Использование природного газа при плавке чугуна в вагранках

Для уменьшения расхода тепла  в печи на нагрев и разложение углеводородов их рационально предварительно подогревать до подачи в

продукты сгорания. Это позволяет сохранить высокие температуры последних и повышать их излучательную способность. Чем выше температура в факеле с учетом температурного режима в печи для ведения

технологического процесса и чем выше температура предварительного подогрева углеводородов, тем больше количество последних можно вводить

для подсвечивания продуктов сгорания и тем интенсивнее становится излучательная способность печной атмосферы. Горячие газы следует турбулизировать и засвечивать струями углеводородов в зонах, где необходима интенсификация теплообмена. После участия в теплообмене необходимо дожигать отходящие газы, повышая коэффициент расхода воздуха до величин, больших единицы, и производить утилизацию тепла этих газов. При этом улучшается дожигание печных газов и упрощается управление печным процессом.

Изложенный выше способ сжигания природного газа позволяет в широких пределах управлять процессами горения, светимостью и составом

продуктов сгорания, интенсификацией теплообмена в высокотемпературных

печах, вести процессы в печах экономично. Этот способ прошел проверку на

эффективность в чугуноплавильных агрегатах – газовых вагранках.

Разработанная на основе изложенного  выше способа система рационального сжигания природного газа в высокотемпературных печах включает в себя горелочные устройства, обеспечивающие достижение максимально возможной температуры в горящих факелах, устройства для подсвечивания продуктов сгорания путем подачи струй углеводородов (природного газа) в высокотемпературные печи, устройства для дожигания

горючих компонентов отходящих  из печи газов, рекуператоры для полезного

использования тепла отходящих  газов, нагрева подаваемого в горелочные

устройства воздуха-окислителя. Испытанная в производственных условиях

такая система показала высокую  эффективность. Повышалась производительность газовой вагранки при плавке чугуна на 15…35% в связи

с интенсификацией теплообмена, уменьшались потери металла в  связи с окислением в 1,3…2,0 раза, увеличивалась температура жидкого металла на

20…60 градусов, повышался  термический коэффициент полезного  действия

плавильного агрегата на 12…25%, уменьшался износ (разрушение) футеровки в высокотемпературных зонах печи, улучшались процессы горения в вагранке и поджигания горючих компонентов отходящих из печи

газов. В вагранке сжигание производилось при оптимальной  величине коэффициента расхода воздуха α0, когда обеспечивалось достижение максимально возможной температуры в факелах. Величина α0 зависела от

температуры подогрева воздуха  и находилась в пределах 0,92…0,98. В высокотемпературных зонах печи коэффициент расхода воздуха в связи со

струйным вводом углеводородов  в горячие продукты сгорания снижался до

0,8…0,9. После выхода из  шахты вагранки в зонах дожигания  горючих компонентов продуктов сгорания коэффициент расхода воздуха был больше

единицы за счет подмешивания в продукты сгорания воздуха. Из пылеуловителя вагранки выходили газы, состав которых по вредным

выбросам не превышал действующих  норм.

Следовательно, наилучшие  показатели печного процесса могут  быть

достигнуты, когда используется подогрев воздуха-окислителя и горючего газа, а сжигание производится при оптимальном коэффициенте расхода воздуха, причем дополнительный ввод углеводородов в высокотемпературные зоны печи способствует не только улучшению процесса теплоотдачи от продуктов сгорания нагреваемому металлу, но и приводит к уменьшению потерь металла от окисления, защите печной футеровки от интенсивного разрушения в связи с меньшим воздействием на

нее излучения в менее прозрачной печной атмосферой. Дожигание горючих

компонентов уходящих печных газов способствует улучшению экологических условий.

Для уменьшения расхода природного газа на плавку металла в газовой

вагранке рационально:

а) применять горючее воздушное  дутье (подогрев воздуха, подаваемого в горелки, до 5000С позволяет снизить расход природного газа на 1 тонну получаемого жидкого чугуна до 80 м3 в расчете на нормальные условия);

б) плавить чугунную шихту, использовать в составе шихты минимальное количество стали, до 10% (увеличивается производительность плавильного агрегата);

в) использовать тугоплавкую  огнеупорную насадку – холостую огнеупорную колошу (получается меньше шлака в связи с оплавлением огнеупоров);

г) создавать в шахте  более равномерное распределение  горячих газов путем применения оптимальной формы шахты (уменьшаются тепловые потери, увеличиваются термический коэффициент полезного действия и производительность плавильного агрегата);

д) образовывать менее окислительную печную атмосферу в зоне плавления, применять дожигание отходящих газов, рекуперацию тепла, подогрев шихты (повышаются КПД и производительность печи). Выявленные особенности тепловых процессов в газовых вагранках, закономерности горения газообразного топлива позволили разрабатывать экономичные чугуноплавильные агрегаты для промышленности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

1. В.А. Грачев, А.А. Черный. Применение природного газа в вагранках. –

Саратов: Приволж. кн. изд., 1967. – 172 с.

2. В.А. Грачев, А.А. Черный. Современные методы плавки чугуна. - Саратов: Приволж. кн. изд., 1973. – 342 с.

3. Черный А.А. Особенности сжигания природного газа в газовых вагранках // Литейное производство. – 1996. - № 5.

4. Черный А.А. Планирование экспериментов и математическое моделирование процессов / А.А. Черный. – Саратов: Изд-во Сарат. ун- та, 1977. – 80 с.

5. Черный А.А. Практика планирования экспериментов и математического моделирования процессов / А.А. Черный. – Саратов: Изд-во Сарат. ун- та, 1984. – 103 с.

6. Черный А.А. Математическое моделирование применительно к литейному производству: учеб. пособие / А.А. Черный. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 1998. – 121 с.

7. Моделирование сложных процессов по результатам экспериментов:метод. указ. / Сост. А.А. Черный. – Пенза: Пенз. политехн. ин-т, 1990. – 37 с.

8. Задания по математическому моделированию в литейном производстве:

метод указ. / Сост. А.А. Черный. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. – 27 с.