предложено в секторах с повышенным расходом дутья (в местах врезки прямого воздухопровода и диаметрально противоположном ему) использовать воздушные фурмы (по 4 шт.) с увеличенным расстоянием места ввода природного газа от носка фурмы (500 мм и более)


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
190



Список использованных источников


1.

Davenport W.G., King M., Schlesinger M., an
copper, fourth edition.


Oxford: Elsever Sci. Ltd., 2002.


481 p.

2.

copper.


Oxford.
Pergamon, 1996.


460 p.

3.

Gerlach J., and Herfort
P. The Rate of Oxygen Uptake by Molten Copper // Metal.
1968.
22 11. Р. 1068

1090.

4.

Жуков В.П., Спитченко В.С., Новокрещенов С.А., Холод С.И.
Рафинирование меди.


Екатеринбург: УрФУ, 2010.


317 с.

5.

Жуков В.П., Скопов Г.В., Холод С.И. Пирометаллургия меди
.



Екатеринбург: УрО
РАН, 2016.


632 с.

6.

Агеев Н.Г. Моделирование процессов и объектов в металлургии
.


Екатеринбург:
Изд
-
во Урал. ун
-
та, 2016.


108 с.

7.

Краснов М.П., Киселев А.И., Макаренко Г.И. и др. В
ся высшая математика. Том 6.
Вариационное исчисление, линейное программирование, вычислительная математика, теория
сплайнов.


М.: Либроком, 2013.


256 c.

2.

Стренг Г. Линейная алгебра и ее применение.


М.: Мир. 1980.


456 с.

3.

Каханер Д., Моулер К., Нэш С.
Численные методы и программное обеспечение.


М.: Мир. 1998.


575 с.

4.

Лунгу К.Н. Линейное программирование. Руководство к решению задач.


М.:
Физматлит, 2005.


128 с.

5.

Лунгу К.Н., Норин В.П., Письменный Д.Т. Сборник задач по высшей математике.


М.: Айрис
-
пресс, 2011.


592 с.

6.

Vanderbei R.J.
Linear Programming. Foundations and Extensions
.


Berlin: Springer,
2007.


464 p.

7.

Venkata Rao R., Kalyankar V.D., and Waghmare G.

Parameters optimization of selected
casting processes using teaching
-
learning
-
based opt
imization algorithm // Applied Mathematical
Modelling.
2014. Vol. 38, No. 23. P. 5592

5608.

8.

Huijun F., Lingen Ch., Zhihui X., Zemin D., and Fengrui S.

Е
neralized constructal
optimization for solidification heat transfer process of slab continuous casting b
ased on heat loss
rate // Energy.
2014. Vol. 66. P. 991

998.


УДК 669.162.22

52

М. Ю.
Ширшов
1
,
В. Г.
Дружков
1
,
И. Е.
Прохоров
2

30

1

ФГБОУ ВО Магнитогорский государственный технический университ
ет

им
ени
Г.И.

Носова,
г.
Магнитогорск
, Россия

2

ПАО Магнитогорский металлургический комбинат,
г. Магнитогорск, Россия


РЕЗУЛЬТАТЫ ПОИСКА
П
УТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ РАВНО
МЕРНОСТИ
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ГОРЯЧЕ
ГО ДУТЬЯ ПО ФУРМАМ Д
ОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ


Аннотация

Рассмотрены варианты

подвода горячего дутья к кольцевому воздухопроводу, и
геометрии фурменных приборов, как одна из причин неравномерного распределения дутья по
фурмам доменных печей. Предложены рациональные сопряжения прямого воздухопровода
с кольцевым, а также рацион
альные сочетания конструкции узла подвода горячего дутья
к кольцевому и вывода его из кольцевого воздухопровода в фурменные приборы, при
реализации которых неравномерность распределения дутья будет минимальна.




30

©

Ширшов М.

Ю., Дружков В.

Г., Прохоров И.

Е.
, 2018

191

Ключевые слова
: п
ечь доменная, подача горяче
го дутья в горн, кольцевой и прямой
воздухопроводы, равномерность распределения горячего дутья по фурмам, геометрия
фурменных приборов, узел подвода.


Abstract

T iv of  o  i fo  cici c  o of  
apparatus as one of the reasons for non
-
uniform hot blast distribution were discussed. Rational
iio of  ic c o  cici o  io coiio of o  i
cocio o  cici c  i ov fo 
e duct to the tuyere apparatus thus
compensating the non
-
uniform hot blast distribution were offered.

Keywords
:
  fc,   of o ow fo  , cici  ic
ducts, the uniformity of hot
-
blast distribution in tuyeres, g
eometry of a tuyere apparatus, a supplying
unit.


Равномерное распределение газов по окружности доменной печи является одним из
условий, определяющих высокую эффективность доменной плавки. Неравномерность
распределения горячего дутья по фурмам снижает техн
ико
-
экономические показатели работы
доменной печи [1

4].

Причинами образования такой неравномерности могут быть [1

4]:



односторонний подвод горячего дутья под прямым углом к кольцевому
воздухопроводу, в результате чего расход его на фурмах в секторах вво
да и диаметрально
противоположных ему выше;



подвод дутья к кольцевому воздухопроводу в двух местах сверху увеличил количество
секторов с повышенным расходом дутья по фурмам. Такая схема подвода была реализована
на доменной печи № 9 полезным объемам 5037
м
3

Криворожстали и доменной печи № 5 с
полезным объемом 5580 м
3

Северстали [4];



разная газопроницаемость материалов в надфурменных зонах из
-
за неравномерного
окружного распределения шихты;



изменение сечения фурм при зарастании их шлаком;



работа п
ечи с перекосом поверхности засыпи шихты на колошнике;



искажение профиля печи в связи с излишним разгаром футеровки в секторах над
чугунными и шлаковыми летками, образованием настылей и гарнисажа излишней толщины;



неполное смешивание горячего и холод
ного воздуха при работе смесительного
клапана;



разные величины архимедовой силы по секторам горна на выпуске, а значит и скорости
схода и разрыхленности материалов;



геометрия фурменных рукавов, попадание в конфузоры фурменных приборов
фрагментов огнеуп
орных изделий при частичном разрушении камеры горения
воздухонагревателей и воздухопровода горячего дутья.

Удалось выявить новые причины неравномерного распределения дутья по фурмам.
Например, место врезки в кольцевой воздухопровод устройства для взятия пе
чи на тягу,
которое создает дополнительную турбулентность потока горячего дутья в этом секторе.

Повышение равномерности распределения дутья по фурмам будет способствовать
лучшему использованию тепловой и химической энергий газа.

Исследования показали, чт
о не менее эффективным может быть совершенствование
конструкции узла подвода горячего дутья к кольцевому.

На кафедре Металлургия черных металлов МЧМ МГТУ им. Г.И. Носова была
поставлена задача изучить влияние подвода горячего дутья к кольцевому воздухо
проводу
доменной печи по одному из трех вариантов, в зависимости от конкретных условий:



первый вариант рисунок 1
,
а
 односторонний подвод горячего дутья к кольцевому
воздухопроводу доменной печи, выполненный перпендикулярно, при этом диаметры
кольцевого

и прямого воздухопроводов одинаковы;

192



второй вариант рисунок 1
,
б
 односторонний подвод дутья к кольцевому
воздухопроводу доменной печи, выполненный не перпендикулярно, а тангенциально по
касательной, при этом диаметры кольцевого и прямого воздухопров
одов одинаковы;



третий вариант рисунок 1
,
в
 двусторонний подвод дутья с двумя местами врезки в
диаметрально противоположных направлениях к кольцевому воздухопроводу доменной
печи, выполненный не перпендикулярно, а тангенциально по касательной, при
этом
диаметры кольцевого и прямого воздухопроводов одинаковы.

Работы проводились в лаборатории физического моделирования доменного процесса на
круглой, разъемной модели доменной печи, с полезным объемом V
п
 3200 м
3
, выполненной
из оргстекла в масштабе 1:5
0 без загрузки и с загрузкой шихтовых материалов, с
перпендикулярным и тангенциальным подводами прямого воздухопровода горячего дутья к
кольцевому, при этом диаметры кольцевого и прямого воздухопроводов одинаковы. Сыпучей
средой служила смесь шамотной ф
ракции 0,8

1,8 мм и агломерационной фракции

0,85

1,6 мм крошек, с насыпной плотностью 1,325 г/см
3
. На модели в кольцевой
воздухопровод подавался холодный воздух 22 °C с помощью лабораторных воздуходувок.
Скорость истечения дутья из патрубков воздух
одувки и через фурмы определяли с помощью
термоанемометра ТТМ

2

01.


а
б
в

Рис
.

1
.

Общий вид кольцевого воздухопровода

на модели доменной печи V
п
3200 м
3

М 1:50: 1

28


фурменные приборы;

p
0,

p
0



p
7



отверстия для отбора статического давления; Q
д



подача дутья


В ходе исследования на физической модели доменной печи проведена серия
экспериментов, которые в целом можно разделить:



исследования равномерности распределения дутья по фурмам без загрузки шихтовых
материалов;



исследование распределения п
олного давления по кольцевому воздухопроводу с
загрузкой шихтовых материалов;



компьютерное моделирование потоков дутья.

При одностороннем перпендикулярном подводе скорость дутья из патрубка
воздуходувки 30

м/с среднее значение скорости υ
ср.
 составило

17,3

м/с, максимальное
отклонение от среднего значения δ 5,9

%; при одностороннем тангенциальном подводе
скорость дутья из патрубка воздуходувки 30 м/с υ
ср
17,4 м/с и δ3,6

%; при двустороннем
193

тангенциальном подводе скорость дутья из патрубка воздухо
дувки 25 м/с υ
ср
27,1 м/с и δ2,7

%.

При одностороннем перпендикулярном подводе среднее значение давления 
ср.
)
составило 5,13 кПа, максимальное отклонение от среднего значения δ 1,88

%; при
одностороннем тангенциальном подводе 
ср.
5,26 кПа и δ1,67

%
; при двустороннем
тангенциальном подводе 
ср.
4,41 кПа и δ1,51

%.

При одностороннем тангенциальном подводе дутья полное давление выше. Объясняется
это тем, что при таком способе ввода дутья, поток, попадая в кольцевой воздухопровод, не
встречая на своем
пути препятствий, скользит по нему, увеличивая скорость движения и
динамическое давление. В результате снижается статическое давление и расход дутья по
фурменным приборам на участке ввода и диаметрально противоположного ему. Происходит
закручивание потока,

что позволяет поддерживать стабильность динамического напора и
скорости движения потока дутья.

Другой методикой изучения движения потоков дутья в кольцевом воздухопроводе
является компьютерное моделирование. На основании физической модели была разработана

компьютерная модель учитывались размеры, которая позволила изучить движение потоков
дутья в кольцевом воздухопроводе.

После того, как были произведены расчеты, были сформированы поля скоростей,
изображенных на рисунках 2
а

2
в
.

а
б
в

Рис
.

2
.
Поля скорост
ей


При перпендикулярном подводе видно, что поток ударяется о стенку кольцевого
воздухопровода, разбивается на два потока, при этом снижается скорость, увеличивается
статическое давление см. рисунок 2
а
).

В отличие от перпендикулярного подвода, при тангенц
иальном подводе, поток, не
встречая на своем пути препятствий, продолжал двигаться по кольцевому воздухопроводу,
при этом средние скорости и динамическое давление были значительно выше см. рисунок

2
б
)

Тоже самое происходило и при двустороннем тангенциальн
ом подводе. Создаются в
кольцевом воздухопроводе два последовательно направленных друг за другом потока.
Поддерживается при этом их взаимное ускорение см. рисунок 2
в
).

В реальных условиях прямой воздухопровод соединяет между собой блок
воздухонагревателей

(3

4 штуки и доменную печь. Блок воздухонагревателей обычно
располагается с одной стороны, поэтому двусторонний тангенциальный подвод горячего
дутья, как на модели доменной печи см. рисунок 1
б
 реализовать невозможно. Предложена
конструкция, представлен
ная на рисунке 3, в которой прямой воздухопровод снабжен

V
-
образной вставкой, одна ветвь которой напрямую соединена с входным отверстием одного
патрубка кольцевого воздухопровода, а вторая ветвь указанной вставки выполнена
удлиненной, в виде изогнутой по
форме кольцевого воздухопровода наружной трубы,
соединенной с входным отверстием другого патрубка.

На данное устройство для ввода горячего дутья получен патент №

158168 [5].

194


Рис
.

3
.

Устройство для ввода горячего дутья в доменную печь:

1


кольцевой возд
ухопровод горячего дутья; 2

фурменные приборы; 3


доменная печь;

4, 5


патрубки; 6



прямой воздухопровод; 7


V
-
образная вставка; 8,9

ветви


Рассмотрены различные варианты подвода горячего дутья к кольцевому
воздухопроводу, сочетания узла подвода гор
ячего дутья в кольцевой и вывода его в
фурменный прибор.

На рисунке 4 показаны узлы подвода горячего дутья к кольцевому воздухопроводу при
различном угле наклона прямого воздухопровода к горизонту, а также геометрия фурменных
приборов на действующих печах.

Приведенные варианты не исчерпывают описания всех
практически встречающихся способов сочетания подвода к кольцевому и вывода из него
горячего дутья.


а

б

в

Рис
.

4
.

Подвод горячего дутья к кольцевому воздухопроводу 
а
,
б
)

и геометрия фурменных прибор
ов 
в
)


Даны предложения по выбору рациональных вариантов подвода горячего дутья к
кольцевому воздухопроводу, представленные на рисунках 5 и 6.

В случаях
б
,
г
,
д
,
е
, показанных, на рисунке 5, кольцевой воздухопровод лежит в одной
плоскости с прямым, в от
личие от в, где подвод горячего дутья выполнен под углом. Однако,
целесообразно при проектировании новых и реконструкции существующих доменных печей
использовать сочетания в, г и е, так как вероятность прямого попадания струи горячего дутья
в полость фурме
нного прибора снижается.

Другой тип подвода, на рисунке 6 предполагает подвод горячего дутья сверху. Наиболее
приемлемыми вариантами будут
в

и
г
. Геометрия фурменного прибора
б

гарантирует прямое
попадание струи горячего дутья.


195

а

б

в

г


д

е

Рис
.

5
.

Односторонний подвод горячего дутья к кольцевому воздухопроводу:

а



прямой подвод горячего дутья;
б
,
в
,
г

− фурменные приборы типовой конструкции;

д



конструкция фурменного прибора

Гипромеза;

е



конструкция фурменного прибора фирмы P 


а

б


в


г

Рис
.

6
.

Односторонний подвод сверху горячего дутья к кольцевому воздухопроводу

с двумя патрубками:
а



прямой подвод горячего дутья;
б



фурменные приборы

типовой конструкции;
в



конструкция фурменного прибора

Гипромеза;

г



конструкция
фурменного прибора фирмы P 


196

Необходимо отметить, что врезка прямого воздухопровода в кольцевой осуществляется
между фурмами, но чем больше полезный объем печи, тем меньше расстояние между осями
воздушных фурм, а диаметры прямого и кольцевого воз
духопроводов увеличиваются
существенно. Поэтому становится очевидным, что с увеличением полезного объема печи
больше вероятность прямого попадания части струи горячего дутья в конфузоры фурменных
приборов.

Пока не реализован тангенциальный подвод горячего
дутья к кольцевому
воздухопроводу на печах, предложено в секторах с повышенным расходом дутья в местах
врезки прямого воздухопровода и диаметрально противоположном ему использовать
воздушные фурмы по 4 шт. с увеличенным расстоянием места ввода природно
го газа от
носка фурмы 500 мм и более, в остальных секторах


с обычным подводом на расстоянии
250 мм от носка фурмы. Увеличение расстояния места ввода от носка фурмы с 250 до 500
будет способствовать росту времени пребывания природного газа в фурме, а

значит, и степени
полного сгорания его, повышения температуры газовоздушной смеси, что приведет к
увеличению объема и скорости истечения её. Сопротивление фурм проходу газовоздушной
смеси возрастет, расход дутья на них уменьшится, а в остальных


увеличит
ся.

Наличие достоверной информации о расходе дутья позволяет организовать
технологический контроль за равномерностью его поступления по фурмам. Точность
измерения расходов дутья на отдельно взятую фурму можно повысить выбором рациональных
мест отбора импул
ьса, а также увеличением диаметра трубок магистрали с 0,5 до 1 дюйма.

Заключение

При проектировании новых и реконструкции существующих доменных печей
необходимо уделять внимание подводу горячего дутья к кольцевому воздухопроводу.

Повышению равномерности ра
спределения горячего дутья по фурмам доменных печей
будет способствовать:



оснащение доменных печей кольцевым воздухопроводом с тангенциальным подводом
горячего дутья;



рациональные сопряжения прямого воздухопровода с кольцевым и сочетания
конструкции уз
ла подвода горячего дутья к кольцевому и вывода его из кольцевого
воздухопровода в фурменные приборы.

Контроль и регулирование распределения дутья по фурмам доменной печи
представляют значительные возможности: по расходу дутья через фурмы можно судить об
и
зменении газопроницаемости столба шихтовых материалов в определенном секторе
доменной печи, а регулирование расхода дутья по фурмам дает возможность воздействовать
на распределение газового потока, оперативно бороться с каналами и продувами.


Список исполь
зованных источников


1.

Методы определения расхода горячего дутья на отдельно взятую фурму в горне
доменной печи

/ В.Г. Дружков, М.Ю. Ширшов, И.Е. Прохоров

// Вестник Магнитогорского
государственного технического университета им. Г.И. Носова.



2015.



№ 2.



С.

21

27.

2.

Дружков В.Г., Ширшов М.Ю. Совершенствование конструкции узла подвода
горячего дутья в кольцевой с целью повышения равномерности распределения дутья по
окружности

// Металлург.



2016.



№ 12
.


С 39

43.

3.

Ширшов М.Ю. Дружков В.Г. Влияние подвода

горячего дутья в кольцевой
воздухопровод на распределение его по фурмам доменной печи

// ОАО Черметинформация.
Бюллетень НТиЭИ. Черная металлургия
.

− 2016.



№8
.


С. 29

38.

4.

Большаков В.И. Технология высокоэффективной энергосберегающей доменной
плавки

/

В.
И. Большаков.


Киев: Наукова думка, 2007.


410 с.

5.

Патент РФ на полезную модель №158168. Устройство для ввода горячего дутья в
доменную печь. Дружков В.Г., Ширшов М.Ю. Патентообладатель МГТУ им. Г.И. Носова.
Опубликовано 20.12.2015 в БИ и ПМ № 35.



Приложенные файлы

  • pdf 42040446
    Размер файла: 1 012 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий