1.1 Природний газ

Найдорожчою складовою шихти доменного процесу є кокс. На частку коксу доводиться 40- 50% собівартості передільного чавуну. Найбільш ефективним методом зниження витрати коксу є застосування природного газу. Вдування його в горн через фурми разом з нагрітим дутьем на було найбільшого поширення. Природний газ складається в основному з метану CH₄ (> 90%). При попаданні в зону високої температури метан розкладається по реакції

CH₄ = C + 2Н₂

Вуглець згорає: 2С + О₂ = 2СО

і сумарна реакція згоряння природного газу може бути виражена рівнянням

2СН₄+ О₂ = 2СО + 4Н₂.

В результаті цієї реакції горновий газ збагачується відновними газами.

При спалюванні природного газу зростає кількість доменних газів, якщо порівнювати в перерахунку на 1 кг вуглецю, що ускладнює опускання шихти в доменній печі. Використання природного газу призводить до зниження температури горіння у фурм. Саме по собі використання природного газу в доменній печі не призводить до помітного підвищення продуктивності доменної печі.

Для отримання необхідного ефекту вдування природного газу повинно супроводжуватися або підвищенням температури дуття, або збагаченням дуття киснем. Ефективність використання природного газу в доменній печі полягає в збільшенні вмісту відновників в доменному газі, підвищенні частки реакцій непрямого відновлення оксидів, що забезпечує зниження витрати коксу. Найбільша частка в економії коксу виходить від збільшення непрямого відновлення завдяки підвищенню вмісту водню в горнових газах. Якщо при звичайному дуття участь водню в непрямому відновленні становить 7-9%, то при вдування природного газу воно зростає до 25-30%. Застосування комбінованого дуття, що складається з повітря, збагаченого киснем, і природного газу, вирішує проблеми, що виникають при використанні природного газу і кисню окремо. [3]

Так, застосування природного газу супроводжується збільшенням кількості горнового газу зі зниженням температури в горні, а збагачення дуття киснем обмежується, навпаки, надмірним підвищенням температури в горні. При цьому обсяг горнового газу зменшується. Спільне ж застосування цих двох интенсификаторов дозволяє підсилити позитивний ефект кожного з них і взаємно компенсувати їх недоліки. Однак необхідно строго регламентувати витрата природного газу і кисню з урахуванням інших умов роботи печі (якість сировини, нагрів і вологість дуття і т. п. ).

Для збереження рівного форсованого ходу печі на кожен кубічний метр вдуваемого природного газу підвищують витрата кисню на 1, 6-2, 0 м³ при цьому витрата дуття зменшують на 1, 5-1, 8% • Витрата природного газу на дуття збагаченим киснем до 30% складає -150-200 м³ / т чавуну.

Рис: 1. 1 Коефіцієнт заміни коксу природним газом при О₂=0 м³/м³,

О₂=0, 5 м³/м³, О₂=1, 0 м³/м³[4]

Вдування природного газу істотно змінює характеристики окремих явищ доменної плавки і перш за все теплові та газодинамічні умови роботи печі. При горінні вуглецю метану та інших вуглеводнів на 1 кг С, згорає до оксиду вуглецю, виділяється значно менше тепла, ніж при горінні вуглецю коксу. Це пояснюється істотною витратою тепла на розкладання вуглеводнів. Враховують також, що природний газ подається в доменну піч холодним, так як при нагріванні природного газу понад 500-600 ° С протікає реакція його піролізу з розкладанням на водень і сажистий вуглець. Останній осідає в газопроводах, ускладнюючи рух газу. Таким чином, при заміні вуглецю коксу вуглецем природного газу приплив тепла в доменну піч знижується. Це є першим наслідком використання комбінованого дуття.

При використанні атмосферного повітря (= 0, 21) коефіцієнт при азоті N2 = 1, 88. Тоді при горінні одиниці вуглецю природного газу в горні утворюється 4, 88 благаючи газу, а при горінні вуглецю коксу - 2, 88. Таким чином, другим наслідком вдування природного газу є те, що в горні утворюється більше газу в порівнянні зі звичайною технологією.

Зниження приходу тепла в горні печі і зростання кількості газу в горні викликають зниження температури в горні (на 3-4 ° С / м3 природного газу). Це - третій наслідок вдування природного газу. [3]

Збільшення кількості газів, що припадають на одиницю згорає на фурмах вуглецю, повинно викликати зниження інтенсивності плавки по коксу.

Крім того, зниження витрати коксу викликає зменшення порозности шихти, а отже, і підвищення опору її проходу газу.

При вдувании природного газу в горнових газі значно збільшується вміст водню, що знижує в'язкість і щільність газу. Це дозволяє трохи підвищити швидкість газу в печі, не збільшуючи перепаду тиску газу в печі.

Кожен 1% водню газу викликає зростання інтенсивності плавки на 0, 5%.

Деяке зниження інтенсивності плавки компенсується зростанням рудного навантаження на кокс, в результаті чого продуктивність печі при плавці на природному газі не тільки не зменшувалася, але, навпаки, навіть кілька збільшувалася. Це - четверте наслідок використання природного газу в печі.

Практичні дані показали, що ступінь використання монооксиду вуглецю при вдування природного газу в порівнянні зі звичайною технологією змінюється мало. У зв'язку з цим можна припустити, що зміна ступеня непрямого відновлення відбувається в результаті відновної роботи водню.

Отже, п'ятим наслідком використання природного газу є зниження ступеня прямого відновлення. Ефективність використання природного газу пов'язана з величинами ступенів використання хімічної енергії монооксиду вуглецю і водню. Залежність ступенів використання монооксиду вуглецю і водню від кількості вдуваемого природного газу на різних доменних печах проявляється по-різному. Незважаючи на те що з ростом кількості газу-відновника ступінь його використання повинна відчувати тенденцію до зниження, в ряді випадків спостерігали зворотну картину, що пояснюють вдосконаленням газорозподілу в печі і іншими технологічними обставинами.

Помітний вплив використання вуглеводнів надає на теплообмін в доменній печі. Перш за все знижується відношення що викликає підвищення

температури колошникового газу. Це - шоста наслідок вдування вуглеводнів в доменні печі.

Вдування природного газу викликає зменшення сумарного коефіцієнта тепловіддачі в нижній частині печі (через зниження температури фурмених вогнищ) і його збільшення у верхній. Таким чином, вдування природного газу призводить до вирівнювання інтенсивності процесів теплопередачі по висоті печі. У нижній, найбільш напруженою з точки зору теплообміну зоні вона знижується, у верхній зростає. Це сьомий наслідок вдування природного газу в горн печі. Зниження приходу тепла в горн і зменшення температур в горні має збільшувати розміри окислювальної зони, що сприятливо позначиться на сході матеріалів. Це - восьме наслідок вдування природного газу.

Вдування природного газу в горн має наслідком деяке зменшення хімічного нагріву чавуну через зниження в ньому вмісту важковідновлюємих елементів, в першу чергу кремнію. Однак фізичний нагрів чавуну при цьому змінюється мало. Це - дев'яте наслідок вдування природного газу. Оцінка впливу вдування природного газу в горн призводить до висновків:

1. Досягається економія коксу

2. Зниження інтенсивності плавки повинно привести до зменшення продуктивності печі, однак цього не відбувається через зростання рудного навантаження на кокс. В результаті мають навіть деяке (невелике) збільшення продуктивності.

3. Кількість вдуваемого в піч природного газу обмежується двома факторами: порушенням газодинамічних умов в печі і зниженням температури горна.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 Следующая ⇒