Электронная библиотека

ПРИМЕНЕНИЕ КОКСОВОГО И ПРИРОДНОГО ГАЗОВ ДЛЯ ВДУВАНИЯ В ДОМЕННЫЕ ПЕЧИ

Р. Герген, Г. Вайнек

Обнаружение больших запасов природного газа в Нидерландах и увеличение его предложения в ФРГ привели к вытеснению коксового газа, имеющего вдвое меньшую калорийность из областей, где он раньше применялся.

Эти высококалорийные газы могут применяться в качестве топлива почти всеми потребителями тепла. Однако их следует использовать там, где их применение может дать наибольший экономический эффект. Наиболее целесообразные области применения можно установить путем оценки различных видов топлива для каждого из крупных потребителей. Методы оценки топлива при полном его сжигании известны[1,2]. Однако их нельзя применять для условий доменного процесса, при котором соединения углеводородов используются в основном в химических процессах, а не в качестве топлива.

Определение технических показателей

Показатели необходимые для оценки применения углеводородов в доменной печи, могут быть взяты из производственных и опытных данных.

Кроме того, они могут быть рассчитаны с помощью достаточно точной модели процесса. Часто для этого оказываются достаточными упрощенные расчеты.

Возможности применения этих расчетов будут рассмотрены далее.

При вдувании углеводородов в доменную печь особое значение имеют следующие технические показатели:

Эти показатели зависят, как известно, от изменения температуры дутья, количества сжигаемого кокса на 1 т чугуна, степени использования газового потока и других факторов.

При расчете этих показателей исходят из того, что при переработке хорошо подготовленных шихтовых материалов температура дутья ограничивается только возможностями воздухонагревателей. Это допущение справедливо, например, для доменных печей Рура, выплавляемых томасовский чугун, его следует принимать с определенными ограничениями. На этих печах температуру дутья можно в ряде случаев повышать за счет добавок (как это делалось раньше при работе на неподготовленной шихте), что улучшает прежде всего ход печи. При этом увеличении производительность печи превосходит расчетные данные, полученные при условии постоянства количества фурменных газов, образующихся в единицу времени.

Однако ожидаемое при этом дополнительное повышение производительности должно быть примерно одинаковым для всех углеводородов, так что влиянием этого фактора, который трудно определить количественно, можно в первом приближении пренебречь.

Наряду с определенной постоянной температурой дутья для определения технических показателей необходимо учитывать следующие исходные данные, справедливые для любых условий, в том числе и для условий Рура:

С помощью расчетов определяются следующие показатели:

При работе на природном газе следует исходя из производственных данных определить взаимозаменяемость калорий природного газа и кокса.

Для коксового газа можно применить следующий примерный расчет. По данным работы[5], при вдувании коксового газа и постоянной температуре фурменных газов коэффициент замены составляет 0,8 кг кокса на 1 м³ газа.

Если из произведения коэффициента замены на количество вдуваемых добавок на 1 т чугуна вычесть расход кокса на 1 т чугуна, соответствующий повышению температуры дутья, необходимому для сохранения температуры фурменных газов, получим коэффициент замены при данных температуре дутья и расходе коксового газа, равный 0,45 кг кокса на 1 м³ коксового газа. Одновременно были использованы соответствующие литературные данные, о которых будет сообщено далее. Последующие экономические расчеты производились на основе изложенных соображений и литературных данных, где коэффициенты замены кокса коксовым газом приняты 0,5 и 0,6 кг/м³.

Затем определяли изменения расхода кокса, производительности доменной печи и стоимости колошникового газа, имеющих особенно большое значение для экономических расчетов.

Расход кокса, сгорающего у фурм, который является исходной величиной при расчете количества фурменных газов, можно определить методов последовательных приближений, исходя из общего расхода кокса при работе без вдувания добавок, коэффициента замены и изменения степени непрямого восстановления окисью углерода и водородом при вдувании добавок.

При этом одновременно могут быть определены количество фурменного газа и выход колошникового газа, их состав, а также расход дутья на 1 т чугуна.

Расчет экономической эффективности

При расчетах экономической эффективности исходили из наиболее низкой себестоимости чугуна, достигаемой при работе с вдуванием мазута. Исходя из того, что при вдувании других углеродсодержащих добавок, например газа, эта себестоимость не должна повышаться, определяли допустимую цену на эти добавки. Цену на колошниковый газ принимали в расчетах равной 10 маркам ФРГ за 1 млн. кал при цене кокса 94 марки ФРГ за 1 т. При повышении или снижении цены на кокс цена колошникового газа пропорционально изменялась.

Проанализируем на примере ход расчетов. Исходные данные: коэффициент замены кокса 0,5 при цене на кокс франко-доменная печь 94 марки ФРГ за 1 т и цене на мазут 91 марка ФРГ за 1 т, включая стоимость его хранения и подогрева. Расчеты показывают, что с учетом принятых допущений вдувание мазута в количестве 50 кг/т чугуна позволяет снизить себестоимость чугуна на 2,69 марки ФРГ на 1 т, что обусловлено уменьшением стоимость топлива и повышением производительности печи примерно на 2%. Изменение химического теплосодержания колошниковых газов на 1 т чугуна в результате вдувания мазута при данных условиях очень невелико и им можно пренебречь. При вдувании коксового газа в условиях данного примера экономия кокса на 3,6 марки ФРГ на 1 т чугуна ниже, чем при вдувании мазута. Так как при этом производительность печи в связи с сохранением постоянного количества фурменных газов, образующихся в единицу времени, снижается на 3,9%, стоимость передела без учетом стоимости топлива несколько повышается. Это повышение компенсируется увеличением продажной стоимости колошникового газа. Расчеты показывают, что без учета стоимости коксового газа при указанном коэффициенте замены кокса 0,5 себестоимость 1 т чугуна снижается на3,73 марки ФРГ по сравнению с работой без добавок и на 1,04 марки ФРГ по сравнению с работой на мазуте. За счет последней разницы в себестоимости должна быть покрыта стоимость коксового газа. Таким образом, допускаемая цена коксового газа должна составлять 1,04 марки ФРГ за 73 м³ или 3,35 марки ФРГ за 1 млн. кал. При коэффициенте замены 0,6 допустимая цена на коксовый газ повышается до 6 марок ФРГ за 1 млн. кал. Сравнительно большое различие в допустимой цене на коксовый газ при коэффициентах замены 0,5 и 0,6 в основном объясняется разницей в экономии кокса и производительности печи.

Неожиданное на первый взгляд повышение допустимой цены на газ при снижении цены на кокс объясняется принятыми при расчетах условиями, в соответствии с которыми при вдувании мазута происходит уменьшение снижение себестоимости чугуна при снижении цены на кокс. При этом все более приближаются к себестоимости чугуна, достигаемой при работе без вдувания добавок. .

Расчеты показывают, что доменные печи, по крайней мере при работе с высокой интенсивностью и низким использованием газового потока, являются экономически наименее рациональным потребителем коксового газа на металлургическом заводе.

Допустимая цена на природный газ в соответствии с этими расчетами также оказывается ниже существующих рыночных цен..

При рассмотрении этих результатов следует учитывать, что расчеты такого типа не являются абсолютно точными, но они позволяют достаточно правильно определить порядок величин. Далее необходимо отметить, вследствие различий в себестоимости чугуна на разных заводах нельзя определить единую допустимую цену на коксовый или природный газ, вдуваемый в доменные печи. На уровень цен значительное влияние оказывают особенности структуры завода и показатели их работы.

Заключение

В работе изложен метод расчета наиболее важных технических показателей для оценки целесообразности вдувания коксового и природного газов в доменную печь. Исходя из себестоимости чугуна, достигнутой в настоящее время при работе с вдуванием мазута, рассчитаны допустимые цены на коксовый и природный газы при различных ценах на кокс и мазут.

Pезультаты расчетов показывают, что применение коксового и природного газов в доменных печах по сравнению с другими потребителями оказывается менее выгодными.

Список литературы:

Черные металлы – 1967 – №4, с.– 74 – 77.

на начало страницы