Неполадки и аварии в работе доменных печей

Жеребин Б. Н., Пареньков А. Е.

Новокузнецк, 2001 г.

Доменная плавка - это сложный комплекс физико-химических процессов, протекающих в условиях высоких температур, комбинированного дутья и повышенного давления газа на колошнике. Главные из них - тепломассообмен и восстановление. Возникая в результате противотока опускающихся шихтовых материалов и восходящих газовых потоков, они определяют газодинамику доменного процесса, зависящую от скорости их движения и взаимного контакта в различных зонах печи. Знание природы и закономерностей процессов, протекающих в рабочем пространстве печи, дает возможность правильного выбора параметровплавки в соответствии с техническими требованиями к конструкциям и оборудованию. При послойной засыпи шихты в доменную печь, являющейся преимущественным методом загрузки, закономерностью схода минерального сырья является его стремление двигаться вертикально, как более тяжелого по сравнению с горючим. Вследствие перераспределения рудные линзы, зажатые давлением столба шихты, частично перемещаются и в горизонтальном направлении. Это явление усиливается при нарушениях нормальной работы и особенно при подви-саниях, при которых в освобождающиеся объемы печи материалы ссыпаются произвольно, перемешиваясь с горючим и отклоняясь от вертикального направления [6]. Кроме того, на характере схода минерального сырья отражается уменьшение его объема за счет уминки, процессов восстановления, размягчения и плавления с образованием первичного шлака. Известно, что структурастолбашихты при движении его в доменной печи неоднородна. Освобождение объемов в горне за счет горениякокса и разрыхления его над фурменными очагами происходит с образованием так называемых эллипсоидов разрыхления материалов [7]. Размеры их определяются геометрическими очертаниями фурменных очагов, зависящих от параметров дутьевого режима, количества, диаметра… РАССТРОЙСТВА ХОДА ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ. ИХ ПРИЧИНЫ И УСТРАНЕНИЕ 2.1. Типовые расстройства В современном доменном производстве даже кратковременное нарушение технологического процессасвязано с большими потерями производства. Несмотря на совершенствование методов ведения доменной плавки, в практике нередко встречаются значительные отклонения от оптимального режима. Они приводят не только к серьезным расстройствам, но и к авариям, создавая условия работы, опасные для обслуживающего персонала. Причины их возникновения и последующего развития многообразны. Нарушения теплового режима, влекущие к изменению объема и расположения по высоте профиля печи зон пластичности (когезии) и шлакообразования; работа, вследствие этого, на осадках; резкие изменения в составе и основности шлака, механическом и ситовомсоставе шихтовых материалов; неправильно установленная система загрузки шихты в печь и дефекты в ее загрузочных механизмах, в том числе нарушение соосности засыпного аппарата с центром печи; работа с хронически переполненным горном из-за частых нарушений графика выпусковпродуктов плавки, излишней основностишлаков и т. д. При относительно небольшом развитии, связанном с нарушением установленного размещения рудных нагрузок по сечению колошника, они легко устраняются известными методами регулирования хода ДОМЕННЫХ печей. Эффективность их зависит от своевременности выявления нарушений, предвидения причин их возникновения и принятия действенных мер для их ликвидации. Это одна из основных задач лица, ведущего печь. Типичными отклонениями от нормального распределения потоков газа и шихтовых минеральной шихтой, нарушение ровности хода. Возникают условия для загромождения горна с частым горением воздушных фурм. При длительных канальных ходах происходит неравномерный разгар профиля или застой шихтовых материалов с образованием настылей. Нередко фурмы заливаются холодными железистыми или повышенной основности шлаками на ходу печи при обрывах шихты или искусственных осадках. Немалую роль в таких расстройствах играют дефекты в работе оборудования, особенно на загрузке печи. В итоге происходит потеря общего технологического графика производства и ухудшение его технико-экономических показателей. Предупреждение расстройств достигается постоянством режима плавки. Оно создается прежде всего стабильностью шихтовых материалов как по физико-химическим, так и по металлургическим свойствам. Основной закон знать, что грузится в доменную печь, должен соблюдаться при всех условиях. Постоянство сырья (даже не отвечающего нормам по своим показателям) - это лучшее его качество, к которому возможно подобрать соответствующий технологический режим. Отсюда необходимость максимального усреднения материалов при подготовке их к плавке, удаления мелочи <3..5 мм и постоянство влажности. Крайне желательна рассортировка материалов на классы по крупности там, где это возможно. Поддержание установленной полноты аппаратуры (несни-жаемого запаса не менее 1/2 емкости бункеров), твердый регламент набора шихты и ее загрузки в печь на установленный уровень засыпи, выпуск продуктов плавки по жесткому графику с нормальной продувкойгорна является главным не только для предупреждения расстройств, но и создания базы для ровного хода печи как главного условия ее высокопроизводительной работы. 2.2. Нарушение нормального газораспределения. Меры предупреждения и ликвидации Периферийный ход. Периферийное движение газов в доменной печи, обусловленное конфигурацией ее профиля и спецификой подводадутья к горну, неизбежно. При относительно небольшом развитии (не более 30-35%) оно имеет положительное значение, будучи «смазкой», уменьшающей трениематериалов о стенки шахты. Но при значительном развитии создаются условия для расстройства хода печи. Названное в доменной практике «периферийным ходом»; оно возникает и развивается вследствие большого количества мелких <3...5 мм) фракций вматериалов бывают: периферийный, осевой, канальный ходы; перекос уровня засыпи; различной степени и вида подвисания шихты (в том числе так называемый «тугой» ход и работа неполным сечением). Вследствие этого происходит похолодание или излишний разогрев печи, перегруз ее осевой зоны. Канальный ход При стремлении максимально использовать энергию газового потока, особенно при неудовлетворительном качестве минерального сырья, невольно допускается ухудшение порозностистолба шихтовых материалов излишней загрузкой руды на периферию. Газ, находя пути наименьшего сопротивления, идет по ней в значительно большем количестве, нежели в среднем по сечению печи. Это бывает при несоответствии дутьевого режима общим условиям производства. Такой ход называется канальным и по своим технологическим показателям прямо противоположен ровному ходу. Он характеризуется большой неравномерностью дутья по фурмам и широким диапазоном температур периферийных газов (от 200 до 600-700°С), изменяющихся в зависимости от расположения каналов. В связи с большой разницей температур по отдельным газоотводам (до 200°С) температурные кривые не перемешиваются и каждая из них идет самостоятельно. Уровень засыпи неровный, с периодическими провалами зондов, попадающих в зоны каналов. Давление колошникового газа с периодическими резкими подъемами («верхние пики»), связанными с заваливанием каналов, созданием подпора газа и последующим его прорывом. Давление дутья неровное, общий и особенно верхний перепады статического давления газа в шахте возрастают. Количество дутья периодически имеет тенденцию к самопроизвольному увеличению и столь же частому снижению, что объясняется непостоянством порозностистолба шихтовых материалов и его переменным сопротивлениемдвижениюпотока газов. Содержание С02 в колошниковом газе по радиусам колошника и кривая СО в горновом газе синхронно фиксируют наличие каналов образовавших нескольких максимумов и минимумов, что подтверждает связь между режимами горна и шахты. Причинами образования каналов обычно бывают: неровный ход с потерей устойчивости опускания столба шихтовых материалов и обусловленного этим изменением напора газового потока. 2.5.4. Зависание шихты, его разновидности, меры предупреждения и ликвидации Зависание шихты - это серьезное расстройство хода доменной печи, которое следует рассматривать как "технологическую" аварию. Оно обозначает прекращение нормального движения шихтовых материалов, восстановление которого иногда требует длительного времени с большой потерей производства. Методы ликвидации подвисания зависят от прочностисводов и причин их образования. Поэтому диапазон мероприятий, направленных на их ликвидацию, широк - от небольших технологических корректировок дутьевого и температурного режимов или параметровколошника до тяжелых искусственных многочисленных осадок с большой потерей дутья. Подвисание, как правило, не бывает внезапным. Ему предшествуют определенные симптомы нарушения установленного режима печи, не замеченные своевременно ее персоналом, если он тщательно не следит за комплексными показаниями контрольно-измерительной аппаратуры. При старых, недостаточно прочных конструкциях, несовершенстве технологии ведения печей и искажении их профиля искусственные осадки и самопроизвольные обрушения шихты часто сопровождались аварийными последствиями. Открывались атмосферныеклапаны с загоранием газа на свечах, происходили не только вдавливание больших конусов в чашу засыпных аппаратов, но и срывы последних с основного колошникового кольца. Допускалось длительное подвисание (по несколько часов) с большими произвольными или искусственными обрушениями шихты, с заливкой воды в печь от поврежденных холодильников, фурм и с "закозлением" горна. Поэтому осаждение шихты должно производиться не более, как через 30 мин. после начала подвисания, с соблюдением этого интервала при повторных осадках. Они особенно опасны при остановках на капитальный ремонт 1-2 разрядов, если при выдувке количество дутья не увязывается с высотой столба шихтовых материалов и на каком-то этапе подъемная сила газов становится больше активного веса оставшейся в печи шихты. При отсутствии контроля за ее уровнем (что является серьезным упущением) подвисание может быть не замечено.