Автоматизация работы мартеновской печи

Мартеновские печи оборудованы кон­трольно-измерительными и регулиру­ющими приборами и устройствами для полного автоматического контро­ля и регулирования тепловой работы. Ниже приведены основные опера­ции, которые находятся под действи­ем контроля и автоматического регу­лирования:

1. Подача топлива в печь и горение топлива. В зависимости от периода (завалка, плавление, кипение) автома­тически поддерживается определен­ный расход топлива. Если отдельные элементы печи (свод, верхние ряды насадок регенераторов) чрезмерно пе­регреты, подача топлива автоматичес­ки уменьшается. В соответствии с из­менением количества подаваемого в печь топлива меняется и расход возду­ха. Соотношение между расходом топ­лива, воздуха и кислорода поддержи­вается таким, чтобы обеспечивалось полное сгорание топлива в рабочем пространстве печи.

2. Поддержание на определенном уровне давления газов в рабочем про­странстве печи. При нормальной ра­боте печи давление газов в рабочем пространстве подчиняется определен­ным закономерностям (рис. 16.10). Если давление в рабочем пространстве печи возрастает (давление в печи не­прерывно замеряется под сводом), то газы через гляделки и неплотности на­чинают выбиваться из печи; в этом случае регулирующий шибер в борове автоматически поднимается. Если давление падает, то шибер опускается, сопротивление возрастает и давление повышается. Обычно давление под сводом составляет 19,6—24,5 Па.

Рис. 16.10.Распределение давления газов в рабочем пространстве мартеновской печи

3. Перекидка клапанов. При на­греве одной из насадок и охлажде­нии другой, а также при нагреве сво­да наступает момент, когда наиболее целесообразно изменить направле­ние движения газов. Подача воздуха в одну из насадок автоматически прекращается, и он направляется в другую.

Кроме рассмотренных разработа­ны схемы для автоматического опре­деления степени усвоения шихтой тепла в каждый данный момент плав­ки (мгновенное теплоусвоение), ко­личества накопленного шихтой тепла от начала плавки, скорости выгора­ния углерода, концентрации углерода (и других примесей) в любой момент плавки, коэффициента полезного тешюиспользования, а также методы непрерывного замера температур ме­талла и др.

ТОПЛИВО ДЛЯ МАРТЕНОВСКИХ ПЕЧЕЙ

И УСЛОВИЯ ЕГО СЖИГАНИЯ

Для характеристики условий сжигания топлива применяют величину, назы­ваемую коэффициентом использования топлива (к. и. т.):

= (Q - Qyx)/Q_T,

где Q_T — теплота сгорания топлива; Q_ух — тепло уходящих газов.

Для мартеновских печей к. и. т. со­ставляет 0,50—0,55. С учетом тепла, полезно используемого для получения пара в котлах-утилизаторах, величина к. и. т. выше.

Удельный расход тепла (расход теп­ла топлива на 1 т стали) зависит от многих факторов и прежде всего от емкости печи. По мере увеличения садки печи уменьшаются относитель­ные потери тепла на нагрев футеров­ки, на уход тепла с охлаждающей во­дой и другие потери; в результате удельный расход тепла снижается с 8400 МДж/т для 50-т печей до 2100 МДж/т для 900-т печей.

Топливо, применяемое для ото­пления мартеновских печей, различа­ют: а) по физическому состоянию: жидкое (мазут, смола), газообразное (доменный, генераторный, коксо­вый, природный газы), твердое (ка­менноугольная пыль); б) по теплоте сгорания: низкокалорийное (теплота сгорания доменного газа 3,78— 4,2 МДж/м³, генераторного газа 4,83-6,30 МДж/м³) и высококало­рийное (теплота сгорания мазута 39,9-42 МДж/кг, коксового газа 16,8—18,0 МДж/м³, «сухого» природ­ного газа 33,6—35,2 МДж/м³, «жирно­го» природного газа 63 МДж/м³).

Температура поверхности шлака в конце плавки составляет пример­но 1650°С. Чтобы тепло пламени достаточно интенсивно передава­лось металлу, температура факела должна быть, по крайней мере, 1750°С.

Практическая температура факела 'п_Р ⁼ Цсал, гае ^ — калориметричес­кая температура сгорания топлива; k — пирометрический коэффициент, зависящий от условий отдачи тепла нагреваемым предметам, от потерь тепла в окружающую среду и от степе­ни диссоциации продуктов сгорания. Величина коэффициента k близка к 0,7. Следовательно, калориметричес­кая температура горения топлива в мартеновской печи должна быть не ниже 2400 "С (1700 : 0,7 = 2430 °С). При этом следует иметь в виду, что для обеспечения полноты сгорания воздух для сжигания топлива надо подавать с некоторым избытком — обычно 10— 20%, т. е. сс=1,1н-1.,2.

В качестве топлива для мартенов-Ьких печей обычно используют мазут и (или) природный газ. Мазут — пер­воклассное топливо для мартеновских печей: он дает яркосветящийся на-стиль'ный факел. Обычно мазут содер­жит 83-85 % С и 10-11 % Н₂, осталь­ное — влага, зола и сера. Содержание серы в мартеновских мазутах около 0,5-0,7%.

Перед подачей к форсункам мазут нагревают до 70—80 °С. Распыление мазута производят сжатым воздухом под давлением 0,5—0,7 МН/м² или пе­регретым паром с давлением 1,1 — 1,2 МН/м² (300-350 °С).

Природные газы основных место­рождений примерно на 95 % состоят из метана СН₄. Факел природного газа — малосветящийся, и для повы­шения его светимости одновременно с газом в печь вводят некоторое ко­личество (10—20 %, иногда до 30— 40 %) мазута. Добавка мазута не только повышает светимость факела, но и утяжеляет его, делая факел бо­лее настильным. Повышать свети­мость факела пламени природного газа можно также путем нагрева час­ти его при недостатке воздуха. Метан при нагревании разлагается («рефор­мируется») с выделением большого количества сажистых частиц (СН₄ = = С + 2Н₂), что обеспечивает получе­ние светящего факела. Природный газ является «удобным» топливом: он не содержит ядовитых веществ и вредных примесей, дешев, легко транспортируется.

Ряд мартеновских печей оборудо­ван газокислородными горелками, которые вводят в печь через свод. С помощью этих горелок высокотемпе­ратурный факел природного газа, го­рящего в кислороде, направляют не­посредственно на шихту. Скорость плавления шихты при этом значитель­но возрастает.

Калориметрическая температура горения холодных мазута и природно­го газа в нагретом воздухе составляет 2600—2650 °С. Таким образом, такие высококалорийные виды топлива, как мазут и природный газ, дают весьма высокотемпературный факел.