Неисправности доменной печи во время работы

Нарушения в работе доменной печи

Плавное и равномерное движение шихтовых материалов вниз и движение топочных газов в направлении вверх очень важно для стабильной и эффективной работы доменной печи (ДП). Для обеспечения этого в последнее время была проведена большая работа. Это включает (i) улучшение характеристик шихтовых материалов, (ii) улучшение системы загрузки печи, (iii) улучшение системы охлаждения доменной печи, (iv) адекватную автоматизацию и контроль работы доменной печи для устранения человеческих ошибок, и (v) улучшение процедур работы печи. Несмотря на эти улучшения, BF не всегда работает так гладко, как может показаться случайному наблюдателю, и во время работы случаются сбои. Однако нарушения работы печи не так часты, как в прошлые годы, но все же сбои в работе доменных печей имеют место, что вызывает серьезное беспокойство и часто требует сообразительности и применения здравого смысла и умения, а также своевременных корректирующих действий по их устранению. со стороны оператора, чтобы предотвратить серьезные проблемы.

Основными причинами сбоев в работе доменной печи являются (i) неисправные механические устройства, такие как негерметичный охладитель, неисправные клапаны и т. д., (ii) неправильные операции, такие как неправильная загрузка, задержки при выпуске и т. д., и (iii) ненормальные физические характеристики. химические изменения, происходящие внутри БФ. Основные нарушения в работе BF описаны ниже.

Печь висит и скользит

Зависание - это явление в доменной печи, которое имеет место, когда шихтовые материалы, загруженные в верхнюю часть доменной печи, не движутся непрерывно к горну печи. Повешение возникает, когда ноша на пути вниз встречает очень сильное сопротивление, что приводит к остановке движения ноши. Подвешивание происходит за счет перекрытия шихтовых материалов в штабеле печи. Когда это происходит, материал под зависанием продолжает двигаться вниз, образуя пространство, свободное от твердого материала, но заполненное горячим газом под очень высоким давлением. Это пространство продолжает расти, пока зависание окончательно не рухнет.

Когда драпировка разрушается, материал падает вниз из-за зазора, образовавшегося под драпировкой. Разрушение подвески — это явление, называемое «проскальзыванием», которое приводит к неравномерной работе доменной печи, что приводит к неравномерному распределению газа, что влияет на параметры доменной печи. При проскальзывании печи шихта неконтролируемо падает на горн печи в термически неподготовленном состоянии, что приводит к остыванию печи. Он также выталкивает горячие газы вверх с очень большой силой. В тяжелых случаях внезапный толчок висящего материала вниз заставляет горячий газ подниматься вверх с силой взрыва. Этот внезапный выброс газа открывает верхние газоотводные устройства и иногда настолько силен, что вызывает серьезное повреждение оборудования верхней части печи.

Зависание, предшествующее проскальзыванию, вызывается любым из ряда различных условий, при которых проницаемость заряда уменьшается, поскольку часть материала закрывает пустоты между заряженными частицами и слабо связывает их друг с другом. Когда в шихте высокий процент мелких частиц и скорость топочного газа относительно высока, мелкие частицы закрывают отверстия между другими частицами и вызывают зависание. В некоторых случаях расплавленный шлак выдувается каплями вверх, и когда он впоследствии контактирует с более холодным шихтовым материалом, он снова затвердевает и закрывает отверстия между частицами и имеет тенденцию склеивать их вместе.

В некоторых случаях катализируется реакция разложения монооксида углерода (СО) 2СО =СО2 + С, при этом углерод (С) откладывается в виде сажи. Это закрывает отверстия между частицами и удерживает частицы вместе. В некоторых других случаях, когда содержание щелочи в шихте высокое, соединения щелочи восстанавливаются до паров щелочи, которые поднимаются вместе с печным газом и конденсируются в более холодной части шихты, вызывая такое же состояние зависания.

Другой тип зависания иногда происходит в доменных печах, которые работают очень эффективно и работают на максимальной производительности. В этих условиях, если имеет место незначительное неблагоприятное изменение газораспределения, прочности кокса или размера частиц шихты, то оксид железа железистой шихты не восстанавливается достаточно быстро до металлического железа, что приводит к образованию железа. оксид плавится и стекает в виде жидкости на частицы кокса. Когда это происходит, жидкий оксид железа восстанавливается до твердого железа, и на восстановление расходуется значительное количество тепла. Следовательно, частицы кокса сцементированы между собой, и проницаемость движущейся массы в доменной печи значительно снижается, что приводит к зависанию печи.

Подобный тип зависания может также произойти, если доменная печь работает при слишком высокой температуре пламени для качества (в частности, способности к восстановлению) шихтового материала. Когда высокотемпературные изотермы расширяются достаточно далеко вверх по печи, они могут начать плавить невосстановленный материал, а когда этот материал опускается в более восстановительную среду, он восстанавливается и, в зависимости от температуры, может затвердевать (температура плавления FeO составляет около 1370°С). градусов Цельсия, а чистое железо около 1535 градусов Цельсия), и закрыть бремя.

Когда шихта не движется должным образом через печь и происходит медленное движение материала через печь, оператор должен немедленно принять корректирующие меры, чтобы избежать серьезного проскальзывания, которое может привести к очень катастрофическим последствиям. В очень экстремальных условиях шликер может привести к охлаждению печи. Каждое зависание и проскальзывание должны быть должным образом проанализированы, чтобы определить причины зависания, чтобы можно было внести изменения в рабочие процедуры, чтобы предотвратить повторение зависания.

Обычно есть два типа повешений, которые обычно происходят в BF. Это (i) верхнее зависание, которое происходит в верхней части дымовой трубы и в основном происходит из-за реакции осаждения углерода и конденсации паров щелочи, и (ii) нижнее зависание, которое происходит в нижней части дымовой трубы, в нижней части и в области зазора и занимает место из-за образования пустот в стеке.

Меры по устранению зависания в доменной печи включают (i) использование крупнокускового известняка, при обжиге которого в доменной печи образуется CO2 (двуокись углерода), что вызывает реакцию потери раствора и улучшает проницаемость слой и (ii) снижение температуры и давления дутья, чтобы улучшить распределение и поток газов в печи. В случае длительного тяжелого подвешивания давление горячего дутья резко снижается на несколько мгновений. Удар, вызванный этим внезапным снижением давления горячего дутья, приводит к проскальзыванию печи. Эта шликерная масса обычно тяжелая, и, следовательно, это исправительное действие следует проводить только после выпуска печи, когда в горне печи имеется минимум жидкого металла и шлака. В крайнем случае стойкое зависание можно вылечить, продув печь до уровня чумы и заполнив ее коксовой заготовкой.

Строительные леса

Термин «подмости» используется, когда на стенках печи образуются наросты или струпья, вызывающие уменьшение площади поперечного сечения штабеля доменной печи. Леса обычно состоят из сплошной оболочки с внутренней стороны ДП и слоя рыхлого шихтового материала между этой оболочкой и стенкой ДП. Подмости могут располагаться относительно на более высоком уровне штабеля доменной печи или относительно низко в штабеле, вблизи верха чаши. Трудно обобщить типы лесов, так как между конструкцией и расположением лесов из разных БС очень мало общего. Тем не менее, строительные леса обычно можно разделить на две группы. Эти группы представляют собой (i) ламинированные каркасы и (ii) неламинированные каркасы. Каркасы со слоистой структурой состоят из чередующихся слоев металлического железа (Fe) и шихты, богатой щелочами. Подмости могут стать причиной зависания в БФ. Типичное формирование больших лесов в BF показано на рис. 1.

Рис. 1. Типичное формирование большого каркаса в BF

Образование лесов в верхней части чаши часто происходит из-за избыточной мелочи в шихте и более высокого, чем обычно, химического состава извести в шлаке (что отражается в более высокой основности шлака). Растворение извести в шлаки, образующиеся в штабеле печи, повышает температуру плавления шлака. Поскольку шлак часто уносит часть мелких частиц из шихты во взвешенном состоянии, повышение температуры плавления может вызвать прилипание этой смеси мелочи и шлака к верхним стенкам камеры. Это накопление в верхней стенке чаши отклоняет горячие топочные газы дальше к центру топки. При меньшем объеме горячих газов вдоль стен наросты имеют тенденцию остывать и полностью затвердевать. Затем эти струпья могут расти, пока не перекроют большой процент площади поперечного сечения BF.

Предпосылками для образования стабильного и вредного каркаса являются (i) наличие подходящего материала в шихте доменной печи для создания каркаса (например, мелочь, плохо просеянная шихта, агломерат с худшими характеристиками разложения при низкой температуре, использование долго хранящегося, влажного и холодного агломерата). , или мелкий кокс и др.), (ii) наличие агломерирующего (цементирующего) материала для агломерации шихтового материала, (iii) наличие фиксирующего (анкерного) механизма для возведения лесов на стенку шахты доменной печи, которая может быть химическая связь с материалом футеровки, физическое закрепление вокруг охлаждающих пластин, построение арки по направлению к стенкам зазора или просто конденсация агломерирующего материала на стене, (iv) непрерывная подача прилипающих компонентов, и (v ) сформированный каркас достаточно прочен, чтобы выдерживать силы износа опускающихся материалов.

Место, где расположены леса, зависит от агломерирующего материала, налипающего материала, шихтовых материалов, работы печи и конструктивных особенностей печи, таких как охлаждающие элементы и материал футеровки. Он может располагаться на различных уровнях БФ, таких как шахта, втулка или чрево.

Соединения щелочи или цинка восстанавливаются до паров металлов в нижней части доменной печи. Эти пары поднимаются вместе с печными газами в более холодную верхнюю часть, где они повторно окисляются до очень мелких твердых частиц. Эти мелкие частицы прилипают к стенке печи вместе с другими мелкими материалами, захваченными в ней. Это также является еще одной причиной начала формирования скаффолда.

Блокировка из-за строительных лесов уменьшает площадь, доступную для плавки железосодержащих материалов. Подмости искажают газовый поток внутри печи и увеличивают расход топлива, способствуя зависанию и проскальзыванию печи. Это также снижает производительность печи. Из-за более высокого расхода топлива эффективность использования топлива в печи снижается. Когда леса сбиваются со стен, он опускается в очаг. Это вызывает серьезные перебои в работе печи и снижает качество чугуна. Если размер струпа слишком большой, это может привести к переохлаждению BF.

Направление

Явление образования каналов возникает, когда восходящие газы в печи не распределяются должным образом равномерно как по радиусу, так и по окружности печи и не находят проход с наименьшим сопротивлением. Различными причинами образования каналов в доменной печи являются загрузка чрезмерной мелочи, неправильное распределение шихтового материала внутри печи и высокий уровень жидкого чугуна и жидкого шлака в горне. Каналирование нарушает процессы нагрева и восстановления, что, в свою очередь, влияет на качество чугуна.

Признаки канализации:(i) доменная печь принимает дутье без увеличения перепада давления, (ii) высокая температура колошникового газа, выходящего из доменной печи, (iii) высокое соотношение CO / CO2, (iv) высокое содержание колошникового газа колошниковой пыли и (v) увеличивается расход кокса.

При загрузке мелочи каналирование приводит к увеличению тепловой нагрузки на стенки доменной печи, что приводит к нестабильной работе доменной печи и снижению производительности. Из-за мелких частиц восходящие газы отводятся из зоны и направляются вокруг мелких частиц. Это отклонение восходящих газов нарушает предварительный нагрев материалов и процесс восстановления. Это приводит к внеплановому открытию стравливающих устройств, нарушению химии чугуна, нестабильной выработке доменной печи и снижению производительности печи. Если каналообразование можно эффективно прогнозировать, то тепловую нагрузку доменной печи можно снизить за счет улучшения качества сырья или корректировки работы доменной печи.

Важными аспектами при каналировании в доменной печи являются:(i) шихта доменной печи имеет неоднородность как по размеру, так и по распределению заряда, (ii) критическая скорость газа может быть превышена локально, (iii) более легкие частицы (кокс) выдувается из этих областей и откладывается в областях с низкой скоростью, а более тяжелые руды преимущественно оседают (сдвиг руды), (iv) явления, происходящие в (iii), способствуют уплотнению менее проницаемой области и делают радиальное падение давления более неравномерно, (v) газ в печи затем проходит через систему отдельных каналов, известную как канализация, и (vi) восстановление скорости дутья до предыдущего значения не является решением из-за «эффекта гистерезиса».

Меры предосторожности, необходимые для контроля образования каналов, включают (i) использование шихтовых материалов, обладающих более высокой прочностью, узким распределением размеров и оптимальным размером, и (ii) поддержание верхнего давления на высоком уровне.

Прорыв

«Прорыв» — это термин, используемый для обозначения условий и результатов утечки газа и кокса, или шлака, или железа из чаши, фурменного короба или топки доменной печи. Прорывы могут произойти в любой точке ниже зоны плавления в печи, но наиболее серьезные прорывы связаны с жидким шлаком и жидким чугуном. Прорыв жидкого чугуна происходит на уровне ниже поверхности чугуна, лежащего в поде, и происходит либо через стенки пода и охлаждающую клепку, либо в дно пода и наружу под охлаждающую клепку пода. Прорыв доменной печи — нечастая и коварная опасность при эксплуатации доменной печи. Прорыв может происходить на уровне котла, на фурменном ложе (охладитель груди, паяльная трубка или зрение) или на очаге.

Выбросы шлака, как правило, не так серьезны, как выбросы железа, потому что опасность взрыва не так велика, как в случае контакта жидкого железа с водой. При любом типе прорыва необходимо, если это вообще возможно, открыть летку и слить как можно больше жидкого материала, а также отключить дутье в печи.

В случае прорыва шлака прорыв можно охладить струей воды, а отверстие, в котором произошел прорыв, закрыть заменой огнеупорного кирпича, либо закачкой шамотного раствора в проем, либо утрамбовкой пластичного цемента, либо прокладыванием асбетового каната в это.

В случае пробоя железа контроля практически нет. Горячий металл должен вытекать из отверстия до тех пор, пока печь не высохнет. После того, как скопившееся железо было удалено, можно использовать подходящий огнеупор для закрытия отверстия. Если разрыв железа серьезный, обычно требуется полный ремонт очага. В случае несильной поломки часто необходимо заменить поврежденные охлаждающие пластины очага.

Прорывы вызваны разрушением стен горна, в результате чего жидкий чугун или жидкий шлак или и то, и другое могут неконтролируемым образом вытекать из печи и окружающих вспомогательных устройств. Опасность прорыва очага в последнее время значительно снизилась, поскольку очагу уделялось большое внимание, и была разработана более тяжелая, прочная и дорогая конструкция очага.

Прорывы шлака происходят от верха охлаждающей клепки горна до уровня фурм. Они редко бывают опасны, но могут нанести некоторый ущерб кирпичной футеровке и доставить значительные неудобства из-за задержки ремонта и времени, необходимого для устранения вызванного ими беспорядка.

Прорывы взрыва, газа и кокса, обычно известные как прорывы чуши, почти ушли в прошлое. Их устранение можно объяснить улучшением производственной практики, более плавной работой на все более низкокачественных рудах, менее резкими «срывами» и усилением боша в целом. При нынешнем контроле за работой печи затвор не выходит из строя, за исключением редких промежутков времени.

Причинами прорыва горна являются (i) условия внутри печи, такие как высокое давление дутья, очень тяжелые шликеры или тяжелые работы на стенках горна, все из которых могут привести к прорыву, (ii) разрушение горна. лент, выброс охлаждающих пластин или частей кирпичной кладки между лентой и пластиной, или (iii) растрескивание и открытие охлаждающих пластин bosh.

Безопасные практические методы малоэффективны для предотвращения прорывов фурменных стенок или заглушек, если в этой части доменной печи из-за неправильного проектирования или строительства были заложены слабо построенные, недостаточно армированные или неправильно охлажденные участки кирпичной кладки. Модификации методов практики мало помогают из-за внезапности, с которой происходят такие прорывы. Возможно, 95 % предотвращения заключается в конструкции и 5 % в опыте, наполненности ресурсами и обустройстве литейного двора для доступности сигналов и возможностей побега.

За последние несколько лет серьезные прорывы чаще происходили в очаге, чем в чаше и фурменном кольце. На самом деле так было всегда, но при небольшом количестве чугуна в очаге прорывы не обязательно были серьезными, тем более, что давление дутья не было высоким. С увеличением тоннажа и быстрой ездой прорывы приобрели серьезные масштабы, иногда разрушая печь, иногда унося жизни и почти всегда вызывая беспорядки, задержки и неудобства.

Разрушительными факторами в стенах горна, ответственными за прорывы горна, являются (i) эрозия стен горна потоком горячего воздуха, особенно над леткой, (ii) разрушение кирпичной кладки под действием химического воздействия жидкого железа и жидкого шлака, и (iii) механическое воздействие жидкого железа на проникновение в швы кирпичной кладки. На рис. 2 показан типичный механизм износа топки доменной печи.

Рис. 2. Типичный механизм износа пода доменной печи

Охлаждающий очаг

Это очень серьезное заболевание, так как оно отрицательно влияет на постукивание. Это может произойти из-за низкого расхода топлива, чрезмерной влажности дутья, утечки воды из фурм и т. д. Если это происходит из-за этих причин, охлаждение происходит постепенно и может быть устранено до того, как оно станет серьезным. Сильное скольжение также может вызвать охлаждение ДП. Охлаждение из-за скольжения происходит внезапно.

Распространенными причинами переохлаждения ДП, как правило, являются длительные неподготовленные стоянки. Даже подготовленные остановки могут также привести к охлаждению пода во время перезапуска. Охлаждение доменной печи может происходить по нескольким причинам, включая нарушения в работе, неправильную загрузку шихты, поломки основного оборудования, серьезную утечку воды и многое другое.

Доменная печь может остыть, если в фурмах недостаточно кокса или другого топлива для поддержания нормального процесса восстановления и плавления. Если на ДП проявляются симптомы переохлаждения, оператор ДП оказывается перед трудным выбором. Если он продолжает дуть ветром, продолжают вырабатываться жидкости, которые невозможно слить. Высокий уровень жидкости в топке может привести к возгоранию фурм и дутьевых труб. С другой стороны, если продувку прекращают, шлак попадает в фурмы и продувочные трубы и затвердевает, что приводит к значительному повреждению этих деталей. Кроме того, требуется время для устранения этого повреждения, что приводит к дальнейшему охлаждению печи и еще более затрудняет восстановление.

Во время обычной работы ДП обычно подает предупредительные сигналы до того, как в печи появятся признаки охлаждения. Предупреждающие сигналы обычно состоят из (i) уменьшения силы ветра и медленного движения шихты из-за того, что печь работает в холодном состоянии, (ii) частого зависания и проскальзывания в печи, (iii) температуры выпускаемого чугуна и жидкого шлака ниже нормальная температура, (iv) жидкий сливной шлак вязкий и не перемещается свободно в шлаководе, (v) вода, выходящая из летки, (vi) засорение фурм и дутьевых труб шлаком или шлакометаллической смесью, ( vii) чрезмерное накопление жидкого металла и шлака в печи из-за либо недостаточного слива жидкого металла и шлака во время выпуска и/или задержки открытия летки, и (viii) очень меньше кокса в зоне мертвого человека . Когда печь начинает подавать предупредительные сигналы, необходимо принять меры по недопущению приближения доменной печи к захолаживанию. Существует несколько корректирующих действий, но рекомендуется запускать печь на более горячей стороне, увеличивая количество кокса в шихте.

Короче говоря, причинами охлаждения доменной печи могут быть (i) чрезмерная утечка воды, (ii) несоответствие спецификации шихтовых материалов печи (сырья), (iii) значительные колебания качества шихтовых материалов, (iv) приборы и измерительные устройства либо не откалиброваны должным образом, либо работают со сбоями, (v) оператор доменной печи не может правильно прочитать происходящее внутри печи по имеющимся у него данным, (vi) оператор доменной печи либо не реагирует, либо поздно реагирует на проблемы замечены во время работы, (vii) сигналы раннего оповещения игнорируются и не доводятся до сведения вышестоящего руководства, (viii) нарушения технологической дисциплины в части контроля утечек воды, литейного производства, глушения фурм и т.д., (viii ) отсутствие опыта у оперативного персонала, (ix) неподготовленные остановки печей из-за внезапных поломок основного оборудования, такого как система загрузки, система горячего дутья, система сбора и очистки газов, требующие капитального ремонта и длительного времени на восстановление; пара, и (x) летка или горн прорвались, и требуется много времени для восстановления.

Пиллинг

Если дутье не может проникнуть прямо в центр топки, это может привести к образованию холодного центрального столба шихты с кольцевой горячей зоной вокруг него. Это известно как столбняк. Стержень, вставленный прямо в отверстие фурмы, показывает раскаленную часть с обоих концов и холодную среднюю часть, если в печи существует столбчатость. Размер холодной средней части этого стержня указывает на размер столба, существующего в печи. Столбы можно устранить, увеличив давление струи, которая может проникнуть глубже и нагреть столб.

Закупорка газов

При скоплении пыли в приемном и нижнем углах работа доменной печи должна быть приостановлена ​​и возобновлена ​​только после очистки. Это происходит из-за неправильной конструкции газоприемника, в частности, из-за неправильного поперечного сечения и неправильных соединений.

Залив и выброс кокса через летки

В затворе жидкий металл и шлак просачиваются сквозь проницаемый коксовый слой, преодолевая восходящий напор восходящих газов. Увеличение потока газа или жидкости может препятствовать стеканию жидкого металла и шлака вниз, заставляя их накапливаться в пустотах кокса до тех пор, пока вес жидкости не преодолеет направленное вверх давление газов и внезапно не спустится в горн. Это явление известно как захлебывание, которое можно свести к минимуму за счет высокой пористости, т.е. за счет использования большего среднего размера кокса. Кокс более высокого качества также является преимуществом, так как деградация внутри печи снижается и, следовательно, улучшается проницаемость в области затвора.

Все, что накладывает ограничение на объем канала фурмы, вызывает задержку и последующую тенденцию к затоплению. Прерывание равномерной скорости продувки приводит к разрушению лотка, и когда он снова возобновляется, мелкие частицы кокса не могут повторно попасть в лоток и, следовательно, опуститься в топку вместо того, чтобы гореть в зоне фурмы, в результате чего возникает дроссельный очаг, что приводит к известное явление выброса кокса из шлака и выемки чугуна при выпуске. Это часто приводит к необоснованной критике качества кокса. Равномерное дутье печи - лучшее средство, чтобы избежать этого.

Негерметичные фурмы, летки и охладители

Несмотря на надлежащие конструкции, части печи с водяным охлаждением могут выйти из строя, и они должны быть немедленно заменены или отремонтированы, насколько это возможно. Обезьяна является проблемной частью и часто нуждается в частой замене. Если невозможно починить или заменить неисправный охладитель, его необходимо отключить от водопровода и вывести из эксплуатации.

Негерметичные фурмы или охладители в нижней части печи могут иметь катастрофические последствия, если их вовремя не устранить. Негерметичные леточные охладители приводят к образованию пара, который при контакте с угольной топкой разъедает футеровку топки, и кампанию приходится останавливать для проведения капитального ремонта. Чтобы свести к минимуму эти проблемы, необходимо неукоснительно соблюдать инструкции по уходу за летками.