ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ КОМБИНИРОВАННОГО ДУТЬЯ В ДОМЕННОЙ ПЛАВКЕ

Общая постановка проблемы

Важнейшей задачей черной металлургии является снижение энергоемкости металлопродукции. Она не может быть решена без существенного сокращения расхода кокса на выплавку чугуна. При производстве кокса в коксохимической промышленности наблюдаются значительные выбросы вредных веществ, то можно утверждать, что основным источником воздействия на окружающую среду является производитель кокса.

Поэтому особое значение приобретает широкомасштабное внедрение технологии доменной плавки с вдуванием в горн пылеугольного топлива (ПУТ), приготовленного из недефицитных и относительно недорогих некоксующихся марок углей с низким содержанием серы и золы. Преимуществами угля по сравнению с другими заменителями кокса является его низкая стоимость, большие запасы и высокая теплота сгорания у фурм доменной печи.

В настоящее время пылеугольное топливо как компонент комбинированного дутья доменных печей занимает первое место, не только по распространенности, но и по объему применения. Так, доменные печи Японии используют 35 % пылеугольного топлива от мирового потребления, доменные печи Китая и Кореи - 25 %. Остальную часть ПУТ - около 40 %, потребляют доменные печи Европы, Америки и Австралии. Стабильные расходы ПУТ на уровне 150-200 кг/т чугуна обеспечили замену 40-45 % кокса.

Анализ цеховой себестоимости чугуна, выплавляемого на металлургических предприятиях России, показывает, что более 50 % затрат приходится на железорудную (агломерат, окатыши) часть шихты и металлодобавки и около 40 % на топливо (кокс и природный газ). При этом затраты на кокс составляют более 90 % общих затрат на топливо. Из сопоставления приведенных цифр становится ясным, что генеральным направлением в политике энерго- и ресурсосбережения в технологиях выплавки чугуна является борьба за экономию кокса - наиболее дорогой и дефицитной составляющей доменной шихты. Эта политика отражает развитие перспективной технологии доменной плавки, обусловленной применением дополнительных видов топлива, как заменителей части кокса, и обогащением дутья кислородом. Эта технология, известная как применение комбинированного дутья для выплавки чугуна, находит подтверждение в результатах работы доменных печей на протяжении последних десятилетий.

Так в начале XXI века практически все доменные печи перешли на комбинированное дутье. Широкое применение технологий доменных плавок с инжекцией дополнительных видов топлива через фурмы и обогащения дутья кислородом привело к экономии более 100 млн. т кокса. Следует подчеркнуть, что при этом произошло существенное снижение удельных расходов топлива на выплавку чугуна.

Природный газ, как составляющая комбинированного дутья, обладает преимуществами, которые определили его применение в технологиях доменной плавки. К этим преимуществам относятся:
- простота и дешевизна техники распределения природного газа по фурмам и его инжекции в каждую фурму;
- легкость регулирования расхода природного газа, благодаря чему осуществляется воздействие на тепловое состояние печи, на температуру горения и производительность доменной печи;
- способность повышать концентрацию водорода в горновых газах;
- чистота газа по взвешенным примесям, примесям серосодержащих газовых составляющих, что обеспечивает пониженный выход шлака и приход серы в доменную печь.

Несмотря на определенные сложности процессов подготовки пылеугольного топлива, его транспорта к печам и распределения по фурмам, этот вид топливной добавки является наиболее перспективным. В большинстве случаев при строительстве новых доменных печей ориентируются на использование в качестве топливной до¬бавки к дутью пылеугольного топлива.

При замене измельченным углем 1 млн. т кокса (расход угля - 200 кг/т чугуна, коэффициент замены - 0,85 кг/кг) выброс в атмосферу вредных веществ за счет сокращения производства кокса уменьшается на 7094т. Выброс вредных веществ с недоочищенными промышленными стоками в водные бассейны уменьшается на 250...1020 т, в том числе: взвешенных веществ -120...240 т, аммония азотистого - 120...720 т, масло - 6...24 т, пиридиновых оснований - 3...14 т, фенолов - 0,3..0,4 т, родонитов -0,6...3,0 т, цианидов - 0,2...90 т.

В то же время производство 1 млн. т ПУТ сопровождается на один - два порядка меньшим выбросом в атмосферу вредных веществ: угольной пыли - 32 т; оксида углерода - 93,6;-оксида азота -37,6; сернистого ангидрида - 53,0 т, что при замене части кокса ПУТ определяет значительное уменьшение загрязнения окружающей сре¬ды вредными выбросами.

В связи с уменьшением потребления кокса в доменном производстве, общее снижение вредных выбросов в атмосферу существенно сократится (табл.1).

Таблица 1 - Снижение вредных выбросов в атмосферу при вдувании ПУТ

Отмеченные главные особенности технологии доменной плавки, использующей инжекцию ПУТ для экономии кокса и увеличения производительности доменных печей, определяют высокие темпы развития и совершенствования этой технологии с доведением удельного расхода ПУТ до 250 кг/т чугуна и выше.

Выводы

Таким образом, технология доменной плавки на комбинированном дутье с заменой кокса ПУТ позволит не только снизить себестоимость чугуна, сократить использование кокса и природного газа, но и значительно уменьшить количество вредных выбросов в окружающую среду.