Досвід спільного вдування пиловугільного палива і природного газу в горн доменної печі в умовах ПрАТ «КАМЕТ-СТАЛЬ»
DOI:
https://doi.org/10.15407/steelcast2024.02.002Ключові слова:
доменна піч, пиловугільне паливо, природний газ, питома витрата коксу, температура гарячого дуттяАнотація
У статті наведено аналіз практичних і аналітичних результатів способів спільного вдування пиловугільного палива (ПВП) та природного газу (ПГ) в горн доменних печей американських дослідників і практиків. Аналіз показує перевагу подачі природного газу, як і пиловугільного палива, через спис у дуттєвий канал фурменого приладу. Представлено вперше отримані в Україні практичні результати спільного вдування в горн доменної печі пиловугільного палива та природного газу в нестабільних шихтових та паливних умовах ПрАТ «КАМЕТ-СТАЛЬ». Практичними експериментами доведено ефективність такого вдування, коли паливні добавки вдуваються на відокремлені списи в дуттєвий канал фурменого приладу, причому спис природного газу відводиться так, що його згоряння відбувається перед початком вдування пиловугільного палива в дуттєвий канал. Ефективність практичного застосування способу спільного вдування пиловугільного палива та природного газу виражена у зниженні питомої витрати коксу на 10,3 кг/т (або 2,85 %) при витратах ПВП — 153,4 кг/т та ПГ — 24,5 м3/тонну чавуну. Отримані результати дозволяють рекомендувати такий спосіб вдування паливних добавок за прийнятних цінових умов, а також на інших підприємствах, що працюють з кращими умовами забезпечення високої температури гарячого дуття — понад 1050 °С. В результаті виконаних аналітичних досліджень встановлено, що: сопла з двома підводами для природного газу та пиловугільного палива, які забезпечують введення природного газу у дуттєвий канал раніше пиловугільного палива, сприяють максимальній швидкості вигоряння останнього у потоці дуття; при такому способі вдування відбувається згоряння більшої кількості метану природного газу, виділяється більше тепла внаслідок реакції горіння, що призводить до збільшення температури дуття на виході з фурми.
Посилання
Semenov, Yu.S., Horupakha, V.V., Shumelchik, E.I., Alter, M.A. (2021). Blast Furnace Operation Improvement by Forming Uniform Circular Distribution of Raceway’s Thermal Mode. AISTech 2021 — Proceedings of the Iron & Steel Technology Conference, 29 June—1 July 2021, Nashville, Tenn., USA, pp. 184-192. https://doi.org/10.33313/382/018
Semenov, Yu.S., Horupakha, V.V., Alter, M.A., Vashchenko, S.V., Khudyakov, A.Yu., Shumelchik, E.I. (2022). Efficiency of Washing Blast Furnace Hearth in Case of Pulverized Coal Injection. AISTech 2022 — Proceedings of the Iron & Steel Technology Conference, 16—18 May 2022, Pittsburgh, Pa., USA, pp. 219-230. https://doi.org/10.33313/386/025
Semenov, Yu.S. (2017). Temperature distribution of the gas flux in blast furnaces. Steel in Translation, 47(7), 473-477. https://doi.org/10.3103/S0967091217070117
Semenov, Yu.S., Gorupakha, V.V., Kuznetsov, A.M., Semion, I.Yu., Schumel’chik, E.I., Vashchenko, S.V., Khudyakov, A.Yu. (2020). Experience of Using Manganese-Containing Materials in Blast-Furnace Charge. Metallurgist. 63(9-10), 1013-1023. https://doi.org/10.1007/s11015-020-00920-1
Semenov, Yu.S., Horupakha, V.V., Shumelchik, Ye.I. (2020). Measures for Preventing Disruption in the Blast Furnace Operation under Use of Pulverized Coal. Steel in Translation, 50(2), 100-106. https://doi.org/10.3103/S0967091220020096
Podkorytov, A.L., Kuznetsov, A.M., Zubenko, A.V., Semenov, Yu.S., Nesterov, A.S., Shumelchik, E.I. (2017). Introduction of pulverized-coal injection at Yenakiieve Iron and Steel Works. Steel in Translation, 47(5), 313-319. https://doi.org/10.3103/S0967091217050102
Semenov, Yu.S., Podkorytov, A.L., Horupakha, V.V., Semion, I.Yu., Orobtsev, A.Yu., Nesterov, O.S., Shumelchik, E.I., Pustovoi, S.M., Gaponenko, O.A., Solovyov, V.V. (2020). New scientific and applied results of studies efficiency use of pulverized coal in the production of cast iron and lime burning. Metal and Casting of Ukraine, 2(321), 15-26. https://doi.org/10.15407/steelcast2020.02.015 [in Ukrainian].
Semenov, Yu.S., Vergun, O.S., Nesterov, O.S., Kislyakov, V.G., Horupakha, V.V. (2021). Ways to improve the efficiency of sinter-blast furnace production in the raw materials and energy conditions of the metallurgical enterprises of Ukraine. Metal and Casting of Ukraine, 4(327), 8-15. https://doi.org/10.15407/steelcast2021.04.008 [in Ukrainian].
Frühling, R., Weber, A., Rafi, M. (2005). Co-Injection of Pulverized Coal and Natural Gas into Blast Furnace. AISTech 2005 — Proceedings, pp. 481-489.
Gu, M., Li, J. (2008). Study of CO-injection of natural gas and pulverized coal in blast furnace under pure oxygen environment. Heat Transfer Summer Conference, pp. 169-178. https://doi.org/10.1115/HT2008-56256
Holmes, D.J., Trenkinshu, S., Zuke, D.A. Co-Injection of Pulverized Coal and Natural Gas on IH7 Blast Furnace.
Titov, V.N., Radyuk, A.G., Levitskii,, I.A., Ternovykh, A.I., Titlyanov, A.E., Sidorova, Y.Yu. (2020). Study of processes in the blast channel of blast furnace air tuyere when using PCI. Ferrous Metallurgy. Bulletin of Scientific, Technical and Economic Information, 76(5), 449-456. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2020-5-449-456 [in Russian].
Okosun, T., Street, S.J., Zhao, J., Wu, B., Zhou, C. (2016). Investigation of Dual Lance Designs for Pulverized Coal and Natural Gas Co-Injection. AISTech 2016 — Proceedings of the Iron & Steel Technology Conference, 16—19 May 2016, Pittsburgh, Pa., USA, pp. 581-594.
Nurni, V.N., Hari, A., Biswas, T., Rajagopalan, S. (2022). Optimizing the Coinjection of Natural Gas and Pulverized Coal for Indian Blast Furnaces Toward Productivity Gains and Lower-Carbon Emissions. Steel research international, 93(9), 2200091. https://doi.org/10.1002/srin.202200091
Semenov, Yu.S., Semion, I.Yu., Horupakha, V.V. et al. (2022). Patent of Ukraine for invention. Device for introducing fuel additives into a blast furnace. Declared № а202203463, 09/26/2022 [in Ukrainian].
Tovarovskiy, I.G. (2017). Normative Estimation of Parameters of the Blast-Furnace Smelting. Advances in Materials, 6(4), 38-44. https://doi.org/10.11648/j.am.20170604.12
Tovarovskii, I.G. (2014). Influence of blast-furnace parameters on coke consumption and productivity. Steel in Translation, 44(5), 350-358. https://doi.org/10.3103/S0967091214050155
Feshchenko, S.A., Pleshkov, V.I., Lizunov, B.N., Lapshin, A.A., Soveiko, K.N., Loginov, V.N., Vasil’ev, L.E. (2007). Making blast-furnace smelting more efficient through the injection of heated natural gas. Metallurgist, 51(11-12), 605-611. https://doi.org/10.1007/s11015-007-0110-5
Saifullaev, S.D., Albul, S.V., Kobelev, O.A., Levitskii, I.A., Radyuk, A.G., Titlyanov, A.E. (2021). Study of the Effect of Design Parameters on the Thermal Processes in a Blast Furnace Tuyere Using the ANSYS Software. Steel in Translation, 51(12), 879-885. https://doi.org/10.3103/S096709122112010X
Xu, H., Sun, C., Liao, Z., Xu, J., Kou, M. (2019). Numerical Simulation of Temperature and Stress Distributions Inside the Furnace Tuyere. Proceedings for the 8th Int. Conf. on Modeling and Simulation of Metallurgical Processes in Steelmaking (STEELSIM 2019), Warrendale, PA: Assoc. Iron Steel Technol., pp. 51-55. https://doi.org/10.33313/503/005
Liu, X., Tang, G., Okosun, T., Silaen, A.K., Street, S.J., Zhou, C.Q. (2017). Investigation of Heat Transfer Phenomena in Blast Furnace Tuyere/Blowpipe Region. Proc. ASME 2017 Heat Transfer Summer Conf., Washington. https://doi.org/10.1115/HT2017-4961
Geerdes, M., Chaigneau, R., Lingiardi, O., Molenaar, R., Opbergen, R., Sha, Y., Warren, P. (2020). Modern blast furnace ironmaking: an introduction (Fourth Edition, 2020), 274 p. https://doi.org/10.3233/STAL9781643681238. ISBN: 978-1-64368-122-1 (print) | 978-1-64368-123-8 (online).