ДонНТУ   Портал магістрів

Зміст

Вступ

Рідкий чавун, незважаючи на зростання виробництва DRI, темпи якого не поступаються темпам зростання виробництва чавуну, залишається основним і головним компонентом металлошихты при виплавці сталі, і його доля в загальній масі заліза, що отримується із залізорудної сировини, зберігається стабільною. Чинниками, що визначають економічні переваги доменного процесу перед іншими, являються: тривалість кампанії ДП, їх продуктивність, питомі витрати коксу і вдуваного палива.

Вдування ПУТ в доменну піч є ефективною технологією з точки зору зниження собівартості чавуну, підвищення продуктивності печі і захисту довкілля. Ця ідея захищена патентом ще в 1831 р. Проте її масове промислове впровадження почалося в 80-90 рр. XX століття після теоретичного дослідження і розробки спеціалізованого устаткування що забезпечує ефективне вдування ПУТ в доменні печі, взрыво- і пожежобезпеці та ін. Підсумком стало введення в 80-х рр. минулого століття в експлуатацію перших промислових установок фірми "Armco Steel"(м. Эшленд, США) і ПАО "Донецксталь"-МЗ"(Україна). На базі багаторічного досвіду були сформульовані наукові принципи технології, що дозволили строго розраховувати оптимальні витрати ПУТ.

1. Актуальність теми

У останні 30 років у світі безперервно розширюється впровадження технології доменної плавки із заміною частини коксу пиловугільним паливом (ПУТ).

Вітчизняна і зарубіжна практика цілком підтверджує відомі теоретичні передумови про ефективність ПУТ. Переваги застосування ПУТ в металургії чавуну підтверджуються також наступними обставинами:

– практично усі нові або такі, що реконструюються доменні печі за кордоном будувалися в комплексі з сучасними пиловугільними устаткуваннями: Іспанія, Бразилія, Ю. Корея, Туреччина та ін.;

– сьогодні у світі із застосуванням ПУТ виплавляється 600 млн. тонн чавуну/рік, доля заміни їм скипового коксу зросла до 45-50 %, а витрата останнього практично скоротилась до 240 кг/тонн чавуну [1];

– практика зарубіжних фірм підтвердила, що масове промислове впровадження пиловугільної технології і відповідне скорочення обсягу виробництва коксу визначають для коксодоменного комплексу зниження капітальних витрат і площ, зайнятих устаткуванням, експлуатаційних витрат, підвищення продуктивності праці, умови для підвищення долі вугілля, що спікається, у коксошихті і поліпшення якості вироблюваного коксу зниження забруднення водного і повітряного басейнів шкідливими викидами.

Масовий промисловий досвід, новітні теоретичні розробки підтверджують принципову можливість зниження витрати скипового коксу на 1 тонні чавуну до 100-200 кг за рахунок введення технології доменної плавки з вдуванням 200-260 кг тонн/чавуну ПУТ і реалізації технології повної і комплексної компенсації [2].

Незважаючи на безперечні успіхи України в 70-90 рр. минулого століття в освоєнні промислової технології із застосуванням ПУТ, на сьогодні у використанні і впровадженні такої технології вона відстає від більшості капіталістичних країн на 20-25 років. Очевидно, що вирішення питання про масове промислове впровадження ПУТ технології в доменних цехах України з метою заміни їм частини або усього ПГ і значного зниження витрати скипового коксу, не терпить відстрочення.

2. Мета дослідження

Мета роботи - розробка і оцінка ефективності для умов доменної печі №3 ПАО «ЕМЗ» пиловугільної технології доменної плавки із заміною до 60 % коксу. На ДП №3 корисним об'ємом 1719 м3 розпочато будівництво пиловугільного комплексу за контрактом з фірмою Kuttner.

Для оцінки ефективності пропонованих заходів базовими були прийняті розрахункові показники плавки ДП №3 з високою витратою ПУТ, розроблені лабораторією використання ПУТ ДонНТУ. Прийнята методика розрахунку створена на основі робіт професора А.Н. Рамма [3].

В якості базового періоду прийняли показники роботи печі в травні 2012 р. : продуктивність 2860 тонн/добу; Qk скип = 464,3 кг/тонн; Qк ор = 41,7 кг/тонн; витрата ПГ : 43,0 м3/тонн чавуну. Доменна піч виплавляє чавун з використанням коксу поліпшеної якості "Преміум", місцевого агломерату, основністю(CaO/SiO2) = 1,3, окатишів СевГОК, магнезійних шлаків, основністю(CaO/SiO2) =1,15. На основі принципу повної і комплексній компенсації(висновок із складу дуття ПГ, збагачення дуття киснем і застосування високоосновного агломерату, якість коксу) виконаний розрахунок технологічних режимів із застосуванням ПУТ, який показав, що при використанні наявної у розпорядженні ПАО "ЕМЗ" залізорудної шихти оптимальна витрата ПУТ дорівнює 160 кг/тонн чавуну. Це забезпечує зниження витрати коксу на 170,3 кг/тонн(33,5 %), виведення із складу дуття ПГ(43,0 м3/т) зниження витрати умовного палива на 59,5 кг/тонн (10,56 %), приріст продуктивності печі на 14,5 %, собівартість чавуну знизиться на 219 грн/тонн чавуну.



Таблиця - Рівень компенсуючих заходів в технологічних режимах з вдуванням пиловугільного палива

Показники База 1 2 3 4 5 6 7
  витрата матеріалів, кг/т чавуну
    пиловугільне паливо, кг/т чавуну045135160185210220230
    природній газ, м3/т чавуну4326000000
    агломерат ЕМЗ (В=1,3)498498000000
    агломерат ЕМЗ високоосновний00715715715580490400
    агломерат ММК ім. Илліча598598000000
    агломерат ЮГОК153153000000
    окатиши СевГОК4454459534690000
    окатиши ЦГОК 00004701039948858
    конвертерний шлак 7474000000
    брікети з отсіву00232323232323
    залізна руда (Україна)2424000000
    залізна руда (імп.)000000160320
  Основність шлаку1,151,151,121,121,121,121,121,12
  О2 у дутті, %21212122,925,127,528,529,9
  Температура дуття, оС11361136120012001200120012001200



Таблиця - Техніко-економічні показники доменної плавки в технологічних режимах з вдуванням піловугільного палива

ПоказникиБаза1234567
 Продуктивність,
  т/добу		28292820311232393463368537613857
 Витрата коксу та коксового горішку,
  кг/т чавуну		506,0475,3359,8335,7302,8271,2259,2247,9
 Витрата умовного палива,
  кг/т чавуну		564,!558,9503,6504,5496,5489,8487,8486,5
 Зміна собівартості чавуну,
  грн/т чавуну		0,0-79,9-197,8-219,8-251,0-253,3-216,2-174,9


Подальше підвищення витрати ПУТ до 230 кг при збереженні високого рівня оптимальності і стабільності технології можливо при збагаченні дуття киснем до 29,9 % і заміні частини агломерату і окатишів СевГОК імпортної залізною рудою.

Висновки

Реалізація вказаних комплексних заходів дозволить понизити вихід шлаку з 475 до 212 кг/тонни чавуну (51,5 %), прихід сірки з шихтою з 6,6 до 4,4 кг/тонни чавуну (33 %) і вихід горнових газів на 645 м3/тонни чавуну (35 %). За наявності відповідних компенсуючих заходів реальної стає можливість заміни до 60% скипового коксу додатковим паливом. Таким чином, можна зробити висновок, що побудова установки ПУТ на ПАО "ЕМЗ" є необхідністю на шляху становлення економічно стабільного підприємства.

Список джерел

  1. Ярошевский С.Л. Выплавка чугуна с применением пылеугольного топлива.- М.: Металлургия, 1988.- 176 с.
  2. Ярошевский С.Л. Основной ресурс повышения эффективности доменной технологии – снижение расхода кокса до 100-200 кг/т чугуна С.Л. Ярошевский, А.А. Минаев, И.В. Мишин, А.В. Кузин и др. // 5й международный конгресс по агло-коксо-доменному производствам, Ялта, 21-25 мая 2012 г. – С. 35-45.
  3. Рамм А.Н. Современный доменный процесс / А.Н. Рамм. – Металлургия, 1980. – 304 с.
  4. Ярошевский С.Л Перспективность и эффективность доменной технологии определяется степенью замены кокса пылеугольным топливом. Доклад на конференции «Пылеугольное топливо – альтернатива природному газу при выплавке чугуна» //Донецк, 18-21 декабря 2006 г. – Донецк, Норд компьютер, 2007. – 21 с.
  5. Ярошевский С.Л., Афанасьева З.К., Кузин А.В. Основные принципы расчета и организации технологии доменной плавки при замене дополнительными видами топлив 30 – 60 % кокса (отечественный и зарубежный опыт) // Труды международной научно-практической конференции «Творческое наследие Б.И. Китаева», Екатеринбург, УГТУ –УПИ. – 2009 . – С.138-148.
  6. Минаев А.А. Снижение расхода и дефицитности потребляемых энергоресурсов на производство чугуна – основной резерв качественного повышения рентабельности черной металлургии Украины / Минаев А.А., Ярошевский С.Л., Афанасьева З.К., Голухин Н.В., Мишин И.В. // материалы VIII международной научно-технической конференции «Тепло- массообменные процессы в металлургических системах» – Мариуполь: ПГТУ. – 7-9 сентября 2010 г. – С.19-27.
  7. Доменное производство Японии в новом столетии. Исследования и технические разработки/ Новости черной металлургии за рубежом.-2007.- № 4.- С. 22-31.
  8. Китаев Б.И., Ярошенко Ю.Г., Лазарев Б.Л. Теплообмен в доменной печи. –М.: Металлургия, 1966. – 355 с.
  9. Савчук Н.А., Курунов И.Ф. Доменное производство на рубеже ХХI века // Новости черной металлургии за рубежом. – 2000. – Часть ІІ. – Приложение 5. – М.: ОАО "Черметинформация".– 42 с.
  10. Ярошевский С.Л., Кузнецов А.М., Афанасьева З.К. Резервы эффективности комбинированного дутья в доменных цехах Украины. – Донецк: Норд компьютер, 2006. – 31 с.
  11. Ярошевский С.Л., Хлапонин Н.С. Качество шихты доменных печей, работающих с применением пылеугольного топлива// Труды международной научно-технической конференции «Пылеугольное топливо – альтернатива природному газу при выплавке чугуна» г. Донецк, 18-21 декабря 2006 г. – Донецк: УНИТЕХ, 2006. – С. 59-64.
  12. Золотухин Ю.А., Андрейчиков Н.С., Куколев Я.Б. Требования к качеству кокса для доменных печей, работающих с различным удельным расходом пылеугольного топлива// Кокс и химия. – 2009. – № 3. – С. 25-31.