Нарушения распределения газового потока

Периферийный ход.

5.8.1. Радиальные нарушения нормального распределения газового потока (периферийный или центральный ход) характеризуются соответственно чрезмерным развитием потока газов в периферийной или центральной зоне печи. Развитый периферийный ход печи, как правило, приводит или вызывается ослаблением центрального потока газов и, наоборот, чрезмерно развитый центральный ход приводит или вызывает ослабление периферийного потока газов.

5.8.2. Причинами возникновения периферийного хода могут быть:

– повышенная газопроницаемость периферийной зоны по отношению к центральной,

– использование параметров дутья, создающих преимущественные условия движения газов вблизи стен печи.

Повышенная газопроницаемость периферийной зоны является следствием недостаточной загруженности ее железосодержащими материалами при перегруженном центре, что может быть вызвано длительным применением режима загрузки при котором периферийная зона не догружается (например применение систем загрузки, разгружающих периферию). Повышенная газопроницаемость периферии может быть вызвана ухудшением газопроницаемости центра, что вызывается, как правило, увеличением содержания мелочи в рудной части шихты или ухудшением прочности кокса.

Преимущественные условия движения газов вблизи стен печи создаются в случаях:

– недостаточного расхода дутья при поддержании общего перепада ниже оптимального;

– неправильного выбора размеров (диаметр, высов воздушных фурм);

– длительной работой печи с избытком расхода кислорода, то есть с завышенной, против оптимального значения, теоретической температурой горения;

– при переходе, без соответствующего изменения дутьевого режима и режима загрузки с пониженного давления на колошнике, на повышенное.

Длительная работа печи с развитым периферийным газовым потоком приводит к ухудшению тепловой и восстановительной работы газов, повышению удельного расхода кокса, загромождению осевой зоны печи и похолоданию горна, преждевременному износу кладки и холодильников шахты, а иногда к массовому горению фурм.

Признаки периферийного хода печи:

– в начальный период давление дутья ровное, но ниже нормального на 0,1 – 0,2 ати при том же его количестве по заданию, расход же дутья по прибору увеличивается. В дальнейшем при ухудшении газопроницаемости осевой зоны наблюдаются колебания и расхода дутья;

– фурмы в начальный период работают интенсивно и ярко, наблюдается несоответствие яркости работы фурм и физического нагрева продуктов плавки. В дальнейшем фурмы начинают работать вяло, появляются неподготовленные материалы и шлак на отдельных фурмах;

– сход шихты по показаниям приборов в начале ускоренный, но ровный, а при ухудшении газопроницаемости осевой зоны печи становится неровным;

– содержание CO₂ на периферии ниже оптимального значения на 2 – 3 %, а у оси печи значительно выше оптимума, максимум на кривой перемещается к оси печи;

– ухудшается использование тепловой и химической энергии газа, снижается содержание CO₂ в колошниковом газе и растет концентрация водорода;

– печь работает с пониженной рудной нагрузкой, обычные добавки кокса не оказывают существенного воздействия на нагрев печи;

– температура колошникового газа повышается, диаграмма температуры колошникового газа имеет вид широкой ленты разбросанных точек. Разность температур по отдельным газоотводам увеличивается, имеет место кратковременные повышения и понижения температуры во время подстоев и обрывов шихты;

– температура кладки шахты ниже колошниковой защиты повышается на 70 – 100 градусов;

– кривая давления газа на колошнике имеет периодические резкие пики в сторону увеличения давления газа;

– горн печи постепенно теряет емкость, перед выпусками на фурмах появляется шлак;

– печь приобретает склонность к подвисаниям и горению фурм.

Развитый периферийный ход печи является затяжным видом расстройства хода печи, поэтому очень важно уловить его симптомы в начальный период и определить основную причину, вызвавшую развитие периферийного хода.

В зависимости от причин, вызвавших периферийный ход и степени его развития, принимаются соответствующие меры по сокращению периферийного газового потока, или меры по ликвидации расстройства.

Если осевая часть печи не перегружена:

– постепенно усилить загрузку периферии железосодержащей шихтой путем изменения системы загрузки;

– уменьшить величину рудной нагрузки;

– понизить уровень засыпи.

При перегруженной осевой части печи:

– уменьшить величину рудной калоши и рудную нагрузку;

– изменить режим загрузки таким образом, чтобы окатыши направить к центру;

– усилить загрузку периферии железорудными материалами путем изменения режима загрузки;

– понизить давление газа на колошнике, сохранив при этом величину общего перепада;

– сократить расход кислорода и природного газа;

– временно закрыть 2 – 3 фурмы.

Если причиной периферийного хода явилась длительная работа с повышенной теоретической температурой горения – снизить концентрацию кислорода в дутье при сохранении расхода природного газа таким образом, чтобы обеспечить снижение теоретической температуры горения на 50 – 100 градусов.

Если работа периферией привела к потере емкости горна и горению фурм или, наоборот, загромождение горна привело к периферийному ходу, то меры по ликвидации расстройства принимаются как при загромождении горна.

Меры по восстановлению нормального режима работы печи перечислены в инструкции в той последовательности, в которой их следует применять. В отдельных случаях, в зависимости от степени нарушения хода печи, восстановление его может быть начато с применением одной из последующих мер. Одновременное изменение нескольких регулирующих факторов не рекомендуется и может быть допущено в исключительных случаях, кроме мер по повышению качества железорудного сырья и кокса, улучшению отсева мелочи, физических и химических свойств шлака, равномерности природного газа по фурмам, усилению контроля за системой охлаждения печи для предотвращения попадания воды в печь. Эти меры должны применяться одновременно с другими с целью предотвращения загромождения горна.

Центральный ход.

Причиной возникновения центрального хода является повышенная газопроницаемость в центральной зоне печи, создающая преимущественное движение газов в этой области. Повышенная газопроницаемость осевой зоны создается в случаях:

– применения режима загрузки, при котором в осевую часть печи попадает мало железорудных материалов, что может иметь место при длительном применении систем загрузки, загружающих периферию, при сниженной рудной калоше, низком, или часто опускаемом уровне засыпи;

– увеличения неравномерности гранулометрического состава железорудных материалов, при котором в осевую зону за счет сегрегации загружаются преимущественно крупные фракции.

Преимущественные условия движения газов в центральной части доменной печи создаются в случаях:

– работы доменной печи с воздушными фурмами недостаточного диаметра или излишней длины, при которых усиливается проникающая способность потока дутья;

– работы доменной печи при соотношении параметров комбинированного дутья, дающем теоретическую температуру горения ниже оптимальной.

При чрезмерно развитом осевом распределении газового потока ухудшается использование его тепловой и восстановительной работы, дестабилизируется окружное распределение газа, что приводит к большим колебаниям температурных полей в нижней части печи, похолоданию в отдельных ее секторах, создающему предпосылки для заливки фурм шлаком и образованию настылей.

Признаки центрального хода:

– содержание CO₂ на периферии увеличивается на 2 – 3 % выше оптимального, в точках близких к центру происходит резкое снижение CO₂ в газе;

– температура колошниковых газов принимает вид узкой ленты, причем средняя величина температуры сокращается на 20 – 30 градусов против нормальной величины;

– температура периферийных газов понижается, она может быть ниже температуры колошниковых газов, ширина разброса точек увеличивается;

– значительно понижаются тепловые нагрузки на холодильники распара и нижней части шахты;

– как общий, так и частные перепады давления газов по высоте печи становятся неустойчивыми, причем нижний перепад понижается, а верхний возрастает при некотором возрастании общего перепада;

– печь становится склонной к верхним подвисаниям, плохо принимает дутьё;

– фурмы работают интенсивно, но неровно, с периодическим появлением кусков неподготовленного материала;

– диаграммы уровня засыпи показывают замедленное и неравномерное срабатывание подач, с подстоями и обрывами шихты.

Для устранения чрезмерно развитого центрального хода печи необходимо принять следующие меры:

– понизить степень подгрузки периферии путем соответствующего изменения режима загрузки (системы загрузки, уровня засыпи, величины калоши);

– понизить расход дутья с одновременным уменьшением величины общего перепада;

– скорректировать рудную нагрузку, с учетом теплового состояния печи;

– если имеется возможность, повысить давление газа на колошнике;

– повысить теоретическую температуру горения на 50 – 100 градусов;

– открыть закрытые фурмы, если такие имеются на печи;

– при постоянной тенденции доменной печи к центральному ходу увеличить диаметр фурм или уменьшить их высов.

Изменение диаметра воздушных фурм или их высова допускается после тщательного анализа изменившихся условий для работы печи (или печей), которые привели к периферийному или центральному ходу, и только если эти условия имеют затяжной характер и другие, перечисленные выше меры, не дают эффекта принимается такое решение.

Тугой ход печи.

Тугой ход печи вызывается перегрузом периферийной зоны при недостаточной газопроницаемости центральной зоны, что может быть следствием работы печи с пониженным уровнем засыпи, на излишне увеличенной калоше, нерациональной системе загрузки, при увеличении мелких фракций в шихте, неудовлетворительной отработкой продуктов плавки и при резком повышении их нагрева, ухудшении работы горна.

Признаки тугого хода:

– значительное понижение интенсивности по коксу с повышением нагрева продуктов плавки;

– давление дутья повышается и становится неустойчивым, а расход его сокращается;

– на диаграмме давления колошникового газа появляются пики повышения давления как во время работы большого конуса, так и в промежутках между его опусканиями;

– общий перепад растет, а диапазон его колебаний увеличивается;

– кривые температуры газа по газоотводам сходятся в узкую ленту;

– температура периферийных газов понижается;

– сход шихты замедленный и не ровный, с подстоями и провалами;

– содержание CO₂ на периферии выше оптимального на 2 – 3 %;

– становится неустойчивым общий выход колошникового газа;

– наблюдается повышенный вынос пыли, воздушные фурмы работают вяло.

Для восстановления нормального хода печи при тугом ходе, в зависимости от степени расстройства, необходимо принять следующие меры:

– снизить расход дутья, одновременно сокращая расход природного газа и кислорода, сохраняя постоянным их соотношение;

– поднять уровень засыпи на 0,25 – 0,5 метров и уменьшить величину подачи;

– скорректировать рудную нагрузку с учетом теплового состояния печи;

– при перегрузе осевой зоны принять меры, ограничивающие попадание в нее железосодержащих материалов, или обеспечить загрузку материалов повышенной газопроницаемости в осевую зону;

– при наличии фракционированного сварочного шлака загрузить в печь 2 – 3 подачи сварочного шлака, загрузив предварительно за 5 – 7 подач до сварочного шлака холостые подачи кокса.