ВОПРОС: Горение топлива у фурм. Виды расстройств доменной плавки

Горение топлива у фурм. У фурм доменной печи возникают очаги горения, называемые окислительными зонами, в которых вихревое движение газов приводит к циркуляции кусков кокса. Горение кокса развивается на поверхности контакта твёрдой и газообразной фаз. При этом кислород соединяется с углеродом в сложные комплексы СхОу, которые затем распадаются. В упрощённом виде суммарный процесс горения углерода твёрдого топлива у фурм сводится к экзотермической реакции 2C + O2 = 2CO. При вдувании природного газа или мазута, в которых главной составляющей являются углеводороды (например, метан), протекает реакция с выделением CO и H2; при этом поглощается значительная часть тепла, выделяемого при сжигании С, а следовательно, понижается температура горения у фурм. Во избежание этого необходимо повышать температуру дутья и обогащать его кислородом. Положительное влияние вдувания углеводородных топлив — в повышении концентрации водорода в газе и улучшении благодаря этому его восстановительной способности.

Расстройства хода доменной печи возникают вследствие изменения условий работы печи и несвоевременного принятия мер, предупреждающих серьезные отклонения от нормального режима плавки.

Основными видами расстройств хода доменной печи являются: периферийный ход, центральный ход, канальный ход, перекос поверхности засыпи, или односторонний ход, тугой ход, подвисания шихты, холодный ход, горячий ход, загромождение горна и образование настылей.

Далее каждый сократит так как ему удобно!

Периферийный ход.

Периферийный ход характеризуется интенсивным движением газового пото-

ка в узком кольце у стен печи. Интенсивное развитие потока газов в периферийной

зоне печи вызывается, как правило, нарушением распределения шихтовых материа-

лов при загрузке их в печь. Нарушение оптимального распределения шихты может

произойти в результате изменения гранулометрического состава железорудной час-

ти шихты, неправильной работы уровнемеров, длительной загрузки доменной печи

с большой неполнотой или, наоборот, с большим превышением уровня; засыпи.

Работа доменной печи с чрезмерно развитым периферийным газовым пото-

ком приводит к ухудшению использования тепловой и химической энергии газа, в

результате чего возрастает относительный расход кокса, загромождается осевая зона

печи, снижается нагрев горна, ухудшается качество чугуна. Длительная работа печи

с интенсивным движением газа на периферии может привести к преждевременному

износу футеровки печи, продуву распара и шахты, а иногда и к массовому горению

фурм.

Периферийный ход характеризуется следующими показателями контрольно-

измерительных приборов: температура кладки шахты и колошникового газа в газо-

отводах возрастает, ширина поля точек на диаграмме температуры газа в газоотво-

дах увеличивается, содержание двуокиси углерода в периферийном газе понижается

на 3–5%, давление дутья несколько уменьшается при неизменном его количестве,

давление колошникового газа периодически резко возрастает с образованием верх-

них пиков на диаграмме, сход шихты становится неровным.

Для предупреждения чрезмерного развития периферийного потока газа необ-

ходимо контролировать гранулометрический состав загружаемой шихты и распре-

деление газового потока по сечению печи, не допускать работы печи с большой не-

полнотой и с перегрузом, своевременно реагировать па изменения показаний кон-

трольно-измерительных приборов.

Для уменьшения развития периферийного потока газов применяют следую-

щие меры:

1) изменяют порядок загрузки материалов так, чтобы к стенам печи загру-

зить большее количество железорудных материалов;

2) понижают уровень засыпи материалов, приближая гребень мелкой шихты

к стенам печи;

3) уменьшают массу коксовой подачи, сохраняя неизменной величину руд-

ной нагрузки.

При загромождении осевой зоны печи иногда загружают в печь 40–60 г кокса

с набором на большой конус не менее 5–6 скипов. Затем в зависимости от нагрева

печи компенсируют холостые подачи соответствующим количеством железорудной

шихты.

При устойчивой тенденции печи к развитому периферийному потоку газа

иногда уменьшают диаметр фурм и увеличивают их высов.

Если по газодинамическим условиям печи возможно дальнейшее увеличение

количества дутья, его увеличивают на 100–200 м3/мин.

Центральный ход.

Центральный ход характеризуется чрезмерно развитым потоком газа в цен-

тральном кольце печи. Центральный газовый поток возникает в результате наруше-

ния распределения шихтовых материалов по сечению печи. Причинами такого на-

рушения могут быть:

1) длительная работа доменной печи с загружающим периферию порядком

загрузки шихтовых материалов;

2) передув доменной печи, возникающий вследствие несоответствия количе-

ства дутья и гранулометрического состава железорудных материалов;

3) низкие рудные нагрузки на кокс, особенно при выплавке горячих чугунов;

4) пониженный уровень засыпи, приводящий к чрезмерной.загрузке пери-

ферии мелкими фракциями шихты.

Работа доменной печи с сильно развитым центральным потоком газа может

привести к возникновению канального хода и похолоданию печи. Вследствие пони-

жения температуры в периферийной зоне при развитии центрального потока газов

на стенах печи может образоваться значительный слой гарниссажа и даже настылей.

При устранении излишне развитого центрального хода газов образовавшиеся па

стенах настыли и гарниссаж сползают в горн, вызывая горение воздушных и шлако-

вых фурм. Иногда оползни приводят к выносу фурм и шлаковых приборов, а домен-

ную печь – к длительным простоям. Такие случаи чаще возможны при выплавке

литейного чугуна с повышенным содержанием кремния.

Признаком центрального хода является снижение содержания двуокиси угле-

рода у оси печи на 4–6% и некоторое возрастание ее у стен печи. Иногда максимум

на кривой содержания СО2 смещается к стенам печи. На диаграммах уровня засыпи

фиксируется неравномерное во времени движение шихты с подстоями и обрывами.

Температура периферийных газов по показаниям термопар в кладке печи понижает-

ся на 60–80 град по сравнению с оптимальным ее значением при ровном ходе печи.

Давление горячего дутья возрастает на 9,8–19,6 кн/м2 (0,1 – 0,2 ат), а расход его

уменьшается. На диаграмме, фиксирующей давление: колошникового газа, возни-

кают верхние пики. Дорожка точек на диаграмме температуры газа в газоотводах

становится узкой и извилистой.

Для предупреждения развития центрального потока газов необходимо регу-

лярно осуществлять контроль радиального распределения газов по сечению печи.

Нельзя допускать работу печи с длительной неполнотой или с чрезмерно низким

уровнем засыпи. При увеличении количества мелких фракций в железосодержащей

части шихты следует либо применять разгружающий периферию порядок загрузки

шихты при соответственном уменьшении величины рудной нагрузки, либо умень-

шать количество дутья. В первом случае неизменной будет производительность пе-

чи, но возрастет относительный расход кокса, во втором случае неизменным оста-

нется относительный расход кокса, а производительность печи снизится соответст-

венно уменьшению количества дутья.

Меры по устранению центрального потока газов применяют в зависимости от

степени его развития. Для разрыхления периферии при сильно развитом централь-

ном потоке применяют порядок загрузки материалов коксом вперед, например

КАКА¯ или KKAAK¯. Иногда для борьбы с центральным потоком газа применяют

загрузку печи расщепленными подачами типа КА¯ KA¯. Такой порядок загрузки

способствует оттягиванию железосодержащей части шихты в промежуточную зону

сечения печи и разрыхлению периферийной зоны.

Уменьшить развитие центрального потока газов можно уменьшением уровня

засыпи или увеличением массы коксовой подачи. В первом случае гребень мелкой

шихты будет располагаться дальше от стен, способствуя раскрытию периферийной

зоны, во втором случае в центральной зоне печи увеличится высота слоя железосо-

держащей части шихты и соответственно уменьшится газопроницаемость этой зо-

ны. Следует помнить, что устранение развитого центрального потока должно вес-

тись осторожно. Нельзя резко переходить к порядку загрузки, сильно загружающе-

му осевую зону печи, так как при нераскрытой еще периферии и интенсивно загру-

жаемом центре неизбежно наступит подписание шихты вследствие резкого умень-

шения ее газопроницаемости.

Канальный ход.

Под канальным ходом газового потока понимают усиленное движение значи-

тельной части газов в ограниченном по сечению и сильно разрыхленном участке

столба шихты. Причиной образования канального хода газов может быть увеличе-

ние мелких фракций в железосодержащей части шихты, чрезмерное увеличение ко-

личества дутья, образование вязких и холодных шлаков, в зоне первичного шлако-

образования, неравномерное распределение дутья или природного газа по фурмам,

увеличение нагрева горна, образование кольцевых настылей на стенах печи.

Канальный ход газов является одним из наиболее опасных расстройств до-

менной печи. Вследствие плохой работы газового потока и многочисленных обры-

вов шихты горн очень быстро загромождается неподготовленными шихтовыми ма-

териалами, печь теряет нагрев, возникают холодные подвисания шихты. При ка-

нальном ходе газов изменяется распределение температуры по высоте печи, пере-

мещается зона первичного шлакообразования, что может привести к искажению

профиля печи (разгару кладки или образованию настылей).

Канальный ход характеризуется следующими показателями контрольно-

измерительных приборов: давление горячего дутья становится непостоянным и рез-

ко колеблющимся во времени (пилообразным) с отклонениями от среднего значения

на 9,8– 19,6 кн/м2 (0,1–0,2 ат); дорожка точек на диаграмме температуры колошни-

кового газа в газоотводах узкая и зигзагообразная, на диаграмме давления колошни-

кового газа возникают верхние пики при загрузке шихты и во время обрывов ших-

ты, уровень засыпи материалов непостоянный, а движение шихты сопровождается

подстоями и обрывами; температура кладки шихты, фиксируемая термопарой вбли-

зи образовавшегося канала, на 150–200 град выше в сравнении с показателями дру-

гих термопар.

На фурмах со стороны печи, где образовался канальный ход газа, появляются

плохо прогретые куски материалов, а иногда и шлак. Нагрев чугуна и шлака стано-

вится неустойчивым.

Канальный ход газов можно предотвратить технологическими мерами, не вы-

зывающими снижения интенсивности плавки, если эти меры применяют в началь-

ной стадии возникновения канала. Для этого необходимо прежде всего своевремен-

но определить начало возникновения канального хода, анализируя показания кон-

трольно-измерительных приборов и внешние признаки хода печи. Обычно развитию

канального хода газов предшествует тугой ход печи; давление горячего дутья и об-

щий перепад статического давления газов возрастают, расход дутья уменьшается,

сход подач становится замедленным. При появлении этих признаков необходимо

немедленно принять меры, предотвращающие расстройство хода доменной печи.

Если канал возник, но не успел еще развиться, канальный ход газов можно

устранить следующими способами: уменьшить загрузку периферии железорудной

частью шихты путем соответствующего изменения порядка загрузки; для разрыхле-

ния столба шихты загрузить две или три холостые подачи с компенсацией железо-

рудной части шихты в последующих подачах в зависимости от теплового состояния

печи; установить вращение распределителя на определенные углы, обеспечивающие

загрузку гребня рудной части подачи на канал.

Эффективным способом ликвидации канала в начальной стадии его возник-

новения является временное увеличение давления колошникового газа на 14,7–19,6

кн/м2 (0,15–0,2 ат) при наличии соответствующих возможностей воздуходувной

машины. Одновременно принимаются меры по устранению причины, вызвавшей

канальный ход газов.

Если канальный ход газов возник вследствие увеличения содержания мелких

фракций в шихте и не предвидится улучшение ее, то необходимо привести дутьевой

режим в соответствие с гранулометрией шихты, уменьшив количество дутья и по-

добрав соответствующий режим загрузки шихты. Как правило, в этих случаях не

удается сохранить неизменным прежнее количество дутья без уменьшения рудной

нагрузки.

В тех случаях, когда канальный ход газов возникает вследствие образования у

стен печи малоподвижного первичного шлака, осуществляют разжижение этого

шлака путем загрузки в печь 4–5 подач, в которых железорудную часть шихты за-

меняют сварочным шлаком.

Развитый канальный ход газов может быть ликвидирован только значитель-

ным понижением давления дутья: принудительная осадка шихты разрушает образо-

вавшийся канал. В этом случае принудительная осадка шихты должна рассматри-

ваться как обязательный технологический прием. Производят принудительную

осадку шихты и конце выпуска чугуна из печи, понижая избыточное давление дутья

до 29,4 39,2 кн/м2 (0,3– 0,4 ат). На этом давлении работают а течение 3–5 мин, а за-

тем постепенно в течении 40–50 мин выводят печь на полное дутье.

Перекос уровня засыпи или односторонний ход печи.

Односторонний ход печи с перекосом уровня засыпи вызывается, как прави-

ло, нарушением оптимального распределения шихты и газов по сечению и высоте

печи и может привести к резкому похолоданию печи, заливке фурм шлаком, горе-

ник> и выносу фурм. Длительная работа печи с односторонним ходом приводит к

искажению профиля вследствие разгара кладки или образования настылей.

Признаками одностороннего хода печи являются фиксирование уровнемера-

ми неодинакового уровня засыпи по сторонам колошника, содержание двуокиси

углерода в периферийном: газе со стороны с пониженным уровнем засыпи на 6–8%

ниже, чем с противоположной стороны. Давление горячего дутья понижается. До-

рожка точек температуры в газоотводах на диаграммной ленте прибора становится

узкой и извилистой, температура кладки шахты по окружности печи – неравно-

мерной.

При первых признаках одностороннего хода необходимо-тщательно прове-

рить работу вращающегося распределителя и уровнемеров шихты. Программу рабо-

ты распределителя шихты надо изменить так, чтобы гребни железорудной шихты

ложились в места с пониженным уровнем засыпи. Загрузить в печь. 2–3 холостые

подачи с последующей компенсацией железосодержащей части шихты. При сильно

развитом одностороннем ходе рекомендуется перевести печь на малый ход и загру-

зить, 2–3 подачи материалов.

Тугой ход печи.

Причиной тугого хода печи является снижение газопроницаемости шихты на

периферии при недостаточном развитии центрального потока газов. Такое явление

может возникнуть при загрузке печи с пониженным уровнем засыпи, при увеличе-

нии содержания мелких фракций в железорудной части шихты. Тугой ход печи мо-

жет возникнуть и в результате снижения газопроницаемости в нижней части печи

вследствие повышения температуры в горне печи, плохого качества кокса, сниже-

ния подвижности шлака, переполнения горна продуктами плавки, нарушения опти-

мального соотношения кислорода и природного газа при работе печи на комбиниро-

ванном дутье, загромождения горна. Тугой ход печи возникает также при образова-

нии настылей в печи.

Все эти причины приводят к нарушению распределения газового потока, а

ход печи становится неустойчивым и склонным к подстоям и подвисаниям шихты.

Работа печи при тугом ходе недопустима. Следствием тугого хода являются увели-

чение относительного расхода кокса, резкая колеблемость химического состава чу-

гуна, горение, а иногда и вынос воздушных и шлаковых фурм.

При возникновении тугого хода давление дутья возрастает и становится неус-

тойчивым, на диаграмме колошникового газа возникают верхние пики, температура

периферийного газа и газа в газоотводах понижается, ширина дорожки точек на

диаграмме температуры газа в газоотводах уменьшается. Сход шихтовых материа-

лов неровный: возникают частые подстои и обрывы, а паузы между опусканием по-

дач увеличиваются. Содержание двуокиси углерода в газе на периферии возрастает

на 3–4%. Значительно увеличивается общий перепад давления газов в печи.

Для устранения тугого хода печи необходимо прежде всего установить при-

чину его возникновения и в зависимости от этого принимать те или иные меры воз-

действия. Если тугой ход возникает вследствие снижения газопроницаемости ших-

ты в верхней части печи, необходимо принимать следующие меры: изменить поря-

док загрузки так, чтобы разгрузить периферию, повысить уровень засыпи и тем са-

мым удалить от стен печи гребень мелкой шихты, загрузить в печь 3–4 холостых

подачи с последующей загрузкой железорудных материалов. В тех случаях, когда

причиной тугого хода является увеличение мелких фракций железорудных материа-

лов или снижение механической прочности кокса, необходимо уменьшить количе-

ство дутья в размерах, позволяющих привести к оптимальному значению величину

общего перепада давления газа. При работе печи на комбинированном дутье про-

порционально уменьшению количества дутья уменьшают расход природного газа

и кислорода.

Если тугой ход вызывается нарушениями, возникающими в нижней части пе-

чи (повышение нагрева горна, снижение подвижности шлака, нарушение соотноше-

ния кислорода и природного газа, переполнение горна продуктами плавки), соответ-

ственно принимают следующие меры: временно увеличивают влажность дутья или

снижают температуру дутья, корректируют шихту с целью получения оптимального

химического состава шлака, устанавливают оптимальное соотношение кислорода и

природного газа, принимают меры по освобождению горна от продуктов плавки.

При образовании в печи настылей печь останавливают и удаляют настыли.

Подвисание шихты.

Подвисание шихты в работающей доменной печи наступает тогда, когда силы

противодействия движению шихты становятся равными ее массе. Главной проти-

водействующей силой является подъемная сила восходящего газового потока, кото-

рая может резко возрастать при уменьшении газопроницаемости шихты, вызывая ее

подвисание.

Причиной уменьшения газопроницаемости может быть нарушение нормаль-

ного распределения шихты и газового потока по сечению и окружности доменной

печи, ухудшение гранулометрического состава железорудных материалов, снижение

механической прочности и термической стойкости кокса, чрезмерное возрастание

основности шлака. К подвисанию шихты может привести разогрей или значитель-

ное похолодание печи, загромождение осевой части горна, образование настылей в

доменной печи.

Подвисания шихты могут быть верхними или нижними в зависимости от рас-

положения зоны с минимальной газопроницаемостью. Верхние подвисания возни-

кают чаще всего при нарушении распределения шихты и газов на колошнике и в

шахте и неустойчивом нагреве печи, сопровождающемся перемещением зоны пер-

вичного шлакообразования. Образование настылей на стенах шахты всегда приво-

дит к верхним подвисаниям из-за сужения поперечного сечения печи.

Подвисание шихты в доменной печи является нарушением технологиче-

ского процесса и может привести к более тяжелым последствиям: похолоданию

печи, загромождению горна, заливке фурм чугуном и шлаком, выносу фурм и

шлаковых приборов. Кроме того, в период подвисания шихты могут пере-

греться конструкции и устройства колошника, а после производства принудитель-

ной осадки печь длительное время загружают с пониженным уровнем засыпи,

что может снова привести к подвисанию шихты.

Верхние подвисания шихты, как правило, возникают в тех случаях, когда

своевременно не принимают меры при появлении первых признаков ухудшения

газопроницаемости в верхней части печи. Признаками верхнего подвисания являют-

ся прежде всего возрастание верхнего и общего перепадов статического давления

газа и снижение расхода дутья. Давление горячего дутья постепенно возрастает по

сравнению с нормальным его значением, увеличивается температура колошника. На

диаграммах уровня засыпи фиксируются подстои и обрывы шихты. Анализ ради-

ального распределения газа показывает увеличение содержания двуокиси углерода

на периферии на 3–4%. а в точке максимума на 2–3%. Общее содержание СО2 также

возрастает.

Подвисание шихты можно предупредить одной из названных мер: снижением

температуры дутья, повышением влажности дутья, уменьшением количества дутья,

иногда увеличением давления газа на колошнике. Та или иная мера принимается в

зависимости от конкретных условий плавки и степени угрозы подвисания. В даль-

нейшем выявляют причину ухудшения газопроницаемости в верхней части печи

путем контроля распределения газа по окружности и радиусу доменной печи и кон-

троля гранулометрического состава железорудных материалов. Если изменилось

распределение газового потока при неизменном гранулометрическом составе ших-

ты, изменяют порядок загрузки материалов в направлении, позволяющем восстано-

вить оптимальное распределение газового потока. Если причиной ухудшения газо-

проницаемости является увеличение доли мелких фракций в железорудных мате-

риалах, то уменьшают количество дутья до величины, которая обеспечивает дости-

жение оптимального значения общего и верхнего перепадов статического давления

газа.

В тех случаях, когда ухудшение газопроницаемости возникает вследствие пе-

ремещения горизонта первичного шлакообразования, работают на уменьшенном

количестве дутья до достижения стабильного нагрева печи.

При появлении настылей нормальная работа печи невозможна; печь останав-

ливают, понижают уровень засыпи до обнажения настылей и взрывают их.

Нижние подвисания шихты возникают при уменьшении газопроницаемости

материалов в нижней части доменной печи. Нижнее подвисание так же, как и верх-

нее, возникает не сразу. Ему предшествует постепенное нарушение хода печи, кото-

рое характеризуется следующими признаками: увеличиваются общий и нижний пе-

репады статического давления газа и давление горячего дутья; сход подач становит-

ся неравномерным во времени; уровнемеры фиксируют подстои и обрывы; на диа-

грамме давления колошникового газа появляются верхние пики, фурмы работают

неравномерно, а на некоторых из них проходят темные куски.

В зависимости от нагрева печи нижние подвисания могут быть холодны-

ми и горячими. Горячие подвисания предотвращаются уменьшением температуры

дутья на 70–100 град или соответствующим повышением его влажности. Иногда

временно изменяют порядок загрузки материалов в направлении развития перифе-

рийного потока газа.

Особенно опасны холодные нижние подвисания. При первых признаках хо-

лодного подвисания необходимо загрузить в печь 3–4 холостые подачи и обеспе-

чить ровный ход печи снижением количества дутья, сохраняя по возможности неиз-

менными его температуру и влажность. Если подвисание шихты предупредить не

удается, принудительную осадку производят сразу же после прекращения движения

шихты, не допуская при этом большой неполноты печи и перегрева конструкций

колошника. Выполнением осадки руководит мастер печи.

Правила выполнения принудительной осадки состоят в следующем. Газов-

щик предупреждает диспетчера газового цеха и машиниста воздуходувной машины

о производстве принудительной осадки с помощью воздушно-разгрузочного клапа-

на, открывает полностью дроссель автоматического регулирования давления ко-

лошникового газа, по возможности загружает в печь набранную на конус подачу и

закрывает смесительный клапан на воздухопроводе. После этого газовщик посте-

пенно открывает воздушно-разгрузочный клапан, понижая давление дутья до тех

пор, пока шихта осядет.

При нижних подвисаниях и пониженном нагреве печи возникает угроза за-

ливки фурменных приборов чугуном и шлаком. В таких случаях перед производст-

вом осадки закрывают природный газ и повышают до максимума температуру ду-

тья. Эти меры позволяют увеличить подвижность шлака и удалить его от фурм печи.

В момент осадки водопроводчик и вся бригада горновых должны наблюдать

за состоянием фурм (не заливает ли фурмы и сопла шлаком, не заваливает ли их

коксом). При обрыве шихты газовщик несколько прикрывает воздушно-

разгрузочный клапан и понижает температуру дутья на 100–150 град ниже нормаль-

ной. После того как шихта в печи начнет опускаться, разрешают загрузку печи. Не-

полноту печи устраняют при пониженных давлении и количестве дутья. Воздушно-

разгрузочный клапан закрывают полностью после устранения неполноты и при

нормальном сходе шихтовых материалов.

Обслуживающему доменную печь персоналу не всегда удается своевременно

обнаруживать возникновение тугого хода или признаки подвисания шихты, поэтому

в настоящее время разработана автоматическая система управления сходом шихто-

вых материалов. Эта система позволяет предупреждать начало расстройства хода

доменной печи при помощи вычислительной машины. Автоматическое управление

осуществляется на основе алгоритма регулирования. Алгоритмом называется пред-

писание, определяющее содержание и последовательность операций, переводящих

поступающую информацию о ходе печи в искомый результат воздействия. Автома-

тическое регулирование осуществляется при отклонении величины общего перепада

статического давления газа от установленных пределов. Способы воздействия и их

количественное значение выбираются автоматически на основании алгоритма в за-

висимости от изменений частных перепадов статического давления газа, т. е. от то-

го, в какой зоне печи (верхней или нижней) изменилась газопроницаемость шихты и

в каких пределах.

Холодный ход печи.

Похолодание печи чаще всего происходит вследствие ухудшения тепловой и

восстановительной работы газов в шахте, когда в нижнюю часть печи приходят не-

достаточно восстановленные и плохо прогретые материалы. Причиной похолодания

печи может быть ухудшение восстановимости агломерата, применение нерацио-

нальной системы загрузки, снижение механической прочности кокса или увеличе-

ние содержания в нем золы и влаги, длительная работа печи с пониженным уровнем

засыпи, несвоевременное корректирование рудной нагрузки и основности шлака,

ошибки при наборе и взвешивании шихты. Похолодание печи может вызываться

также попаданием в печь воды, сползанием настылей и гарниссажа. Сильные похо-

лодания вызываются обычно несколькими факторами, действующими одновремен-

но и в одном направлении.

Похолодание печи является одним из наиболее тяжелых видов расстройства

ее работы. В тех случаях, когда своевременно не принимают меры, похолодание

приводит к полному расстройству хода печи с затяжными подвисаниями шихты,

загромождением горна, заливкой шлаком фурменных приборов, выносом шлаковых

и воздушных фурм.

Признаком похолодания является постепенное увеличение расхода дутья при

одновременном уменьшении его давления. Сход подач ускоряется. Температура

газов на периферии под уровнем засыпи понижается, а дорожка точек на диаграмме

прибора, регистрирующего температуру газов в газоотводах, становится узкой и

извилистой. Фурмы работают интенсивно, но холодно; время от времени на них по-

является шлак и проходят темные куски шихтовых материалов.

При наступившем похолодании верхний шлак перед выпуском чугуна имеет

повышенную кислотность; из него плохо выделяется газ. При остывании шлак вы-

тягивается в длинные нити, а в остывшем состоянии имеет черный тусклый цвет.

При выпуске чугуна заметно снижение его физического и химического нагрева.

При появлении первых признаков похолодания необходимо установить его

причину и всеми мерами обеспечить сохранение ровного хода печи. Для устранения

похолодания снижают рудную нагрузку уменьшением массы железорудных мате-

риалов или увеличением массы кокса в подаче. Температуру горячего дутья повы-

шают до максимального значения, при котором возможен ровный ход печи. Влаж-

ность дутья по возможности уменьшают. Некоторое уменьшение скорости схода

подач при этом положительно скажется на устранении похолодания. В случае ин-

тенсивного развития похолодания загружают 3–5 или более холостых подач и

уменьшают количество дутья, соответственно сокращая расход природного газа.

При угрозе заливки фурм шлаком на 20–30 мин прекращают подачу природного

газа. Оптимальный режим плавки восстанавливают постепенно по мере ликвидации

похолодания доменной печи.

Горячий ход печи.

Горячий ход печи возникает в том случае, когда приход тепла в доменную

печь превышает расход тепла, необходимый для получения заданного состава чугу-

на.

Причинами повышенного нагрева печи могут быть недостаточная рудная на-

грузка, улучшение восстановимости и гранулометрического состава железорудной

части шихты, улучшение качества кокса, повышение степени использования тепло-

вой и восстановительной энергии газового потока, увеличение выноса пыли, повы-

шение температуры дутья.

Увеличение нагрева печи относится к числу нарушений технологического

режима и может привести к расстройству хода доменной печи. Как правило, увели-

чение нагрева печи сопровождается тугим ходом и подвисаниями шихты. Несколько

принудительных осадок, вызванных горячим ходом, могут привести к резкому по-

холоданию печи, загромождению горна, заливке фурм и сопел чугуном и шлаком.

При увеличении нагрева происходит перераспределение температур по высо-

те печи, изменяется горизонт первичного шлакообразования, а в этих условиях воз-

можно образование настылей. Кроме того, при увеличенное нагреве горна чугун

получается некондиционным.

При повышении нагрева печи давление горячего дутья постепенно возрастает

с соответствующим уменьшением его расхода, равномерность схода подач наруша-

ется, возникают подстои шихты и самопроизвольные ее обрывы. На диаграмме дав-

ления колошникового газа появляются верхние пики, температура периферийных

газов увеличивается на 50–70 град. Верхний шлак становится подвижным, легко

вытекает из печи и выделяет большое количество газа. Отобранные пробы шлака

быстро застывают, образуя камневидную массу, что указывает на повышение ос-

новности шлака. Фурмы работают интенсивно с очень ярким свечением в зонах го-

рения. В чугуне возрастает содержание кремния.

Для предупреждения возникновения горячего хода печи необходимо соблю-

дать оптимальное распределение шихты и газов по сечению и окружности печи,

своевременно корректировать рудную нагрузку на кокс при изменении качества

сырых материалов, следить за выносом пыли из доменной печи.

При горячем ходе доменной печи прежде всего необходимо уменьшить тем-

пературу дутья на 50–100 град или увеличить влажность дутья на 5–10 г/м3. Более

предпочтительным является повышение влажности дутья, так как при этом избы-

точное тепло в горне расходуется на разложение влаги, а дополнительный кислород

влаги способствует интенсификации горения кокса и ускорению схода шихтовых

материалов. Если разогрев печи вызван длительно действующими факторами

(улучшение качества шихтовых материалов), то увеличивают рудную нагрузку.

В тех случаях, когда при снижении температуры дутья или увеличении его

влажности давление дутья остается выше нормального, временно изменяют порядок

загрузки материалов в сторону увеличения развития периферийного потока

газов.

На современных доменных печах наиболее эффективным средством контроля

теплового состояния является непрерывный анализ колошникового газа, осуществ-

ляемый быстродействующими автоматическими газоанализаторами. Повышение

содержания двуокиси углерода в газе и соответственное уменьшение содержания в

нем окиси углерода свидетельствуют о начинающемся разогреве печи, и наоборот.

Непрерывный анализ колошникового газа позволяет определить не только направ-

ление в изменении теплового состояния печи, но и количественную меру воздейст-

вия для предупреждения этого изменения. Для обработки данных непрерывного

анализа газа применяют электронные вычислительные машины, которые являются

составной частью системы автоматического регулирования теплового состояния

доменной печи. В вычислительной машине поступающая информация о составе газа

обрабатывается и в соответствии с алгоритмом теплового регулирования превраща-

ется в выходные параметры регулирования – изменение количества кокса в подаче

(DК) и изменение температуры дутья (Dtд).

Теория теплового регулирования доменного процесса разработана советски-

ми учеными А. Д. Готлибом, А. Н. Похвисневым, В. А. Сорокиным и А. Н. Раммом.

Загромождение горна.

Загромождение горна может быть вызвано многими причинами, но наиболее

часто происходит вследствие длительной и неровной работы доменной печи на ли-

тейном чугуне, попадания воды в печь, низкого качества шихтовых материалов

(особенно кокса), работы на шлаках высокой основности.

Загромождение горна приводит к ухудшению дренажа жидких продуктов

плавки в горне. Каналы, по которым стекают чугун и шлак, забиваются мелким кок-

сом и графитом. Работа горна становится малоактивной, а объем горна, в котором

накапливаются жидкие продукты плавки, уменьшается. При загромождении горна

чугун и шлак могут накапливаться в очагах горения, заливать воздушные фурмы и

выводить их из строя. Учащается горение элементов шлакового прибора, а чугунные

и шлаковые летки на выпусках часто забиваются коксовой мелочью.

Признаками загромождения горна являются учащенное горение шлаковых и

воздушных фурм, резкое возрастание суммы содержаний двуокиси и окиси углерода

в осевой зоне печи, уменьшение скорости движения шихты перед выпусками чугуна

и шлака, увеличение общего перепада статического давления газа, неравномерность

выпуском чугуна по массе, увеличение выхода графита и коксовой мелочи во время

выпусков чугуна, значительные колебания химического состава чугуна по выпус-

кам.

В качестве профилактических мер при появлении признаков загромождения

горна необходимо разжижать шлаки добавлением в шихту сварочного шлака или

добавок, содержащих оксиды марганца. Для разработки горна понижают основность

шлака, вводят в шихту марганцевые добавки, обеспечивают постоянство нагрева

печи, ровность схода шихты и переходят на выплавку низкокремнистого чугуна. По

возможности обеспечивают печь более качественным сырьем, главным образом

прочным коксом фракции 40-60 мм, тщательно проверяют состояние системы охла-

ждения печи и принимают меры к удалению из горна коксовой мелочи и графита во

время выпусков чугуна и шлака.

Настыли.

Общей причиной возникновения настылей в доменных печах являются пони-

жение температуры в зоне образования расплавленных и полурасплавленных масс

шихтовых материалов и связанное с этим их налипание на стены печи и застывание.

Понижение температуры является прежде всего следствием изменения распределе-

ния газов в доменной печи, которое может вызываться следующими причинами:

неправильным распределением материалов по окружности и сечению доменной пе-

чи; образованием канального хода газов; неровным ходом печи, сопровождающимся

подвисаниями и обрывами шихты; частыми простоями или работой на уменьшен-

ном количестве дутья; колебаниями в дутьевом и температурном режимах печи.

Иногда понижение температуры вызывается чрезмерным развитием эндотер-

мических реакций. Факторами, способствующими образованию настылей, могут

быть работа печи на опущенном уровне засыпи, длительная работа печи на дутье с

низким нагревом, чрезмерно основные шлаки у стен печи, резкие колебания в соста-

ве шихтовых материалов, прогар охладительных приборов шахты.

Признаком образования настылей является крайне неустойчивый ход домен-

ной печи. Давление дутья и его расход становятся резко колеблющимися, на диа-

граммах уровня засыпи фиксируются подстои и обрывы шихты, часто возникают

верхние и нижние подвисания. На диаграмме давления колошникового газа во вре-

мя опускания подач регистрируются верхние пики. Разность температур кладки

шахты по окружности печи достигает 200–300 град. Расход кокса заметно увеличи-

вается при одновременном снижении производительности печи.

По своему строению настыли различают конгломератного типа и слоистые,

или плотные, настыли. В большинстве случаев настыль представляет собой конгло-

мерат рудной сыпи, кокса и известняка. Более прочной является нижняя часть на-

стыли. Сторона настыли, обращенная к стенам печи, состоит из прочной монолит-

ной корки.

Характерным компонентом настылей является железо – металлическое и в

виде оксидов. В некоторых случаях общее содержание железа в пробе настыли дос-

тигает 60% и выше.

На основании изучения материалов об образовании настылей сделан вывод,

что веществом, наиболее скрепляющим материал настыли в прочный конгломерат,

является железо и его оксиды.

По расположению настылей в доменной печи их можно разделить на кольце-

вые и односторонние, верхние, срединные и нижние, и настыли, распространяю-

щиеся от защитных плит колошника и до заплечиков (сквозные настыли).

Кольцевые настыли, как правило, имеют различную толщину как по высоте,

так и по окружности. Чаще всего толщина настылей изменяется от 1 до 2, а высота –

от 5 до 10 м. Основание настыли – пята – может располагаться на различных гори-

зонтах от распара и до верха шахты, что определяется условиями работы печи.

Для предупреждения образования настылей необходимо поддерживать по-

стоянный режим работы печи, улучшать качество подготовки шихтовых материа-

лов, следить за состоянием системы охлаждения шахты, распара, заплечиков, не

допускать частых перешихтовок печи.

Лучшими мерами борьбы с настылями в настоящее время являются промывка

печи марганцевой рудой и сварочным шлаком, а также создание временного пери-

ферийного хода с увеличенным расходом кокса. Этими мерами можно предупредить

образование настыли в том случае, если их применяют в самом начале образования

настыли. При невозможности удаления настыли технологическими мерами пони-

жают уровень засыпи путем выдувки печи, останавливают печь и взрывают настыль.

Поиск по сайту: