|
1.Актуальность темы Тема моей магистерской работы является довольно актуальной в настоящее время, в период экономического кризиса все новые инновационные технологии в промышленности направлены на условия минимальной затраты и максимальной прибыли. В условиях подорожания природного газа основной коксозамещающей технологией является вдувание ПУТ. 2.Научная значимость работы Поиск альтернативных топливозаменителей а также процесс интенсификации доменной плавки, являются глаными задачами доменного производства. Эффективность технологии доменной плавки с вдуванием в горн измельчённых некоксующихся каменных углей определяется не столько их стоимостью и химсоставом, сколько условиями полной газификации ПУТ в пределах окислительной зоны печи. Поэтому кроме тонкого помола углей необходимо обеспечить их равномерное поступление ко всем фурмам печи. Замена кокса пылеугольным топливом вместо дорогого природного газа, определяет одно из главных направлений повышения эффективности доменного производства. 3.Практическая ценность результатов работы Практическая ценность замены природного газа на ПУТ непосредственно состоит в том, что полная замена приведёт к повышению всех главных и основополагающих характеристик и показателей доменной плавки, к ним относятся: - одним из преимуществ применения ПУТ являются его минимальное воздействие на температуру горна и выход горновых газов; - важным достоинством ПУТ является более высокое отношение С/Н. Следствием низкого значения С/Н для природного газа и мазута являются высокие затраты тепла на диссоциацию углеводородо-содержащих соединений, большой выход продуктов горения, относительно низкая температура горения, которая определяет необходимость температурной компенсации; - применение ПУТ обеспечивает снижение расхода кокса за счет замены углерода кокса углеродом топлива. Дополнительное снижение расхода кокса при вдувании ПУТ вызвано уменьшением непроизводительных потерь углерода; - при вдувании в горн доменной печи ПУТ условия восстановления кремния и науглероживания железа несколько улучшаются, что определяет повышение выхода продуктов плавки и уменьшение окислительного потенциала фурменных зон, которое способствует снижению доли кремния и углерода, окисляющихся на фурмах. Использование ПУТ в доменных печах при сравнительно высоких капитальных затратах на системы его подготовки и подачи к печам, а также его распределения по фурмам, сравнительно быстро окупается за счет: – меньших цен на угли; – экономии капитальных затрат от вывода из строя устаревших коксовых печей и уменьшения выбросов в атмосферу при снижении объемов коксохимического производства; – уменьшения доли низкокачественных углей для производства кокса, что позволит улучшить его качество; – снижения текущих расходов при более высоком коэффициенте замены кокса углем по сравнению с природным газом. Обзор исследований по теме в УкраинеВ настоящее время только на ОАО "ДМЗ" освоена технология с вдуванием в горн пылеугольного топлива (100-140 кг) на 1 тонну чугуна, обеспечивающая снижение расхода кокса до 400 кг/т чугуна, повышение производительности до 2100-2200 т/сутки. Промышленная установка приготовления и вдувания пылеугольного топлива в доменные печи Донецкого металлургического завода введена в эксплуатацию в 1980 году, и работала практически непрерывно до 1996г. В 2002 г. на данной утсновке выполнен капитальный ремонт с элементами реконструкции м увеличением мощности. На установке применена и усовершщенствована наиболее прогрессивная принципиальная схема компоновки оборудования, рассчитанная на индивидуальный и регулируемый подвод ПУТ в каждую фурму доменной печи. На основе новых средств измерения и систем автоматики обеспечены непрерывная подача ПУТ во времени и по фурмам с неравномерностью 5%, взрыво- и пожаробезопасность оборудования. 
Обзор исследований по теме в миреВ настоящее время наибольшее распространение за рубежом получила установка для приготовления и пневматической подачи пылеугольного топлива в доменную печь, разработанная фирмой Петрокарб . Впервые подобная установка (без устройства для сушки угля) была опробована на доменной печи объемом 465 м3 завода фирмы Ханна Фурнасэ Корп. в Буффало (США), а затем создана и промышленная установка в Стентоне (Англия).
 Риcунок 1. Схема установки для приготовления и пневматической подачи пылеугольного топлива в горн доменной печи (фирма Петрокарб, США): 1 — воздуходувка; 2 — воздухоподогреватель; 3 — сушилка; 4 — дробилка; 5 — питатель; 6 — бункер сырого угля; 7— ковшовый элеватор; 8, 15 — циклоны; 9, 12 — грохоты; 10, 16 — бункеры подготовительного топлива; 11 — весовой питатель; 13, 18 — резервуары-питатели; 14, 19 — пылепровод; 17 — промежуточный резервуар; 20 — фурма. На рис. 1 показана установка для приготовления и пневматической подачи пылеугольлого топлива в горн доменной печи. Особенностями этой установки являются индивидуальная подача угольной пыли к фурмам доменной печи из резервуара-питателя 18, пневматический способ дозирования угольной пыли, равные гидравлические сопротивления трасс, подводящих угольную пыль к фурмам. Распределительно-дозировочное отделение оборудовано устройствами для взвешивания угольной пыли в промежуточном резервуаре 17, регуляторами расхода воздуха и угольной пыли на каждую фурму доменной печи. Расход пыли на каждую фурму автоматически регулируется изменением расхода воздуха и перепадом давления между резервуаром и коллектором горячего дутья доменной печи в пределах от 2,2 до 7,3 кг/мин.  Рисунок 2. Схема установки для подготовки и пневматической подачи угольной пыли в доменную печь (фирма Бабкок-Вилькоко, США): 1—вентилятор рециркуляции воздуха; 2 — дробилка; 3 — тройник для подвода нагретого воздуха; 4 — резервуар; 5 — турбовоздуходувка; 6 — подогреватель воздуха; 7 - верхний бункер сырого угля; 8 — элеватор; 9 — циклонный келлектор рециркуляции; 10 — мокрый скруббер; 11 — циркуляционный трубопровод; 12 — циклон; 13 — коллектор воздуха для пневмо-подачи угля в печь; 14 — доменная печь; 15 — магистральный трубопровод для подачи угля к печи; 16 — транспортер подачи сырого угля; 17 — воздухопровод горячего дутья; 18 — нижний бункер сырого угля; 19 — фурма. На рис. 2 изображена установка для подготовки и пневматической подачи угольной пыли 6 доменную печь, разработанная фирмой Бабкок-Вилькокс (США). Она отличается от установок фирмы Петрокарб компактностью и конструктивным выполнением отделения приготовления угольной пыли и распределительно-дозировочного отделения. Уголь размером менее 38 мм и влажностью 6% доставляется в вагонах, разгружается в нижний бункер 18 сырого угля, из которого элеватором 8 поднимается в верхний бункер 7 сырого угля. Из бункера через конусные питатели и затворы уголь поступает в резервуары замкнутой системы подачи угольной пыли в доменную печь, в которых осуществляется предварительная подсушка топлива. Уголь из нижнего резервуара 4 подается в дробилку 2, где подвергается измельчению и окончательной сушке нагретым воздухом, который нагнетается в дробилку 2 вентилятором /. Бункер готовой пыли, перепускная камера и резервуар-питатель распределительно-дозировочного отделения заменены циклонами 12 с бункерами, размещенными возле доменной печи. Из бункера циклона уголь непрерывно вдувается в фурму 19 воздухом, нагретым до 100°С, который подается из коллектора 13. Установка оборудована устройством, позволяющим равномерно распределять уголь по фурмам: расход топлива по отдельным фурмам отличается не более чем на ±3%. ЗаключениеВ условиях существенного повышения цен на природный газ с 2009 г. его замена в доменных печах на пылеугольное топливо в количестве до 200 кг на тонну чугуна позволит уменьшить расход кокса до 300 - 350 кг/т чугуна, повысить производительность и снизить затраты на выплавку чугуна на 10 - 15% несмотря на увеличение капитальных затрат на строительство углеподготовительного отделения. Требования к качеству шихты и дутья: – железорудная часть должна состоять из стабилизированных и отсеянных от мелкой фракции (фракции - 5,0 мм) офлюсованных и частично восстановленных окатышей и агломерата с максимальным отношением Fe/SiО2; чтобы на каждые 100 кг ПУТ на тонну чугуна выход шлака уменьшался на 32 кг, рекомендуется использовать метал-лодобавки до 200 кг/т чугуна; – кокс должен иметь максимальные значения горячей прочности – CSR (более 62%), минимальные значения реакционной способности – CRI (менее 28%) и фракционный состав +(40 - 80) мм; – угли должны содержать до 37% летучих и 12% золы и вдуваться в печь в со-отношениях: до 60% легковоспламеняющиеся (марки Г), остальное – высококалорийные (марок А, АС и Т); – угольная зола должна иметь температуру плавления более 1400 °С; – соотношение толщин слоев руды и кокса не должно превышать 0,73; – дутье следует обогащать кислородом до величин 23 - 33% из расчета 0,5 - 0,8 м3 кислорода/кг угля для поддержания теоретической температуры в пределах 2000 - 2300 °С. Требования к технологии доменной плавки: – для улучшения газопроницаемости столба шихты и коксового «тотермана» рекомендуется работать с разрыхленным центром печи, то есть холостые подачи кокса фракции +45 мм загружают в центр, а рабочие подачи, состоящие из кокса фракции +40 мм, «коксового орешка» и железорудных материалов, – в периферийную и про-межуточную зоны колошника; – для достижения максимальной степени окисления углерода у фурм следует подавать кислород в факел горения ПУТ, а уголь нагревать доменным газом с добавками стимуляторов горения; – работать необходимо на максимально допустимом давлении газа в печи; – для сохранения объема зоны циркуляции при обогащении дутья кислородом следует увеличить скорость дутья уменьшением диаметра фурм и увеличением их высова в печь; – разработать технологические режимы для компенсации теплоты в горне печи при кратковременных остановках и последующих задувках доменных печей; – оборудовать доменные печи необходимыми системами контроля и управления расходом и распределением угольной пыли по фурмам и технологическими параметрами доменной плавки. В дальнейшем планируется совершенствование технологии использования ПУТ в виде снижения степени измельчения, которая составляет 0,03-0,05 мм, как с целью обеспечения полноты сгорания, так и повышения надежности и автоматизации работы оборудования, а также использование более качественных углей. Литература
|