К вопросу газодинамической работы свободной области от шихтовых материалов колошника доменной печи

Корнилов Б. В., научный руководитель к.т.н. Чайка А. Л.

Институт черной металлургии им. З. И. Некрасова НАН Украины

Сложность и многообразие процессов, сопровождающих доменную плавку, выдвигает целый ряд задач, связанных с обеспечением экономичной и продолжительной эксплуатации доменных печей и агрегатов их обслуживающих. Одной из таких задач является исследование газодинамического режима в свободной от шихтовых материалов области колошника доменной печи.

Для решения этой задачи разработана двухмерная газодинамическая модель области колошника, свободной от шихты, использующая полные уравнения Навье–Стокса и уравнения неразрывности для осесимметричной системы координат. Численная реализация модели выполнена в среде Compaq Visual Fortran.

Исследование газодинамического режима работы проводились применительно к условиям работы доменной печи №9 объемом 5000 м³ ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог».

Результаты численного моделирования показали, что в зависимости от параметров колошникового газа и конструкции колошникового устройства потери давления составляют от 4-10% давления на колошнике.

Установлены закономерности изменения давления, скорости в колошнике в зависимости от его конструкции, расхода, скорости и температуры колошникового газа и газа, используемого на охлаждение элементов загрузочного устройства и давления на колошнике. Определено, что потери давления на колошнике наименьшие при отсутствии газа, идущего на охлаждения бесконусного загрузочного устройства (БЗУ). Однако отказ от использования охлаждающего газа может привести к более быстрому износу загрузочного устройства, так как охлаждающий газ предотвращает поступление горячего колошникового газа к элементам БЗУ.

В процессе выбора газодинамического режима отмечено, что наиболее рационально использовать центральное распределение газа в рабочем пространстве печи, потому что при его использовании были получены наименьшие потери давления на колошнике. Наибольшие потери давления на колошнике наблюдались при использовании периферийного газораспределения.

При прочих равных условиях наибольшее влияние на изменение перепада давлений на колошнике оказывает расход колошникового газа, который увеличивает потери газодинамического напора. Увеличение температуры колошникового газа снижает потери давления, а увеличение давления газа – увеличивает.

Разработанная математическая модель движения газового потока в колошнике перспективна для анализа и разработки рекомендаций, направленных на совершенствование конструкции колошника и засыпного аппарата и согласованность газодинамической работы воздуходувных машин, верха и низа печи, ее дроссельных механизмов с учетом газодинамической работы свободной от шихты области печи.