2. Применение кислорода и природного газа

Одновременное вдувание в горн доменной печи природного газа и кислорода (комбинированное дутье) является средством значительного повышения интенсивности плавки и сокращения удельного расхода кокса.

Вдувание природного газа, препятствуя чрезмерному повышению температуры в окислительной зоне, обеспечивает эффективное применение кислорода для выплавки передельного чугуна¹, а обогащение дутья кислородом снижает количество продуктов сгорания, что позволяет увеличить расход природного газа и улучшить технико-экономические показатели плавки.

¹(При выплавке передельного чугуна без вдувания природного газа даже небольшое обогащение дутья кислородом (до 23 - 24%) вызывает тугой ход печи и подвисания, а применение при этом искусственного увлажнения дутья для улучшения схода шихты повышает удельный расход кокса.)

Обогащение дутья кислородом приводит к чрезмерному повышению температуры в горне печи и ухудшению схода шихты. Для сохранения температуры в горне на оптимальном уровне обогащение дутья кислородом должно сопровождаться увеличением расхода природного газа (из расчета примерно 0,6 мг на 1 м³ подаваемого в печь кислорода). Для каждой доменной печи наилучшее соотношение между расходами кислорода, природного газа и атмосферного дутья окончательно устанавливают опытным путем.

Для увеличения концентрации кислорода в дутье на 1 % требуется около 13,0 м³ технологического кислорода (96% О₂) на каждые 1000 м³ дутья.

При обогащении дутья кислородом количество горновых газов (при том же расходе дутья) в единицу времени увеличивается. Чтобы сохранить установившиеся условия работы (объем горновых газов и оптимальный перепад давления по высоте столба шихтовых материалов), необходимо количество обогащенного дутья уменьшить примерно на 0,8% на каждый процент увеличения кислорода в дутье или уменьшить расход атмосферного дутья на 1,6 м³/м³ дополнительно поданного в печь технологического кислорода.

При переходе на обогащенное кислородом дутье рудную нагрузку корректируют по состоянию нагрева печи. Влажность дутья остается при этом минимально возможной. Для сохранения постоянного содержания кислорода в дутье каждое изменение количества дутья должно сопровождаться соответствующим изменением расхода кислорода.

Методы управления ходом доменной плавки (дутьевым режимом и системой загрузки) при работе на комбинированном дутье не отличаются от методов ведения плавки при вдувании природного газа и при атмосферном дутье. В случае прекращения подачи природного газа концентрация кислорода в дутье (плавка на передельный чугун) свыше 24% нежелательна.

Температура дутья при работе печи на комбинированном дутье должна быть постоянной и максимальной. Тепловое состояние печи в этом случае регулируют путем увеличения влажности дутья или изменения количества рудной сыпи.

Вдувание природного газа в горн доменной печи значительно улучшает технико-экономические показатели ее работы. Так, добавка его к атмосферному дутью приводит к росту производительности до 2,2% и уменьшению удельного расхода кокса до 13,4%, а использование комбинированного дутья (24 - 25% О₂) увеличивает производительность до 9,9% и снижает расход кокса на 19,7%. Приведенные данные свидетельствуют о перспективности этого способа интенсификации доменной плавки.

В настоящее время проводятся опытные плавки с применением конвертированного природного газа. Конвертирование природного газа представляет собой процесс разложения метана и горения образовавшегося углерода до СО. При этом используются углекислота, водяные пары и кислород. Конверсия природного газа углекислотой и водяными парами требует больших затрат тепла, а конверсия кислородом сопровождается небольшим выделением тепла. Нагрев природного газа до 500°С или продуктов его конверсии до 1200°С (нагрев продуктов конверсии ниже 900°С не способствует снижению расхода кокса), а также дутья до 1200°С позволит еще более снизить удельный расход кокса.

SoKKoL - Компоненты машиностроения ссылка.