Повышение газопроницаемости спекаемого слоя аглошихты

ВЕСТНИК

ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА 1999г. Вып.№8

УДК 622.788.36

Русских B.IÏ.1, Кривенко C.B.2

ПОВЫШЕНИЕ ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТИ СПЕКАЕМОГО СЛОЯ АГЛОШИХТЫ

Описаны способы управления процессом окомкования на основе приборов определения порозности и газопроницаемости слоя окомкованной аглошихты в потоке. Описан новый способ оптимизации аглопроцесса на основе модели газопроницаемости слоя агчошихты, которая определяет оптимальные параметры работы аг-ломашины с учетом их комплексного влияния на производительность, качество агломерата и энергетические затраты.

Агломерация методом просасывания является самым распространенным способом подготовки шихтовых материалов к доменной плавке. Порозность и газопроницаемость спекаемого слоя шихты являются одними из основных факторов, определяющих технико-экономические показатели аглопроцесса. В производственных условиях порозность и газопроницаемость слоя окомкованной аглошихты (АШ) колеблются в широких пределах. Наиболее эффективное управление процессом окомкования можно достичь путем определения газопроницаемости (порозности) слоя АШ в потоке.

Существует способ управления окомкованием AI II на основе комплексной динамической модели процесса окомкования по порозности слоя АШ на выходе из БО 11 ]. Для его реализации разработан способ определения порозности слоя зернистого материала в непрерывном потоке [2]. Сущность предлагаемого способа определения порозности сыпучего материала заключается в определении объема воздуха в слое сыпучего материала Окомкованную АШ подают непрерывным потоком из БО в загрузочный бункер рабочего прибора. В результате вращения барабана питателя происходит непрерывная загрузка шихты в измерительную камеру (ИК) прибора. Количество загружаемого в ИК сыпучего материала задают положением регулировочной задвижки, которая изменяет площадь окна загрузочного бункера. Одновременно по системе трубопроводов в ИК рабочего и компенсационного приборов сверху подают контролирующий газ (например, С02). Количество поступающего в ИК контролирующего газа должно быть достаточным для нормальной работы прибора и равно количеству воздуха, поступающего в пустотах сыпучего материала. В результате ссыпания сыпучего материала через ИК рабочего прибора воздух пустот смешивается с контролирующим газом При этом текущая концентрация контролируемой составляющей газа изменится. Чтобы исключить влияние количества подаваемого газа на измерения порозности, его значение должно быть постоянным. Кроме того, за счет использования компенсационного метода измерений незначительные отклонения от оптимального количества подаваемого контролирующего газа не повлияют на измеренное значение порез-ности слоя сыпучего материала. Регулирующим органом устанавливают количество подаваемого контролирующего газа в ИК компенсационного прибора. Но положению регулирующего органа определяют величину порозности слоя окомкованной АШ.

Концентрация контролируемой составляющей газа также зависит от количества воздуха, поступающего не через систему камер. Поэтому конструкция прибора обеспечивает минимум поступления воздуха снаружи через неплотности. Кроме: того, количество ссыпаемой из барабана-окомкователя АШ в загрузочный бункер рабочего прибора намного больше загружаемого в ИК, поэтому загрузочный бункер постоянно заполнен.

Концентрации контролируемой составляющей газа в рабочей и компенсационной камерах измеряют с помощью датчиков. По измеренной разности концентраций выдают сигнал ис-

1 ПГТУ, канд. техн. наук., доц.

' ПГТУ, аспирант

полнительному механизму на перемещение регулирующего органа. Изменяя его положение, регулируют количество подаваемого контролирующего газа в компенсационный прибор и выравнивают концентрации газа в обеих камерах.

По положению регулирующего органа на основе градуировочной характеристики разработанного прибора рассчитывают текущее значение порозности слоя для регулирования процесса окомкования АШ.

Разработан способ управления окомкованием АШ на основе прибора определения газопроницаемости слоя окомкованной АШ (ПГП) в непрерывном потоке на выходе из БО [3]. Г11П аналогичен рабочему прибору в способе определения порозности. Для измерения газопроницаемости слоя сыпучего материала АШ ссыпают непрерывным потоком из БО в загрузочный бункер ПГП. Шихту из бункера ребристым барабанным питателем непрерывно подают в ИК с постоянным расходом. В связи с тем, что количество ссыпаемого из БО сыпучего материала намного больше подаваемого в ИК, то загрузочный бункер постоянно полностью заполнен. Таким образом, высота слоя окомкованной АШ постоянная и равна высоте загрузочного бункера.

Для выгрузки шихты из ИК клапан разгрузочного узла периодически открывается. При этом количество выгружаемого сыпучего материала равно количеству загружаемого. Для исключения зависания сыпучего материала внутри ИК и попадания его в трубопроводы ограничивают максимальный уровень загруженного в нее сыпучего материала. При малом поступлении окомкованной шихты в ИК возможны большие утечки воздуха через неплотности при закрытии снизу клапаном разгрузочного узла. Количество подаваемого в ИК сыпучего материала устанавливают положением регулировочной задвижки загрузочного бункера.

Одновременно по системе трубопроводов в ИК прибора подают воздух. Количество подаваемого воздуха должно быть достаточным для нормальной работы устройства, т.е. чтобы давление в ИК успевало стабилизироваться на максимальном значении и шихту не "выдувало" из загрузочного бункера. Для того, чтобы исключить влияние количества подаваемого в ИК воздуха на значение измеренного датчиком перепада давления в слое окомкованной АШ, его значение должно быть постоянным.

Слой сыпучего материала в загрузочном бункере ПГП препятствует прохождению воздуха наружу из ИК. Поэтому при закрытом клапане разгрузочного узла давление в ИК зависит от газопроницаемости слоя окомкованной АШ. Воздух от ИК но трубопроводам подают к датчику, с помощью которого измеряют давление в ИК. В связи с тем, что клапан разгрузочного узла открывается периодически, необходимо контролировать максимальное давление в ИК. Это создает определенные трудности при эксплуатации ПГП. Этот недостаток легко устраним путем "сглаживания" сигнала и контроля его среднего значения или путем обработки сигнала на УВМ и поиска его максимального значения.

Разработан способ оптимизации аглопроцесса путем регулирования начальной газопроницаемости слоя АШ, процессов зажигания и спекания на основе математической модели газопроницаемости слоя окомкованной АШ [4].

Модель газопроницаемости слоя сыпучего материал а с остоит из описания гранулометрического состава АШ по его высоте; модели слоя АШ и модели движения газа в нем. Исходными технологическими параметрами являются данные рассева проб АШ по высоте слоя; высота уложенного слоя и расход воздуха через него.

Газопроницаемость слоя незажженной АШ регулируют расходом воды, который устанавливают в соответствии с заданной оптимальной влажностью АШ на выходе из БО. Требуемый расход воды определяют с помощью разработанных приборов или какими-либо другими известными способами. Количество загружаемой на агломашину шихты регулируют изменением числа оборотов барабана питателя и размера окна выдачи. Угол наклона отражательного листа загрузочного устройства устанавливают на рассчитанном моделью оптимальном значении, при котором обеспечивается наибольшая газопроницаемость слоя АШ. Кроме того, на многих аглофабриках постель получают без специального грохочения, используя лишь сегрегацию шихты по крупности непосредственно при загрузке на агломашину.

В спекаемом слое существуют две зоны теплообмена: нал зоной горения твердого топлива и под ней. Кроме того, на процессы теплообмена в слое существенно влияют свойства шихты - теплоемкость, теплопроводность, объемная масса, пористость, крупность шихтовых материалов и образованных из них гранул. Управление содержание?,г твердого топлива в верхних и

нижних горизонтах слоя позволяет выровнять температурно-тепловой режим по его высоте.

Процесс зажигания существенно влияет на дальнейший ход спекания. Количество тепла в результате сгорания газов в горне должно обеспечить не только подогрев шихты, но и устойчивый и быстрый процесс горения твердого топлива. Расход тепла на зажигание зависит от физико-химических свойств шихты, продолжительности зажигания и его интенсивности. Предварительно моделью рассчитывается процесс горения топлива: устанавливается требуемый расход газа и воздуха, соответствующего заданному составу продуктов горения и температуре зажигания шихты.

Для обеспечения нормального течения процесса зажигания газы, образующиеся в зажигательном горне, должны пройти через слой шихты:, т.е. каждой интенсивности зажигания должно соответствовать определенное разрежение под колосниками тележек. Разрежение в вакуум-камерах, находящихся в зоне горна агломашины, регулируют положением шибера При выборе рационального вакуума в каждом отдельном случае учитывают величину нежелательных подсосов. Разрежение в остальных вакуум-камерах регулируют изменением высоты слоя путем перемещения наклонного отражательного листа загрузочного устройства

Процесс спекания должен заканчиваться над последней вакуум-камерой. Скорость движения агломашины зависит от вертикальной скорости спекания. Законченность процесса спекания определяют с помощью модели и контрольно-измерительных приборов. По полученным результатам регулируют скорость движения аглоленты .

Количество загружаемой шихты согласуют с производительностью агломашины. Расход твердого топлива устанавливают в соответствии с рассчитанной оптимальной температурой слоя после зажигания. Соотношение компонентов устанавливают в отделении дозирования.

Выводы

1. Разработаны новые способы определения порозноспл и газопроницаемости слоя зернистого материала любого гранулометрического состава в потоке

2. Оптимизация процесса окомкования АШ по порозности в: газопроницаемости ее слоя на основе разработанных способов существенно повысит технико-экономических показатели работы аглофабрик.

Перечень ссылок

1. Русских В.П., Кривенко СВ., Кривенко О.В. Способ и система управления качеством окомкования агломерационной шихты II Вестник Приазов. гос. техн. ун-та: Сб.науч.тр. - Мариуполь, 1998.-Вып. 6.-С. 11-14.

2. Пат. 24673 Укр., МКИ С 01 N 15/08. Способ и устройство определения порозности /Власюк Ю.Н., Кривенко СВ., Кривенко О.В., Русских В.П. - №97063251; Заявл. 27.06.97; Опубл. 04.08.98 -С.2.

3. Русских В.П.. Кривенко СВ., Кривенко О.В. Исследование газопроницаемости слоя агло-шихты // Придшпровський науковий вютник - 1998. - № 96(16:).-С.6-8.

4. Русских В.П., Кривенко СВ., Кривенко О.В. Модель газопроницаемости слоя шихты И Придшпровський науковий вютник - 1998. - № 95(162). С 27-29.

Русских Владимир Петрович. Канд. техн. наук., доц. кафедры металлургии чугуна, окончил Ждановский металлургический институт в 1966 году. Основны е направления научных исследований - совершенствование агломерационного и доменного процессов и снижение себестоимости производимого агломерата и чугуна, снижение энергозатрат на производство.

Кривенко Сергей Викторович. Аспирант кафедры металлург ии чугуна, окончил Приазовский государственный технический университет в 1996 году Основные направления научных ис-

С ГГ £ Я О ЯЗИ ИИ — ппК ГпппИ I [ОТшитииП пгтгпгтттАгтя гт рни-ягрггтие грАггпых/Спгтх* пппи'Шптамлгп ог-