Удосконалення технології нагріву дуття у доменних повітронагрівниках з метою енергозбереження

Багаторічний дослід експлуатації повітронагрівників з винесеною камерою спалення виявив задовільну стійкість їх кладки. Заміна повітронагрівників з внутрішньою камерою спалення на винесену на багатьох підприємствах неможлива бо відсутня вільна площа. Розроблені новий спосіб модернізації повітронагрівника та його конструкція з винесеним керамічним пальником, що дозволяє реконструювати існуючі апарати з внутрішньою камерою спалення у період їх ремонту.

Режим сушіння та розігріву динасових повітронагрівників суттєво впливає на їх термін служби. Здійснення з достатньою точністю розрахунків розподілу температур по товщині кладки та напруг в кожухі є неможливим, бо складно урахувати наявність та зміну температурних швів у кладці у вигляді порожнин та вигораючих прокладок, зміну теплофізичних властивостей матеріалів, випарювання та конденсацію водяної пари.

Виконані промислово-експериментальні дослідження температурно-напру-женого стану повітронагрівника МК ім. Дзержинського у період його сушіння, розігріву та перших діб експлуатації. При цьому використано розроблений спосіб розігріву кладки. При досягненні температури під куполом 860-880С повітронагрівник у три етапи заповнюють холодним дуттям через кожні 40-60С. Параметри тиску дуття та термін витримки відповідно такі: 0, 04-0, 06 МПа – 8 хв. ; 0, 12-0, 16 МПа – 9-12 хв. ; 0, 16-0, 4 МПА – 19-22 хв. Результати досліджень показали, що швидкість нагріву динасової кладки не перевершувала припустимої. Після закінчення розігріву повітронагрівника (26 діб) температура шарів кладки та напруга у кожухі не стабілізувалися, а це сталося тільки після 16 діб експлуатації (рис. 3). Таким чином, у перші доби експлуатації повітронагрівників забороняється різко змінювати їх теплові режими. Розрахункові значення температур по товщині кладки відрізняються від експериментальних, особливо до температур під куполом 1150С, що пояснюється зміною теплофізичних властивостей компенсаційних плит при їх стисненні та зменшенням розмірів температурних швів. Однією з особливостей результатів досліджень була відсутність екстремально значних напруг у кожухі, що пов'язано з застосуванням нового способу розігріву та використанням у кладці стін муліто-кремнеземних компенсаційних плит.

Вологість вогнетривких матеріалів негативно впливає не тільки на процеси сушіння та розігріву, але й на стійкість кладки. У цей період необхідно вивести із повітронагрівника близько 150 тон водяної пари, що спричиняє руйнування та зниження газощільності кладки. Розроблені та впроваджені на МК «Запоріжсталь», «Криворіжсталь», ім. Дзержинського та Єнакіївському металургійному заводі нові режими та пристрої для розігріву кладки повітронагрівників, а на Краматорському металургійному заводі удосконалені окремі їх елементи (купол, штуцер гарячого дуття), що призвело до збільшення їх кампанії на 30-50%.

 

 

Виконано термодинамічний аналіз формування та поведінки азотомістких сполук у доменній печі. Цими питаннями займались А. Д. Готліб, Ю. С. Юсфін, В. С. Лісин, Л. І. Леонтьєв, В. І. Шатоха, М. А. Гладков, М. І. Ровенський, М. -К. Лу, М. Шнейдер, Ж. Штеймер та інші.

Відомо, що у фурменій зоні доменної печі температура сягає більш ніж 2000С і при цих температурах утворюється значна кількість оксидів азоту, які по аналогії з умовами у повітронагрівниках можуть створювати передумови для утворення міжкристалітної корозії кожуха горна доменної печі. Для визначення умов та напряму протікання реакцій утворення оксидів азоту розраховували значення їх ізобарних термодинамічних потенціалів.

Аналіз розрахункових даних показав, що за межами фурменної зони та по всій висоті доменної печі відсутні умови для існування оксидів азоту та для утворення міжкристалітного руйнування кожуха доменної печі розглянутого механізму. Цей висновок підтверджується нашими експериментальними дослідженнями.

У доменній печі можуть утворюватися такі азотомісткі сполуки: ціан (діціан), ціаністий водень, ціаніди, родоніди та аміак.

Виконано термодинамічний аналіз формування та поведінки у доменній печі ціанідів з використанням розрахункових значень ізобарних потенціалів та визначенням термодинамічної можливості протікання хімічних реакцій: СО, азот дуття та Na (K) ; вуглець коксу, азот дуття та Na (K) ; ціан або діціан та Na (K).

Крім цих реакцій утворення ціанидів можливо також їх утворення за рахунок аміаку та метану, які виділяються під час подальшої термічної обробки коксу у доменній печі. За літературними даними у доменному коксі міститься 1, 0-1, 4% залишкового азоту та 0, 20-0, 24% (Na + K). Залишковий азот, який виділився у доменній печі, взаємодіє з вуглецем коксу та метаном, утворюючи ціаністий водень, а потім ціаніди. При цьому можна припустити, що протіканню цих реакцій будуть сприяти і кінетичні фактори, тому що джерелом утворення калію і натрію у доменній плавці є лугові сполуки золи коксу і кокс є джерелом утворення ціаністого водню. Тому протікання реакцій не буде лімітуватися переносом реагуючих речовин.

Такий механізм утворення ціанідів у доменній печі, де вирішальну роль мають елементи коксу, розглядається уперше. Всі автори, які досліджували механізм утворення ціанідів, розглядали їх вплив на процес доменної плавки, взаємодію з вогнетривкою кладкою печі і утворенням гарнісажу. М. І. Ровенський, використовуючи експериментальні дані, вивів емпіричну залежність кількості ціанідів від питомої витрати коксу. Але ця залежність не витікає з його механізму утворення ціанідів, де використовується молекулярний азот (N2) дуття. Якщо