Мини-доменная печь и производство чугуна

Мини-доменная печь и производство чугуна

Минидоменные печи (МДП) обычно рассматриваются как миниатюрные версии обычных больших доменных печей (ДП). Эти печи идеально подходят для небольших операций. Фактически, они являются предшественниками современных обычных доменных печей и, следовательно, эксплуатируются в течение более длительного периода времени. MBF расположены во многих странах, но большинство MBF расположены в Китае, Индии, Бразилии и Индонезии. Доступность оборудования, а также совершенство, достигнутое в этой технологии, сделали MBF общепринятым способом производства чугуна. Кроме того, в наши дни большинство технологий проектирования, загрузки и эксплуатации, которые стали нормой для сегодняшних современных больших печей, также были приняты в MBF.

МБФ представляет собой вертикальную шахтную печь с тигельным подом. В верхнюю часть печи загружают шихтовые материалы, состоящие из железной руды, кокса или древесного угля, используемых в качестве восстановителя, а также топлива, и флюсов, обычно известняка или доломита. Печь работает по принципу противоточного реактора. По мере того как шихта спускается по шахте, она предварительно нагревается и предварительно восстанавливается горячими газами, поднимающимися из пода печи. Газы образуются путем подачи через фурмы струи горячего воздуха, обогащенного кислородом. Горячее дутье сжигает восстановитель с образованием восстановительных газов и тепла, необходимых для процесса восстановления, происходящего в печи. Восстановленная шихта плавится с образованием ТМ (жидкого железа), которое насыщается углеродом и спускается в горн. Флюсы объединяются с примесями в шихтовых материалах с образованием расплавленного шлака, который скапливается поверх жидкого чугуна в горне. Из печи периодически сливают жидкий чугун и жидкий шлак.

MBF демонстрирует гибкость и конкурентоспособность и подходит для производства как основного, так и литейного чугуна (HM). К важным характеристикам МБФ можно отнести как простоту, так и экономичность. Ниже перечислены другие функции MBF.

• Проверенные технологии и оборудование.
• Более простая конструкция и оборудование, чем у обычных больших BF.
• Он обладает гибкостью при отсыпке руды:рудная шихта может варьироваться от 100 % кусков железной руды до любой смеси кусков железной руды и агломератов (агломератов или окатышей) в составе шихты.
• Можно использовать ряд восстановителей, включая низкокачественный кокс и древесный уголь.
• Качество производимого ТМ аналогично качеству обычного крупного ДП.
• Его эксплуатация и обслуживание аналогичны, но более гибки, чем у обычного большого BF.
• У него низкие капитальные затраты, а также более низкая стоимость обслуживания оборудования.
• Это экономичный и надежный источник ТМ для чугунолитейных заводов, а также на мини-сталеплавильных заводах, где он используется в прямой интеграции с сталеплавильными цехами, состоящими из индукционных печей / электродуговых печей / энергооптимизирующих печей, а иногда даже с небольшими базовыми кислородная печь.

Как следует из названия, размер MBF невелик, а внутренние объемы варьируются от 35 до 600 куб. MBF, как правило, представляют собой печи с низкой шахтой, эффективная высота которых варьируется от менее 12 м до примерно 20 м. MBF обычно достигают уровня производительности, который находится в диапазоне от 2 банок/м3/день до значительно более 3 тонн/м3/день.

Важные особенности MBF

МБФ представляет собой печь шахтного типа с вертикальной трубой, наложенной на тигель в виде пода. Комплекс MBF состоит из собственно доменной печи, воздухонагревателей, колошника и системы загрузки MBF, нескольких площадок обслуживания, системы склада с несколькими бункерами для шихтовых материалов, фурменной площадки и литейного двора, системы грануляции шлака, газовой системы, системы газоочистки доменной печи, системы подачи сырья и топлива, электроснабжения и других инженерных сетей, а также воздуходувной станции и системы оборотного водоснабжения доменной печи и т. д. Компоновка МНК обычно очень компактна, при этом большинство объектов, обеспечивающих производство ТМ, располагаются в непосредственной близости. к собственно печи. Типовая технологическая схема МБФ с установкой сухой газоочистки показана на рис. 1.

Рис. 1. Типовая технологическая схема МБФ с установкой сухой газоочистки

Печь, являющаяся перерабатывающим реактором, участвует в системе производства чугуна следующим образом.

• Он получает уже подготовленные шихтовые материалы из хранилищ через систему подачи.
• В него поступает горячий дутье, созданный воздуходувкой на станции продувки и нагретый в воздухонагревателях. Горячее дутье обычно обогащается кислородом.
• Производит и поставляет ТМ и жидкий шлак.
• Он подает сырой доменный газ в систему газоочистки.
• Он получает охлаждающую воду и сжатый воздух через систему охлаждения и коммунальных услуг.
• Он питается от электрической системы.
• Управляется с помощью системы управления и контроля.

МБФ имеет, как правило, самостоятельную рамную конструкцию с четырьмя колоннами, поддерживающими 6 платформ, и скиповым мостом (в случае скиповой загрузки), стоящим непосредственно на железобетонном фундаменте. Кожух печи обычно изготавливается из листов конструкционной стали разной толщины.

Типичные профили двух китайских MBF приведены на вкладке 1.

<тд 54">1.8 <тд 54">17,4 <тд 44"> <тд 54">6 <тд 54">12

Вкладка 1 Типовые профили китайских минидоменных печей
Серийный №	Параметр	Единица	Значение
1	Эффективный объем	сперма	50	320
2	Диаметр очага	м	2,25	4.9
3	Диаметр живота	м	3.05	5.7
4	Диаметр горловины	м	2	3.7
5	Высота мертвого слоя	м	0,35	0,6
6	Высота очага	м	2.7
7	Высота чуши	м	2.3	2.9
8	Высота живота	м	1	1
9	Высота вала	м	5.3	9.2
10	Высота горловины	м	1.27	1.6
11	Эффективная высота	м	12.02
12	Угол стека	Градус	84,27	83,79
13	Угол Боша	Градус	81,57	82,15
14	Отношение высоты к диаметру	3,58	3.05
15	Количество фурм	№

В современных MBF полуграфитовые угольные блоки обычно используются для днища доменной печи, а литые углеродные блоки - для пода. Углеродные блоки с хорошей теплопроводностью и эрозионной стойкостью могут эффективно защитить днище и горну доменной печи. Керамическая конструкция чашки обычно используется для внутренней стенки очага с футеровкой из глинозема. Корундовые кирпичи и глиноземистые кирпичи используются в области летки и шлаковой летки соответственно. Чаша, днище и часть штабеля обычно футерованы глиноземистым кирпичом. В верхней части штабеля для футеровки используется шамотный кирпич высокой плотности. Внутренний кожух печи обычно напыляют глиноземистым литьем толщиной 70 мм. Для внутренней обделки горловины и верхней крышки ДП используется сварка анкеров и один слой жаростойких и износостойких отливок. В зависимости от конструкции футеровки печи ожидаемый срок службы MBF варьируется в диапазоне от 5 до более чем 10 лет.

Повышение температуры горячего дутья является одним из основных мероприятий по увеличению объема вдувания пылеугольного топлива в MBF и снижению расхода кокса в MBF. Конструкция системы горячего дутья обычно выполняется таким образом, чтобы температура горячего дутья могла поддерживаться на уровне 1200°С за счет использования доменного газа в качестве топлива. В настоящее время МБФ оснащены 3-х номерными воздухонагревателями с вращающимся тангенциальным куполом горения.

На фурмы подается горячий дутье из магистрали через дутьевые трубы. Фурмы устанавливаются вместе с фурменными охладителями. Оба сделаны из меди. Количество фурм, установленных в MBF, зависит от полезного объема MBF и рассчитано на оптимальную скорость дутья, которая обычно находится в диапазоне от 210 м/сек до 230 м/сек в рабочих условиях.

В настоящее время современные МБФ имеют одну летку, из которой вытекает и чугун, и шлак. Они разделены скиммерной пластиной, правильно расположенной в желобе ТМ, размещенном на рабочей платформе. В некоторых МБФ предусмотрена отдельная шлаковая летка для выпуска жидкого шлака. Жидкий металл поступает в ковш или торпедный вагон, а жидкий шлак направляется в систему грануляции шлака.

Охлаждающие клепки применяются в МБФ с 3-мя секциями плоских клепок в днище и поде и клепок с заложенным в них огнеупором в чаше и днище. Для зоны штабеля используются ступенчатые клепки, чтобы эффективно поддерживать кирпичную футеровку нижнего штабеля и уменьшить раскрытие оболочки ДП для повышения герметичности МБФ. Клепки из ферритного чугуна с шаровидным графитом обычно используются для среднего и нижнего штабеля. Бесшовная стальная труба заливается внутрь клепки и реберной пластины на горячую поверхность клепки. Углеродный материал утрамбовывается в канавке. Водяное охлаждение обычно используется для днища MBF. Система фурм охлаждается специальной системой водяного охлаждения.

Другим вспомогательным оборудованием для собственно доменной печи являются (i) двухступенчатая защита горловины, (ii) «камера инфракрасного изображения горловины», установленная рядом с линией горловины для определения распределения массы в области горловины, и (iii) верхнее устройство распыления и охлаждения воды. который используется, когда верхняя температура становится очень высокой.

Обычно МБФ оборудованы скиповой системой загрузки. В некоторых МБФ вместо скиповой загрузки используется конвейерная загрузка. Для верхней загрузки в MBF используются обе системы, а именно (i) двухконусная загрузка с распределителем и (ii) безколокольная верхняя система. Современные MBF имеют систему без раструба.

В случае бесконусного верха обычно используются два типа распределения, а именно (i) кольцевой тип (одинарное кольцо, многокольцевой тип и (ii) тип с фиксированной точкой). В случае кольцевого распределения материал в бункере загрузки загружают в печь с помощью раздаточного желоба через концентрическое кольцо (одинарное кольцо) или несколько концентрических колец (мультикольцо).При однокольцевом распределении распределительный желоб остается под тем же заданным углом наклона во время загрузки.В случае многокольцевого распределения распределение, угол наклона может быть изменен много раз во время загрузки.Возможно распределение одного круга или нескольких кругов в каждом угловом положении.В случае распределения фиксированного типа, распределительный лоток позиционируется в соответствии с назначенным углом наклона для распределения материала в указанная точка. Распределение по секторам также может выполняться с помощью оборудования для верхней загрузки без колокола. Обычно для выравнивания используется газообразный азот.

Высота загрузки внутри печи (линия шихты) регулируется с помощью двух числовых стержней. Непрерывное определение уровня шихты осуществляется автоматически во время нормального производства с помощью штоков, которые автоматически опускаются вместе с уровнем шихты. Запасной стержень поднимается при достижении заданного уровня. Уровень заряда отображается в диспетчерской.

Литейный дом обычно имеет форму прямоугольника со стальной кровлей с уклоном 1:12 и железобетонной колонной. Вентиляционные окна обычно предусмотрены в конструкции кровли. Литейный двор оборудован буровым раствором с гидравлическим приводом и машиной для бурения летки с гидравлическим/пневматическим приводом. Литейный двор обычно полностью очищается от пыли с помощью системы рукавных фильтров.

Образовавшийся в MBF доменный газ отводится 4-мя отводами, затем 4-мя отводами, а затем 2-мя отводами, которые собираются вместе в 1-м отводе, который, наконец, поступает в пылеуловитель. Колошниковый газ доменной печи имеет нормальную температуру в диапазоне от 100°C до 300°C с максимальной температурой 400°C. Оба воздухозаборника в верхней части печи оснащены 1 выпускным клапаном, который обычно приводится в действие гидравлическим цилиндром. Пылеуловитель работает по гравитационному принципу и удаляет крупную пыль из доменного газа. ДП-газ из пылеуловителя дополнительно очищается либо в системе влажной газоочистки, состоящей из сатуратора и первичного и вторичного скрубберов, либо в системе сухой газоочистки, состоящей из мешочных пылевых фильтров низкого давления с использованием газообразного азота для обратной продувки пыли.

Работа MBF аналогична работе обычных больших BF. Когда шихтовые материалы, а именно железная шихта (агломерат/окатыши и кусковая руда), восстановитель (древесный уголь или доменный кокс) и флюс (известняк и доломит), загруженные в верхнюю часть доменной печи, опускаются через дымовую трубу, они предварительно нагреваются. горячими газами, поднимающимися из очага, и горячим дутьем, поступающим через фурмы, расположенные в нижней части шахты, непосредственно над очагом.

Нагретый воздух сжигает большую часть кокса доменной печи, загружаемого сверху, для производства тепла, необходимого для процесса, и получения восстановительного газа, удаляющего кислород из рудной шихты. Восстановленное железо плавится и стекает на дно пода. Флюс соединяется с примесями в руде с образованием шлака, который также плавится и скапливается поверх жидкого железа в горне. Время от времени жидкий чугун и жидкий шлак сливаются из печи через выпускное отверстие.

В настоящее время МБФ оборудованы системой вдувания пылеугольного топлива (ПУТ), которая осуществляется на фурменном уровне. Современные МБФ могут иметь норму PCI до 150 кг/т ТМ. Общие рабочие параметры МБФ приведены в Таблице 2.

<тд 80">330 – 350 <тд 80">1600-1700 <тд 80">550-600 <тд 80">420-450 <тд 80">120-150 <тд 80">1100-1200 <тд 80">300-380 <тд 80">2-3

Вкладка 2 Рабочие параметры MBF
Серийный №	Параметр	Единица	Значение
1	Наличие печи	количество дней
2	Агломерат в шихте	%	Около 80
3	Доход руды	кг/т ТМ
4	Расход топлива	кг/т ТМ
5	Доход доменного кокса	кг/т ТМ
6	Коэффициент PCI	кг/т ТМ
1	Температура взрыва	градусов Цельсия
8	Верхнее давление	кг/кв см	0,3 -1,0
9	Доля шлака	кг/т ТМ
10	Производительность доменной печи	тонн/м3/день
11	Обогащение кислородом струи воздуха	%	Около 3

Типовое потребление коммунальных услуг в МБФ приведено на вкладке 3.

<тд 225"> <тд 87"> <тд 96">

Вкладка 3 Типичное потребление коммунальных услуг в MBF
Серийный №	Параметр	Единица	Значение
1	Продувка воздухом	N cum/tHM	Около 1800
2	Генерация доменного газа	N cum/tHM	Около 900
3	Пар	кг/т ТМ	Около 50
4	Электричество	кВтч/тHM	Около 120
5	Азот	N cum/tHM	Около 2
6	Сжатый воздух	N cum/tHM	Около 0,3

Система автоматизации MBF, как правило, обладает такими характеристиками, как сильная функциональность, высокие стандартные характеристики, высокая надежность, возможность простого расширения, широкие возможности связи, простота внедрения и структуры распределения, а также простота в эксплуатации. Обычно он имеет высокий уровень защиты от электромагнитных помех и ударов, а также модульную вычислительную мощность и способность мгновенного отражения.

Контроль и надзор за работой всего МБФ, как правило, осуществляется из диспетчерской МБФ, которая обычно находится рядом с рабочей платформой МБФ. Система управления обычно состоит из станций наблюдения, главного ПЛК, аварийных сигналов, блокировок и защит. Одна удаленная станция также обычно устанавливается в диспетчерской обработки сырья. Система связана через сеть. Система диспетчерского управления обычно используется для управления параметрами процесса, записи трендов и аварийных сигналов. Установлен ряд полевых приборов для измерения и контроля всех параметров процесса. Некоторые из важных измерений включают (i) измерения давления, (ii) измерения температуры, (iii) измерения расхода, (iv) измерения уровня пыли в доменном газе, (v) измерения уровня запасов, угла желоба и степени открытия дроссельной заслонки, а также (vi) измерение веса шихтовых материалов и многое другое. Кабина управления работой оборудования литейного цеха находится в самом литейном цехе в безопасном месте, откуда оператор может видеть оборудование.

Система водяного охлаждения MBF обычно требует постоянной технической воды на участках, которые включают (i) охлаждение корпуса доменной печи, (ii) охлаждение фурм и фурменных холодильников, (iii) систему газоочистки в случае мокрой газоочистки, (iv) гранулирование шлака, (v) охлаждение верхней гидравлической системы доменной печи, (vi) охлаждение гидравлической системы бурового раствора/буровой машины. Вся вода рециркулируется. Верхний резервуар для воды обычно предусмотрен для удовлетворения потребностей в чрезвычайных ситуациях во время отключения электроэнергии. Основные параметры, относящиеся ко всем системам водоснабжения, контролируются через систему контроля из диспетчерской.