ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Доменні техніки з моменту експлуатації перших печей приділяли серйозну увагу процесу горіння різних видів палива у фурм. Перші дослідження горіння коксу у фурм, як зазначає В.А. Сорокін, відносяться до 1838 Одним з перших (1841 р.) характеристику процесів у фурм дав і Ж. Ебельман: "кисень, що міститься у вдувати повітря, дуже швидко перетворюється на вуглекислоту, потім у окис вуглецю; ці два перетворення відбуваються послідовно на невеликій відстані про фурм ... ".

Найважливішим напрямком у політиці енерго-і ресурсосбереження в технологіях виплавки чавуну є боротьба за економію коксу - найбільш дорогої й дефіцитної складової доменної шихти. Ця політика відображає розвиток перспективної технології доменної плавки, зумовленої застосуванням додаткових видів палива, як замінників частини коксу, і збагачення дуття киснем. Ця технологія, відома як застосування комбінованого дуття для виплавки чавуну, знаходить підтвердження в результатах роботи доменних печей протягом останніх десятиліть.

Комбінованим прийнято називати дуття, що включає добавки як у вигляді окислювачів (кисень, пар), так і відновників (природний газ, коксовий газ, мазут пиловугільне паливо тощо). Найбільшого поширення набуло поєднання збагачення дуття киснем з вдуванням природного газу абопиловугільного палива.

1. Мета роботи і завдання дослідження

Метою роботи є визначення оцінки ефективності технології доменної плавки при використанні комбінованого дуття.

Завдання і методи дослідження:

  1. Аналіз літературних даних.
  2. Розрахунок показників доменної плавки.
  3. Дослідження факторів, що впливають на комбіноване дуття.
  4. Складання програми, яка б показала залежність швидкості комбінованого дуття від різних факторів.
  5. Проведення робіт з дослідженням поведінки коксу в фурменої зоні доменної печі при різному співвідношенні кількості дуття і розміру шматка коксу.

2. Особливості теми та короткий аналіз стану питання

2.1 Загальні відомості про комбіноване дуття

Комбіноване дуття [combined blast] - гаряче, збагачене киснем, що застосовується з вдувати в піч газоподібними, рідкими або твердими паливними добавками або гарячими відновними газами. Термін «комбіноване дуття», запропонований А. Н. Рамма, отримав поширення тільки в російській технічній літературі. Збагачення доменного дуття киснем запатентовано в 1876 р. Г. Бессемером. Широке застосування його при виплавці передільного чавуну стало можливим і доцільним тільки при вдування в доменні печі паливних добавок, в першу чергу природного газу (ПГ), який вперше застосували в 1957 р. на доменній печі № 4 заводу ім. Петровського в Дніпропетровську. Збагачення дуття киснем інтенсифікує горіння палива в доменній печі і збільшує її продуктивність на 2,5-3,5% на кожен додатковий 1% кисню в дуття. Паливні добавки вдувають в доменну піч з метою заміни ними коксу. Коефіцієнт заміни коксу паливними добавками залежать від їх хімічного складу і вмісту вуглецю в коксі, а також від умов доменної плавки, при яких застосовуються паливні добавки, і від їх витрати. Коефіцієнт заміни коксу ПГ складають 0,6-0,9 кг / (при вмісті метану в ПГ 93-96% і вуглецю в коксі 85-88%). Коефіцієнт заміни коксу пиловугільним паливом сильно залежать від вмісту золи та летких вещ-в у вугіллі: 0,5-1,2 кг / кг. Вдування гарячих відновлювальних газів поки не знайшло постійного промислового застосування. Починаючи з 70-х років у країнах, де застосування в доменних печах вугілля економічно вигідніше застосування природного газу, все більш широко поширене вдування пиловугільного палива (ПВП). Досягнутий витрата ПВП на доменних печах становить 150-200 кг / т.

2.2 Концептуальні основи застосування комбінованого дуття в доменній плавці.

У доменному виробництві України комбіноване дуття застосовується вже протягом 50 років (з 1957 р.). Технологічна концепція його впровадження в економічних умовах колишнього СРСР полягала в тому, що даний режим розглядається, як основний спосіб інтенсифікації процесу та економії коксу; при цьому особливо не акцентувалася увага на рівень цін коксу або компонентів комбінованого дуття - вони були приблизно однаковими на всій території СРСР . Ступінь збагачення дуття киснем на конкретному окремому підприємстві визначалася, в основному, існуючими або запланованими можливостями по балансах природного газу і технологічного кисню (далі «кисень»). При впровадженні комбінованого дуття скрізь застосовувався єдиний технологічний прийом - забезпечувалося збереження теоретичної температури горіння шляхом дотримання постійного співвідношення між додатковими витратами природного газу і кисню, що дорівнює 0,65-0,70 м3/м3

В існуючих ринкових умовах при значному збільшенні вартостей природного газу, кисню і коксу, застосування добавок до дуття в максимально можливих кількостях не відповідає принципу отримання раціональної прибутковості функціонування конкретного підприємства, при якій забезпечується достатня рентабельність і стійкість виробництва. У багатьох випадках застосування комбінованого дуття високих параметрів призводить до негативного економічного ефекту.

Суть нової концепції полягає в тому, що застосування природного газу і кисню обмежується, виходячи з економічних міркувань з метою отримання цілком визначеного, заданого наперед, рівня рентабельності роботи даного підприємства, тобто ефективність комбінованого дуття оптимізується для досягнення доцільною прибутковості підприємства. Такий рівень економічного ефекту може бути позначений, як «раціональний ефект комбінованого дуття» (РЕКД). Цей показник фактично характеризує ту мінімально можливу величину ефективності, яка може забезпечувати плановану рентабельну роботу даного підприємства. Виходячи з показника РЕКД, розробляється раціональний технологічний режим доменних печей, насамперед, встановлюються економічно вигідні витрати природного газу і кисню в доменних печах.

Слід підкреслити, що за наявності відповідних техніко-економічних і технологічних умов і з урахуванням стратегічного розвитку підприємства цілком можливе підвищення рівня збагачення дуття кисню понад значення, що визначається РЕКД, при цьому відповідно параметри комбінованого дуття зростають.

3. Переваги комбінованого дуття

Доцільність вдування в доменну піч речовин, які містять вуглець, зокрема вуглеводнів, визнавали ще в минулому столітті. У 1838 р. Барнетт запропонував вдувати в доменні печі гази, що містять вуглеводні і смоли. Потім пропонували вдувати нафту і її продукти, вугільний пил, кам'яновугільний пек, коксовий, попутний і природний (сирий і конвертований) гази. Однак промислове освоєння плавки з використанням додаткового палива, що вводиться через фурми, почалося в 40-х роках нашого століття в Радянському Союзі. Досліди з вдуванням в горн вугільного пилу в кінці 40-х років були проведені на металургійному комбінаті ім. Дзержинського. З цього часу почався новий вид доменного процесу - на комбінованому дуття.

Вдування у горн природного газу стало великим технологічним заходом, яке принесло значну користь народному господарству СРСР і дозволило значно інтенсифікувати плавку. Від вдування природного газу тільки в період 1959-1966 рр.. народне господарство СРСР отримало економію 392 млн. руб. Продуктивність доменних печей зросла на 4 - 7%, витрата коксу знизилися на 7-14%. На ряді металургійних підприємств досягли витрати природного газу 140 м 3 / т чавуну і вище. Природний газ, як складова комбінованого дуття, має переваги, які визначили його застосування в технологіях доменної плавки. До цих переваг відносятся:

  1. простота і дешевизна техніки розподілу природного газу по фурмам і його інжекції в кожну фурму;
  2. легкість регулювання витрати природного газу, завдяки чому здійснюється вплив на тепловий стан печі, на температуру горіння і продуктивність доменної печі;
  3. здатність підвищувати концентрацію водню в горнових газах;
  4. чистота газу по зважених домішок, домішках, які містять газову складову, що забезпечує знижений вихід шлаку і прихід сірки в доменну піч.

Вдування природного газу суттєво змінює характеристики окремих явищ доменної плавки і насамперед теплові та газодинамічні умови роботи печі.

Проблема застосування технологічного кисню в вітчизняної чорної металургії стала однією з найбільш дискусійних в останній чверті минулого століття. Застосування кисню у вітчизняній металургії було обумовлене загальним курсом розвитку економіки, спрямованої на максимальну інтенсифікацію технології доменного виробництва.

Однією з переваг застосування кисню є те, що він форсує доменну плавку, збільшує її інтенсивність, знижує викиди шкідливих речовин у навколишнє середовище.

Основними недоліками застосування кисню в доменному виробництві є:

  1. його застосування дорожче, ніж застосування гарячого дуття;
  2. він зменшує прихід тепла з дуттям;
  3. виводить підігрітий до температури дуття азот, тим самим знижуючи теплоємкість.

На даний момент підприємства Європи намагаються зменшити кількість застосовуваного кисню. Винятком з вищезазначеного можуть бути деякі режими виробничих процесів, в яких використання технологічного кисню дозволяє змінити їх температурно-теплові характеристики і отримати значну економію дефіцитного твердого палива. Різке зростання енерговитрат на виробництво чавуну з'являється при об'ємному вмісті кисню в доменному дуття понад 30%.

ому особливого значення набуває широкомасштабне впровадження технології доменної плавки з вдуванням в горн пиловугільного палива (ПВП), приготованого з недефіцитних і відносно недорогих некоксующегося марок вугілля з низьким вмістом сірки і золи. Перевагами вугілля порівняно з іншими замінниками коксу є його низька вартість, великі запаси і висока теплота згоряння у фурм доменної печі.

В даний час пиловугільне паливо як компонент комбінованого дуття доменних печей займає перше місце, не тільки за поширеністю, а й за обсягом застосування. Так, доменні печі Японії використовують 35% пиловугільного палива від світового споживання, доменні печі Китаю та Кореї - 25%. Іншу частину ПВП - близько 40%, споживають доменні печі Європи, Америки та Австралії. Стабільні витрати ПВП на рівні 150-200 кг / т чавуну забезпечили заміну 40-45% коксу.

Незважаючи на певні складнощі процесів підготовки пиловугільного палива, його транспорту до печей і розподілу по фурмам, цей вид паливної добавки є найбільш перспективним. У більшості випадків при будівництві нових доменних печей орієнтуються на використання в якості паливної донадбавки до дуття пиловугільного палива.

Висновки

Можна з достатньою ймовірністю стверджувати, що комбіноване дуття в доменному виробництві України навіть в умовах різкого подорожчання природного газу, кисню та інших енергоносіїв буде застосовуватися в практиці як вагомий спосіб поліпшення показників доменної плавки. Це полягає в тому, що при вдування природного газу поряд з розвитком процесів, що забезпечують пряму безпосередню заміну вуглецю коксу вуглецем газу, а також розвиток у процесі відновлення FeO воднем істотне технологічну перевагу комбінованого дуття проявляється в підвищенні стійкості ходу печі та її теплового стану за рахунок значного збільшення вмісту водню в газовій фазі доменної печі.

Збільшення ціни коксу діє позитивно на економічну ефективність, тоді як таке ж підвищення вартостей природного газу або технологічного кисню викликає її зниження, при цьому більшою мірою порівняно з подорожчанням коксу - приблизно на 25-40%, тобто для збереження ефективності ціну коксу слід істотно збільшувати в порівнянні з приростом цін природного газу або технологічного кисню. Отримані співвідношення з визначення граничних цін природного газу або кисню, що залежать, головним чином, від значень ціни коксу і коефіцієнта заміни.

Проведено аналітичне вивчення функції ефективності комбінованого дуття та визначено основні тенденції її зміни в існуючих і очікуваних умовах доменної плавки. Встановлено, що оцінку економічної ефективності комбіновано доцільно проводити за календарний проміжок часу, що більш об'єктивно відображає його господарську цінність порівняно з питомою ефективністю (на 1 тонну чавуну).

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2013 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Перелік посилань

  1. Ярошевский С.Л. Выплавка чугуна с применением пылеугольного топлива. – М.: Металлургия, 1988. – 176 с.
  2. Юсфин Ю.С., Черноусов П.И., Архипов Н.А.,Неделин С.В. Оценка энергоэффективности производства черных металлов в современных условиях // Сталь. 2000 №5. С. 88-94.
  3. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., Юсфин А.С. и др. Металлургия чугуна. – М.: Металлургия, 1989. – 486 с.
  4. Полтовец В.В. «Доменное производство», М., - Металлургия, 1972-450 с.
  5. Литвинов Л.Ф., Ярошевский С.Л., Кузнецом А.М. Исследование и оптимизация технологии доменной плавки // Металл и литье Украины.– 2003.– №11–12.
  6. Бабич А.И., Ярошевский С.Л., Терещенко В.П. Интенсификация использования пылеугольного топлива в доменной плавке. – К.: Техника, 1993. – 200 с.
  7. Типовая технологическая инструкция по доменному производству. – Днепропетровск. – 1977 г.