Статья: Анализ влияния пут на выход колошникового газа

В.О. Белоненко, А.А. Корсун. Донецкий национальный технический университет

История доменного производства насчитывает около тысячи лет, из которых более 200 лет доменные печи работают на коксе, и все эти годы идет борьба за повышение эффективности доменной плавки, а главное за снижение расхода кокса. Этот важнейший фактор – снижение расхода кокса – определяет высокую конкурентоспособность и уникальную живучесть доменного производства.

Это снижение достигается вдуванием в фурмы доменной печи в дополнение к основному топливу (коксу) дополнительного. В качестве дополнительного топлива может быть использован – природный газ, пылеугольное топливо (ПУТ), совместное вдувание природного газа и ПУТ, а также перспективное направление – вдувание ПУТ совместно с кислородом (О2) и очищенным колошниковым газом (ОКГ), содержащего до 3…5% СО2+Н2О.

Одним из направлений в доменном производстве предлагается использование доменной печи в качестве генератора газа (в данном случае колошникового газа), совместно с выработкой чугуна при сниженной производительности печи по чугуну. Этого эффекта можно достичь в том случае, если не снижать расход кокса на выработку тонны чугуна, а сжигать 100% кокса и дутье (природный газ, ПУТ, ПУТ + природный газ или ПУТ + О2 + ОКГ).

Анализ данных работы доменной печи №1 ДМЗ, приведенные в книге «Перспективные технологии доменной плавки с применением кислорода и пылеугольного топлива», Ноздрачева В.А. и др., можно увидеть различия по выработке колошникового газа в зависимости от вида дутья, и с учетом снижения расхода кокса на тонну выплавленного чугуна. Результаты такого анализа можно представить в виде таблицы (таблица 1).

Таблица 1 – Выработка колошникового газа с учетом снижения расхода кокса на 1т чугуна

Из таблицы 1 видно, что со снижением расхода кокса снижается и выход газа на 1 тонну чугуна. Нашей задачей является повышение выхода колошникового газа для работы печи в режиме газогенератора при пониженной ее производительности по чугуну. Поэтому, сделав пересчет данных таблицы 1 на 100% расход кокса на выработку 1 тонны чугуна, получили следующие результаты по выходу газа (таблица 2).

Таблица 2 – Выработка колошникового газа на 100% расход кокса на 1 тонну чугуна

Из анализа таблицы 2 можно сделать вывод, что в случае 100% расхода кокса + дутье выход колошникового газа резко повышается, по сравнению с выходом газа при сниженном расходе кокса (таблица 1). Особенно этот эффект заметен в двух последних случаях, где выход колошникового газа повышается более, чем на 1000 м3/т чугуна.

В результате, можно сделать вывод, что доменная печь помимо выработки чугуна в случае 100% расхода кокса и дутья может генерировать дополнительно колошниковый газ, который в дальнейшем можно очистить (ОКГ) и подавать вместе с дутьем (вариант дутья: кокс + ПУТ + О2 + ОКГ), кроме этого доменный газ вместе с коксовым и природным газами используют при выработке пара в котлах на ТЭЦ. Этот вариант дутья является самым перспективным в настоящее время, но его недостатком является отсутствие промышленного оборудования для производства ОКГ в массовых количествах в условиях доменного цеха, дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты, необходимые при производстве ОКГ.

Также можно сделать еще один немаловажный вывод, что при варианте дутья кокс + ПУТ + О2 + ОКГ горючих компонентов в колошниковом газе, т.е. СО + Н2, содержится 70 – 76%, а при остальных вариантах их количество равно 30 – 35% от общего состава газа (СО2, СО , Н2, N2). Большее содержание горючих составляющих в газе (в данном случае ~ в 2 раза больше) говорит о том, что его низшая рабочая теплота сгорания выше, а, значит, он наиболее эффективен при сжигании в доменной печи. В колошниковом газе содержится от 50 до 55 процентов азота (кроме последнего варианта, где содержание N2=1…4%), что отрицательно сказывается на экологической ситуации и снижает теплоту сгорания газа.

Кроме вышесказанного можно сделать вывод, что повысив выход колошникового газа и увеличив его теплоту сгорания, возможна полная замена использования природного газа в котельных агрегатах на ТЭЦ.