Анализ влияния различных факторов на удельный расход кокса в доменных печах №№ 1 и 2 по ТО-17-3

Наиболее важными показателями работы доменной печи, характеризующими эффективность производства, являются производительность и удельный расход кокса. Технико-экономические показатели (ТЭП) работы печи зависят от совокупности конструктивных, технологических и организационных параметров, и, в значительной степени, определяются качеством шихтовых материалов, режимами загрузки, дутья и выпусков и др. Производительность оценивают количеством выплавленного чугуна в тоннах за сутки, величиной полезного объема, приходящегося при этом на 1 т чугуна (КИПО), или чугуна, приходящегося на 1 м3 объема (удельная производительность). Современные доменные печи выплавляют до 10-12 тыс. тонн чугуна в сутки и работают с удельной производительностью до 2,2-2,6 т/м3 в сутки при КИПО не более 0,5 м3 /т в сутки. Удельный расход кокса при выплавке передельного чугуна при применении качественной шихты и работе на комбинированном дутье с топливными добавками достигает 350 кг/т чугуна и даже менее. При этом кокс является главной статьей себестоимости чугуна (более 50 %). Таким образом, производительность и расход кокса, в большой мере определяют себестоимость чугуна, и являются конечным результатами доменной плавки, характеризующими уровень техники, технологии и организации производства чугуна. В связи с важностью этих показателей в практике доменного производства уделяется большое внимание анализу причин их изменения. Такой анализ помогает вскрыть причины успешной или неудовлетворительной работы и выработать на этой основе необходимые в дальнейшей деятельности меры.

Зависимость удельного расхода кокса и производительности доменной печи от различных факторов

Влияние действующих факторов на результаты доменной плавки устанавливают проведением экспериментов и расчетами по математическим моделям. В производственных условиях для анализа работы доменных печей используются данные, приведенные приложении ТО-17-3. Снижение удельного расхода кокса и повышение производительности печи происходят за счет:

— снижения потребностей в тепле;

— введения дополнительных восстановителей и повышения их концентрации;

— введения дополнительного тепла или топлива в высокотемпературную зону;

— улучшения использования в печи тепловой и химической энергии газа;

— уменьшения взаимосопротивления шихты и газов их движению в противотоке.

Для положительного эффекта от некоторых мероприятий требуется одновременно использовать другие. Например, для снижения расхода кокса увеличением расхода природного газа необходимо повышать содержание кислорода в дутье или его температуру, снизив влажность дутья. Для реализации преимуществ повышенного давления газов на колошнике необходимо изменением режима загрузки повышать равномерность распределения шихтовых материалов по сечению и увеличивать интенсивность подачи дутья. На результаты доменной плавки влияют качество шихты, параметры дутья, состав и свойства продуктов плавки, режим загрузки и выпуска и др.

1. Анализ причин различия в удельном расходе кокса на доменных печах №10 и №9

На доменной печи №10 удельный расход кокса больше, чем в печи №9 на 440.6 — 437.1= 3.5 кг/т чуг. т.е. ДК/К10*100=3.5/440.6*100=0.79%, при этом действующими на расход кокса факторами были:

Содержание железа в шихте, на доменной печи №10 больше, чем на доменной печи №9 на 58.660- 58.312 = 0.348 %. Это снизило удельный расход кокса на:

ДК[Fe]= ДFe*(1/100) *К10,

ДК[Fe] = 0.348*(1/100) * 440.6

ДК[Fe] = 1.53 кг/т чуг.

На доменной печи №10 не использовались металлодобавки. Что не повлияло на удельный расход кокса.

Расход сырого известняка

Известняка на печи №10 было израсходовано на 0,9 — 0,7 = 0,2 кг/т чугуна больше. По справочным данным увеличение расхода сырого известняка на каждые 10 кг/т чугуна увеличивает расход кокса на 0,5%, следовательно, увеличение удельного расхода кокса составляет: (0.2*0.5)/10 = 0,01%. Или (440.6*0.01)/100 = 0.04 кг/т чугуна.

Кокс, используемый на доменной печи №10 содержит золы меньше, чем на печи №9 на 12.990 — 12.973 = 0.017%. По справочным данным снижение содержание золы на 1% уменьшает удельный расход кокса на 1.3%. Следовательно, экономия кокса составила:

ДК[а] = ДА*(1.3/100) *К10,

ДК[а] = 0.017*(1.3/100) * 440.6,

ДК[а] = 0.1 кг/т чуг.

Содержание серы в коксе, на печи №10 больше, чем на печи №9 на 0.538-0.527=0.011%. По справочным данным увеличение на каждые 0.1% повышает расход кокса на 0.3%, следовательно, увеличение удельного расхода кокса составляет:

ДK[s] = ДS*(0.3/0.1*100) *K10,

ДK[s] = 0.011*(0.3/0.1*100)* 440.6,

ДK[s] = 0.145 кг/т чуг.

Прочность кокса по показателю М25

На печи №10 прочность кокса по показателям М25 меньше, чем на печи №1 на 86.452 — 84.406 = 2.05%. По справочным данным уменьшение прочности кокса на 1% увеличивает расход кокса на 0.6% :

ДК[м25] = ДМ25*(0.6/100) *К10,

ДК[м25] = 5.42 кг/т чуг.

Истираемость кокса по показателю М10

На печи №10 истираемость кокса по показателю М10 больше, чем на печи №9 на 9.718-8.577 = 1.141%. По справочным данным увеличение истираемости на 1% увеличивает удельный расход кокса на 2.8% :

ДК[м10] = ДМ10*(2.8/100) *К10,

ДК[м10] = 14.08 кг/т чуг.

1.1 Содержание мелочи в железорудном сырье

m9 = A*ma+Ок*mok+Kв*mв+…/A+Ok+Kв+… = 1059.2* 8.879 +607.5*3+4.0*3/1059.2+607.5+4.0 = 6.73 %,

m10 = A*ma+Ок*mok+Kв*mв+…/A+Ok+Kв+… = 1090.1*8.879 +574.0*3+7.2*3/1090.1+574.0+7.2 = 6.83%.

Содержание мелочи на печи №10 больше, чем на печи №9 на 6.83-6.73 = 0.1%. По справочным данным уменьшение содержания мелочи на 1% приводит к уменьшению расхода кокса на 0.5%. Следовательно, увеличение удельногорасхода кокса под действием этого фактора на печи №10 составляет:

ДK[m] = 0.22 кг/т чуг.

Содержания кремния в чугуне, на печи №10 больше, чем на печи №9 на 0.769-0.679 = 0.09%. По справочным данным увеличение содержания кремния на 0.1% повышает расход кокса на 1.2%. Следовательно, удельный расход кокса на печи №10 вырос на величину:

ДK[si] = ДSi * (1.2/0.1*100)* K10,

ДK[si] = 4.75 кг/т чуг.

Содержания марганце в чугуне

Содержания марганца в чугуне, на печи №10 меньше, чем на печи №9 на 0.284-0.267 = 0.017%. По справочным данным увеличение содержания марганца на 0.1% повышает расход кокса на 0.2%. Следовательно, удельный расход кокса на печи №10 снизился на величину:

ДK[Mn] = 0.15 кг/т чуг.

Содержания фосфора в чугуне на печи №10 больше, чем на печи №9 на 0.060- 0.057 = 0.003%. По справочным данным уменьшение содержания фосфора в чугуне на каждые 0,1% снижает расход кокса на 1,2 %. Следовательно, удельный расход кокса увеличился на величину:

ДK[Р] = 0.16 кг/т чуг.

Содержание серы на печи №10 выше, чем на печи №9 на 0,022-0.020 =0.002%. По справочным данным увеличение содержания серы на 0.01% снижает удельный расход кокса на 1%. Следовательно, снижение удельного расхода кокса составляет:

ДK[s] = ДS * (1/0.01*100) * K10,

ДK[s] = 0.002 * (1/0.1*100)*440.6,

ДK[s] = 0.09 кг/т чуг.

Температура дутья на печи №10 ниже, чем на печи №9 на 1139-1068 =71 градус. По справочным данным снижение температуры дутья на 10 градусов увеличивает удельный расход кокса на 0.22%. Следовательно, этот фактор действует в направление роста расхода кокса на величину:

ДК[t] = ДT* (0.22/10*100) * K10,

ДК[t] = 71* (0.22/10*100)*440.6,

ДK[t] = 6,88 кг/т чуг.

Влажность дутья на печи №10 выше, чем на печи №9 на 1,9 — 1,3 = 0,6 гр/м3. По справочным данным снижение влажности дутья на 1гр/м3 уменьшает удельный расход кокса на 0.15%. Следовательно, этот фактор действует в направление увеличения расхода кокса на:

ДK[ц] = ц* (0.15/100) *К10,

ДK[ц] = 0,6* (0.15/100) *440.6,

ДK[ц] = 0,40 кг/т чуг.

Содержания кислорода в дутье, на печи №10 ниже, чем на печи №9 на 27.58 — 27.38 = 0,2 %. По справочным данным повышение кислорода в дутье на 1% увеличивает расход кокса на 0.3%. Следовательно, этот фактор действует в направление снижения удельного расхода кокса на:

ДK[O2] = ДО2 * (0.3/100) * K10,

ДK[O2] = 0,2 * (0.3/100) * 440.6,

ДK[O2] = 0,26 кг/т чуг.

Расход природного газа

Расход природного газа на печи №10 ниже, чем на печи №9 на 104.4 — 82.9 = 21,5 м3/т чуг. По справочным данным коэффициент замены кокса природным газом, при расходе газа 100 — 150 м 3 /т чугуна равен 0,7 кг/м 3 , а до 100 м 3 /т чугуна — 0,8 кг/м 3 . Следовательно, удельный расход кокса вырос на:

ДK[пг] = (100-Пгн)*0.8+ (Пгб-100)*0.7,

ДK[пг] = (100-82.9)*0.8+ (104.4-100)*0.7,

ДK[пг] = 16.76 кг/т чугуна.

Расход коксовой фракции

Расход коксовой фракции на печи №10 меньше, чем на печи №9 на 4.7-1,8 = 2.9 кг/т чугуна. Эквивалент замены кокса коксовой фракцией равняется 0.85 кг/кг. Следовательно:

ДК[фр] = 2.46 кг/т чуг.

Давление колошникового газа

Давление колошникового газа на печи №10 выше чем на печи №9 на 1.39 — 1.21 = 0.18 ати. По справочным данным повышение давления колошникового газа на 0.1 ати. снижает расход на 0.2%, следовательно экономия кокса составит:

ДK[кг] = ДРкг * (0.2 /0.1*100) * К10,

ДK[кг] = 0.18* (0.2 /0.1*100) * 440.6,

ДK[кг] = 1.59 кг/т чуг.

Простой печи №10 менше, чем печи №9 на 0.755 — 0.083 = 0.672%. По справочным данным рост простоев на 1% повышает расход кокса на 0.5%. Следовательно, этот фактор действует в направление уменьшения удельного расхода кокса на печи №10 на:

ДK[пр] = ДПР * (0.5/ 1*100) * К10,

ДK[пр] = 0.672 * (0.5/ 1*100) * 440.6,

ДK[пр] = 1,48 кг/т чуг.

Тихий ход на доменных печах №10 и 9 отсутствовал. Это значает, что данный фактор не влиял на удельный расход кокса.

Действие всех факторов по пунктам 1.1-1.20

Действие всех факторов, снижающих расход кокса, составляет

1,53 + 0.1 + 0.15 + 0.09 + 0.26 +1.59 + 1.48 = 5.2 кг/т чуг.

Действие всех факторов, увеличивающих расход кокса составляет

0.044 + 0.145 + 5.42 + 14.08 + 0.22 + 4,75 + 0.16 + 6.88 + 0.40 + 16.76+2.46= 51.3 кг/т чуг.

Действие всех факторов приводило к увеличению удельного расхода кокса на печи №10 по сравнению с печью №9 на 51,3 — 5.2 = 46.1 кг/т чуг.

Сравнение фактического изменения расхода кокса с действием всех факторов

Фактически на печи №10 удельный расход кокса больше, чем на печи №9 на 3.5 кг/т чуг. Действие всех факторов на печи №10 привело к увеличению расхода кокса на 39.0 кг/т чуг., следовательно, лучьшая организация работ на печи №10 привела к снижению расхода кокса на 46.1 — 3,5 = 42.6 кг/т чуг.

Организация работы печи включает: выбор режима загрузки в зависимости от условий, выбор интенсивности по дутью (расхода дутья), соответствие параметров дутья и загрузки друг к другу, постановку анализа и контроля сырья, топлива, продуктов плавки, технологических параметров, стабильность свойств сырья и топлива, степень заполнения бункеров, своевременность отработки продуктов плавки, качество заправочных материалов, уровень проведения ремонтных и профилактических работ и др.

2. Анализ причин различия производительности доменных печей №2 и №1

На доменной печи №10 производительность меньше, чем на печи №9 на 4733.52 — 4557.86 = 175.66 т/сут., т.е. ДР/Р10*100=(175.66/4557.86)*100 = 3.8 %, при этом действующими факторами на производительность были:

Содержание железа в шихте, на доменной печи №10 больше, чем на доменной печи №9 на 58.660- 58.312 = 0.348 %. Следовательно, это увеличивало производительность:

ДР[Fe]= ДFe*(1.7/100) *Р10,

ДР[Fe]= 0.348*(1.7/100) *4557.86,

На печи №10 не использовались металлодобавки. Что не повлияло на производительность.

Расход сырого известняка

Известняка на печи №10 было израсходовано на 0,9 — 0,7 = 0,2 кг/т чугуна больше. По справочным данным увеличение расхода сырого известняка на каждые 10 кг/т чугуна снижаетпроизводительность печи на 0,5%, следовательно, снижение производительности печи №10 составило: (0,2*0,5) /10 = 0,01%. Или (4557.86*0,01)/100 = 0,455 т. чуг./сут.

Кокс, используемый на доменной печи №10 содержит золы меньше, чем на печи №9 на 12.990 — 12.973 = 0.017%. По справочным данным снижение содержание золы на 1% увеличивает производительность на 1.3%. Следовательно, этот фактор увеличит производительность:

ДР[а] = ДА*(1.3/100) *Р10,

ДР[а] = 0.017*(1.3/100) *4557.86,

Содержание серы в коксе, на печи №10 больше, чем на печи №9 на 0.538-0.527 = 0.011%. По справочным данным увеличение на каждые 0.1% понижает производительность на 0.3%. Следовательно, этот фактор уменьшит производительность:

ДР[s] = ДS*(0.3/0.1*100) *Р10,

ДР[s] = 0.011*(0.3/0.1*100) *4557.86,

Прочность кокса по показателю М25

На печи №10 прочность кокса по показателям М25 меньше, чем на печи №1 на 86.452 — 84.406 = 2.05%. По справочным данным уменьшение прочности кокса на 1% уменьшает производительность на 0.6%. Следовательно, этот фактор уменьшит производительность:

ДР[м25] = ДМ25*(0.6/100) *Р10,

ДР[м25] = 2.05*(0.6/100) *4557.86,

ДР[м25] = 56.1 т/сут.

Истираемость кокса по показателю М10

На печи №10 истираемость кокса по показателю М10 больше, чем на печи №9 на 9.718-8.577 = 1.141%. По справочным данным уменьшение истираемости на 1% повышает производительность на 2.8%. Следовательно, этот фактор уменшает производительность:

ДР[м10] = ДМ10*(2.8/100) *Р10,

доменная печь кокс расход

ДР[м10] = 1.141*(2.8/100) *4557.86,

ДР[м10] = 145.6 т/сут.

m9 = A*ma+Ок*mok+Kв*mв+…/A+Ok+Kв+… = 1059.2* 8.879 +607.5*3+4.0*3/1059.2+607.5+4.0 = 6.73 %,

m10 = A*ma+Ок*mok+Kв*mв+…/A+Ok+Kв+… = 1090.1*8.879 +574.0*3+7.2*3/1090.1+574.0+7.2 = 6.83%.

Содержание мелочи на печи №10 больше, чем на печи №9 на 6.83-6.73 = 0.1%. По справочным данным уменьшение содержания мелкой фракции (0 — 5 мм) в железорудной шихте на каждый 1% повышает производство на 1%. Следовательно, этот фактор уменьшит производительность на:

ДР[m] = 0.1*(1/100)* 4557.86,

Содержания кремния в чугуне, на печи №10 больше, чем на печи №9 на 0.769-0.679 = 0.09%. По справочным данным увеличение содержания кремния на 0.1% снижает производительность на 1.2%. Следовательно, этот фактор уменьшит производительность:

ДР[si] = ДSi * (1.2/0.1*100)* Р10,

ДР[si] = 0.09 * (1.2/0.1*100)* 4557.86,

ДР[si] = 49.22 т/сут.

Содержания марганце в чугуне

Содержания марганца в чугуне, на печи №10 меньше, чем на печи №9 на 0.284-0.267 = 0.017%. По справочным данным увеличение содержания марганца на 0.1% понижает производительность на 0.2%. Следовательно, этот фактор увеличит производительность:

ДР[Mn] = 0.017*(0.2/0.1*100)* 4557.86,

Содержания фосфора в чугуне на печи №10 больше, чем на печи №9 на 0.060- 0.057 = 0.003%. По справочным данным уменьшение содержания фосфора в чугуне на каждые 0,1% увеличивает производство на 1,2%. Следовательно, этот фактор снизит производство на:

Содержание серы на печи №10 выше, чем на печи №9 на 0,022-0.020 =0.002%. По справочным данным повышение содержания серы в чугуне на каждые 0.01% увеличивает производительность на 1%. Следовательно, этот фактор повысит производительность на:

ДР[s] = ДS * (1/0.01*100) * Р2,

ДР[s] = 0.002* (1/0.01*100) * 4557.86,

Температура дутья на печи №10 ниже, чем на печи №9 на 1139-1068 =71 градус. По справочным данным увеличение температуры дутья на 10 градусов повышает производительность на 0.22%. Следовательно, этот фактор снизит производительность на:

ДР[t] = ДT* (0.22/10*100) * Р10,

ДР[t] = 71* (0.22/10*100) * 4557.86,

Влажность дутья на печи №10 выше, чем на печи №9 на 1,9 — 1,3 = 0,6 гр/м3. По справочным данным повышение влажности дутья на 1гр/м3 уменьшает производительность на 0.085%. Следовательно, этот фактор снизит производительность на:

ДР[ц] = ц* (0.085/100) *Р10,

ДР[ц] = 0.6* (0.085/100) *4557.86,

Содержания кислорода в дутье, на печи №10 ниже, чем на печи №9 на 27.58 — 27.38 = 0,2 %. По справочным данным обогащение дутья кислородом на каждый 1% при концентрации 25-30% повышает производительность на 2.1%. Следовательно, этот фактор снизит производительность на:

ДР[O2] = ДО2 * (2.1/100) * Р10,

ДР[O2] = 0,2 * (2.1/100) * 4557.86,

ДР[O2] = 19.14 т/сут.

Давление колошникового газа

Давление колошникового газа на печи №10 выше чем на печи №9 на 1.39 — 1.21 = 0.18 ати. По справочным данным повышение давления колошникового газа на 0.1 ати. увеличивает производительность на 1 %, следовательно производство увеличилось на:

ДР[кг] = ДРкг * (1 /0.1*100) * Р10,

ДР[кг] = 0.18* (1 /0.1*100) * 4557.86,

Простой печи №10 менше, чем печи №9 на 0.755 — 0.083 = 0.672%..По справочным данным рост простоев на 1% снижает производительность на 0.5%. Следовательно, этот фактор действует в направлении снижения производительности на:

ДР[пр] = ДПР * (0.5/ 1*100) * Р10,

ДР[пр] = 0.672 * (0.5/ 1*100) * 4557.86,

ДР[пр] = 15.31 т/сут.

Тихий ход на доменных печах №10 и 9 отсутствует. Это значает, что данный фактор не влиял на производительность.

Действие всех факторов по пунктам 2.1-2.18

Действие всех факторов приводило к уменьшению производительности на 246.4 т/сут. Фактически производительность печи №10 меньше чем печи №9 на 175.66 т/сут. Следовательно, организация работ на печи №10 привела к повышению ее производительности на:

246.4-175.7 = 70.7 т/сут.

Библиографический список