Доменное топливо

Опубликовал Администратор 11 мая, 2012

топливо В последние десятилетия, с целью замены части кокса и сокращения его удельного расхода, в горн доменной печи с дутьем вдувают другие виды топлива. В качестве таких заменителей кокса наиболее широко используются природный и коксовый газы, а также жидкое (мазут) и пылеугольное топливо.

Природный газ нашел наиболее широкое распространение в доменном производстве стран СНГ. Основным компонентом природного газа является метан – СН4, содержание которого составляет 92-98 %; кроме того, газ содержит 0,5-5 % тяжелых углеводородов – СmHn , а также небольшое количество диоксида углерода, азота и других компонентов.

Характерной особенностью природного газа как доменного топлива является малое количество тепла, выделяющегося при горении его в горне доменной печи по реакции:

СН4 + 0,5О2 = СО + Н2 = 37250 кДж/моль или 3104 кДж/кгС

Как видно, тепловой эффект от горения природного газа в пересчете на 1 кг углерода во много раз меньше, чем при горении кокса по реакции:

С + 0,5О2 = СО = 117800 кДж/моль или 9810 кДж/кгС.

Теплоты сгорания природного газа в доменной печи недостаточно, чтобы нагреть продукты горения до температуры фурменного очага (при горении кокса на обычном дутье), поэтому введение природного газа снижает теоретическую температуру горения. В связи с этим природный газ выполняет только одну из трех функций доменного топлива, являясь поставщиком химических реагентов (СО и Н2), интенсифицирующих процесс восстановления оксидов железа. Одним из важных достоинств использования природного газа в доменных печах является простота системы ввода газа в печь: высокое давление, под которым газ поступает из месторождения, исключает необходимость установки специальных газодувок. Давление в магистральных трубопроводах достаточное для подачи газа в печь.

В последние годы во многих странах ведутся разработки устройств, позволяющих осуществлять высокотемпературное разложение природного газа (конверсию) на СО и Н2 с тем, чтобы исключить затраты тепла в горне доменной печи на разложение углеводородов и увеличить количество физического тепла, вносимого в горн горячими восстановительными газами.

Коксовый газ является продуктом коксования углей. Сырой коксовый газ, выходящий из коксовых печей, подвергается очистке, в процессе которой конденсируются пары солей, водяные пары и улавливаются аммиак, бензольные углеводороды и другие вещества. После очистки коксовый газ содержит 57-60 % Н2, 24-26 % СН4, 2,5-3,0 % СmHn, 6-7 % СО. В промышленности и строительстве используется также и щебень, Москва — один из крупнейших городов, потребителей этого материала.

Коксовый газ вносит в горн доменной печи значительное количество восстановителей – Н2 и СО, на получение которых из природного газа необходимо затратить тепло. Для подачи коксового газа в печь необходимо предварительно повысить его давление до 0,64-0,65 МПа в специальных газодувках. Коксовый газ, по сравнению с природным газом, содержит меньше метана и входящего в его состав углерода, который сгорает у фурм доменной печи, поэтому он выделяет при горении меньше тепла в печи (17000 кДж/м3), и коэффициент замены кокса у него меньше, чем у природного газа. Промышленные опыты на Кузнецком металлургическом комбинате (1962-1963 гг.) показали, что при использовании 92,8 м3 коксового газа на 1 т чугуна экономия кокса составила 9,1 %, а производительность печи возросла на 4,2 %. Десятки опытов по вдуванию в доменные печи коксового газа с положительными результатами проведены и на зарубежных заводах.

Мазут представляет собой тяжелый остаток прямой перегонки и крекинга нефти после выделения более легких фракций (бензина, керосина, дизельного топлива). Горючая масса мазута содержит тяжелые углеводороды, в которых отношение С : Н (по массе) значительно выше, чем в природном газе. Состав горючей массы некоторых марок мазута представлен в таблице 6.7. Зольность мазута изменяется в пределах от 0,04 до 0,30 %.

Мазут оказывает аналогичное природному газу воздействие на доменную плавку. Отличие заключается в том, что благодаря более высокому отношению С : Н = 7,5 ÷8,5 (для природного газа С : Н = 3) и меньшей теплоте разложения мазут при горении у фурм выделяет больше тепла, образует несколько меньше горновых газов и вносит в печь меньше водорода. Теплота сгорания мазута у фурм составляет 6100-6400 кДж/кг, т.е. несколько меньше, чем для кокса, и значительно больше, чем для природного газа. Существенным недостатком мазута как доменного топлива является повышенное содержание серы. Высокая вязкость мазута затрудняет подачу его к доменным печам и распыление в горне. Для использования мазута в доменной плавке необходимо сооружать специальные устройства для его подогрева с целью снижения вязкости.

Пылеугольное топливо представляет собой тонкоизмельченный каменный уголь, подаваемый в горн доменной печи пневмотранспортом. Для быстрого сгорания в фурменный очагах частички угольной пыли должны быть измельчены до крупности 20-30 микрон. Большим преимуществом пылевидного угля по сравнению с другими видами топлива является его низкая стоимость. По количеству выделяющегося в горне тепла угольная пыль значительно превосходит мазут, природный и коксовый газы и приближается к коксу.

Угольно-мазутная суспензия сочетает в себе положительные свойства мазута и угольной пыли как заменителей кокса в доменной плавке. Подача суспензии в горн доменной печи устраняет абразивное действие угольной пыли и облегчает подачу топлива по трубам при помощи мазутных насосов. Для этого суспензия нагревается с целью снижения вязкости.

В заключение необходимо подчеркнуть, что угольная пыль, газообразные и жидкие виды топлива хотя и экономят кокс, но не могут заменить его полностью, поскольку они не могут выполнять третью функцию доменного топлива – функцию разрыхлителя шихты, т.е. создание своеобразной насадки, обеспечивающей противоточное движение жидких потоков чугуна и шлака и газового потока в зоне высоких температур доменной печи.

Добавить комментарий