P1010210

41 Mirosław Cholewa, Józef Gawroński, Marian Prtytiyt

1.5. Intensyfikacja procesu wielkopiecowego

Znamienna cechą rozwoju technologii przetwarzania jest ciągłe dążenie do minimalizacji kosztów wytwarzania przy zachowaniu lub poprawie właściwości eksploatacyjnych gotowych produktów.

W metalurgii la tendencja jest naturalna, ponieważ dążymy do maksymalnego zwiększenia produkcji i przede wszystkim zmniejszenia ilości zużywanego w tym celu koksu. Taka tendencja, głównie z uwagi na emisję siarki, ma istotne uzasadnienie ekologiczne. Prawie wszystkie znane zabiegi technologiczne łączą się w następujący układ:

-    podwyższenie temperatury dmuchu.

-    podwyższenie ciśnienia dmuchu,

-    nawilżanie powietrza dmuchu,

-    wzbogacanie dmuchu tlenem,

-    wzbogacanie dmuchu zastępczymi lub dodatkowymi nośnikami energii,

•    wzbogacenie rud do poziomu metalizowania wsadu.

Dodatkowe ciepło wprowadzone do pieca z gorącym dmuchem zastępuje część ciepła ze spalania koksu oraz podnosi temperaturę metalu w części spustowej pieca. Część energii powstałej zc spalania koksu rozpraszana jest do atmosfery głównie przez gardziel pod postacią gorących spalin i nic zużytego (niedopalonego) gazu redukcyjnego.

Natomiast w przypadku gorącego dmuchu jego ciepło jest całkowicie spożytkowane W szybie Wielkiego pieca. Obniżenie zużycia koksu daje zmniejszenie ilości gazów przepływających przez pice. Nagrzewają one i jednocześnie redukują wsad, więc ich wykorzystanie jest skuteczniejsze. Oszczędność koksu pozostaje w odwrotnej proporcjonalności do temperatury dmuchu. Według danych uzyskanych bezpośrednio podczas eksploatacji wielkiego pieca stwierdzono, ze oszczędność koksu wynosi:

•    J.4WIOOT dla temperatury dmuchu 600 - 800°C,

•    2^V100*C dla temperatury dmuchu 800 ♦ 1000*C,

•    Z.CwTOO^C dla temperatury dmuchu 1000 + 1100°C,

•    1,7*» 100*C dla temperatury dmuchu 1100°C.

Malejąca ■inhinir oszczędności koksu przy wzrastającej temperaturze dmuchu tłanomi jest zwiększaniem wskaźnika wykorzystania ciepła w wielkim piecu. Obecnie

stosuje się dmuch o temperaturze 1200°C, a rzadziej o temperaturze 1350*C. Maksymalna temperatura jest zależna od rodzaju i jakości ceramicznego wyłożenia ogniotrwałego wielkiego pieca. Przede wszystkim zdolność do odzyskania ciepła zależy od jakości i trwałości nagrzewnic - ze wzrostem temperatury wszystkie procesy erozyjno-chcmiczne intensyfikują się.

Czynnikiem wzbogacającym gaz wielkopiecowy to między innymi wodór pochodzący z wilgoci.

Nawilżony gorący dmuch wymaga dodatkowego zwiększenia temperatury.

W przestrzeni spalania wilgoć w obecności węgla rozkłada się na Hj i CO. Ubytek ciepła następujący na skutek endotermicznej reakcji rozkładu wody pokrywany jest zwiększonym ciepłem dmuchu. Dodatek wilgoci w ilości 1% objętości dmuchu powoduje konieczność zwiększenia temperatury dmuchu o 72 K (1 g wilgoci w 1 m³ dmuchu o 9 K). Wzbogacenie gazu w redukcyjne składniki (Hj i CO) doprowadza do zwiększania udziału reakcji redukcji pośredniej i oszczędności koksu.

Kolejnym sposobem intensyfikacji procesu wielkopiecowego jest wzbogacanie dmuchu w tlen. Przy dmuchu powietrzem składnikiem dominującym jest azot - zajmuje on 78% objętości, a tylko 21% objętości zajmuje tlen. Każdy nawet niewielki wzrost zawartości tlenu istotnie wpływa na intensywność wszystkich chemicznych procesów wielkiego pieca. Wraz ze wzrostem zdolności utleniających następuje wzrost temperatury spalonego węgla w pobliżu dysz. Wzrost temperatury powoduje z kolei łatwiejszą redukcję trudno redukcyjnych składników surówki - głównie krzemu. Przy wzroście zawartości tlenu O] w dmuchu do 23% obj. (tj. zaledwie o 2%) wzrost produkcji wynosi ok. 3% wag., zaś przy dalszym wzroście do 24 %obj. - o wartość 2 + 2,5% wag. Przy dalszym wzroście zawartości tlenu nawet do 26% obj. Oj przyrost produkcji jest dalej wyraźny, lecz mieści się w przedziale 1,7 + 2,0%.

Dodatek tlenu powoduje spadek objętości gazów przypadających na jednostkę wsadu.

Górna granica, do której opłaca się podwyższać zawartość tlenu w dmuchu, wynosi 27% udziału objętościowego.

Wyraźne korzyści w efektywności procesów wielkopiecowych daje równoczesne wprowadzenie kilku czynników intensyfikujących działanie pieca. Przykładem jest jednoczesne dodawanie do wsadu wilgoci i paliw zastępczych.