Разработка мер по повышению безопасности доменного производства

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»



  ИНСТИТУТ   ЭКОТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА                                                               .                                                                                                                    

	КАФЕДРА     ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ                                                                      .                                                                                                                 

	НАПРАВЛЕНИЕ 20.03.01 ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ                                                .                                                                                                                                                                                         



ВЫПУСКНАЯ

КВАЛИФИКАЦИОННАЯ

РАБОТА БАКАЛАВРА

		

		на тему: РАЗРАБОТКА МЕР ПО ПОВЫШЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ДОМЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА.

		

		Студент                                                                                                           Т. С. Лазарева

		Руководитель работы                                                                                     Е. П. Потоцкий

		Консультанты по разделам:

		Безопасность жизнедеятельности                                                                Е. П. Потоцкий

		Нормоконтроль проведен                                                                                А. Э. Филин 

		Проверка на антиплагиат произведена                                                         А. Э. Филин



Работа рассмотрена кафедрой и допущена к защите в ГЭК

		

	Заведующий кафедрой                                                                                     Т. И. Овчинникова

		Директор института                                                                                      А. Я. Травянов

		Москва.  июнь   2017

		

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»





УТВЕРЖДАЮ

Институт экотехнологий и инжиниринга                                 Зав. кафедрой Т. И. Овчинникова

				Кафедра Техносферная безопасность                                                                                                      .  

				Направление 20.03.01. Техносферная безопасность                     «     »  .           июня          .   2017г.



ЗАДАНИЕ

НА ВЫПОЛНЕНИЕ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ БАКАЛАВРА

	

	Студенту группы ЭЖ-13-1   Лазаревой Татьяне Сергеевне                                                                   . 

				Тема работы Разработка мер по повышению безопасности доменного производства  

				Цель работы Оценка безопасности доменного производства                                                .

				Исходные данные Данные исследовательских работ, проводимых кафедрой на металлургических предприятиях; диссертационных и дипломных работ, выполненных на кафедре 

				Основная литература, в том числе:

					Монография, учебники и т.п. 1. Жеребин Б.Н., Пареньков А.Е. Неполадки и аварии в работе доменных печей. Новокузнецк, 2001. - 275 с.                                                                                             .

			2. Кольцов В.В., Кольцова О.В. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. -  М.: Из-во Юрайт, 2014. - 588с.                                                                                                                                    .

				 Отчеты по НИР, диссертации, дипломные работы и т.п. 1. Кинетика движения и характер горения кокса в доменной печи Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. – Уральский политехнический институт им. С. М. Кирова

				 Периодическая литература 1. Байран М. Н., Гринштейн Н. С., Тараканов А. С. Контроль распределения температур поверхности засыпи на колошнике доменной печи. Сталь, 1985, №4.                                                                                                          .

			

				 Справочники и методическая литература (в том числе литература по методам обработки экспериментальных данных) 

				Перечень основных этапов исследования и форма промежуточной отчетности по каждому этапу 1. Аналитический обзор литературы  2. 

				Аппаратура и методики, которые должны быть использованы в работе

			

				Использование ЭВМ Оформление выпускной квалификационной работы                       . 

				

(ф.и.о. полностью)

(ф.и.о. полностью)Перечень подлежащих разработке вопросов по безопасности жизнедеятельности и охране окружающей среды 

			1. Оценка условий труда в цехе доменного производства 2. Идентификация опасных и вредных факторов обслуживающего персонала доменной печи    . 3.Разработка мер по улучшению условий труда горнового доменной печи. 4. Меры по обеспечению экологической безопасности                                                                            .

			Согласовано:                                                       Консультант по безопасности жизнедеятельности и охране окружающей среды

				Перечень (примерный) основных вопросов, которые должны быть рассмотрены и проанализированы в литературном обзоре 1. Анализ аварийности в доменном производстве     .

			2. Оценка безопасность технологического процесса ведения плавки в доменной печи                      .

			Согласовано:                                                                                                                         Консультант

				Перечень (примерный) графического и иллюстрированного материала

			1. Презентация по результатам выполненной выпускной квалификационной работы,                        .

		2. Принципиальная схема доменной печи №6 ПАО «НЛМК».                                                               .

		Согласовано:                                                                                                                         Консультант

			

(подпись)

(подпись)Руководитель работы                                                                                  .( Потоцкий Е. П )

			

			Консультанты по работе (с указанием относящихся к ним разделов): 

				1. По безопасности жизнедеятельности – Потоцкий Е. П.                                                                       . 

				2.  По технологии доменной плавки– Пареньков А. Е.                                                                            . 

				3. По нормоконтролю – Филин А. Э.___________________________________________               _ 

	Дата выдачи задания                                                                                                                                 .  





(подпись)

(подпись)Задание принял к исполнению студент                                                                            Лазарева Т.С. 	


Аннотация



В работе рассмотрены вопросы техносферной безопасности в доменном цехе ПАО “НЛМК”. 

Целью работы является разработка мер по повышению безопасности доменного производства. 

В рамках данной работы были: оценена безопасность технологического процесса ведения плавки в доменной печи, проведена идентификация опасных и вредных производственных факторов, определен класс условий труда персонала, проведен расчет переносного теплозащитного экрана. В рамках данной работы дополнительно были рассмотрены меры по защите окружающей среды с очисткой доменного газа электрофильтре.

Дипломная работа изложена на 56 страницах, содержит 15 рисунков, 9 таблиц, список использованных источников из 22 наименований.




Содержание

Введение	6

1 Краткая характеристика доменного цеха	7

1.1 Оборудование доменного цеха и технологический процесс выплавки чугуна	7

1.2 Оценка аварийности в доменном производстве	11

2 Безопасность технологического процесса	14

2.1 Анализ безопасного хода доменной печи	14

Показатели контрольно-измерительной аппаратуры при ровном ходе	14

2.2 Анализ «отказов» хода доменной печи	21

2.3 Анализ причин образование «тотермана» в доменной печи.	22

2.4 Меры по предупреждению «загромождения» горна доменной печи	28

2.5 Меры по предупреждению «прогара» фурменных приборов	30

2.6 Анализ взрываемости газа в доменной печи	31

2.7 Анализ возникновение взрыва при контакте расплавленных продуктов плавки с водой	33

3 Безопасность труда	34

3.1 Идентификация опасных и вредных производственных факторов	34

3.2 Определение класса условий труда	37

3.3 Анализ профессионального риска	38

3.4 Расчет переносного теплозащитного экрана на канавке	38

4 Охрана окружающей природной среды	42

4.1 Характеристика выбросов ДЦ-2	42

4.2 Расчет электрического фильтра шихтоподачи ДП	45

Выводы	54

Список использованной литературы	55






Введение

Даже при стремительном усовершенствовании оборудования доменного производства и развитии технологий, из-за большого износа, неправильных конструктивных и технологических решений, влияния человеческого фактора при проведении технологического процесса, ремонте и обслуживании доменной печи инциденты и аварии продолжают происходить. Любой производственный инцидент, а тем более авария – это неизбежные экономические потери, связанные с простоями печи, затратами на восстановительный ремонт, а в ряде случаев – трагические последствия с нанесением ущерба персоналу.

Главной концепцией обеспечения безопасности в металлургическом производстве и недопущения аварии с разрушением агрегатов является соблюдение технологических инструкций, квалификационный уровень технологического персонала, соблюдение мер производственной и пожарной безопасности. 

Для разработки эффективных мероприятий по предупреждению аварийных ситуаций необходимо проведение анализа причин и последствий производственных инцидентов. Также необходим анализ самого технологического процесса плавки в доменной печи, для дальнейшего проведения корректирующих воздействий для повышения надежности доменного печи.

Основными причинами возникновения инцидентов в доменном цехе являются: неудовлетворительный контроль технологического процесса, нарушение режима работы оборудования, агрегатов, технологических инструкций, нарушение сроков ремонта и регламента ревизии технических устройств, некачественный ремонт и наладка оборудования. 




1 Краткая характеристика доменного цеха 



1.1 Оборудование доменного цеха и технологический процесс выплавки чугуна



Доменный цех № 2 является структурным подразделением ПАО «НЛМК»; начал свою деятельность с 1978 года. В состав комплекса по производству чугуна входят доменные печи № 6 и №7 и вспомогательное оборудование. 

Оборудование производства относится к опасными производственным объектам, на которых возможны нештатные ситуации (инциденты, аварии).

Агрегатом для осуществления доменного процесса служит печь шахтного типа. Рабочее пространство доменной печи в вертикальном разрезе - своеобразное очертание, называемое профилем. Профиль печи приведен на рисунке 1.





а – разрез доменной печи, б – зоны рабочего пространства доменной печи (1 – чугунная лётка; 2 – горн; 3 – заплечики; 4 – распар;5 – шахта;6 – колошник;7 – загрузочное устройство (засыпной аппарат); 8 – горизонт образования чугуна;9 – горизонт образования шлака; 10 – зона горения кокса; 11 – слой шлака;12 – шлаковая лётка; 13 – расплавленный чугун

Рисунок 1 - Профиль доменной печи





Обе доменные печи построены в соответствии с проектами, разработанными ГИПРОМЕЗ.

Доменная печь № 6 производит передельный чугун для кислородно-конвертерного передела. Чугун выплавляется в агрегате шахтного типа непрерывного действия (доменной печи) из смеси отсеянных от мелочи офлюсованного агломерата агломерационного производства ПАО «НЛМК» и неофлюсованных окатышей Лебединского, Михайловского и других ГОКов, с добавлением флюса конвертерного шлака. 

Топливом для производства чугуна служит природный газ и кокс, поступающий с коксохимического производства ПАО «НЛМК» и ОАО «Алтай - кокс» город Заринск, Алтайский край.

Подача обогащенного кислородом дутья в доменную печь № 6 осуществляется при помощи электровоздуходувных машин. Нагрев дутья до температуры 12000С происходит в воздухонагревателях.

Участок шихтоподачи представляет собой приемное устройство с бункерной эстакадой и галереей подачи шихты на колошник доменной печи. Приемное устройство двухпутное, загрузка материалов, прибывающих в специализированных вагонах, производится в подземные бункера. Бункерная эстакада надземная двухрядная, в одном ряду располагаются кокс и добавки, в другом – агломерат и окатыши. Распределение материалов по бункерам производится реверсивными конвейерами.

Выдача материалов из бункеров эстакады на конвейер осуществляется отдельными порциями, располагающимися на ленте конвейера (ширина ленты 2000 мм) в определенной последовательности, определенной программой загрузки печи. Конвейер работает непрерывно со скоростью 2 м/с и имеет производительность 2000 м3/ч.

При прохождении шихты через грохота в весовые воронки выделяется пыль, которая улавливается аспирационной системой шихтоподачи, состоящей из трех дымососов, электрофильтра и системы воздуховодов. Очищенный в электрофильтре воздух выбрасывается в атмосферу через вытяжную трубу.

Загрузка доменной печи осуществляется с помощью бесконусного загрузочного устройства фирмы "Пауль Вюрт" с двумя бункерами емкостью по 50 м3, загрузочной передвижной воронкой и вращающимся лотком.

Попутным продуктом производства чугуна является доменный шлак. Для переработки шлака предусмотрены две установки придоменной грануляции шлака, каждая из которых имеет по две независимые технологические линии (рабочая и резервная). Установки работают по схеме: гидрожелоб – бункер – отстойник – шлаковый эрлифт – обезвоживатель – бункер подсушки.

Уборка гранулированного шлака от установки при доменной грануляции осуществляется системой ленточных конвейеров. Проектная мощность 1 млн. тон шлака в год.

В состав комплекса доменной печи № 6 входит здание склада горюче-смазочных материалов. Склад предназначен для получения путем автомобильной доставки нефтепродуктов, хранения, выдачи и подачи некоторых видов нефтепродуктов по трубопроводам к местам использования. На территории склада расположены: место слива масел, место налива масел, укрытие для хранения емкостей и тары с горючими продуктами и нефтемаслоотходами. Здание склада оборудовано эстакадой для погрузки-разгрузки автомашин, маслоподвалом для емкостей под хранение масел и установками закачки масла. Основное (рабочее) помещение склада разделено на участок хранения тара-бочек с нефтепродуктами и участок по опоражниванию тара-бочек со смазкой, оборудованный установкой по опоражниванию, перемешиванию смазки и закачкой ее в станции централизованной заправки. Имеются встроенные бытовые помещения.

Территория склада ГСМ ограждена сетчатым забором, забетонирована и оборудована сливным и маслоотделительным колодцем.

В состав комплекса доменной печи № 6 входит установка для смешивания природного газа с кислородом (УГКС) построена в соответствии с проектом разработанным Липецким ГИПРОМЕЗ и принята в эксплуатацию в марте 2007 года в составе доменной печи № 6 и располагается на площадках в здании фильтров.

Предварительное смешивание природного газа с кислородом (до 20% кислорода в смеси) до ввода его в поток дутья в воздушных фурмах производится для увеличения полного сжигания природного газа

Комплекс доменной печи №7 построен в соответствии с проектом, разработанным ГИПРОМЕЗ, и принят в эксплуатацию в сентябре 2011г. в составе Доменного цеха №2. 

Доменная печь № 7 производит передельный чугун для кислородно-конвертерного передела, отвечающий требованиям действующих на ПАО "НЛМК" техническим условиям и действующим на данный момент соответствующим указаниям. 

Подача обогащенного кислородом дутья в доменную печь №7 осуществляется при помощи электровоздуходувной машины. Нагрев дутья до температуры 1250 0С происходит в ВНК (3 шт.).

Участок шихтоподачи представляет собой приемное устройство с бункерной эстакадой, участок приема разгрузки и складирования привозного кокса в составе: закрытый склад силосного типа, вагоноопрокидыватель боковой разгрузки с конвейерным трактом, размораживающее устройство на базе электрических инфракрасных излучателей, тракт отсева мелочи и галереей подачи шихты на колошник доменной печи № 7. Приемное устройство двух путное, загрузка материалов, прибывающих в специализированных вагонах, производится в подземные бункера. Бункерная эстакада надземная, двухрядная, в одном ряду располагаются кокс и добавки, в другом – агломерат и окатыши. Распределение материалов по бункерам производится  реверсивными конвейерами.

Выдача материалов из бункеров эстакады на конвейер  осуществляется отдельными порциями, располагающимися на ленте конвейера (ширина ленты 2000 мм) в определенной последовательности, определенной программой загрузки печи. Конвейер Д-1 работает непрерывно со скоростью 2 м/с и имеет производительность 2000 м3/ч.

При в атмосферу через вытяжную трубу.

Загрузка доменной печи № 7 осуществляется с помощью бесконусного загрузочного устройства фирмы "Пауль Вюрт" с двумя бункерами емкостью по 75 м3, лоток опрокидыватель и вращающимся лотком.

Попутным продуктом производства чугуна является доменный шлак. Доменный шлак разливается в шлаковые чаши объемом 16 м3. 

В атмосферу возле доменной печи выделяются газы (СО и СО2) и пыль, которая содержит в основе окисел железа. Содержание пыли составляет 300–4000 мг/м3, содержание СО и С02 – до 600 мг/м3. Выбросы пыли в доменном производстве с колошниковым газом составляют до 50–100 кг/т. Пыль содержит 60% железа, 10% окисла кальция. Загрязнение воздуха происходит и при грануляции шлаков. Концентрация суспензии в сточных водах доменной печи составляет 0,5–2,0 г/л. Содержимое суспензии в сточных водах подбункерных помещений колеблется от 2000 до 3500 мг/л. [7].

Ремонт чугунных и шлаковых желобов сопровождается выделением токсичных газов. Концентрация S02 составляет в среднем 19 мг/м3, СО – до 40 мг/м3. В помещении разливных машин при заливке чугуна образовывается в среднем 40 г пыли и 60 г окислов углерода на 1 т разлитого чугуна [7].

Технологические процессы доменного производства сопровождаются интенсивным излучением шума, который значительно превышает допустимый уровень.

Радиоактивные изотопы (ионизирующие излучения) применяют в доменном производстве как индикаторы:

1) для определения уровня материала в закрытых емкостях (шихты в бункерах, в шахте печи и т.д.);

2) для контроля качества металла, сварных швов, мест соединения;

3) для контроля хода технологического процесса: определение содержимого фосфора, серы, кальция в металле и шлаках, сноса огнеупорной футеровки, движения шихты и газов в доменных печах.

В доменном производстве взрыво- и пожароопасными участками являются места, где в трубопроводах и оборудовании находятся под давлением горючие газы (доменный, генераторный и др.); газоочистительное оборудование; установки для вдувания угольной пыли в доменные печи, а также распределительно-дозирующие отделения.

Газоопасные работы в доменном производстве связанные с газоочистными сооружениями, с ремонтными роботами на доменной печи, где находится в обращении доменный, генераторный, коксующийся, природный газ.

Все перечисленные процессы протекают в доменной печи одновременно, оказывая взаимное влияние.



1.2 Оценка аварийности в доменном производстве



Доменное производство металлургических предприятий в соответствии с Федеральным законом от 21.07.1997 г. № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» относится к числу опасных производственных объектов [9].

Аварией в доменном производстве считается внезапное разрушение или повреждение агрегатов, элементов печи или воздухонагревателей, ведущее к остановке доменной печи с нанесением ущерба производству и персоналу.

Аварии классифицируют по масштабам повреждений и причинам их возникновения. К первой категории относят аварии, отражающиеся на работе предприятия, вызвавшие необходимость остановки печи на капитальный ремонт; ко второй категории – аварии, приводящие к длительной остановке печи, но без капитального ремонта; к третьей категории – остальные аварии, ведущие к потере производства или снижению качества продукции. По причинам возникновения аварии делят на случившиеся из-за неправильных действий технологического или ремонтного персонала и произошедшие по вине сторонних организаций (проектных институтов, заводов-изготовителей конструкций и оборудования, монтажных, строительных и т.п.) [10].

Аварии и неполадки на доменных печах можно подразделить на: происходящие в результате технологических ошибок и из-за неполадок в работе оборудования и износа сооружений. Аварии в результате нарушения технологии, являются наиболее тяжелыми. К ним относятся такие, как глубокие похолодания, выбросы фурм, заливка продуктами плавки полости фурменных приборов, прорывы горна и лещади, разрывы кожуха печи, взрывы газа, др.

Глубокие похолодания на печи отмечаются чаще всего из-за грубых ошибок в дозировке шихтовых материалов в результате неисправности и отказа оборудования, неправильного определения химического состава загружаемых материалов. Кроме того, они могут быть вызваны массовым оползанием гарниссажа, незарегистрированным изменением влажности кокса и дутья. Наиболее опасны последствия похолодания на печи, работающей на основных шлаках, которые при понижении температуры загустевают гораздо быстрее, чем кислые.

Выносы воздушных фурм являются следствием нарушения технологии и ошибок обслуживающего персонала. Они сопровождаются выбросом большого количества жидких продуктов плавки и кокса. Разрушение конструкции фурменного прибора происходит из-за локального повышения давления в очаге горения, которое возникает при попадании воды в высокотемпературную зону и скоплении обильного количества пара или образовании критического объема взрывоопасной смеси [4].

Небрежное отношение к операциям по заделке чугунной летки приводит к уменьшению ее длины, поскольку огнеупорные массы не восстанавливают рабочий канал полностью. Работа с короткой леткой может закончиться прогаром леточного холодильника, взрывом и выносом огнеупорных материалов.

Резкое опускание столба шихтовых материалов вследствие осадок, прекращения подачи дутья ведет к вытеснению жидких продуктов плавки, которые попадают в полость фурменных приборов. В этом случае обычно выпускают шлак через гляделки. Однако при заливке фурм "холодным", и особенно "передутым" шлаком, не удается его выпустить через гляделки. После остановки печи залитые фурменные приборы демонтируют и расчищают от застывшего шлака. Поскольку по окружности печи может наблюдаться большая неравномерность дренажных условий, порой происходит заливка отдельных фурм.

К наиболее тяжелым авариям относятся прорывы горна. Они сопровождаются повреждением холодильников брони и уходом большого количества чугуна и шлака [4].

Прорывы чугуна в зоне водоподводящих труб сопряжены с большой вероятностью возникновения взрывов различной интенсивности. Поэтому при появлении покраснения брони в зоне металлоприемника необходимо эвакуировать рабочих в безопасное место и принять меры для немедленной остановки доменной печи. Своевременный контроль за теплосъемом на лещадных и горновых холодильниках и соблюдение правил эксплуатации печи позволяют вести длительную ее компанию без создания аварийных ситуаций.

Разрывы кожуха доменной печи обычно связаны с большим износом огнеупорной футеровки заплечиков, распара и, чаще всего, шахты. Вероятность разрывов увеличивается при неустойчивости гарнисажа, неудовлетворительной работе системы охлаждения. При сильно изношенной кладке иногда наблюдаются разрывы кожуха длиной до нескольких метров с выбросами большого количества шихтовых материалов.

Для предупреждения создания этих аварийных ситуаций необходимо на печи иметь ровный ход способствующий постоянству гарнисажа, сохраняющего кладку и холодильники. При возникновении трещин и мелких разрывов кожуха необходимо принимать меры для немедленной ликвидации указанных повреждений [4].

Доменное производство относится к категории взрывопожароопасных производственных объектов, на котором используются, образуются, транспортируются горючие и воспламеняющиеся вещества – жидкости, газы, пыли, способные самовозгораться, а также возгораться от источника зажигания и самостоятельно гореть после его удаления, а также расплавы черных металлов [9].

 К авариям на доменных печах относятся случаи выхода из строя технологического оборудования, конструкций и сооружений на доменных печах, приводящие к необходимости изменения режима их работы или к остановке, проведения восстановительных ремонтов или замены оборудования и устройств, создающих повышенную опасность для работы печи и обслуживающего персонала. 

Причинами возникновения взрывов и пожаров в доменных цехах являются взрывы газов и взрывы вследствие встречи жидкого чугуна или шлака с водой или влажными материалами. В отличие от других металлургических агрегатов в доменных печах в качестве топлива может использоваться угольная пыль. Установки для вдувания угольной пыли взрывоопасны; такую же опасность представляют отделения шаровых мельниц, где приготавливают пыль, а также распределительно–дозировочные отделения [11].

Если авария допущена, принимаются меры к быстрой ее ликвидации.

Долговечность и надежность работы современных доменных печей во многом определяются эффективностью системы защиты кожуха печи и сохранением его прочностных и геометрических характеристик от воздействия высокотемпературной атмосферы в печи, внутреннего давления шихты, жидкого чугуна и нагретой кладки, поддержанием его температурного поля на определенном уровне. Для выполнения этих задач применяют водяное охлаждение, и одним из самых распространенных видов охладительных устройств являются литые чугунные холодильники, внутри которых залиты стальные трубы. По этим трубам в процессе эксплуатации подается под давлением охлаждающая вода.




2 Безопасность технологического процесса



2.1 Анализ безопасного хода доменной печи



Ровный ход - это стабильная работа доменной печи с оптимальным для данных условий производства расходом кокса при выплавке чугуна заданного состава.

Характеризуется плавным сходом шихтовых материалов, устойчивым их распределением с минимальными перепадами статического давления газа в шахте. Достигается постоянством качества хорошо подготовленной шихты, современными методами ведения плавки и рациональным рабочим профилем печи.

Максимально возможное при этом использование химической и физической энергии газов может быть только при согласованной работе верха и низа печи или, по выражению академика           И. П. Бардина, при сведении в одно целое химизма процесса и механизма движения материалов. Нахождение и сохранение оптимальных соотношений между этими двумя составляющими единого режима доменного процесса является главным условием для успешного ведения доменной плавки, предупреждая возможность расстройств и аварий. Наиболее сложной задачей для персонала, работающего на печи, является нахождение комплексного решения многих взаимосвязанных организационных, технологических и технических вопросов, требующих разносторонних знаний и научно обоснованного практического опыта, организационных способностей и высокой трудовой и технологической дисциплины. Глубокое понимание происходящих в печи процессов, знание агрегатов и условий, в которых он работает, неустанная наблюдение за ними и анализ происходящих изменений с незамедлительной реакции на них-основа безаварийной высокопроизводительной работы. Перед персоналом стоят задачи не только полного использование производительной мощности основных фондов, но достижения высокой производительности труда, передовых технико-экономических показателей улучшение качества и снижения себестоимости продукции. Комплексное использование показателей контрольно-измерительной аппаратуры, ЭВМ и визуального наблюдения имеет при этом первостепенное значение [1].



Показатели контрольно-измерительной аппаратуры при ровном ходе

1) Количество и давление горячего дутья. Ровные линии с незначительными плавными колебаниями связаны с изменениями противодавления в горне и с происходящим изменением в упаковке кокса перед фурмами по ходу печи. Имеются наибольшие «пики» понижения давления при смене воздухонагревателей на дутье. Диаграмма фиксирует «принятие» дутья печью и противодавление газов в ней при всех изменениях теплового и газодинамического режимов. Показатели их синхронности служат первоисточником информации о происходящем в печи, уступая в этом только прибору, фиксирующему перепады статического давления газа шахте, как показано на рисунке 2 [4].



1 - содержание СО2 колошниковом газе по взаимнопротивоположным радиусам колошника; 2 - диаграммы контрольно-измерительных приборов при нормальной работе печи: а) температура крадки шахты, °С; б) температура газа в свечах, °С; в) уровень засыпи, м; г) давление горячего и холодного дутья, кг/см2; д) давление газа на колошнике, мм вод. ст.; е) расход воздуха, м3 /мин 

Рисунок 2 - Комплекс диаграмм контрольно-измерительных приборов, характеризующих ровный ход доменной печи во времени [4]



2) Общий и частные перепады статического давления газа в шахте. Линия общего перепада, отражая разницу противодавления между горном и колошником доменной печи, имеет небольшие плавные или пикообразные колебания в зависимости от изменения и количестве дутья, порозности столба шихтовых материалов и заданной величины давления газа на колошнике. Абсолютный уровень общего перепада также, как и частных, служит общей характеристикой хода и быстрее всех других показателей отмечает возникающие изменения в режиме. Частные перепады более чувствительны к колебаниям газы динамического режима. Так, верхний перепад (середина шахты -колошник) имеет периодические повышение с ровными интервалами в момент загрузки очередной подачи с последующим плавным возвращением на старый уровень. Повышение давления- вследствие перекрытия выходов газа на поверхность шихты. Нижний частный перепад (середина шахты-фурма) изменяется незначительно, уменьшаясь в период загрузки и возрастая затем до прежнего уровня. Абсолютная величина колебания тем больше, чем хуже порозность шихты. Она уменьшается при повышении порозности без изменения давления дутья, и возрастает по мере его понижение с увеличением выхода газа на поверхность шихты. Таким образом, кривые частных перепадов по своему значению противоположны, как показано на рисунке 3 [4]. 





Рисунок 3 - Кривые перепада статического давления газа в шахте при нормальной работе доменной печи: а-нижний перепад; б-верхний перепад [4]



3) Уровень засыпи в печи. Параллельные линии, равномерно расположенные, с плавными «скосами» следствие движения шихты и остановкой их на 1 этаже заданы отметке диаграммы. Максимальная разница в уровнях по отдельным зонам колошника- до 0,5 м. Большая величина связана с наличием «перекоса» уровня шихты при неравномерном ходе материалов.

4) Давление колошникового газа. При повышенном и регулируемом давление газа на колошнике диаграмма фиксирует практически ровную линию с регулярными понижениями, именуемыми "нижними пиками". По их числу и равномерности можно судить о количестве подач, загруженных в печь, а в условиях работы с конусным засыпным аппаратом- по четкости отрыва и примыкания «пик» основной линии диаграммы, о герметичности аппарата и четкости работы его перепускного устройства. Никаких отклонений (верхний пик) в сторону повышения в этом случае не наблюдается.

5) Содержание СO2 в колошниковом газе по радиусу или диаметру колошника и состав горнового газа.иКривые содержания CO2 по взаимно перпендикулярным радиусам или диаметрам колошника полностью совпадают и по своей конфигурации прямо противоположные кривым распределения температур по его сечению, как показано на рисунках 2 и 4. 



Рисунок 4 - Взаимное расположение кривых СО2 колошниковом газе и его температуры (Т) по радиусу колошника [4]



Значения СО2 у стен колошника различны в зависимости от степени загрузки периферии. Они зависят от гранулометрического состава шихтовых материалов, профиля печи и конструкции загрузочных устройств, достигая 24 % и выше. При работе с бесконусными засыпными аппаратами или конусными в комплексе с механическими распределителями на колошнике возможно получение так называемого L-образного температурного профиля газового потока с практически одинаковым содержанием CO2 на большей части площади колошника по его диаметру.

Наибольшая часть пространства, граничащего с осевой и периферийной зонами, образует промежуточную или центральную область основного рабочего сечения шахты с расположенным в ней гребнем шихтовых материалов и проходящим через неё главным газовым потоком. Кривая содержания CO2 изменяясь в соответствии с профилем засыпи, поднимаясь от стенки колошника достигает максимума в гребне материалов. Затем плавно понижается к центру, образуя "отдушину" или осевую зону, ошибочно называемую многими авторами центральной. Она может быть полностью свободной от минеральной шихты в диаметре 1,5 - 2,5 м. Размеры ее зависит от установленного режима колошника, его диаметра, величины подачи и дутьевого режима.

Содержание CO2 по оси печи составляет обычно от 3 - 4 до 5 – 6 %, иногда более, но навсегда при нормальном ходе печи меньше, нежели на периферии. Кольцевая периферийная зона по периметру колошника составляет примерно 10- 15% от сечения. Критерием степени загрузки осевой зоны минеральной шихтой служит устойчивость хода печи. Она нарушается при перегреве периферии и потери «отдушины». Эффективность контроля за распределением шихтовых и газовых потоков по характеру кривых содержания CO2 по взаимно перпендикулярным диаметрам колошника значительно повышается установкой радиальных многоточечный термопар или заборных труб, периодически вводимых в печь или находящихся в зоне колошника постоянно над уровнем засыпи. Последнее менее конструктивно в виду частого повреждение их загружаемым материалами.

Альтернативой указанным диаграммам контрольно-измерительного прибора применение компьютеров с периодическим контролем показателей доменной плавки. Упрощая ведение надзора за параметрами режима, они исключают возможность непрерывного наблюдения за ними во времени, что является недостатком этой системы. 

Перспективен контроль температур по поверхности засыпи прибором «Спиротерм». С его помощью возможно получение информации:

1) радиальное или диаметральное распределение темпера.......................