Бережинская Е.Я. Вдувание очищенного колошникового газа в доменую печь//Сборник физико-металлургического факультета. "Металлургия и обработка металлов"- 2005

Доменное производство является основным потребителем коксующихся углей.

Коксохимическое производство является в настоящий момент одним из наиболее экологически вредных производств черной металлургии. Кроме того, коксующиеся угли являются первичным природным сырьем. Поэтому актуальной остается проблема замены кокса другими альтернативными источниками топлива для использования в процессе доменной плавки.

Предпосылкой замены кокса различными аналогичными по восстановительной способности материалами является постепенное истощение природных ресурсов, а также постепенный рост себестоимости кокса.

В качестве альтернативных источников в настоящее время являются различные газо-дутьевые добавки, такие как природный газ, коксовый газ, колошниковый газ, пылеугольное топливо, мазут. Наиболее целесообразно использование коксового и колошникового газов, так как в отличие от природного газа и пылеугольного топлива они являются побочными продуктами плавки, а не исходными природными ресурсами, что также является преимуществом с экологической точки зрения. Применение в качестве альтернативной дутьевой добавки очищенного колошникового газа более целесообразно, т.к. он образуется в процессе плавки непосредственно в доменном цехе и нет необходимости дальней транспортировки.

Перед вдуванием в доменную печь колошниковый газ необходимо очистить.

На первом этапе газ проходит стандартную трехступенчатую очистку от пыли: грубую, полутонкую и тонкую.

Разработаны две схемы очистки доменного газа – мокрая и сухая.

По мокрой схеме газ из колошника доменной печи по газоходу отводится в систему газоочистки. В сухом пылеуловителе инерционного или центробежного типа доменный газ очищается от крупной пыли до конечного пылесодержания 5-10 мг/м³. В полом скруббере газ охлаждается и очищается от крупной пыли. Запыленность доменного газа после скруббера составляет 2-4 мг/м³, а иногда и меньше. Окончательная очистка доменного газа осуществляется в скоростном пылеуловителе с трубами Вентури. В трубе или трубах Вентури (в зависимости от объема доменной печи) происходит укрупнение мелкодисперсной пыли. Наиболее укрупненная пыль и капли жидкости выводятся из газа в инерционном пыле- и брызгоуловителе. А окончательная очистка газа от пыли до требуемого конечного пылесодержания осуществляется в центробежном скруббере. Очищенный газ отводится в коллектор чистого газа и оттуда подается потребителям. Для повышения давления газа в доменной печи перед центробежным скруббером установлена дроссельная группа.

После очистки от пыли газ необходимо очистить от диоксида углерода. Наличие во вдуваемом газе таких окислительных компонентов как диоксид углерода и вода отрицательно влияет на его восстановительную способность дутьевой добавки.

Для этого могут быть применены несколько методов:

1. Водная очистка под давлением, а также физическая абсорбция органическими растворителями, имеющими низкое давление паров при обычной температуре.
2. Моноэтаноламиновая очистка при атмосферном давлении.
3. Очистка горячим раствором поташа.

Часто отмывка колошникового газа совмещается с отмывкой продуктов конверсии другого топлива, богатого СО и водородом, вводимого в циркулирующий поток колошникового газа. Сокращение расхода кокса достигается именно благодаря высокой восстановительной способности монооксида углерода, а также водорода.

При использовании очищенного колошникового газа можно почти полностью исключить использование более дефицитного природного газа и снизить затраты на производство чугуна. Доменный процесс с вдуванием колошникового газа, очищенного от окислителей, таких как двуокись углерода и вода, в рециркуляционном режиме является более устойчивым по сравнению с обычным, так как изменение количества восстановителей, вносимых в печь с вдуваемым газом, вызванное колебанием степени непрямого восстановления, действуем на изменение степени непрямого восстановления в противоположном направлении, что обеспечивает саморегулирование процесса. Регулирование процесса легче осуществлять при меньшем времени оборота газа, т.е при меньшей протяженности трубопроводов и емкости газоочистки.

С помощью программы расчета основных показателей доменной плавки по методу профессора А.Н. Рама был проведен расчет изменения расхода кокса и производительности, результаты которого отображены на графике.

КГ – колошниковый газ, м³/т чугуна;

Кокс – расход кокса, кг/т чугуна;

П – производительность, %;

Рисунок 1 – График результатов расчета

Из графика видно, в результате вдувания колошникового газа расход кокса снижается на 1 %, а производительность увеличивается. Однако при вдувании газа в размере более 80 м³/ т чугуна расход кокса постепенно начинает увеличиваться, а производительность снижается.

Таким образом, вдувание колошникового газа, очищенного от окислителей положительно влияет на процесс доменной плавки, снижает расход кокса, что выгодно с экологической и экономической точки зрения.