Т Е Х Н І Ч Н І ... МЕТАЛУРГІЯ

ВЕСТНИК
ПРИАЗОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
2000 г.
Вып.№9
ТЕХНІЧНІ НАУКИ
МЕТАЛУРГІЯ
УДК 669.162.211.4
Томаш А.А.
ИЗМЕНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОХОДУ ГАЗОВ В ШАХТЕ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ
ПРИ ПОСЛОЙНОЙ УКЛАДКЕ РУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОКСА
Предложены поправки к расчёту коэффициента сопротивления проходу газов че­
рез столб доменной шихты, учитывающие неравномерность распределения мелкой
фракции в слоях рудных материалов и кокса
Шихта доменных печей состоит из двух основных компонентов, значительно отличаю­
щихся газопроницаемостью: рудных материалов и кокса. Более прочный кокс, из которого пе­
ред загрузкой отсевают фракцию менее 25 мм, практически не содержит мелких частиц и обла­
дает высокой газопроницаемостью. Мелочь крупностью менее 5 мм сосредоточена в рудной
шихте, оказывающей большее сопротивление проходу газов. При послойной укладке кокса и
агломерата, основного железорудного материала в доменной плавке, сопротивление проходу
газов через шихту на 5 25 % больше, чем при их равномерном смешивании [1, 2]. В домен­
ную печь шихтовые материалы обычно загружают послойно. Увеличение сопротивления про­
ходу газов при этом объясняют межслойным эффектом [3]. Снижение газопроницаемости
столба шихты может происходить также из-за неравномерности распределения мелкой фрак­
ции по высоте.
Слой материалов одной подачи высотой h состоит из слоев агломерата (ha) и кокса (hK),
высота которых меняется по радиусу доменной печи в соответствии с изменением рудной на­
грузки PH, отношения массы агломерата к массе кокса
111 'ГУ, канд. техн. наук, доц.
11
Степень неравномерности распределение мелкой фракции по высоте столба доменной
шихты характеризуется коэффициентом неравномерности к
^ ~ (та ~ т к ) / т нач,
(6)
где та, тК - содержание мелкой фракции в слое агломерата и кокса после перераспределения,
д-ед.;
тн„ч - исходное содержание мелочи в агломерате, д. ед.
Максимальная неравномерность в распределении мелочи формируется, если смешивание слоев
агломерата и кокса и перераспределение мелких частиц между слоями в доменной печи полно­
стью отсутствуют. При этом в слое агломерата сохраняется исходное содержание мелочи
(та= тнач), а в слое кокса мелкие частицы отсутствуют (тк= 0). Коэффициент неравномерности
k = 1. Если слои рудных материалов и твёрдого топлива полностью перемешиваются, или мел­
кие частицы равномерно перераспределяются іМежду слоями (та = тк), неравномерность в рас­
пределении мелких частиц по высоте отсутствует, к = 0. Содержание мелочи при частичном её
перераспределении между слоями определяется формулами
Рис. - Зависимость коэффициента сопротивления от исходного содержания мелочи в агломерате при
различной степени неравномерности её распределения но высоте
Зоны:------- -периферийная;
промежуточная;-----------центральная.
Общее содержание мелочи в шихте ш составит
По известным значениям доли мелочи в агломерате, коксе и доменной шихте рассчитываются
значения d, da, dK и
, необходимые для определения поправочных коэффициентов Ап.
Коэффициент сопротивления рассчитывался с учётом перераспределения мелочи между руд­
ными материалами и коксом для периферийной (PH = 3,5 т/т), промежуточной (PH = 6,0 т/т) и
центральной (PH = 1,0 т/т) зон (рис. 1).
С увеличением неравномерности распределения мелкой фракции между рудными и кок­
совыми слоями сопротивление проходу газов может возрастать в 3 - 5 раз. Более сильно нерав­
номерность в распределении мелочи сказывается в центральной зоне с низкой рудной нагруз­
кой. Сравнение экспериментальных [1, 2] и расчётных данных свидетельствует о том, что при
обычных режимах загрузки доменных печей степень неравномерности к = 0,4 - 0,5. Предвари­
тельное смешивание компонентов доменной шихты перед загрузкой способствует снижению к
до 0,1 - 0,3 и повышению газопроницаемости материалов. Раздельная загрузка агломерата и
кокса увеличивает к до 0,6 - 0,7 и приводит к увеличению сопротивления проходу газов.
Выводы
1. При послойной загрузке в доменную печь рудных материалов и кокса формируется нерав­
номерность распределения мелких фракций по высоте слоя. Мелочь в большей степени со­
средоточена в слоях агломерата.
2. Для характеристики неравномерности распределения мелочи в слоях агломерата и кокса
предложен коэффициент неравномерности. При равномерном распределении мелочи между
слоями коэффициент неравномерности равен 0. При сосредоточении всех мелких частиц в
13
рудном слое коэффициент неравномерности принимает значение 1. При обычных режимах
загрузки доменной печи коэффициент неравномерности составляег 0,4 - 0,5.
3. Для учёта влияния неравномерного распределения мелких частиц по высоте слоя на его га­
зопроницаемость целесообразно внести поцравки в расчёт коэффициента сопротивления.
Предложен метод определения поправочных коэффициентов для расчёта коэффициента со­
противления.
4. Сосредоточение мелких частиц в рудных слоях приводит к увеличению сопротивления
проходу газов через столб шихты. Влияние неравномерности распределения мелочи по вы­
соте сильнее в центральной зоне с низкой рудной нагрузкой.
5. Предварительное смешивание рудных материалов и кокса перед загрузкой в печь способст­
вует повышению газопроницаемости шихты за счёт уменьшения неравномерности распре­
деления мелочи по высоте.
Перечень ссылок
1. Тарасов В.П. Газодинамика доменного процесса. - М.: Металлургия, 1990. - 216 с.
2. Влияние смешивания рудного сырья с коксом на газодинамические условия и технико­
экономические показатели доменной плавки / В,И. Логинов, А.Л. Берин, С.М. Соломатин и
др. //Сталь. - 1977. - № 5. - С. 391 - 394.
3. К вопросу о влиянии межслойного эффекта на газопроницаемость шихт / В. О. Вейшедель,
Б.Г. Пластинин, A.A. Тришкин и др. // Известия вузов. Чёрная металлургия. - 1984. - № 3. С. 27 -29.
4. Ergun S. Fluid Flow Through Packed Calumns // Chemical Engineer Progress. - 1952. - Vol. 48. № 2. - P. 89 - 94.
5. РаммА.Н. Современный доменный процесс. - М.: Металлургия, 1980. - 203 с.
Томаш Александр Анатольевич. Канд. техн. наук, доцент кафедры металлургии чугуна,
окончил Мариупольский металлургический институт в 1987 году. Основные направления на­
учных исследований - совершенствование агломерационного и доменного процессов и сниже­
ние энергетических затрат на выплавку чугуна, изучение закономерностей движения зерни­
стых материалов и газов в противоточных реакторах.
14