5. Основные меры борьбы с нарушением нормального хода печи

При одном и том же качестве сырья и давлении газа под колошником работу доменной печи можно регулировать "сверху", т. е. изменением режима загрузки, и "снизу", т. е. изменением режима дутья (количества, давления, температуры, влажности, количества добавляемого к воздуху природного газа и кислорода). Давление дутья можно изменить не только путем увеличения или уменьшения его количества, но и путем уменьшения внутреннего диаметра воздушных фурм.

Каждый из этих способов используют отдельно или применяют в сочетании с другими. Чем правильнее установлена причина нарушения хода печи, тем эффективнее сказывается использование того или иного метода регулирования.

Периферийный ход печи

Длительная работа с развитым периферийным потоком газов приводит к устойчивому загромождению осевой части печи. Загромождение центра, как правило, приводит к похолоданию печи и снижению производительности. Поэтому при развитом периферийном газовом потоке должна быть изменена система загрузки, чтобы добиться нормального распределения газового потока по сечению печи. Периферийный ход (в начале его развития) можно обнаружить по диаграмме контрольно-измерительной аппаратуры (см. рис. 89). Основными признаками периферийного хода являются следующие. Давление дутья ровное, но ниже нормального при том же его расходе. Температура колошникового газа выше нормальной па 30 - 50°С, ширина разброса точек увеличивается до 100°С, а иногда и более.

Кривая содержания СО₂ в газе по радиусу колошника ниже уровня засыпи показывает пониженное содержание углекислоты на периферии. Максимум кривой отстоит от стен печи более чем 1,5 м.

Температура кладки шахты превышает обычную. Нагрев чугуна и шлака резко снижается. Общее содержание углекислоты в газе пониженное. Нагрев фурм резко ухудшается.

Для уменьшения периферийного потока газов необходимо принимать следующие меры: повысить загрузку периферии рудой путем увеличения количества подач "рудой вперед" и, если нужно, уменьшить величину рудной части подачи. При сильном похолодании дать холостые (без руды) подачи, количество которых определяется состоянием печи (нагревом, газопроницаемостью шихты в центре и т. д.). Перед принятием соответствующих мер необходимо обеспечить нормальный нагрев печи.

Перегрузка периферии рудой (центральный ход)

Это нарушение хода печи также находит отражение на диаграммах контрольно-измерительных приборов (см. рис. 90).

Основными признаками центрального хода являются следующие. Количество поступающего в печь дутья сокращается, вследствие чего уменьшается количество подач, загружаемых в течение смены и суток. Зондовые диаграммы показывают замедленное и неравномерное по времени опускание шихты. Температура колошникового газа уменьшается на 20 - 30°С против нормальной.

Диаграмма распределения углекислоты по радиусу печи показывает повышенное ее содержание у стен (до 12%).

При перегрузке периферии печи рудой следует применить систему загрузки "коксом вперед" и, если нужно, увеличить величину подачи, уменьшить нагрузку руды на кокс (учитывая тепловое состояние печи). Иногда (в зависимости от нагрева печи) желательна подача нескольких холостых подач со сварочным шлаком, который необходимо распределить в печи так, чтобы он находился ближе к стенкам колошника.

Канальный ход печи

На рис. 92 изображены диаграммы контрольно-измерительной аппаратуры, характеризующие канальный ход печи. Канал - разрыхленный участок по высоте столба шихтовых материалов, по которому устремляется усиленный поток газов.

Рис. 92. Диаграммы показаний приборов, характеризующие канальный ход печи: а - давление (горячего и холодного) дутья; б - давление колошникового газа; в - количество дутья; г - температура у периферии ниже уровня загрузки под защитными кольцами колошника; д - сход шихты и уровень засыпи; е - температура колошникового газа в газоотводах; ж - содержание СО₂ по радиусу колошника

Основными причинами образования канала чаще всего бывают: увеличение содержания мелочи в шихте; излишнее количество дутья; неравномерное распределение дутья по фурмам; работа на вязких и холодных шлаках; неравномерное распределение природного газа по фурмам; неравномерная кусковатость шихтовых материалов.

Резко выраженный канальный поток газов находит отражение на диаграммах контрольно-измерительных приборов: давление горячего дутья непостоянное и резко колеблется; давление газа на колошнике неустойчиво. Температура колошникового газа по газоотводам резко отлична для каждого из них. Разница в температуре отдельных газоотводов может достигать 100 - 150°С. Шомпольная диаграмма показывает непостоянство уровня засыпи, весьма неравномерное опускание шихтовых материалов по сторонам печи с "провалами", особенно в местах образовавшихся каналов. Температура периферийных газов неравномерна, с резким повышением или понижением в отдельных точках; кривая распределения СО₂ по радиусу печи резко понижается в районе канала.

В зависимости от степени развития канального хода и места расположения канала необходимо принимать следующие меры: уменьшить загрузку периферии рудой путем применения системы загрузки "коксом вперед"; для разрыхления столба шихтовых материалов загрузить сдвоенную подачу или 1 - 2 холостые подачи, компенсировав агломератом или сварочным шлаком.

После определения места образования канала вращение распределителя шихты необходимо установить на определенные углы, обеспечивающие расположение гребня рудной части подачи над каналом. Часто применяют загрузку сдвоенной подачи кокса на полном ходу печи, затем проводят осадку (искусственная) шихты и при давлении дутья 19,6 - 45 кн/м² (0,2 - 0,5 ати) опускают с большого конуса сдвоенную рудную часть подачи.

При холодных чугунах и шлаках необходимо принять меры для устранения похолодания печи.

Канал, образовавшийся вследствие неровного распределения дутья по фурмам, может быть ослаблен путем временного закрытия одной или уменьшения диаметра нескольких фурм в районе канала.

Перенос поверхности засыпи

На рис. 93 показаны диаграммы, характеризующие перекос уровня шихты (односторонний ход).

Рис. 93. Диаграммы показаний приборов, характеризующие односторонний ход печи (перекос уровня шихты): а - давление горячего и холодного дутья; б - количество дутья; в - температура у периферии ниже уровня загрузки (под защитными кольцами колошника); г - сход шихты и уровень засыпи (показания правого и левого зондов); д - температура колошникового газа в газоотводах; е - содержание СО₂ по радиусу колошника

Перекос поверхности засыпи вызывается неравномерным распределением дутья по фурмам, неправильной центровкой засыпного аппарата или длительными нарушениями в работе вращающегося распределителя. Следствием перекоса поверхности засыпки является неравномерное распределение газов по сечению печи, уплотнение периферийной зоны на одном участке и разрыхление ее на противоположном. Такое распределение газов представляет собой частный случай устойчивого сильно развитого канального хода печи при сосредоточенном расположении каналов с одной стороны.

Кривые содержания СО₂ по радиусу колошника показывают отсутствие симметрии кривых по диаметрально противоположным точкам.

Признаки такого хода печи совпадают с приведенными выше для канального хода. Для исправления одностороннего хода печи необходимо принимать аналогичные меры.

Кроме того, при устойчивом характере перекоса уровня шихты следует проверить работу распределителя шихты, работу обоих конусов (их центровку), не образовались ли настыли (по характеру изменения температуры кладки шахты в предшествующий период и промером профиля печи через отверстия в кладке шихты), правильность показания обоих зондов.

Холодный ход печи

На рис. 94 показаны диаграммы, характеризующие холодный ход печи.

Причиной похолодания является значительное повышение расхода тепла в нижних зонах печи по сравнению с его приходом. Это может быть вызвано ухудшением восстановимости агломерата вследствие изменения его минералогического состава, снижения основности шлака, длительного применения неэкономичной системы загрузки, попаданием воды из сгоревших фурм или холодильников, плохим использованием энергии газового потока в результате неровного хода, ухудшением качества кокса, неравномерным поступлением природного газа на фурмы и др.

Рис. 94. Диаграммы показаний приборов, характеризующие холодный ход печи: а - давление дутья; б - температура у периферии ниже уровня загрузки (под защитными кольцами колошника); в - сход шихты и уровень засыпи; г - температура колошникового газа в газопроводах

Похолодание доменной печи, по показаниям контрольно-измерительных приборов, характеризуется следующим образом: давление дутья постепенно уменьшается; количество дутья самопроизвольно увеличивается; температура газа на колошнике и температура периферийных газов понижаются (кроме случая, когда похолодание вызвано чрезмерным развитием периферийного потока газов); скорость опускания шихты и количество загруженных подач увеличиваются; фурмы работают холодно, появляется много кусков неподготовленных материалов, а затем полурасплавленная масса и шлак; физический и химический нагрев чугуна и шлака снижаются.

Для восстановления теплового состояния печи при похолодании необходимо принимать следующие меры: дать холостые коксовые подачи и увеличить расход кокса в подачу; временно уменьшить расход природного газа (с соответствующей корректировкой по коксу); уменьшить количество дутья для сохранения ровного хода печи; не допускать подвисаний, пропорционально изменяя расход природного газа.

После начала нормального схода шихты и прогрева шлака необходимо восстановить количество дутья и природного газа, установить нормальную рудную нагрузку.

При одностороннем похолодании печи принимают те же меры, что и при канальном ходе печи (кроме осадки шихты).

Горячий ход печи

На рис. 95 показаны диаграммы, характеризующие горячий ход печи.

Рис. 95. Диаграммы показаний приборов, характеризующие горячий ход печи: а - давление дутья; б - давление колошникового газа; в - температура у периферии ниже уровня загрузки (под защитными кольцами колошника) и колошникового газа в газоотводах; г - сход шихты и уровень засыпи

Разогрев печи обычно является следствием недостаточной рудной нагрузки на кокс, улучшения качества материалов и распределения потока газов. Горячий ход печи, по показаниям приборов, характеризуется следующими признаками: давление дутья постепенно повышается по мере нагрева печи до максимального предела (для заданного количества дутья); появляются резкие пики (правые) на диаграмме давления колошникового газа; на шомпольной диаграмме отмечаются подстои, обрывы шихты и неустойчивое положение уровня засыпи; температура колошникового газа по газоотводам и температура периферийного газа увеличиваются, ширина разброса точек уменьшается; фурмы работают горячо (раскаленный кокс); физический и химический нагрев чугуна и шлака повышаются.

При горячем ходе печи следует принимать следующие меры: уменьшить расход кокса в подачу, если установлен устойчивый разогрев; временно увеличить содержание влаги в дутье или повысить расход природного газа.

Подвисание шихты

Подвисание шихты является следствием нарушения нормального распределения материалов и потока газов, теплового состояния и шлакового режима печи, а также следствием разогрева или значительного похолодания печи и загромождения ее осевой части. Особенно часты подвисания при плохом сырье и нерациональном профиле печи. Основная причина подвисания - образование в зоне плавления вязких масс из полурасплавившегося материала.

Подвисанию шихты предшествует обычно неровный ход печи обрывами и подстоями (рис. 96). При подвисании шихты показания контрольно-измерительных приборов имеют следующий вид: диаграмма уровня засыпи показывает, что материал не опускается (горизонтальная площадка); давление дутья, как правило, резко повышается; количество дутья соответственно повышению давления уменьшается (степень повышения давления и понижения количества дутья может быть различной, в зависимости от причины и характера подвисания); температура колошникового газа растет (в связи с подвисанием шихты); общий перепад растет.

Рис. 96. Характерные диаграммы схода шихты: а - тугой ход и подвисания

Во всех случаях подвисания материалов в доменной печи необходимо уменьшить количество дутья на 50 - 150 м³/мин, а также уменьшить загрузку периферии рудой.

Рис. 96. Характерные диаграммы схода шихты: б - нормальтная работа печи

При горячем ходе печи полезно увеличить влажность дутья или снизить его температуру. Если, несмотря на принятые меры, через 10 - 15 мин материалы не начнут опускаться, необходимо провести осадку; в случае необходимости последующие осадки проводить через 15 - 20 мин после предшествующей.

При длительном подвисании шихты (более 15 мин) она после осадки уплотняет нижележащие слои, и во время догрузки освободившегося объема печи забивается периферия, что затрудняет ход печи.

В период осадок необходимо постоянно наблюдать за состоянием фурм, чтобы предотвратить заливку их шлаком. После осадки количество дутья устанавливают на 100 - 150 ^м3/мин меньше нормального.

При особо тяжелых подвисаниях материалов, когда снижение количества дутья и осадки не дали результатов, временно уменьшают давление газа на колошнике до 39 - 49 кн/м² (0,4 - 0,5 ати), сохраняя постоянный рабочий перепад давления. Когда установится нормальное опускание шихты, следует восстановить дутье до нормального, соответственно подняв давление газа на колошнике.

После осадок, сопровождающихся значительным снижением уровня засыпи (в зависимости от теплового состояния печи), загружают холостые подачи кокса (с компенсацией сварочным шлаком или агломератом).

При искусственной осадке необходимо прекратить подачу кислорода и уменьшить расход природного газа, а по достижении нормального схода шихты восстановить их на первоначальном уровне.

В зависимости от характера предшествовавшей работы печи различают верхние и нижние подвисания шихты.

Чтобы ликвидировать верхнее подвисание, необходимо дать холостые подачи (с последующей компенсацией сварочным шлаком или агломератом - в зависимости от теплового состояния печи) и установить систему загрузки "коксом вперед".

Для ликвидации нижних подвисаний при горячем ходе печи необходимо увеличить влажность дутья или расход природного газа, а также рудную нагрузку.

Если возникает нижнее подвисание при холодном ходе печи, необходимо уменьшить рудную нагрузку и расход природного газа (скорректировав добавкой кокса), а также уменьшить расход дутья. При появлении шлака на фурмах временно прекращают подачу природного газа.

Тугой ход

Медленный сход шихты может быть следствием нагрева и похолодания печи, а также неправильно подобранного режима загрузки, плохого качества сырья и излишнего количества дутья. В последнем случае тугой ход сопровождается обрывами шихты, неравномерным выносом пыли, непостоянством нагрева и т. д. Тугой ход может продолжаться в течение длительного времени, зачастую переходя в подвисание, т. е. сход материалов прекращается. Основными мерами борьбы с тугим ходом являются поддержание равномерного нагрева печи, подбор шлаков, соответствующих данному сорту чугуна, и совершенствование режима загрузки. Наряду с этим необходимо принимать меры по улучшению гранулометрического состава сырья.

Загромождение горна

Загромождение горна является следствием больших скоплений коксовой мелочи, обильного выделения графита в горне, попадания воды в печь и т. д.

Признаки загромождения горна следующие: замедляется опускание шихты перед выпуском чугуна и шлака и она более быстро опускается во время выпуска чугуна и шлака; увеличивается общий перепад давления; учащается горение шлаковых и воздушных фурм; увеличивается выход графита и коксовой мелочи во время выпуска чугуна через чугунную летку.

Для предотвращения этого расстройства хода необходимо периодически по установленному графику "промывать" печь марганцевой рудой или сварочным шлаком, а также сварочным шлаком с марганцевой рудой. Для успешной промывки горна желательно иметь хорошо подвижные (более кислые) шлаки и чугуны с несколько повышенным содержанием марганца. Во избежание загромождения горна следует хорошо продувать печь через чугунную летку после окончания выпуска.

Если перечисленные выше меры не устранили загромождение горна и началось массовое горение шлаковых и воздушных фурм, необходимо изменить систему загрузки, уменьшив величину подачи, обеспечить прохождение газа в осевой части печи, увеличить число выпусков чугуна в сутки.