Автореферат магістерської роботи

Мунтян А.В.

Цілі та завдання роботи:

Метою роботи є розробка заходів спрямованих на:

1. Впровадження технології вдування пиловугільного палива в горн доменної печі №3 «ВАТ «Єнакіївський металургійний завод»;
2. Зниження витрати коксу і собівартості чавуну в доменній плавці на прикладі «ВАТ «Єнакіївський металургійний завод».

Для досягнення поставлених цілей необхідно вирішити наступні завдання:

1. Дослідити методи вдосконалення і підвищення ефективності доменної плавки без вдування у горн природного газу в якості додаткового палива в сформованих технологічних умовах доменної печі №3 «ВАТ «Єнакіївський металургійний завод»;
2. Дослідити методи вдосконалення і підвищення ефективності доменної плавки з вдуванням у горн ПВП в якості додаткового палива в сформованих технологічних умовах доменної печі №3 «ВАТ«Єнакіївський металургійний завод»;
3. На основі принципу повної компенсації розробити технологічний режим з оптимальними виробничими показниками для доменної печі № 3 «ВАТ« Єнакіївський металургійний завод »;
4. Розглянути заходи та системи щодо поліпшення контролю та оптимізації технологічного процесу доменної плавки при вдуванні у горн пиловугільного палива;

Актуальність теми.

Чорна металургія - провідна область промисловості України, що багато в чому визначає економічний потенціал країни. Основною стадією виробництва чорних металів є доменне виробництво.

Рівень енергетичних витрат при виплавці чавуну визначає його вартість і собівартість кінцевої металопродукції. Таким чином, виробництво чавуну тісно пов'язано з виробництвом коксу і залежить від нього. Якість і вартість коксу, що багато в чому визначають техніко-економічні показники виробництва чавуну, в свою чергу сильно залежать від частки в шихті для коксування коксівного вугілля, дефіцит якого неминуче зростає.

Крім дефіциту коксівного вугілля, виробництво коксу практично в усіх країнах з розвиненою чорною металургією пов'язано з такими основними проблемами:

• посилення вимог щодо захисту навколишнього середовища, виконання яких у коксохімічному виробництві вимагає інвестицій на модернізацію коксових батарей;
• застарілий парк коксових батарей і високі капітальні витрати на будівництво нових коксових батарей.

Однак в останні роки рівень техніко-економічних показників доменної плавки підприємств чорної металургії України значно відстав від рівня промислово розвинених країн. Природний газ в Україні став дефіцитним та імпортним енергоносієм, вартість якого виросла в декілька разів і практично досягла вартості коксу.

Технічні та економічні труднощі у вирішенні цих проблем є потужним стимулом для пошуку можливостей зниження витрати коксу в чорній металургії. При домінуючій у виробництві чавуну позиції доменного процесу основним шляхом у вирішенні цього завдання в найближчій перспективі може бути тільки зниження витрати коксу в доменній плавці.

Задоволення природоохоронних вимог при виробництві коксу можливо також шляхом застосування для виробництва коксу нових технологічних процесів і агрегатів, що дозволять розширити спектр вуглшв в коксовій шихті без погіршення якості одержуваного коксу.

Зниження питомої витрати коксу в доменній плавці досягається рішенням двох відносно незалежних задач:

• зниження сумарної витрати палива на виплавку чавуну в доменній печі;
• зниження витрати коксу, за рахунок збільшення витрат вдуваного у Фурми палива.

Перша задача вирішується шляхом поліпшення якості залізорудних матеріалів і коксу, підвищення ефективності теплообміну в печі за рахунок оптимізації розподілу шихтових матеріалів і газу по радіусу печі і зниження втрат тепла, підвищення температури дуття, модернізації доменних печей та їх інфраструктури, зменшення часу їх простою, збільшення тривалості їх кампанії, підвищення продуктивності печей.

Економічна ефективність рішення другого завдання визначається технікою і технологією вдування палива та співвідношенням вартості вдуваного палива і коксу. Вирішення цієї задачі ще в більшій мірі, особливо при вдуванні пиловугільного палива, залежить від якості застосовуваного коксу і залізорудних матеріалів.

Об'єкт дослідження.

Технологія доменної плавки із застосуванням вдування у горн доменної печі в якості додаткового палива ПВП.

Предмет дослідження.

Підвищення ресурсу технології з використанням додаткових видів палива на основі повної і комплексної компенсації, їх негативного впливу на технологічні параметри доменної плавки.

Наукова новизна даної роботи.

Полягає в тому, що вперше показано, що розрахована для технологічних умов доменної печі №3 «ВАТ «Єнакіївський металургійний завод» на основі повної і комплексної компенсації технологія доменної плавки із вдуванням у горн пиловугільного палива і без використання природного газу, може забезпечити заміну додатковими видами палива до 50% коксу, підвищення продуктивності печі, зниження собівартості чавуну.

Плановані практичні результати.

Результати даної роботи будуть використані на доменій печі №3 «ВАТ «Єнакіївський металургійний завод», що зараз знаходиться на стадії реконструкції. Короткий виклад власних результатів, наявних до моменту завершення роботи над авторефератів.

Короткий виклад власних результатів, наявних до моменту завершення роботи над авторефератом.

В даний час відомо більше 1000 різних способів отримання чавуну без використання коксу і природного газу. Однак, за останні 50 років частка чорних металів, що виробляються альтернативними домні способами, зросла від 3...4 до 7...8%. Судячи по темпам вдосконалення доменної технології в останні 50 років, тисячолітня історія домни на Землі ще далека від завершення: застосування ПВП і заміна їм у перспективі до 60...70% коксу можуть продовжити цю історію ще мінімум на 30...50 років.

Кокс є найбільш дорогим і дефіцитним компонентом шихти при виплавці чавуну. Згідно зі статистичними даними, частка вартості коксу в собівартості чавуну становить від 40 до 60%, тому собівартість чавуну у вирішальній мірі визначається питомою витратою коксу. Скорочення витрат коксу супроводжується збільшенням продуктивності доменних печей, поліпшенням якості чавуну, скороченням капітальних вкладень на одиницю чавуну, зменшенням потреби в коксуючимуся вугіллі.

Безперервне зниження відносної витрати коксу є найбільш характерною рисою розвитку технології виплавки чавуну, як в Україні, так і в передових закордонних країнах.

Аналіз досвіду вдосконалення технології виплавки чавуну на передових металургійних заводах України показує, що досягнуте в останні 20 років значне зниження витрати коксу та підвищення продуктивності печей визначено, насамперед, збільшенням частки агломерата у шихті до 90-100%, скороченням виходу шлаку до 350-450 кг/т чавуну і витрати вапняку до 0-50 кг/т чавуну, підвищенням температури дуття до 1100 - 1200 ºС, застосуванням природного газу в поєднанні зі збагаченням дуття киснем, зниженням вмісту в чавуні кремнію до 0,6% і марганцю до 0,2%, підвищенням тиску газів під колошником від 0,8 до 2,3-3,1 аті, поліпшенням ступеня використання хімічної енергії газів від 0,30-0,37 до 0,45-0,48. Ефективність деяких заходів щодо зниження витрати коксу, таких, як збільшення частки агломерата, зниження витрат сирого вапняку, підвищення температури і тиску дуття, скорочення вмісту в чавуні кремнію і марганцю, практично використана повністю.

На даний момент запропоновані нові заходи, що забезпечують значне поліпшення основних техніко-економічних показників плавки. До таких заходів можно віднести:

• застосування попередньо відновленної шихти. На даний момент проведені експериментальні плавки нового виду сировини при ступені металізації до 90%, які підтвердили можливість подальшого значного зниження витрати коксу та підвищення продуктивності печі. За даними, збільшення ступені металізації шихти на 10% дає зниження витрати коксу на 6,8-7,4% та збільшення продуктивності печей на 4,4-10,0%.
  Широке впровадження в промисловість даного заходу визначається розробкою надійного, продуктивного і економічного способу отримання металізованої шихти, обсягом капітальних вкладень, співвідношенням вартості й витрат палива, що використовується для попереднього відновлення шихти;
• збільшення обсягу печей. Збільшення корисного об'єму доменних печей дозволило збільшити виплавку чавуну, знизити капітальні вкладення на одиницю продукції, підвищити ступінь механізації робіт і продуктивність печей на одного працюючого. Зі збільшенням обсягу печей газовий потік і тепловий режим печі більш стійкі, що визначає кращу ступінь використання горнових газів і відповідно зниження відносної витрати коксу;
• застосування в доменній плавці додаткових видів палива. Проведені в останні роки дослідження вказують на можливість значного підвищення ефективності застосування додаткових видів палива за рахунок вдосконалення технологічного режиму доменної плавки, збільшення витрат палива у поєднанні з підвищенням температури дуття і збагаченням дуття киснем та ін.

У роботі використані положення теорії повної і комплексної компенсації. Основою даної теорії є компенсація, по мірі підвищення витрат ПВП, порушень технології, визначених горінням ПВП і зниженням частки коксу в шихти. Очевидно, що підвищення витрат піловугільного палива визначає зниження температури горіння, погіршує газодинамічний режим, умови згоряння ПВП, сходу шихти і т.ін. - тобто викликає порушення оптимального технологічного режиму.

Відновлення та стабілізація базового оптимального режиму при вдування пиловугільного палива і є головним завданням повної і комплексної компенсації, це єдине, що може забезпечити підвищення розходу і збереження ефективності застосування ПВП. Для оцінки ефективності компенсуючих заходів використовували поняття сумарного коефіцієнта заміни (ΣК_З) коксу додатковим паливом:

(1.1)

Де ΔQ_КДП и ΔQ_ККЗ – економія коксу за рахунок підвищення розходу додаткового палива і реалізованих компенсуючих заходів, кг/т чавуну; ΔQ_ДП – прирост розходу додаткового палива, кг/т чавуну.

Судячи із закордонного промислового досвіду, можна сказати, що при величині сумарного коефіцієнта заміни, що дорівнює 1 і більше, по мірі збільшення витрат ПВП, не відбувається негативних змін у стані технологічного режиму, які б знижували ефективність його застосування та оптимальну величину витрат. Отже, у цьому випадку забезпечена повна і комплексна компенсація негативного впливу використання додаткових палив на технологію доменної плавки (малюнок 1).

Малюнок 1 - Залежність основних технологічних показників плавки від витрат ПВП:
цифри біля кривих - сумарний коефіцієнт заміни, кг/кг;
η_СО/η_СОравн – відношення фактичної і рівноважної ступіней використання СО при відновленні вюстіта

Висновки

Найближчі 50-70 років доменне виробництво буде займати лідируючі позиції у сфері виробництва чавуну, не дивлячись на стрімкий розвиток і впровадження процесів альтернативних доменному.

У сформованих технологічних умовах «ВАТ« Єнакіївський металургійний завод »застосування ПУТА може стати основою технологічного режиму, що забезпечує виведення зі складу дуття природного газу, зниження витрати коксу та підвищення параметрів доменної плавки.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ (Оригінал - російською мовою)

1. Шульц Л.А. Елементи безвідходної технології в металургії, М.: Металлургия, 1991 р., 174 с.
2. Матеріали конференції доменщіков в м. Кривий Ріг, 2005 р., Дніпропетровськ: Пороги, 2005 р.
3. Ярошевський С.Л. ПЕРСПЕКТИВИ ТА ЕФЕКТИВНІСТЬ ДОМЕННОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ВИЗНАЧАЄТЬСЯ СТУПЕНЕМ ЗАМІНИ КОКСУ ПИЛОВУГІЛЬНИМ ПАЛИВОМ // Металлургические процессы и оборудование. - 2008 - № 11 - С. 35-44
4. Застосування пиловугільного палива для виплавки чавуну. Ярошевський С.Л., Рябенко А.І. та ін., «Техніка», 1974 р, 188 с.
5. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук, Кузнєцова А.М., на тему «Підвищення ефективності доменної плавки за рахунок оптимізації процесу і використання пиловугільного палива».
6. «Металургійні процеси та обладнання», Сталь 1 (11)'2008
7. Новини чорної металургії за кордоном, 4-2007

Важливе зауваження

При написанні цього автореферату магістерська робота ще не закінчена. Остаточне завершення: грудень 2009 р. Повний текст роботи та матеріали за темою можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.