Способ выравнивания давления в загрузочном устройстве доменной печи

 

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к загрузке шихты в доменные печи. Для выравнивания давления перед опусканием шихтовых материалов в печь бункер загрузочного устройства заполняют компримированным инертным газом, создавая в нем давление выше давления на колошнике доменной печи. При открытии нижнего затвора бункера подачу компримированного инертного газа продолжают во время выгрузки шихтовых материалов до закрытия нижнего затвора. Объем компримированного инертного газа определяют по зависимости V_г=(V_б+V_к)·[G_м/Y_м·(1-F_м)], где V_г - объем компримированного инертного газа, м³; V_б - объем бункера, м³; G_м - масса шихтового материала в бункере, т; Y_м - насыпная масса шихтового материала, т/м³; F_м - порозность слоя шихтового материала, м³/м³; V_к - объем подбункерного канала, м³. При использовании изобретения обеспечивается исключение выбросов доменного газа в атмосферу.

Изобретение относится к доменному производству и может применяться при загрузке шихты в доменную печь загрузочными устройствами с затворами клапанного типа.

С целью обеспечения отпуска порции шихты в доменную печь и предотвращения попадания горячего грязного газа из печи в загрузочное устройство шихтовый бункер загрузочного устройства перед открытием нижнего затвора заполняют газом с давлением, превышающим давление на колошнике доменной печи.

Известны способы заполнения шихтовых бункеров загрузочных устройств компримированным чистым доменным газом, азотом или смесью чистого доменного газа с азотом [Адамов Р.Г. и др. Беспыльная система загрузки доменных печей, Сталь, 1990, N5, 107-110].

В этих способах газ из загрузочного устройства после опускания каждой порции шихтовых материалов отводят в газопровод чистого доменного газа низкого давления, а остатки его сбрасывают в атмосферу.

Недостатками указанных известных способов являются:

- сброс в атмосферу до 40% доменного газа, используемого для заполнения загрузочного устройства, и загрязнение атмосферы монооксидом углерода;

- снижение калорийности доменного газа при использовании для выравнивания давления в загрузочном устройстве компримированного азота, когда после двухкратной продувки загрузочного устройства азотом большая часть его попадает в доменный газ, используемый как топливо;

- при использовании смеси азота и чистого доменного газа, кроме указанных выше недостатков, имеют место дополнительные энергозатраты для создания более высокого давления азота, необходимого для работы инжектора.

Известен способ выравнивания давления в межконусном пространстве двухконусного загрузочного устройства, включающий подачу в межконусное пространство чистого компримированного доменного газа с давлением, превышающим давление газа на колошнике, перед и во время опускания большого конуса до момента его закрытия [авторское свидетельство СССР № 1168601, МКИ С 21 В 7/20, 1985 г.].

Недостатком этого известного способа является снижение производительности шихтоподачи, так как на выпуск газа из межконусного пространства в газопровод чистого газа затрачивается не менее 10 с на каждую подачу, что составляет 200 ч в год. Кроме того, остатки доменного газа (около 40%) из межконусного пространства при загрузке шихты на большой конус выходят в атмосферу, загрязняя ее монооксидом углерода.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является известный способ выравнивания давления в загрузочном устройстве с затворами клапанного типа, включающий подачу в загрузочное устройство инертного газа с давлением, превышающим давление газа на колошнике, перед открытием нижнего затвора и во время нахождения его в открытом положении до полного его закрытия, и в объеме, превышающем объем выгружаемой порции материалов приблизительно на 15% [патент РФ № 2102492, МКИ С 21 В 7/20, 1996 г.].

Недостатком данного способа является то, что расчеты необходимого объема инертного газа для создания запирающего тампона в подбункерном канале выполнены на средние данные шихты без учета:

- насыпной массы конкретного выгружаемого материала, которая изменяется в широких пределах - от 0,6 т/м³ у кокса до 2,2 т/м³ у окатышей;

- порозности слоя материала в бункере загрузочного устройства, изменяющейся в пределах от 0,35 до 0,45 м³/м³.

При наполнении бункера компримированным инертным газом 35-45% газа заполняет пустоты между кусками шихтовых материалов и после открытия нижнего затвора эта часть газа выходит в рабочее пространство печи вместе с материалом, вследствие чего количество газа, подаваемого для выравнивания давления в загрузочном устройстве по известному способу-прототипу, недостаточно для образования запирающего тампона в подбункерном канале, препятствующего попаданию доменного газа из печи в бункер.

Технической задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков известных способов - аналогов и прототипа, а также расширение способа на все загрузочные устройства клапанного типа.

Решение данной технической задачи достигается тем, что в известном способе выравнивания давления в загрузочном устройстве с затворами клапанного типа, включающем подачу в загрузочное устройство инертного газа с давлением, превышающим давление газа на колошнике, перед открытием нижнего затвора и во время нахождения его в открытом состоянии до полного его закрытия, объем компримированного инертного газа, подаваемого в загрузочное устройство во время выгрузки шихты из бункера, определяют по зависимости

V_г=(V_б+V_к)·[G_м/Y_м·(1-F_м)],

где V_г - объем компримированного инертного газа, м³;

V_б - объем бункера, м³;

G_м - масса материала в бункере, т;

Y_м - насыпная масса материала, т/м³;

F_м - порозность слоя материала, м³/м³;

V_к - объем подбункерного канала, м³.

Сущность изобретения заключается в том, что после набора шихты и закрытия верхнего затвора в бункер загрузочного устройства подают компримированный инертный газ до достижения давления в бункере, превышающего давление газа на колошнике печи, после чего открывают нижний затвор бункера и подают инертный газ в бункер во время выгрузки шихты до полного закрытия нижнего затвора в объеме, который определяют по зависимости

V_г=(V_б+V_к)·[G_м/Y_м·(1-F_м)],

где V_г - объем компримированного инертного газа, м³;

V _б- объем бункера, м³;

G_м - масса материала в бункере, т;

Y_м - насыпная масса материала, т/м³;

F_м - порозность слоя материала, м³/м³;

V_к - объем подбункерного канала, м³.

Данного объема компримированного инертного газа достаточно для заполнения бункера и подбункерного канала и создания в нем запирающего тампона, препятствующего попаданию грязного колошникового газа из печи в течение всего времени опуска порции шихты в печь. При меньшем объеме подаваемого в бункер инертного газа не создается запирающий тампон инертного газа в подбункерном канале, а при большем расходе часть инертного газа попадает в печь, понижая калорийность доменного газа. После выгрузки шихты из бункера и закрытия нижнего затвора инертный газ из бункера сбрасывают в атмосферу и в бункер подают новую порцию шихты.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами

Пример 1. Загрузочное устройство с затворами клапанного типа на доменной печи объемом 3200 м³ имеет бункер объемом 60 м³ и подбункерный канал объемом 3 м³. При загрузке порции кокса массой 22 т объем компримированного азота для подачи его в бункер при выгрузке кокса из бункера в печь определяют по зависимости

V_г=(60+3)·[22/0,6·(1-0,43)]=42,1 м³,

где 0,6 - насыпная масса кокса и 0,43 - порозность слоя металлургического кокса определены по справочным данным.

Пример 2. При загрузке бункера на той же доменной печи порцией окатышей массой 84 т объем компримированного азота для подачи его в бункер при выгрузке окатышей из бункера в печь определяли по зависимости

V_г=(60+3)·[84/2,1·(1-0,46)]=41,4 м³,

где 2,1 - насыпная масса окатышей и 0,46 - порозность слоя окатышей определены по справочным данным.

Пример 3. При выгрузке из бункера той же доменной печи порции агломерата массой 84 т объем компримированного азота, подаваемого в бункер, определяли по зависимости

V_г=(60+3)·[84/1,75·(1-0,38)]=33,2 м³,

где 1,75 - насыпная масса агломерата и 0,38 - порозность слоя агломерата определены по справочным данным.

Приведенные примеры показывают, что способ выравнивания давления в загрузочном устройстве доменной печи согласно изобретению позволяет полностью избежать выбросов доменного газа в атмосферу и расходовать минимально необходимый объем инертного газа.

Формула изобретения

Способ выравнивания давления в загрузочном устройстве доменной печи с затворами клапанного типа, включающий подачу в бункер загрузочного устройства компримированного инертного газа с давлением, превышающим давление газа на колошнике печи, перед открытием нижнего затвора и во время выгрузки шихтовых материалов через нижний затвор из бункера в доменную печь до полного его закрытия, отличающийся тем, что определяют объем компримированного инертного газа V_г, подаваемого во время выгрузки шихтовых материалов через нижний затвор бункера в доменную печь, по зависимости

V_г=(V_б+V_к)·[G_м/Y_м·(1-F_м)],

где V_б - объем бункера, м³;

V_к - объем подбункерного канала, м³;

G_м - масса шихтовых материалов в бункере, т;

Y_м - насыпная масса шихтовых материалов, т/м³;

F_м - порозность слоя шихтовых материалов, м³.