 |
|
Освоение зажигательных горнов агломашин при работе на природно-доменной смеси
На Ново-Криворожском горно-обогатительном комбинате осуществлена модернизация зажигательных горнов и горелок в связи с повышением теплоты сгорания и давления природно-доменной смеси.
Усовершенствованные горны позволили уменьшить расход топлива на зажигание с 7-7,5 до 4,5-4,8 кг усл.топл./ т агломерата.
Продолжительность нагрева и зажигания сокращена с 60-70 до 20-30 с.
Интенсивность подвода теплоты к единице поверхности шихты увеличена с 1,0-1,1 до 1,4-1,5 МВт/м2.
Качество агломерата практически не изменилось.
Зажигание агломерационной шихты на Ново-Криворожском горно-обогатительном комбинате (НКГОКе) осуществляется при помощи горнов и горелок конструкции Донниичермета. Горны и горелки были рассчитаны на работу на природно-доменной смеси с теплотой сгорания 10,4-12,6 МДж/м3 с давлением 2,5-4,0 кПа. По сравнению с ранее применявшимися камерными горнами со сводовым расположением горелок горны оказались весьма эффективными. Был снижен расход топлива на зажигание, повысилась стойкость футеровки, упростились металлоконструкции. Технология зажигания находится в полном соответствии с разработанной специалистами - агломератчиками теорией зажигания [1] - продолжительность зажигания составляет не менее 1 мин, поверхностный слой шихты под факелом нагревается до 1250-1280°С, т.е. создаются условия для полного выгорания твердого топлива шихты и формирования объемной зоны горения необходимой высоты. Однако при этих условиях требуемое качество агломерата в поверхностном слое достигнуто не было. Для обеспечения необходимой температуры зажигания сжигание природно-доменной смеси производят с минимальным коэффициентом избытка воздуха (a ~ 1,05...1,1). Содержание свободного кислорода в продуктах сгорания при этом не превышает 3...5%. При высокой температуре нагрева и низком содержании свободного кислорода в горновых газах происходит газификация твердого топлива шихты.
Полное сгорание твердого топлива происходит после выхода шихты из-под факела, в поверхностном слое создается дефицит теплоты, вследствие чего качество агломерата в поверхностном слое ниже,чем основной массы агломерата.
Основные параметры работы зажигательных горнов в этот период характеризуются следующими величинами:
- удельные тепловые потоки (по количеству подводимой теплоты) - 1-1,1 МВт/м2;
- продолжительность периода нагрева и зажигания - 60-70 с;
- удельный расход топлива на зажигание - 7-7,5 кг.усл.топл./т агломерата.
Основные конструктивные размеры и параметры работы горелок (площади поперечных сечений, скорости истечения компонентов , угол наклона горелок к поверхности шихты и др.) были рассчитаны исходя из минимальных величин теплоты сгорания и давления природно-доменной смеси газов . Работа горелок характеризовалась смещением воспламенения к выходному сечению горелочного туннеля, туннели при нормальной работе были темными, раскаленная зона располагалась по кольцу выходного сечения туннеля. При этом работа горелок была устойчивой. За 8 лет эксплуатации не было случая отрыва факела.
В настоящее время горны работают также на смеси природного и доменного газов, но теплота сгорания газа стала более высокой и стабильной и составляет 11,7-13,4 МДж/м3. Более высоким и стабильным стало также давление газа — 4-5,5 кПа. Удельный расход топлива на зажигание в сопоставлении с данными, полученными на других заводах [2] , остается высоким. Поэтому представилось целесообразным усовершенствовать систему зажигания шихты.
Основным направлением усовершенствования является уменьшение времени нагрева поверхностного слоя шихты за счет интенсификации подвода теплоты до величины, при которой осуществляется только нагрев, а собственно процесс зажигания выносится за пределы зоны удара факелов. При этом процесс газификации твердого топлива либо вообще отсутствует, либо сводится до минимума. Сокращение потерь теплоты вследствие газификации уменьшает дефицит теплоты в поверхностном слое, спекание которого протекает при более высокой температуре, возрастает количество расплавов, улучшается качество агломерата, уменьшается отсев. За зоной удара факелов в слой поступают горячие горновые газы, состоящие в основном из воздуха, содержание свободного кислорода в этих газах близко к 21%.
Интенсификация нагрева шихты осуществляется за счет совмещения процессов теплообмена и горения газа, т.е. в соответствии с законом передачи тепла излучением, а также за счет принудительного ввода в слой высокотемпературных продуктов сгорания газа, т.е. за счет ввода с продуктами сгорания физической теплоты газов. Теплообмен слоевых процессов, как известно, более совершенен. Высоту расположения и угол наклона горелок к поверхности шихты установили в зависимости от газопроницаемости шихты с таким расчетом, чтобы количество продуктов сгорания, подводимых к поверхности шихты, соответствовало количеству газов, отсасываемых эксгаустером. Вводимые в зону удара факелов продукты сгорания газа вызывают интенсивный нагрев поверхностного слоя шихты, в том числе твердого топлива шихты, всасываемые в слой горновые газы с содержанием свободного кислорода близким к 21 % обеспечивают интенсивное горение твердого топлива. При этом дефицит теплоты в поверхностном слое уменьшается, количество расплавов увеличивается, качество агломерата поверхностного слоя улучшается.
Опробование усовершенствованного способа нагрева и зажигания шихты вначале было выполнено при использовании горелок, разработанных ДонНИИЧерМет-ом. Была изменена ориентация горелок - угол наклона и положение относительно поверхности шихты. В целом эффект был положительным. Нагрев поверхностного слоя шихты был более интенсивным, горение твердого топлива происходило за пределами зоны удара факелов. Качество агломерата в целом по цеху не изменилось, однако индивидуальные анализы проб агломерата свидетельствовали по данным ОТК о более высоком качестве агломерата, произведенного агломашиной с измененным положением горелок. Расход топлива на зажигание уменьшился на 25-30 %.
Уменьшение расходов газа и воздуха привело к уменьшению скорости истечения газовоздушных потоков из горелок, вследствие чего уменьшилась длина факелов и уменьшились углы их раскрытия, воспламенение газа сместилось к торцам горелок, при этом увеличилась температура горелочных туннелей, зона интенсивного горения газа сместилась в сторону торцов горелок и эффект от совмещения процессов теплообмена и горения на поверхности шихты использовался в меньшей степени. Для устранения указанных недостатков разработана горелка аналогичной конструкции, но меньшего типоразмера. Скорость истечения газо-воздушного потока увеличена до величины, при которой отсутствует вынос мелкой фракции из поверхностного слоя шихты в момент удара факела. Увеличена интенсивность "крутки" факела, которая осуществляется за счет кинетической энергии струй газа. Газ и воздух, используемый для сжигания газа, подаются в коаксиальном спутном потоке воздуха. Количество воздуха, вводимого в ядро факела, рассчитано на сжигание газа в соотношении, близком к стехиометрическому соотношении. Воздух спутного потока используется как для дожигания газа в случае недостатка воздуха в ядре факела, так и для сжигания твердого топлива шихты. Спутный воздушный поток увеличивает дальнобойность факела, обусловливает смещение воспламенения к выходному сечению горелочного туннеля и смещение зоны интенсивного горения газа к поверхности шихты.
Температурный режим работы усовершенствованных горнов характеризуется более высокой температурой в месте удара факелов до 1300-1330°С и более низкой температурой футеровки рабочего пространства горна до 1100-1150°С. При оптимальном положении горелок - высоте расположения над поверхностью шихты, угле наклона к поверхности шихты, расстояниях между центрами выходных сечений - неравномерный нагрев и зажигание по ширине слоя шихты и локальные перегревы футеровки отсутствуют.
Основные параметры усовершенствованных зажигательных горнов характеризуются следующими величинами:
- удельные тепловые потоки (по количеству подводимой теплоты) - 1,4-1,5 МВт/м2;
- продолжительность периода нагрева и зажигания - 20-30с;
- удельный расход топлива на зажигание 4,5-4,8 кг усл.топл./т агломерата.
Качество агломерата при работе усовершенствованных горнов практически не изменилось.
Литература
1. Ю.А. Фролов. Теплотехнические аспекты начального периода агломерации.-Сталь.-2004.-No1.-С.2-10.
2. Освоение зажигательных горнов агломашины с горелками на передней торцевой стенке /В.В. Антонов, Н.А. Овчинников, Е.С. Дмитриев и др.//Металлургическая и горнорудная промышленность.-2003.-No1.-С.16-19.
|
|
