Нарушение распределения газового потока в печи

Причинами нарушений распределения газового потока в печи являются несоответствие программы загрузки материала качеству железорудного сырья, отклонения параметров дутьевого режима от оптимальных и неисправность оборудования. К основным нарушениям распределения газового потока в печи относятся.

· Периферийный газовый поток.

· Центральный (осевой) поток газа в печи.

· Канальный газовый поток в доменной печи.

Периферийный газовый поток.

Этот вид расстройства газораспределения в печи характери­зуется преимущественным движением газового потока у стен печи, когда газ движется широким потоком в периферийных участках столба шихты. Центральная зона столба шихты становится малопроницаемой, и слабо омывается газом.

При таком виде расстройства наблюдается ухудшениеиспользования тепловой и восстановительной энергии газа, что в конечном итоге приводит к возрастанию удельного расхода кокса, к снижению производительности доменной печи, к ус­тойчивому загромождению горна, к ускоренному разгару огне­упорной кладки печи и к частому прогару холодильников шахты.

Причины, вызывающие периферийный газовый поток, могут быть следующими.

1. Длительная работа доменной печи на разрыхляющих пери­ферию системах загрузки. Например, увеличенная доля по­дач “коксом вперед” (ККРР↓ или КРРК↓).

2. Длительная работа печи на излишне больших подачах, что способствует загрузке центральной части столба шихты железорудными материалами. Это в конечном итоге приво­дит к закрытию центра столба шихты этими материалами и провоцирует движение газового потока вдоль стен до­менной печи.

3. Загромождение горна печи, что затрудняет движение газо­вого потока в центральной зоне шихты.

4. Работа печи с малым расходом дутья и связанная с этим малая кинетическая энергия истечения дутья, что сопро­вождается слабым развитием фурменных очагов.

5. Перегрузка осевой зоны столба шихты мелкими материала­ми из-за перемещения мелочи из периферийных участков столба шихты,

Признаки развития периферийного газового потока. На рис. 4 условно показано изменение показаний контрольно-измерительных приборов при переходе печи из нормального режима плавки в режим периферийного газового потока (примерно с 11 часов).

В начальный период появления периферийного движения газа давление горячего дутья первоначально уменьшается на 0,10-0,15 атм (~ 10-15 кПа). Однако затем по мере загромождения горна давление горячего дутья начинает возрастать.

Расход дутья в начальный период расстройства самопроиз­вольно возрастает, а затем по мере потери активности работы центра начинает уменьшаться.

Воздушные фурмы первоначально работают интенсивно, но по мере потери активности центра печи работа фурм становится “вялой” с периодическим появлением на фурмах неподготовлен­ных материалов.

Разность температур в отдельных газоотводах увеличивается до 100-150 °С (вместо 50-60 °С при нормальном ходе плавки) при общем уровне 350-400 °С при выплавке передельного чугуна.

Рис.4. Показания приборов при периферийном газовом потоке

Термопары, показывающие температуру периферийных газов, фиксируют повышенный нагрев кладки печи - температура возрастает на 100-200 °С относительно нормального режима плавки (рис.4).

Из-за ухудшения восстановительной работы газового потока содержание диоксида углерода (СО₂) в колошниковом газе умень­шается, а содержание водорода возрастает.

Содержание СО₂ на периферии уменьшается и становится ниже оптимального, а у оси печи возрастает и превышает оптимальное значение. Максимальное значение диоксида углеро­да на кривой распределения этого газа по радиусу колошника перемещается к центру печи.

В начальный период развития периферийного газового пото­ка наблюдается ускоренный сход подач.

При развитии периферийного газового потока температура жидких продуктов плавки понижается.

На диаграмме давления колошникового газа периодически появляются “верхние пики” (мгновенное повышение давления), что совершенно несвойственно нормальному ходу плавки. Кроме того, увеличивается длина “нижних пик”.

Меры по ликвидации периферийного газового потока. Меры по ликвидации периферийного газового потока могут быть различными в зависимости от степени его развития. При отно­сительно свободном центре печи может быть вполне достаточным устранение активности периферии путем увеличения рудной нагрузки в этой зоне. При загроможденном центре сокращение периферийного хода газов путем загрузки периферии железоруд­ным сырьем недопустимо. Это приведет к серьезному подвисанию шихты. В последнем случае (при загроможденном центре) необхо­димо принять меры для разрыхления центральной зоны столба шихты. После разгрузки центра необходимо осуществление следующих мероприятий.

1. Уменьшить величину подачи.

2. Постепенно подгружать периферию печи изменением систе­мы загрузки или путем понижения уровня засыпи.

3. Понизить концентрацию кислорода в дутье, сокращая при этом расход природного газа (пылеугольного топлива).

4. Понизить давление колошникового газа.

5. Для поддержания достаточного нагрева печи загрузить несколько “холостых” подач.

При достижении устойчивой работы центральной зоны печи нужно постепенно восстановить параметры технологического режима до исходного уровня.

Центральный (осевой) поток газа в печи.

Это отклонение от нормального газораспределения - противо­положное периферийному газовому потоку. Центральный поток газов является результатом длительной работы доменной печи на системах загрузки, излишне загружающих периферию, при работе печи с малыми подачами, а также с пониженным уровнем засыпи.

Признаки центрального потока газов в печи.Температура колошникового газа повышенная. Разброс точек отдельных показаний термопар в газоотводах снижается и на диаграммной ленте полоса показаний термопар приобретает вид узкой ленты (рис. 5). Температура периферийных газов уменьшается до 650-700 °С, а ширина разброса точек возрастает. Понижаются тепловые нагрузки на холодильники распара и нижней части шахты. Из-за возрастания газодинамического сопротивления слоя шихты потоку газов давление горячего и холодного дутья возрастает.

На шомпольных диаграммах меняется вид схода шихты: уровнемеры фиксируют замедленное и неравномерное по времени и глубине срабатывание подач с регистрацией подстоев и обрывов шихты.

На кривой изменения СО₂ по диаметру (радиусу) колошника содержание диоксида углерода на периферии возрастает, а в осевой части столба шихты снижается.

Воздушные фурмы работают с неровной, но интенсивной циркуляцией и с периодическим появлением неподготовленных кусков шихтовых материалов. Нагрев чугуна и шлака, как правило, повышенный.

Рис.5 Показания приборов при центральном газовом потоке.

Меры по ликвидации осевого газового потока. Для устране­ния чрезмерного движения газового потока в центре печи недопустимо в качестве первоочередной меры использовать приемы для закрытия осевой части столба шихты железорудным материалом. В этом случае возникает подвисание шихты. Поэто­му последовательность действий технологического персонала по ликвидации осевого хода газов состоит в следующем.

1. Снизить степень подгрузки периферийных участков шихты железорудным материалом изменением режима загрузки печи. Это можно сделать, к примеру, увеличением числа подач “коксом вперед” (KKPP↓ или КРРК↓).

2. Уменьшить расход дутья для снижения общего перепада давления газов по высоте столба шихты.

3. Если имеется возможность, то повысить давление колошни­кового газа.

4. При появлении первых признаков разгрузки периферии приступить к подгрузке осевой части столба шихты желе­зорудным материалом.

Канальный газовый поток в доменной печи.

“Канал” - это местный разрыхленный участок в столбе шихтовых материалов, по которому устремляется усиленный поток газов. Этот вид нарушения возникает, как правило, в периферийных участках столба шихты.

При канальном движении газового потока происходит перевеивание мелких частиц шихты с периферии (вероятного места канала) в центр печи. Это обстоятельство в конечном итоге приводит к значительному нарушению газопроницаемости цен­тральных участков шихты и к частым подвисаниям. Подвисание шихты и ее обрывы вызывают похолодание печи. Происходит загромождение горна печи, наступает массовое горение воздуш­ных фурм. Это вынуждает технологический персонал делать частые остановки доменной печи. В конечном итоге центральная часть столба шихты становится практически непроницаемой для газа - в центре печи возникает так называемый “химический холодильник”.

Причины появления канального газового потока в печи. Неровный ход доменной плавки. Ухудшение качества шихтовых материалов, увеличение мелочи (фракции (0-5 мм)) в железорудном материале. Снижение механической прочности кокса. Несоответ­ствие гранулометрического состава шихты дутьевому режиму плавки, т.е. наличие так называемого “передува печи”. Непра­вильная работа вращающегося распределителя шихты. Длительная работа доменной печи на воздушных фурмах, частично залитых шлаком. Неравномерное распределение дутья по воздушным фурмам, а также неравномерное распределение при­родного газа (пылеугольного топлива) по фурмам. Нарушение графика выпусков жидких продуктов плавки. Образование проду­вов в газовом затворе. Неравномерный разгар огнеупорной кладки. Работа доменной печи на вязких, малоподвижных шлаках.

Признаки канального движения газового потока в печи.

1. Давление горячего дутья становится непостоянным и рез­ко колеблющимся с отклонением от среднего значения в пределах 0,1-0,2 атм (10-20 кПа).

2. Из-за уменьшения газодинамического сопротивления столба шихты расход дутья самопроизвольно возрастает (рис. 6).

3. Показания термопар, регистрирующих температуру колош­никового газа в газоотводах, имеют большой диапазон (100-200 °С и более). Они перестают перемешиваться. Среди точек начинают выделяться, смещаясь в область высоких температур, те точки, которые расположены ближе к “каналу”.

4. Нарушается постоянство температур в отдельных точках по периферии печи. Увеличивается разность температур периферийных газов. Кривые температур меняют свой тем­пературный уровень и, перемещаясь, могут менять взаимное расположение (рис. 6).

5. Уровень материалов, фиксируемый зондами, становится не­постоянным и различным по сечению печи. Со стороны расположения “канала” появляются провалы зондов - они уходят “без меры”.

6. Давление газа на колошнике становится неровным, на диа­грамме появляются “верхние пики”, возникающие в момен­ты опускания подач, а также и независимо от этого. Впо­следствии на диаграмме исчезают “нижние пики”.

Рис.6 Показания приборов при канальном ходе печи.

7. На диаграмме содержания СО₂ по радиусу (диаметру) ко­лошника появляются минимумы, если плоскость отбора проб газа проходит вблизи канала.

8. Общее содержание СО₂ в колошниковом газе уменьшается.

9. Воздушные фурмы в районе “канала»” работают интенсивно, но холодно. На них появляются куски неподготовленных материалов.

10. Во время выпуска чугуна и шлака из печи наблюдаются значительные колебания нагрева продуктов плавки.

Меры борьбы с канальным ходом газа в печи.

1. Уменьшить загрузку периферийной части печи железоруд­ным материалом путем изменения системы загрузки. Это можно осуществить увеличением доли подач “коксом впе­ред”: ККРР↓ или КРРК↓.

2. Постепенно увеличивать рудную нагрузку в районе канала путем укладки коксовых гребней по всему оставшемуся периметру колошника.

3. Если принятые меры не приводят к ликвидации канально­го движения газа, то необходимо сделать кратковременное глубокое снижение расхода дутья, затем опустить уровень засыпи, догрузить доменную печь коксом до заданного уровня и постепенно раздувать печь с пониженным (против обычного) перепадом давления газа.