ПАО «НЛМК», Липецк, Россия:

В. Н. Титов, главный специалист по оптимизации рудно-термических процессов Управления развития технологии, канд. техн. наук, доцент

Липецкий государственный технический университет, Липецк, Россия:
А. В. Карпов, доцент кафедры металлургических технологий, канд. техн. наук, эл. почта: antonkrpv@rambler.ru
Р. И. Хоперский, ассистент кафедры химии

Рассмотрена актуальность вопроса использования углеродно-нейтральных видов сырья в металлургическом производстве. Одним из перспективных направлений является применение продукта пиролиза биомассы — биоугля, который отличается большим содержанием углерода и, как следствие, теплотворной способностью относительно биомассы. Проведен сравнительный анализ основных характеристик биоугля и пылеугольного топлива (ПУТ), произведенного из марок угля «Т» и «Г». В биоугле содержится меньшее количество углерода и золы при большем содержании летучих веществ по сравнению с ПУТ. Для изучения процесса горения биоугля в фурменном очаге доменной печи проведено исследование кинетики его сгорания на лабораторной установке горения твердого топлива. С целью адаптации полученной кинетики горения биоугля к условиям фурменного очага доменной печи проведено аналогичное исследование по рассматриваемым видам ПУТ. Представлены результаты экспериментального исследования кинетики горения исследуемых видов топлива, согласно которому процесс горения топлива перед фурмами состоит из двух фаз: первая сопровождается высоким поглощением кислорода на процесс горения летучих веществ, для второй характерно медленное догорание углеродного остатка. Наибольшую длительность горения 0,6 г топлива при температуре 1200 °C имеет ПУТ марки «Т» — 762 с. Пылеугольное топливо марки «Г» и биоуголь имеют схожую кинетику горения, однако последнее сгорает быстрее: ПУТ марки «Г» сгорает за 369 с, а биоуголь — за 162 с. Сделан вывод о более высокой степени догорания биоугля в условиях фурменного очага доменной печи по сравнению с ПУТ.

1. Бабич А., Сенк Д. Использование биомассы в черной металлургии — назад в будущее? // Черные металлы. 2013. № 10 (982). С. 72–84.
2. Abdullah H., Wu Н. Biochar as a fuel: 1. Properties and grindability of biochars produced from the pyrolysis of mallee wood under slow-heating conditions // Energy & Fuels. 2009. Vol. 23. P. 4174–4181.
3. Сундквист Эквист Л., Лагерваль П., Сунделин Б., Орре Й., Брэмминг М., Лундгрен М. Доменный процесс с низким уровнем выбросов CO₂ // Черные металлы. 2018. № 7. С. 12–19.
4. Бухвальдер И., Гроспич К. Х., Хартиг В., Янц И., Люнген Х. Б., Шмёле П. Требования к остаточным материалам для вдувания в доменные печи // Черные металлы. 2003. № 6. С. 25–33.
5. Лялюк В. П., Тараканов А. К., Кассим Д. А., Оторвин П. И., Гусев А. А. Влияние качества железорудного сырья и кокса на технико-экономические показатели доменной плавки // Сталь. 2018. № 12. С. 2–7.
6. Matsuzaki S., Shinotake A., Naito M., Nishimura T., Kunitomo K., Sugiyama T. Development of mathematical model of blast furnace // Nippon Steel Technical Report. 2006. Vol. 94. P. 87–95.
7. Швыдкий В. С., Куделин С. П., Гурин И. А., Носков В. Ю. Разработка информационно-моделирующей системы инжекции пылеугольного топлива в фурмы доменной печи // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2019. Т. 62, № 12. С. 979–986.
8. Корнилов Б. В., Чайка А. Л., Шостак В. Ю., Сохацкий А. А., Москалина А. А., Фоменко А. П. Аналитическое исследование процесса горения угольной частицы в фурменном очаге доменной печи // Экология и промышленность. 2018. № 2 (55). С. 30–39.
9. Zhang Y., Deshpande R., Huang D., Chaubal P., Zhou C. Q. A methodology for blast furnace hearth inner profile analysis // ASME Journal of Heat Transfer. 2007. Vol. 129. P. 1729–1731.
10. Филатов С. В., Мясоедов С. В., Титов В. Н., Загайнов С. А., Гилева Л. Ю. Совершенствование технологии доменной плавки с использованием пылеугольного топлива в доменном цехе № 1 ПАО НЛМК // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2018. № 7 (1423). С. 33–39.
11. Wu K., Pan W., Xu W., Yin X., Zhang J., Wu W. Research on Utilization Factor of Injected Pulverized Coal into BF at Large PCI Rate // Steel Research International. 2008. Vol. 79. P. 904–907.
12. Liu Y., Shen Y. Computational fluid dynamics study of biomass combustion in a simulated ironmaking blast furnace: Effect of the particle shape // Energy and Fuels. 2018. Vol. 32, Iss. 4. P. 4372–4381.
13. Liu Y., Shen Y. Combined experimental and numerical study of charcoal injection in a blast furnace: Effect of biomass pretreatment // Energy and Fuels. 2020. Vol. 34, Iss. 1. P. 827–841.