										789217,3										кДж
Непряме відновлення Н2	Z6	235754,0										225926,9			216515,9										206545,3										кДж
Теплосодержание агломерату	Z7	83488,2										82455,8			81437,8										803901,5										кДж
Горіння мазуту	Z8	0										0			0										0										кДж
Теплосодержание мазуту	Z9	0										0			0										0										кДж
Вуглецювання заліза	Z10	19089,0										19089,0			19089,0										19089,0										кДж
З нагрітимдоповнить. газом	Z11	0										0			0										0										кДж
Сумарний прихід тепла	Z12	2634743,1										2582960,1			2533968,7										2481992,3										кДж
На дисоціацію оксидів	Z13	163169,4										1589801,4			1548810,4										1505913,9										кДж
На дисоціацію карбонатів	Z14	38648,0										38752,1			38861,8										38971,8										кДж
Ентальпія чавуну	Z15	311918,9										377876,4			311832,1										311786,7										кДж
Ентальпія шлаку	Z16	274213,8										272408,8			270644,7										268823,5										кДж
Випар вологи шихти	Z17	10191,9										10185,1			10180,7										10175,2										кДж
Нагрівання водяної пари до температуриколошника	Z18	20606,4										19399,3			18391,1										17302,8										кДж
Ентальпія колошникового газу	Z19	251337,2										249050,8			243491,8										238036,8										кДж
Дисоціація СО2додаткового газу	Z20	0										0			0										0										кДж
З водою, що охолоджує	Z21	54000,0										54000,0			54000,0										54000,0										кДж
Витрата тепла	Z22	39257,6										38486,0			37756,1										36981,6										кДж
Сумарна витрата тепла	Z23	2634747,1										2582960,1			2533968,7										2481992,3										кДж
Коефіцієнт корисної дії тепла	Z24	0,868										0,868			0,868										0,867										кДж
Розрахунок RD
т.А (витрата З при rd факт.)	t1		428,195							427,590								427,112					426,573										кг
т.К (витрата окислюваного З при rd=0)	t2		254,034							253,429								252,951					252,412										кг
1				2					3					4		5						6								7
т. N (витрата окислюваного C при rd= 1)				t3					737,815					737,209		736,732						736,193								кг
т.М (витрата З у виді З приrd=0)				t4					604,412					604,412		604,412						604,412								кг
т.М1 (витрата З у виді З при гd=0 з урахуванням Н2, що бере участь в непрямому відновленні)				t5					473,398					473,430		473,454						473,482								кг
т.Н (витрата З у виді З при rd₌1)				t6					111,467					111,467		111,467						111,467								кг
т.Н1 (витрата З у виді З при rd=1 з урахуванням восстановител. роботи Н2)				t7					-19,547					-19,515		-19,491						-19,463								кг
rd _E (міра прямоговідновленнящо відповідає повномувикористанню газу)				t8					0,586					0,586		0,586						0,586								кг/кг
т.Е (витрата З у виді З при rdE₎				t9					249,987					249,987		249,987						249,987								кг
т.Е1 (витрата З у виді З при rdE а обліком восстановительн. работи Н2)				t10					118,974					119,005		119,030						119,058								кг
rd m(теоретична міра прямого відновлення)				t11					0,202					0,202		0,203						0,203								кг/ кг
Δ rd(міра наближення гdфакт. до rdm)				t12					0,157					0,157		0,157						0,157
rd фактична				t13					0,359					0,359		0,359						0,359
Розрахунок КИПО
Об'єм насипної маси				g1					1,986					1,975				1,965			1,955								м3
Уявний об'єм				g2					1,132					1,127				1,122			1,116								м3
Вільний об'єм				g3					0,430					0,430				0,429			0,429								м3
Об'єм шматків > 80 мм				g4					0,030					0,030				0,030			0,030								м3
Об'єм шматків 80-60 мм				g5					0,11					0,11				0,11			0,11								м3
Об'єм шматків 60-40 мм				g6					0,292					0,292				0,291			0,291								м3
Об'єм шматків 40-25 мм				g7					0,197					0,197				0,196			0,196								м3
Об'єм шматків 25-10 мм				g8					0,151					0,149				0,147			0,145								м3
Об'єм шматків 10-5 мм				g9					0,280					0,278				0,277			0,275								м3
Об'єм шматків 5-0мм				g10					0,062					0,061				0,061			0,060								м3
Сумарна поверхня				g11					1500,907					1487,722				1474,744			1461,382								м2
Поверхня, що доводиться на одиницю об'єму насипної маси				g12					755,754					753,131				750,418			747,637								м2/м3
d еквівалентне				g13					2,275					2,281				2,288			2,294								мм
Об'єм горнового газу				g14					1965,66					1962,881				1960,696			1958,224								м3/т
Зміст водню в горновому газі				g15					0,115					0,115				0,115			0,116								м3/м3
Вміст азоту в горновому газі				g16					0,478					0,476				0,478			0,478								м3/м3
Зміст З в горновому газі				g17					0,407					0,407				0,407			0,407								м3/м.
Приведена питома вагагорнового газу				g18					1,116					1,116				1,116			1,116								кг/м3
Питома вага шихти				g19					1,174					1,173				1,171			1,169								кг/м3
Δ Р (перепад тиску)				g20					1,330					1,299				1,299			1,298								атм.
Фактична питома вага				g21					0,585					0,584				0,584			0,584								кг/м3
Об'єм фурмених газівкорисного об'єму в добу				g22					7347,585					7348,472				7349,187			7349,990								м3/м3
Об'єм фурмених газівкорисного об'єму в добу				g23					3947,213					3847,486				3847,359			3847,382								нм3/м3
КИПО				g24					0,511					0,510				0,510			0,509								м3/т доб
Iх(по сумарному вуглецю)				g25					921,133					921,315				921,375			921,484								кг/м3
Температура газу				1828,01				1827,85				1827,85			1827,79								°С