Современные методы сбережения энергии в доменном производстве
Приведены данные об энергетических ресурсах и их расходовании при производстве чугуна. Предложены возможные пути экономии кокса за счет применения сфероидизированной стабилизации агломерата, применения гибридного сырья и железофлюса. Предложена технология повышения температуры дутья и освещены н...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2008
|
| Назва видання: | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/22269 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Современные методы сбережения энергии в доменном производстве / В.Н. Ковшов, В.В. Бочка, Е.И. Сулименко, В.А. Петренко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 16. — С. 177-186. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-22269 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-222692011-06-21T12:06:56Z Современные методы сбережения энергии в доменном производстве Ковшов, В.Н. Бочка, В.В. Сулименко, Е.И. Петренко, В.А. Приветствия Приведены данные об энергетических ресурсах и их расходовании при производстве чугуна. Предложены возможные пути экономии кокса за счет применения сфероидизированной стабилизации агломерата, применения гибридного сырья и железофлюса. Предложена технология повышения температуры дутья и освещены некоторые нетрадиционные методы интенсификации доменного процесса. 2008 Article Современные методы сбережения энергии в доменном производстве / В.Н. Ковшов, В.В. Бочка, Е.И. Сулименко, В.А. Петренко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 16. — С. 177-186. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. XXXX-0070 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/22269 669.162.2:621.317.38.004 ru Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Приветствия Приветствия |
| spellingShingle |
Приветствия Приветствия Ковшов, В.Н. Бочка, В.В. Сулименко, Е.И. Петренко, В.А. Современные методы сбережения энергии в доменном производстве Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| description |
Приведены данные об энергетических ресурсах и их расходовании при производстве чугуна. Предложены возможные пути экономии кокса за счет применения
сфероидизированной стабилизации агломерата, применения гибридного сырья и
железофлюса. Предложена технология повышения температуры дутья и освещены
некоторые нетрадиционные методы интенсификации доменного процесса. |
| format |
Article |
| author |
Ковшов, В.Н. Бочка, В.В. Сулименко, Е.И. Петренко, В.А. |
| author_facet |
Ковшов, В.Н. Бочка, В.В. Сулименко, Е.И. Петренко, В.А. |
| author_sort |
Ковшов, В.Н. |
| title |
Современные методы сбережения энергии в доменном производстве |
| title_short |
Современные методы сбережения энергии в доменном производстве |
| title_full |
Современные методы сбережения энергии в доменном производстве |
| title_fullStr |
Современные методы сбережения энергии в доменном производстве |
| title_full_unstemmed |
Современные методы сбережения энергии в доменном производстве |
| title_sort |
современные методы сбережения энергии в доменном производстве |
| publisher |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| publishDate |
2008 |
| topic_facet |
Приветствия |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/22269 |
| citation_txt |
Современные методы сбережения энергии в доменном производстве / В.Н. Ковшов, В.В. Бочка, Е.И. Сулименко, В.А. Петренко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2008. — Вип. 16. — С. 177-186. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| work_keys_str_mv |
AT kovšovvn sovremennyemetodysbereženiâénergiivdomennomproizvodstve AT bočkavv sovremennyemetodysbereženiâénergiivdomennomproizvodstve AT sulimenkoei sovremennyemetodysbereženiâénergiivdomennomproizvodstve AT petrenkova sovremennyemetodysbereženiâénergiivdomennomproizvodstve |
| first_indexed |
2025-07-02T23:30:27Z |
| last_indexed |
2025-07-02T23:30:27Z |
| _version_ |
1836579844915200000 |
| fulltext |
177
УДК 669.162.2:621.317.38.004
В.Н.Ковшов, В.В.Бочка, Е.И.Сулименко, В.А.Петренко
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СБЕРЕЖЕНИЯ ЭНЕРГИИ В ДОМЕННОМ
ПРОИЗВОДСТВЕ
Национальная металлургическая академия Украины
Приведены данные об энергетических ресурсах и их расходовании при произ-
водстве чугуна. Предложены возможные пути экономии кокса за счет применения
сфероидизированной стабилизации агломерата, применения гибридного сырья и
железофлюса. Предложена технология повышения температуры дутья и освещены
некоторые нетрадиционные методы интенсификации доменного процесса.
Энергия – одна из важнейших потребностей любого производства.
Решение любой задачи экономического или технического развития не-
мыслимо без затрат энергии и энергоресурсов.
Энергетические ресурсы делятся на две главные категории – возоб-
новляемые и невозобновляемые. К невозобновляемым энергетическим
ресурсам относятся углеводородные топлива – уголь, горючие сланцы,
торф, нефть, природный газ и ядерное топливо. По американским данным
экономически рентабельные запасы топлива в США будут истощены че-
рез 50–75 лет, а общие потенциальные запасы – через 120–170 лет. К вы-
шеизложенному следует добавить, что сжигание всех видов топлива со-
провождается интенсивным загрязнением окружающей среды [1].
К возобновляемым энергетическим ресурсам относятся энергия фото-
синтеза, энергия прямого использования солнечных лучей, гидроэнергия,
энергия приливов и волн, энергия процессов испарения и выпадения
осадков, ветровая, тепловая энергия, основанная на разности температур
между атмосферой и поверхностью суши и воды, геотермальная энергия и
др. В чёрной металлургии значительную часть энергии, которая теряется
при производстве черных металлов, можно утилизировать и использовать
в качестве вторичного тепла.
На рис. 1 (данные чл. кор. АНУ Ефименко Г.Г.) приведены изменения
температуры продуктов черной металлургии в процессе их производства
и использования на металлургическом заводе полного цикла. Как видно
из рисунка, довольно значительную часть теплоты можно использовать в
технологических целях, например, высокую температуру готового кокса и
агломерата. При этом, ресурсы тепла, которые можно утилизировать, ори-
ентировочно составят следующие величины:
при агломерации 0,348–1,74 ГДж (0,083–0,415 Гкал) на 1 т продукта;
при коксовании 2,32 ГДж (0,554 Гкал) на одну тонну кокса;
на одну тонну чугуна 3,5 ГДж (0,834 Гкал);
178
Рис. 1. Схема температурных колебаний на металлургическом заводе с закончен-
ным производственным циклом (с полосовым прокатным станом). 1 – уголь, 2 –
мелкая руда, 3 – агломерат, 4 – кокс, 5 – жидкий чугун, 6 – жидкая сталь, 7 – чу-
гунная заготовка, 8 – установка непрерывной разливки, 9 – слиток, 10 – нагрева-
тельный колодец, 11 – сляб, 12 – нагревательная печь, 13 – горячекатаная полоса,
14 – травление, 15 – холодная прокатка, 16 – электроочистка.
Подсчитано, что при осуществлении технологических циклов «до-
менная печь – кислородный конвертор» и «доменная печь – мартеновская
печь» до проката, включая разливку стали, количество утилизированной
теплоты может составить 9,28 ГДж на одну тонну готового проката. При
степени утилизации 50% может быть сэкономлено около 10% общего ко-
личества энергии в этих технологических операциях.
Заметное снижение энергозатрат, как видно из рис.1, связано с изо-
бретением непрерывной разливки стали, так как отпала необходимость в
дополнительном нагреве слитков при прокатке. Это позволило сэконо-
мить 1,36 ГДж теплоты на тонну проката. Аналогичные решения возмож-
ны и при производстве кокса, агломерата и выплавке чугуна.
Кокс выталкивают из коксовой печи с температурой выше 11000С с
охлаждением его в коксотушильной башне и на рампе до температуры
окружающей среды, теряя, таким образом, большое количество энергии.
Агломерат в конце процесса спекания имеет температуру около 10000С, а
в доменный цех приходит холодным. Примерно столько же энергии теря-
ется и при охлаждении окатышей. Таким образом, если использовать эти
потери в доменном процессе, то можно сэкономить значительное количе-
ство энергоресурсов.
Затраты и потери энергии в доменном производстве
Процесс производства чугуна потребляет больше половины всей
энергии, необходимой для производства готового проката. На выплавку
179
чугуна расходуется кокс, природный газ и энергетические затраты: элек-
трическая энергия, идущая в основном на привод двигателей загрузки,
перекидки клапанов, освещение, дутье, кислород, природный газ для кау-
перов, пар, вода для охлаждения, сжатый воздух и газоочистка.
Основную часть энергии (около 80%) доменное производство получа-
ет от кокса. Теряется энергия с колошниковым газом, с горячими чугуном
и шлаком, с охлаждением печи, с дымовыми газами при нагревании воз-
духонагревателей и с повышенным давлением газа под колошником. Ос-
новные потери энергии происходят с жидким чугуном. Однако чисто по-
тери при транспортировке чугуна составляют примерно 150–200 градусов:
(150…200) * 0,9 * 1000 = 0,135…0,180 ГДж/т чугуна. Остальное тепло ис-
пользуется при сталеплавильном переделе. Эти потери можно уменьшать
за счет укрытия чугунных желобов на литейном дворе, применения чугу-
новозных ковшей большей ёмкости с лучшей тепловой изоляцией и с
крышками. Крышки для желобов и ковшей могут быть снабжены специ-
альными устройствами для переработки тепловой энергии в электриче-
скую (например, термоэлектрические преобразователи).
При производстве товарного чугуна на разливочных машинах проис-
ходит полная потеря всего тепла чугуна при охлаждении «чушек», что
требует принятия мер для её утилизации.
Шлаковые чаши транспортируют горячий шлак на грануляционные
бассейны и шлаковые отвалы при помощи электровозов или других тяг-
ловых средств, а это дополнительные расходы. При оснащении чаш инди-
видуальными средствами трансформации высокотемпературного тепла
(1400–15000С) в электрическую энергию позволит уменьшить расходы на
эти операции.
Использования тепловой энергии шлаков во время транспортировки
для обжига известняка позволит ликвидировать дорогостоящие установки
для его обжига.
Нагретую воду в грануляционной установке аккумулировать и ис-
пользовать для бытовых нужд. Аналогичные предложения возможны и
для операций охлаждения доменной печи и колошникового газа.
При нагреве воздухонагревателей в дымовых боровах можно устроить
змеевики, с циркулирующей по ним водой с превращением последней в
пар высоких параметров, который применять для нужд доменного цеха.
Потери теплоты от спонтанного колебания теплового состояния до-
менной печи можно уменьшить, применив анализаторы шихтовых мате-
риалов в потоке и использовать регулирование хода печи методами опти-
мизации с использованием вычислительной техники.
Применение предлагаемых приёмов утилизации теплоты позволят 30–
50% потерь вернуть в производство, что составит 1,4 –2,3 ГДж на тонну
чугуна. Очевидно, что использование этой энергии в доменном процессе
позволит сэкономить значительное количество теплоты. Эти соображения
позволили предложить схему комплексного процесса, позволяющего ис-
180
пользовать тепло, теряемое между процессами подготовки сырья и до-
менным.
Тандем процесс. В тандем процессе участвуют две доменные печи.
Первую доменную печь загружают горячим сырьём (горячий агломерат и
кокс), исключают зону косвенного восстановления путём снижения уров-
ня засыпи до достижения температуры газа выше 9500С и вдувают в печь
дутьё с большим количеством природного газа (или другого с высоким
восстановительным потенциалом) и кислорода. В результате получается
горячий восстановительный газ с температурой более 9000С, который по
газопроводу транспортируется во вторую, соседнюю доменную печь вме-
сте с колошниковой пылью. Вторая печь работает в обычном режиме.
В первой доменной печи теряется косвенное восстановление, из–за
чего увеличивается расход кокса ориентировочно на 200 – 250 кг/т чугуна.
Зато во второй печи используется большее количество бросовой энергии
и экономится дополнительное при усилении непрямого восстановления.
Достоинство тандем–процесса. Кокс выталкивают из коксовой печи с
температурой выше 1373 К, остужают его в коксотушильной башне и на
рампе до температуры окружающей среды, теряя, таким образом, 1373 *
1,5 = 2,06 ГДж энергии (здесь 1,5 кДж/кг*К – теплоемкость кокса при
температуре 1373 К) на тонну кокса.
Агломерат в конце процесса спекания имеет температуру около 1273
К, а в доменный цех приходит холодным, значит теряется энергии 1273 *
1,05 = 1,34 ГДж (1,05 кДж/кг*К – теплоемкость агломерата при этой тем-
пературе) на тонну агломерата. Примерно столько же энергии теряется и
при охлаждении окатышей. Таким образом, применение в доменной печи
этой энергии, экономит 2,06 * 0,5 + 1,34 * 1,8 = 3,442 ГДж энергии на тон-
ну чугуна (0,5 и 1,8 – расход кокса и агломерата на тонну чугуна соответ-
ственно), что соответствует 3,442 * 100 / 14,51 = 23,72% или около 120 кг
кокса. Вдувание природного газа в первую печь (около 250 м3/т с соответ-
ствующей компенсацией кислородом) экономит около 130 кг/т кокса, сле-
довательно, в первой печи расход кокса будет исходным (около 500 кг/т).
Отпадает необходимость сложных устройств для охлаждения и сор-
тировки кокса и железосодержащего сырья. Экономится кокс в первой
печи за счет вдувания газообразного топлива. Во второй доменной печи
экономится кокс за счет вдувания горячего, не содержащего СО2, колош-
никового газа из первой печи. Расход кокса ориентировочно снижается на
20–30% (100 –150 кг/т чугуна) и повышается производительность на 7 –
11% [2].
Нет необходимости нагревать большое количество дутья на вторую
доменную печь – снижение затрат на нагрев дутья (около 20 кг/т кокса).
Нет затрат на очистку колошникового газа у первой доменной печи. Это
примерно 1,5 кг/т чугуна. Улучшается ровность хода первой печи (эконо-
мия кокса более 2%); нет необходимости рационально распределять ших-
181
товые материалы по поперечному сечению колошника – упрощается кон-
струкция загрузочного устройства (снижаются капитальные затраты).
В колошниковой пыли содержится 40–55% железа и около 15% кокса,
что даст экономию кокса при выходе колошниковой пыли 50 кг/т, около 5
кг/т. Общая экономия кокса на две печи составит ориентировочно около
150 кг/т чугуна и снижение капитальных затрат на газоочистку, воздухо-
нагреватели и загрузочные устройства.
Кроме экономии энергии между переделами (коксохимическим, агло-
мерационным и доменным) в самом доменном процессе в настоящее вре-
мя есть достаточно большие резервы.
Анализ доменного процесса показывает, что максимальные затраты
энергии в процессе плавки чугуна приходятся на восстановление оксидов,
меньшие – на разложение карбонатов рудных и флюсовых, переход серы
в шлак разложение влаги дутья и пр.
В настоящее время существует несколько путей экономии энергоре-
сурсов при выплавке чугуна в доменных печах.
1. Уменьшение затрат энергии на восстановление оксидов: увеличе-
ние степени косвенного восстановления (рациональное газораспределе-
ние, увеличение количества восстановительных газов); ослабление внут-
ренних связей восстанавливаемых оксидов (электричество, ультразвук,
гамма облучение, катализаторы и пр.).
2. Уменьшение потерь с разложением карбонатов, переходом серы в
шлак и разложением влаги дутья.
3. Уменьшение теплопотерь через кладку печи.
4. Возвращение части тепла, уносимого чугуном, шлаком и газом.
5. Частичная замена дорогого энергоносителя (кокса) на более деше-
вые виды (природный, коксовый и генераторный газы, мазут, пылеуголь-
ное топливо, гранулированная пластмасса и др.).
6. Стабилизация технологического режима по времени.
Эти пути реализуются различными способами, так называемыми ме-
тодами интенсификации, которые можно поделить на традиционные, ис-
пользуемые и совершенствуемые в настоящее время, и нетрадиционные,
которые в настоящее время не используются или используются частично,
но будут использоваться в будущем.
К традиционным относятся следующие методы интенсификации:
– подготовка железорудных материалов к доменной плавке;
– нагрев дутья;
– увлажнение дутья;
– обогащение дутья кислородом;
– вдувание в доменную печь углеродсодержащих добавок;
– комбинированное дутье;
– вдувание в доменную печь горячих восстановительных газов;
– повышенное давление газа в доменной печи;
– внедоменная обработка жидкого чугуна;
182
– оптимизация процессов доменной плавки;
– автоматическое управление доменной плавкой.
Проанализируем некоторые из перечисленных методов интенсифика-
ции с точки зрения расширения их теоретических и практических воз-
можностей по снижению энергозатрат.
Подготовка железорудных материалов.
Подготовленное сырье для доменной плавки (агломерат, окатыши и
пр.) изменяет теплопотребление процесса в следующих направлениях:
увеличивает содержание железа, что напрямую сказывается на произво-
дительности и расходе кокса; увеличивает газопроницаемость шихты, чем
создает благоприятные условия для увеличения производительности и
лучшего распределения и использования газового потока; уменьшает теп-
лозатраты на разложение карбонатов, удаление гидратной влаги, улучша-
ет восстановимость шихты и условия шлакообразования.
Уменьшение мелочи фракции 0 – 5 мм в окускованных материалах
(агломерате и окатышах) с 20 до 5% снижает расход кокса на 4,5% и уве-
личивает производительность на 6%, что происходит за счет рациональ-
ного взаимораспределения шихты и газа в верхней части доменной печи
(выравнивание газовых нагрузок по радиусу) и повышения общей газо-
проницаемости в доменной печи [2].
Опыт подготовки агломерата в виде одностадийного дробления и гро-
хочения на стационарных и самобалансных грохотах показал, что, даже в
условиях использования технологических приемов по повышению проч-
ностных свойств спека, не удается уменьшить содержание мелочи в нем
ниже 14–20 %.
Исследования показали необходимо перейти на производство стаби-
лизированного агломерата крупностью 3–30 мм с обязательной сфероиди-
зацией частиц. Одновременно с этим появится возможность подвергнуть
сфероидизации и выделяемую в возврат фракцию 0–3 мм, что позволит
полностью её вывести из состава агломерата транспортируемого в домен-
ный цех. Благодаря такой подготовке имеется реальная возможность сни-
зить косвенные затраты на транспортировку этой мелочи, улавливания
пыли, выделения шламов и обеспечить значимый экономический эффект.
Ожидается, что при использовании стабилизированного агломерата сни-
жение расхода топлива на выплавку чугуна сократится на 25–30 кг/т чу-
гуна.
В качестве альтернативы агломерата и окатышей может быть гибрид-
ное окускованное сырье, являющееся продуктом технологии, использую-
щей лучшие параметры технологии агломерации и окатышей [3]. В ее
основе заложена концепция формирования конечного гранулометриче-
ского состава гибридного окускованного сырья еще на предварительных
стадиях его производства. Получение гранул крупностью 5–10 мм и меж-
частичное расположение твердого топлива крупностью 0–10 мм позволяет
осуществить адресное расположение крупных гранул топлива в зоне по-
183
вышенного его потребления. Спекание такой шихты по технологии, осу-
ществляемой на обжиговой машине, которая включает предварительную
ее сушку с последующим спеканием по агломерационной технологии и
охлаждении при продувке воздуха на заключительной стадии процесса,
позволяет при минимизации энергозатрат на процесс спекания (40–45
кг/т) осуществить термообработку спека блоков за счёт тепла от горения
крупных фракций топлива. Технология позволяет получить гибридное
сырье в виде спеченных блоков прошедших точечное припекание в мес-
тах контакта гранул шихты. Подвергнутое после схода с машины гибрид-
ное сырье грохочению не требует дополнительной механической обра-
ботки. Особенностью гибридного окускованного сырья является наличие
в центре гранулы реликтового магнетита концентрата, что способствует
интенсификации восстановительных процессов в доменных печах при
снижении энергозатрат и, прежде всего, – расхода кокса. Анализ приме-
нения гибридного окускованного сырья при выплавке чугуна подтвердил,
что по своему гранулометрическому составу оно близко к стабилизиро-
ванному агломерату и даже при наличии 7–8 % мелочи крупностью 0–5
мм приводит к увеличению производительности на 1.1 % и снижению
расхода топлива на 4.4 кг/т [4].
Применение низкоофлюсованных окатышей в современной доменной
шихте требует добавок флюса – сырого известняка в количества 100 – 200
кг/т чугуна, что потребует увеличить расход кокса на 5–10%. В этом слу-
чае возможно применение вместо известняка комплексного флюса (желе-
зофлюса), спеченного из концентрата и известняка, основностью 5–7 еди-
ниц. Такой флюс, кроме повышенной основности, содержит 30–40% же-
леза и обладает высокой прочностью. Примерный химический состав
комплексного флюса следующий: СаО = 43%; SiO2 = 7,2%; Fe = 35%; FeO
= 45%. Применение повышенного количества окатышей снижает расход
кокса за счет повышения содержания железа, комплексный флюс тоже
снижает расход кокса, необходимый для разложения сырого известняка и
за счет повышенного содержания железа.
Приведём приблизительный расчёт при применении комплексного
флюса. При расходе железорудной составляющей 1800 кг/т чугуна (60%
агломерата и 40% окатышей, 67 кг/т известняка) со средним содержанием
железа в железорудной шихте 56% и удельном расходе кокса 500 кг/т,
общее содержание железа (включая известняк) следующее: 1800 * 56 /
(1800 + 67) ≈ 54%. При том же расходе железорудной шихты и 84 кг/т
чугуна комплексного флюса вместо 67 кг/т известняка, содержание желе-
за в общей шихте будет следующее: (1800 * 0,56 + 84 * 0,35) * 100 / (1800
+ 84) ≈ 55%. Увеличение количества железа в шихте на 1% снижает
удельный расход кокса тоже на 1%. При выводе 10 кг/т сырого известняка
из шихты расход кокса снижается на 0,5%, значит, при выводе 67 кг/т из-
вестняка экономится кокса 67 * 0, 5 / 10 = 3,35%. Общее снижение расхо-
184
да кокса за счет повышения содержания железа и вывода известняка из
шихты составит:
1 + 3,35 = 4,35%, или 500 * 0,0435 = 21,75 кг.
Ориентировочная экономия кокса составит 3–5%, в зависимости от
расхода окатышей в шихте.
Железофлюс можно вводить и в агломерационную шихту вместо сы-
рого известняка. Ввод железофлюса предотвращает образование в агло-
мерате включений свободного (не прореагировавшего) оксида кальция,
гашение которого влагой воздуха сопровождается увеличением объёма,
что приводит к постепенному разрушению агломерата при длительном
его хранении. Оно способствует также получению мелкопористого, менее
оплавленного и более восстановимого агломерата [5].
Нагрев воздушного дутья.
Нагрев дутья можно повысить до 15000С и выше насколько может
выдержать воздухопровод горячего дутья. Теоретически, нагрев дутья
возможен до теоретической температуры горения в зонах горения. Повы-
шение нагрева дутья возможно, если часть объёма газообразного топлива
(природного или другого высококалорийного газа) сжигается в воздухо-
проводе горячего дутья и в виде гомогенизированной смеси воздуха дутья
и продуктов горения подаётся в рабочее пространство доменной печи.
При этом доля объёма сжигаемого в воздухопроводе газообразного топ-
лива по мере снижения температуры горячего дутья из воздухонагревате-
лей пропорционально увеличивается с одновременным снижением его
расхода, подаваемого в фурменный прибор, таким образом, что общий
расход газа на доменную печь сохраняется.
Предложенная технология введения газообразного топлива в домен-
ную печь позволяет осуществить его сжигание без подмешивания к горя-
чему дутью холодного воздуха с получением максимальной температуры.
Введение части объёма газообразного топлива позволяет решать пробле-
му смешивания продуктов горения и воздуха близко к идеальному, по-
скольку воздухопроводы горячего дутья и кольцевой выполняют роль
камеры смешивания. Полное перемешивание продуктов горения газооб-
разного топлива и воздуха дутья обеспечивает пропорционирование «га-
зообразное топливо – воздух дутья» по фурмам в автоматическом режиме
с исчезновением необходимости создания сложных систем контроля рас-
хода воздуха и регулирования расхода газообразного топлива.
Возможны варианты подвода газообразного топлива в подкупольное
пространство воздухонагревателей и в поднасадочное устройство. Это
позволяет эксплуатировать воздухонагреватель в щадящем режиме без
добавки на его обогрев к колошниковому газу природного, за счет ком-
пенсации потерь температуры дутья, при охлаждении воздухонагревателя,
увеличением соотношения газообразного топлива в воздухопровод, на-
пример, 40–60% при сохранении объёма воздуха на постоянном уровне.
Доменная печь может работать на двух воздухонагревателях поперемен-
185
но. Третий воздухонагреватель не нужен вследствие того, что дутьевой
период можно продолжить за счет сжигания природного, или любого дру-
гого, газа в подкупольном пространстве каупера, стоящего на дутье, или в
горячем воздухопроводе. Это обстоятельство позволит значительно повы-
сить экономию газообразного топлива и кокса. Реализация этого способа
позволит снизить расход кокса на 10–12% и более.
Нетрадиционные энергетические ресурсы.
Широкие возможности открываются с внедрением в доменный про-
цесс нетрадиционных видов энергетических ресурсов. Вдувание в фурмы
доменной печи гранулированных пластмасс по немецкой технологии по-
зволяет не только экономить кокс, но и решает проблемы экологии, так
как сжигание бытовых пластмассовых отходов в доменной печи не за-
грязняет окружающую среду.
Обработка железорудных материалов гамма–излучением, применение
дешёвых катализаторов, ультразвука позволяет значительно увеличить их
восстановимость (на 30% и выше).
Наши исследования и анализ полученных данных свидетельствует об
интенсификации восстановительных процессов при вводе электроэнергии
в низкотемпературную часть доменной печи. Так увеличение силы тока
до 8,23А способствовало увеличению степени использования газового
потока с 12% до 17,6%, что привело к росту степени восстановления же-
лезорудного материала с 48,8% до 54,7% [6]. Электрический ток, проходя
сквозь железорудный материал, ослабляет внутренние связи в оксидах
железа и таким путём активизирует восстановительные процессы.
Выводы
1. Приведены данные об энергетических ресурсах и их расходова-
нии в чёрной металлургии на производство чугуна.
2. Проанализированы возможности минимизации потерь тепловой
энергии при производстве чугуна и транспортировке жидких и газообраз-
ных продуктов плавки.
3. Предложен тандем–процесс на основе работы двух доменных пе-
чей, позволяющий экономить около 150 кг кокса на тонну чугуна.
4. Проанализированы традиционные методы интенсификации до-
менной плавки с целью определения возможностей расширения их диапа-
зона.
5. Обоснована возможность экономии кокса в доменной плавке за
счет применения сфероидизированной стабилизации агломерата, приме-
нения гибридного сырья и железофлюса.
6. Предложена технология повышения нагрева дутья за счёт сжига-
ния высококалорийного газа в воздухопроводе горячего дутья.
7. Намечены пути использования нетрадиционных видов энергоре-
сурсов в доменном производстве.
186
1. Лисин В.С., Юсфин Ю.С. Ресурсо–экологические проблемы XXI века и метал-
лургия. – М.: Высшая школа, 1998. – 447 с.
2. Рамм А.Н. Современный доменный процесс. – М.: Металлургия, 1980. – 304 с.
3. Способ производства гибридного окускованного сырья / С.Е. Сулименко, Н.В.
Игнатов, Б.А. Нижегородов и др. Патент Украины № 31 693 А Бюл.
4. Особенности работы печи на шихте, содержащей гибридное окускованное
сырье /В.Н.Ковшов, В.В.Бочка, Е.И.Сулименко и др. //Теория и практика ме-
таллургии. – 2001. – №5 – С.3–7.
5. Абрамов О.В., Хорбенко И.Г., Швегла Ш. Ультрозвуковая обработка материа-
лов. – М: Машиностроение, 1984. – С.39–41.
6. Петренко В.А. Интенсификация процессов газодинамики и массообмена в до-
менной плавке. – Днепропетровск: Институт технологии, 2000. – 272с.
Сведения о докладчике:
Ковшов Владимир Николаевич, д.т.н., профессор кафедры металлургии чугуна
Национальной металлургической академии Украины
|