Неполадки и аварии в работе доменных печей

Жеребин Б. Н., Пареньков А. Е.
Новокузнецк, 2001 г.

Ссылка доступна только зарегистрированным пользователям.
Неполадки и аварии в работе доменных печей

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 параметров плавки 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 структура столба шихты при движении его в доменной печи неоднородна. Освобождение объе­мов в горне за счет горения кокса 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 процесса связано 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 ситовом составе 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 выпусков продуктов плавки, излишней основности шлаков 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 продувкой горна 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 подвода дутья к горну, неизбежно. При отно­сительно небольшом развитии (не более 30-35%) оно имеет положительное значение, будучи «смазкой», уменьшающей трение материалов 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 порозности столба 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 порозности столба шихтовых материалов и его пере­менным сопротивлением движению потока 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 прочности сводов и причин их образования. Поэтому диапазон мероприятий, направленных на их ликви­дацию, широк - от небольших технологических корректировок дутьевого и температурного режимов или параметров колошника 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 атмосферные клапаны 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.