Главная База знаний "Allbest" Производство и технологии Факторы, влияющие на эффективность освоения техники вдувания ПУТ

Факторы, влияющие на эффективность освоения техники вдувания ПУТ

Доменная плавка с использованием технологии вдувания пылеугольного топлива, ее сущность и особенности. Особенности плавки ванадийсодержащих титаномагнетитов. Преимущества, риски технологии выплавки чугуна. Факторы, влияющие на полноту сгорания топлива.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 03.02.2015
Размер файла 1,6 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

Транспортная линия от каждой распределительно-дозировочной системы к статическим распределителям соответствующих доменных печей состоит из одного трубопровода.

В статическом распределителе происходит разделение общего потока ПУТ, предназначенного для вдувания в доменную печь, по инжекционным линиям, по которым ПУТ подается в копья для вдувания, смонтированные на фурмах доменной печи.

От каждого статического распределителя до соответствующей доменной печи прокладывается 22 (по числу фурм) инжекционные линии.

Равномерное распределение общего потока ПУТ по всем инжекционным линиям и далее по фурмам обеспечивается благодаря использованию одной и той же эквивалентной (то есть одинаковой по падению давления) длины трубы для каждой инжекционной линии.

Точность равномерного распределения улучшается посредством использования сопел для ПУТ, установленных на каждой инжекционной линии за распределителем. Сопла для ПУТ с докритическим расширением смеси угольной пыли и транспортирующего азота, имеющие одинаковую форму и минимальное поперечное сечение обеспечивают дополнительное снижение давления для уменьшения отклонений гидравлического сопротивления в отдельных инжекционных линиях, и таким образом, способствуют более равномерному распределению ПУТ по фурмам.

2.3 Преимущества, риски и проблемы технологии выплавки чугуна с использованием ПУТ в ОАО «ЕВРАЗ-НТМК»

Одним из немаловажных преимуществ использования технологии вдувания ПУТ на базе ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» является комплексное использование сырья, вторичных энергоресурсов, отходов производства.

Принятая на проектируемой установке технология предусматривает полное, то есть комплексное использование сырья - сырого угля для получения ПУТ и его вдувания в доменные печи. Предусматривается следующие мероприятия по комплексному использованию сырья, вторичных энергоносителей и отходов производства:

- аспирация мест перегрузок угля с очисткой аспирационного воздуха в рукавных фильтрах и возвратом уловленной угольной пыли в технологический процесс (7,5 тыс. т/год);

- вакуумная пылеуборка строительных конструкций и оборудования со сбором пыли и просыпи угля и их возвратом в технологический процесс;

- рециркуляция сушильного газа с повторным его использованием для сушки угля, что обеспечивает снижение расхода доменного газа примерно на 30%.

- регенерация азота в инжекционных бункерах, что обеспечивает сокращение расхода азота на вдувание на 20%.

- очистка продувочного азота в рукавных фильтрах с возвратом уловленной угольной пыли в технологический процесс;

- возврат угля, извлекаемого из потока при отборе посторонних предметов, на склад угля. Извлекаемые при этом металлические включения отправляются на скрапобазу, а дерево, тряпье, бумага - на предприятия вторсырья.

Возможные проблемы при реализации технологии доменной плавки титаномагнетитов с использованием технологии вдувания ПУТ обобщены и приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Возможные проблемы при реализации технологии доменной плавки титаномагнетитов с вдуванием ПУТ

Проблема

Риски

Возможные способы решения

Качество кокса

Ухудшение газопроницаемости и фильтрации

Необходима разработка мероприятий

Качество ЖРС

Ухудшение газопроницаемости как в сухой зоне, так и в зоне шлакообразования

Снижение интервала крупности ЖРС, повышение содержания железа в шихте

Сжигание ПУТ в пределах фурменного очага

Гетерогенность конечного шлака при ограниченной скорости растворения зольной составляющей ПУТ в промежуточном шлаке.

Возможность запутывания несгоревших частиц углерода в шлаке.

Выбор углей на основе изучения кинетики их горения. Ограничение расхода ПУТ в зависимости от качества угля. Использование кислорода для обогащения дутья. Изменение конструкции фурменных приборов.

Влияние коэффициента замены от качества угля.

Похолодания или разогрев печи

Корректировка расхода ПУТ на основе изучения переходных процессов.

Изменение протяженности фурменного очага

Изменение конфигурации зоны вязкопластичного состояния

Изменение условий восстановления оксидов титана.

Оптимизация загрузки шихты.

Изменение времени пребывания шихты в верхней зоне доменной печи.

Изменение условий косвенного восстановления и содержания FeO в первичном шлаке. Изменение температур расплавления ЖРМ.

Необходимо определение направления исследований

Изменение температурного поля в нижней и верхней зонах печи.

Изменение условий восстановления оксидов титана.

Выбор оптимального соотношения расходов ПУТ, природного газа и кислорода.

Изменение теоретической температуры горения

Изменение условий восстановления оксидов титана.

Выбор оптимального соотношения расходов ПУТ, природного газа и кислорода.

Изменение условий фильтрации расплава на коксовой насадке

Изменение конфигурации зоны вязкопластичного состояния

Изменение условий восстановления оксидов титана.

Оптимизация состава шихты и распределения рудной нагрузки по радиусу доменной печи.

Изменение характера переходных процессов теплового состояния

Повышенные колебания химического состава продуктов плавки.

Необходимо определение направления исследований

Изменение высоты коксовой насадки и пребывания расплава на ней

Изменение условий нагрева шлака и восстановления оксидов титана

Необходимо определение направления исследований

Изменение соотношения рудной составляющей и кокса в шахте печи

Изменение газопроницаемости слоя шихты. Снижение толщины коксовых «окон».

Снижение производительности

Оптимизация загрузки шихты (величина коксовой подачи и распределения рудных нагрузок по радиусу)

Изменение условий поведения кремния в фурменном очаге.

Оптимальное содержание кремния в чугуне может измениться

Необходимо определение направления исследований

Экономическая эффективность

Повышение себестоимости чугуна

Совместное вдувание ПГ и ПУТ

При внедрении технологии использования ПУТ существенно изменяются физико-химические процессы, протекающие в доменных печах, а опыт применения данной технологии в доменной плавке ванадийсодержащих титаномагнетитов - недостаточен.

На этапе промышленного внедрения технологии вдувания ПУТ на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» обозначился ряд проблем, часть которых проанализирована в данной работе:

1. Оценка степени полноты сжигания ПУТ в пределах фурменного очага.

2. Влияние влажности ПУТ на стабильность работы доменных печей.

3. Влияние коэффициента замены кокса (КЗК) пылеугольным топливом на стабильность теплового состояния печи.

4. Определение причин появления периодических обрывов шихты.

5. Оценка влияния расхода ПУТ на стабильность состава чугуна и шлака.

В третьем разделе работы произведен анализ проблем, возникающих на этапе практического освоения данной технологии и методологические рекомендации по их устранению, а также дано технико-экономическое обоснование проекта.

3. Производственная и экономическая эффективность технологии вдувания ПУТ на ДП 5,6 ОАО «Евраз-НТМК»

3.1 Особенности и полнота сгорания топлива, качество ПУТ

Главным показателем эффективности использования углей является полнота их сгорания. Поэтому основным требованием к ПУТ-технологии служит полная газификация угольных частиц в пределах фурменных зон доменной печи.

Неполнота сгорания ПУТ, особенно при больших расходах, обусловливает снижение коэффициента замены кокса и повышение содержания углерода в продуктах плавки. Кроме того, снижается интенсивность плавки за счет ухудшения газодинамических характеристик слоя шихты и, как следствие, производительность печи. Несгоревшие частицы ПУТ, абсорбируясь на поверхности шлака, резко понижают способность его свободно фильтровать капли чугуна. Чугун, скапливающийся на поверхности такого шлака, при контакте с фурмами вызывает их массовый выход из строя.

Для достижения оптимальных показателей при вдувании ПУТ необходимо улучшать процесс горения частиц пыли с обеспечением максимальной степени ее сжигания.

В доменном производстве достижение максимально возможной замены кокса пылеугольным топливом (ПУТ) в значительной мере зависит от способности последнего быстро сгорать в короткой по протяженности окислительной зоне горна доменной печи, не снижая в ней температуру в результате термической деструкции угля [23].

Одним из основных факторов, ограничивающим возможность использования ПУТ, является нестабильность его состава. Анализ влияния качества ПУТ на работу доменной печи оценивался на основе расчета коэффициента замены. Результаты расчета приводятся в таблице 3.1.Таблица 3.1 - влияние качества ПУТ на работу доменной печи

Коэффициент замены без учета влаги ПУТ

Коэффициент замены с учетом влаги ПУТ

Влияние влаги

Влияние влаги приведенное к удельному расходу кокса (расход ПУТ 100 кг/т чугуна)

Влияние влаги приведенное к удельному расходу кокса (расход ПУТ 130 кг/т чугуна)

Влияние влаги ПУТ, приведенное к содержанию кремния в чугуне при разнице в расходе ПУТ в 30 кг на тонну чугуна

Июль 2013 г

Среднее значение

0,970

0,915

-0,055

-5,5

-7,1

0,041

Среднеквадратичное отклонение

0,009

0,017

0,014

1,4

1,9

0,011

Октябрь 2014 г

Среднее значение

0,976

0,922

-0,055

-5,5

-7,1

0,042

Среднеквадратичное отклонение

0,004

0,020

0,016

1,6

2,0

0,012

Июль 2014

Среднее значение

0,970

0,903

-0,067

-6,7

-8,7

0,052

Среднеквадратичное отклонение

0,006

0,016

0,022

2,2

2,6

0,018

Приведенные в таблице 3.1 данные показывают, что в период с наибольшим влиянием влаги на коэффициент замены кокса (июль 2014 года) изменение удельного расхода кокса, необходимого для компенсации изменения коэффициента замены составляют 6,7 кг/т чугуна при расходе ПУТ 100 кг/т чугуна, а при расходе ПУТ 130 кг/т чугуна 8,7. При этом диапазон колебаний кремния в чугуне возрастает на 0,052%.

Расчеты показывают, что при повышении колебаний влажности ПУТ с допустимых ±0,5% до ±1,0%, требуется создавать резервы для управления тепловым состоянием печи. Величина резерва эквивалентна 20 - 30 кг/т чугуна. Наименьшая величина резерва при расходе ПУТ 100 кг/т чугуна, а наибольшая при расходе ПУТ 130 кг/т чугуна.

Динамика изменения показателей, характеризующих влияние влаги на коэффициент замены, приводится на рисунках 3.1 - 3.9.

Рисунок 3.1 - Колебания коэффициента замены в зависимости от влажности ПУТ

Рисунок 3.2 - Динамика изменения коэффициента замены кокса ПУТ (октябрь 2013)

Рисунок 3.3 - Динамика изменения коэффициента замены кокса ПУТ (июль 2014)

Рисунок 3.4 - Эквивалентное изменение удельного расхода кокса за счет нестабильности коэффициента замены (июль 2013)

Рисунок 3.5 - Эквивалентное изменение удельного расхода кокса за счет нестабильности коэффициента замены (октябрь 2013)

Рисунок 3.6 - Эквивалентное изменение удельного расхода кокса за счет нестабильности коэффициента замены (июль 2014)

Рисунок 3.7 - Эквивалентное изменение содержания кремния в чугуне за счет изменения коэффициента замены (июль 2013)

Рисунок 3.8 - Эквивалентное изменение содержания кремния в чугуне за счет изменения коэффициента замены (октябрь 2013)

Рисунок 3.9 - Эквивалентное изменение содержания кремния в чугуне за счет изменения коэффициента замены (июль 2014)

Таким образом, нестабильность качества ПУТ существенно ограничивает его использование. В связи с этим, требуется создавать резервы по нагреву печи.

В данном случае предлагается установка DF-6740 ИК влагомера, который является измерителем влажности материала на производственной линии. Данный прибор подходит для измерения содержание влаги в хлопьях, порошках и гранулированных продуктах [24].

Прибор может быстро и точно измерить значение влажности во всех точках процесса на производственной линии, он широко применяется в металлургической, горнодобывающей, химической и других промышленностях. Прибор устанавливается на ленточном транспортёре перед бункером сырого угля. В ходе внесения дополнений в систему мониторинга работы комплекса ПУТ возможен контроль и регулирование температуры сушильного газа, поступающего из вертикального генератора в мельницу для сушки ПУТ. Посредством этого можно добиться равномерности содержания влаги ПУТ после мельницы.

Это способствует получению постоянного гранулометрического состава готового ПУТ, и, как следствие, повышению полноты сгорания топлива.

3.2 Влияние коэффициента замены кокса (КЗК) пылеугольным топливом на стабильность теплового состояния печи

По результатам расчета влияния расхода природного газа на удельный расчет кокса коэффициент замены кокса природным газом составляет 0,6-0,7.

Коэффициент замены кокса ПУТ рассчитывается по методике, приведенной в таблице 3.2 [25].

При его расчете необходимо учитывать, что уголь является источником тепла и газа восстановителя, имеет повышенную зольность и высокое содержание в летучих водорода и метана.

Методика расчета.

В таблице 3.1 приведена методика расчета и средние значения коэффициента замены кокса углем при содержании летучих 10% и золы 12%.

Таблица 3.2 - Методика расчета и средние значения коэффициента замены кокса углем

Формула

Поправка

С учетом поправки

Теоретический коэффициент замены кокса углем, кг/кг

0,854

Поправка коэффициента замены с учетом затрат на шлакообразующие

0,964

0,823

Поправка коэффициента замены с учетом водорода летучих

1,169

0,962

Здесь - тепловой эквивалент кокса, кДж/(кг кокса на тонну чугуна). Для условий работы доменных печей НТМК составляет 13000-14000.

1. Рассчитывается коэффициент замены по балансу углерода

2. Выполняется корректировка, учитывающая также затраты тепла на шлакообразование, в связи с увеличением количества золы и флюсов, необходимых для ее офлюсования. Снижает коэффициент замены кокса углем.

3. Выполняется корректировка связанная со снижением степени прямого восстановлении при увеличении восстановительных газах содержания водорода. Существенно увеличивает коэффициент замены кокса углем.

5. Суммарный коэффициент замены составляет 0,927

При дальнейших расчетах будем принимать коэффициент замены 0,9, что снижает риски при принятии решений. Принимаем, что при вдувании ПУТ расход природного газа равен 0. Содержание кислорода в дутье не изменяется.

Для расчета изменения удельного расхода кокса предлагается использовать следующее уравнение:

(3.1)

Результаты расчета приводятся в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Изменение удельного расхода кокса

Расход ПУТ, кг/т

Расход ПГ, м3/т

Расход кокса, кг/т

0

120

400

125

0

371,5

150

0

349

175

0

326,5

200

0

304

Исключение подачи природного газа приводит к снижению количества Н2, поступающего с дутьем и общего количества газов восстановителей. В тоже время в летучих пылеугольного топлива содержится Н2, СО, СО2 и углеводороды. В зависимости от состава летучих содержание этих компонентов изменяется от 0,6 до 0,8 м3 на 1% летучих. Зависимость количества газов восстановителей от расхода кокса при полном выводе природного газа и вдувании ПУТ с содержанием летучих 10% приводится на рисунке 3.10.

Рисунок 3.10 - Зависимость удельного количества газа восстановителя от удельного расхода кокса при замене природного газа и кокса пылеугольным топливом

Выполнен расчет требуемого количества ПУТ для сохранения постоянного количества газов восстановителей при содержании летучих 10% (рисунок 3.11) и 16% (рисунок 3.12).

Рисунок 3.11 - Зависимость расхода ПУТ от удельного расхода кокса (содержании летучих 10%)

Рисунок 3.12 - Зависимость расхода ПУТ от удельного расхода кокса (содержании летучих 16%)

Приведенные на рисунках 3.11 и 3.12 данные показывают, что при вдувании ПУТ возможно снижение количество газов восстановителей на единицу чугуна. Наибольшее снижение количества восстановительных газов наблюдается при малых расходах ПУТ с низким содержанием летучих. Снижение количества газов восстановителей может сопровождаться повышением прямого восстановления и удельного расхода кокса.

3.3 Колебания расхода ПУТ и стабильность работы доменной печи

При освоении технологии производства чугуна с применением вдувания ПУТ необходим анализ влияния расхода ПУТ на стабильность работы доменной печи.

Для анализа были выбраны наиболее показательные статистические данные за рассматриваемый период.

Проанализировав основные показатели работы ДП №6 за декабрь 2013 - сентябрь 2014 был выбран период с наиболее ярко выраженными отклонениями в расходе ПУТ.

В результате анализа данных января 2014 года на базе доменной печи №6 ОАО «ЕВРАЗ НТМК» были выявлены следующие показатели.

За 17.01.2014 года расход ПУТ значительно отклонился от заданных параметров, что негативно отразилось на тепловом состоянии печи и на качестве чугуна, в частности на нестабильности химического состава. Это, в свою очередь, повлекло за собой неравномерную отработку продуктов плавки по выпускам.

По данным графикам и таблице чётко отслеживается несоответствие заданного и фактического расхода ПУТ, воздействие на тепловое состояние доменной печи температурой горячего дутья и увеличением рудной нагрузки путём снижения расхода кокса.

Рисунок 3.13 - Расход пылеугольного топлива (заданный / фактический)

Рисунок 3.14 - Загрузка, температура горячего дутья

Отклонения расхода пылеугольного топлива (рисунок 3.13) привели к необходимости воздействия на тепловое состояние температурой горячего дутья, что иллюстрирует рисунок 3.14.

Колебания температуры составили приблизительно 130-150 єС, что превышает средне допустимые и необходимые меры воздействия в рамках данной технологии.

Стабильная работа технологии вдувания ПУТ предполагает сведение к минимуму температурных колебаний.

Таблица 3.4 химического состава чугуна за отчетную дату отражает колебания основных показателей качества и количества чугуна по выпускам.

Таблица 3.4 - Анализ химического состава чугуна

Вып.

Вес

Темп.

V

Si

S

Ti

Mn

Cu

№

т

°C

%

%

%

%

%

%

31062

192

1450

0,470

0,050

0,022

0,110

0,320

31063

746

1441

0,493

0,047

0,022

0,100

0,333

31064

770

1449

0,467

0,080

0,018

0,163

0,343

31065

713

1457

0,460

0,080

0,016

0,170

0,345

31066

557

1457

0,465

0,080

0,016

0,170

0,340

31067

663

1450

0,495

0,080

0,021

0,155

0,395

31068

550

1446

0,473

0,067

0,018

0,147

0,363

31069

412

1456

0,530

0,160

0,011

0,345

0,465

31070

248

1465

0,535

0,135

0,013

0,300

0,385

31071

555

1465

0,525

0,105

0,015

0,235

0,325

31072

713

1460

0,470

0,095

0,017

0,205

0,320

31073

636

1460

0,475

0,095

0,017

0,215

0,320

Средн.

6754

1454

0,484

0,086

0,017

0,185

0,351

0,000

Из данных Таблицы видно, что жидкие продукты плавки, в частности, чугун, отрабатываются неравномерно. Показатели выдачи чугуна меняются в диапазоне от 200 тонн за выпуск до 770 тонн, а содержание кремния по выпускам колеблется от 0,047% до 0,160%, что опять же говорит о нестабильном тепловом состоянии печи.

Таким образом, анализ отклонений расхода ПУТ показал, что несоответствие фактического расхода с заданным приводит к необходимости воздействия на процесс доменной плавки, другими, порой несколькими параметрами, как дутьевыми так и сырьевыми, что выражается в изменении рудной нагрузки, представленной на рисунке 3.15.

Рисунок 3.15 - Заданный теоретический расход кокса

В случае соответствия, или максимально возможного приближения к заданным параметрам расхода пылеугольного топлива, зачастую отпадает необходимость воздействия на ход печи какими-либо другими методами, либо это воздействие сводится к минимуму. Это явно прослеживается по графикам и таблицам, представленным ниже.

Рисунок 3.16 - Колебания расхода пылеугольного топлива (заданный / фактический)

Рисунок 3.17 - Заданный теоретический расход кокса

Анализ химического состава чугуна представлен в таблице 3.5

Таблица 3.5 - Анализ химического состава чугуна

Вып.

Вес

Темп.

V

Si

S

Ti

Mn

Cu

№

т

°C

%

%

%

%

%

%

31086

499

1448

0,450

0,080

0,019

0,170

0,233

31087

637

1438

0,453

0,070

0,026

0,150

0,230

31088

422

1438

0,483

0,067

0,022

0,140

0,287

31089

697

1448

0,513

0,100

0,014

0,260

0,367

31090

640

1457

0,465

0,080

0,016

0,210

0,305

31091

760

1455

0,460

0,060

0,025

0,135

0,285

31092

750

1440

0,470

0,097

0,019

0,203

0,327

31093

642

1455

0,460

0,105

0,014

0,270

0,320

31094

1062

1460

0,465

0,105

0,015

0,270

0,315

31095

434

1417

0,455

0,060

0,018

0,120

0,305

Средн.

6544

1448

0,468

0,085

0,019

0,202

0,301

0,000

Температурные колебания и изменения химического состава чугуна за сутки также незначительны и соответствуют КТИ. Температура чугуна по выпускам имеет небольшую разницу, емкость выпусков стабильна.

Таким образом, поддержание фактического расхода ПУТ на заданном уровне сводит к минимуму воздействие человеческого фактора на ход и тепловое состояние агрегата, что обеспечивает стабильную работу и минимизирует энергетические затраты, это, в свою очередь, позволяет получать продукцию в необходимых объемах и надлежащего качества.

3.4 Периодические обрывы шихты

При вдувании ПУТ периодически наблюдаются обрывы шихты без явных предварительных признаков нарушения схода шихты (рисунок 3.18), которые могут быть связаны с образованием зон шихтовых материалов с пониженной насыпной массой. Известно, что порозность слоя шихты движущегося во встречном потоке газов может быть больше порозности неподвижного слоя на 40%. То есть образование зон пониженной насыпной массы могут наблюдаться при определенных газодинамических условиях, в частности при «передуве печи». В то же время разрыхление столба шихтовых материалов может быть вызвано увеличением количества газифицированного углерода твердого топлива и (или) газифицированного кислорода железорудных материалов. Признаком, свидетельствующим о вероятном образовании зон разрыхления, является расхождение расчетных оценок производительности печи, полученных по загрузке и по балансам углерода и кислорода.

Рисунок 3.18 - Загрузка и температура горячего дутья

Кроме того, наблюдаются повышенные колебания состава продуктов плавки.

Таблица 3.6 - Анализ чугуна

Вып.

Вес

Темп.

V

Si

S

Ti

Mn

Cu

№

т

°C

%

%

%

%

%

%

28353

741

1455

0,580

0,130

0,019

0,230

0,480

28354

550

1444

0,550

0,090

0,022

0,140

0,455

28355

444

1459

0,510

0,085

0,023

0,140

0,365

28356

860

1456

0,460

0,080

0,023

0,135

0,280

27197

742

1470

0,523

0,160

0,013

0,343

0,490

27198

414

1450

0,520

0,150

0,011

0,350

0,490

27199

629

1463

0,500

0,140

0,012

0,310

0,480

27200

744

1445

0,517

0,090

0,018

0,180

0,340

27201

448

1438

0,540

0,040

0,023

0,090

0,380

27202

543

1440

0,550

0,055

0,018

0,135

0,415

27203

523

1445

0,487

0,083

0,021

0,167

0,363

Средн.

6638

1452

0,520

0,102

0,018

0,204

0,409

0,000

Эти явления во многом определяются отклонением фактического расхода ПУТ от заданного (рисунок 3.19).

Рисунок 3.19 - Оперативный расход ПУТ

Снижение колебания теплового состояния и обеспечение устойчивой работы печи может быть достигнуто при устранении ошибок в системе подачи ПУТ.

Следует внести дополнение в систему мониторинга работы доменных печей, направленные на контроль горения ПУТ и природного газа, контроль интенсивности плавки по газифицируемому углероду и кислороду, включить в систему контроля доменных печей ПУТ следующие комплексные показатели:

1. Отношение количества углерода, поступающего в печь к количеству азота дутья, рассчитанное

а) по составу колошникового газа (Cг)

б) по режимным параметрам (Cр)

Сопоставление оценок позволяет судить об эффективности сжигания углерода ПУТ. Разница между теоретической оценкой соотношению «углерод-азот», полученной в результате балансовых расчетов по информации о режимных параметрах процесса, и фактическим соотношением «углерод-азот», оцениваемым по составу колошникового газа, при выполнении требований подготовки и транспортировки угольного топлива должна быть постоянной.

2. Производительность печи, рассчитанная

а) по загрузке

б) по балансу углерода

в) по балансу кислорода

Следует особо рассмотреть вопрос об управлении тепловым состоянием печи за счет изменения расхода ПУТ, сохраняя постоянным удельный расход кокса.

3.5 Экономический эффект внедрения технологии вдувания ПУТ в ОАО «ЕВРАЗ-НТМК»

Технология ПУТ включает в себя одновременную подачу угольной пыли и природного газа в домну. И из-за использования не самого угля, а произведенного из него пылеугольного топлива, расход других составляющих снижается для газа на 70-80%, а для кокса - на 20-30%. Таким образом, уменьшается и расходная стоимость выплавки чугуна.

Важным этапом внедрения новой технологии, в том числе и технологии ПУТ, является обоснование ее экономической эффективности, которая включает анализ и последующую оценку всей имеющейся технико-экономической и финансовой информации. В условиях развития рыночных отношений оценка эффективности капитальных затрат на реконструкцию и техническое перевооружение имеет особое значение.

Расчетное изменение расхода кокса и затрат на топливо при эквивалентном замещении природного газа ПУТом представлено на рисунке 3.20.

Рисунок 3.20 - Расчетное изменение расхода кокса и затрат на топливо при эквивалентном замещении ПУТом природного газа

Для анализа экономической эффективности внедрения технологии вдувания ПУТ на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» приведены и обобщены в Таблице Основные технико-экономические показатели.

Основные технико-экономические показатели проекта приведены в Таблице 3.7.

Таблица 3.7 - Основные технико-экономические показатели

Наименование показателей

Единица измерения

Значение

1. Объем производства ПУТ

млн. т/год

1,38

2. Производительность установки

т/ч

160

3. Годовой фонд рабочего времени

сутки

360

4. Расход сырого угля на 1 т ПУТ

т

1,12

5. Расход топлива и энергоносителей на 1 т ПУТ

* природный газ

нм3

3,1

* доменный газ

нм3

158

* вода техническая оборотная

м3

0,54

* азот

нм3

92

* электроэнергия

кВтч

37

5. Численность трудящихся

чел.

124

В таблице 3.8 приведены основные расчетные показатели доменной плавки в ДП №№5 и 6 ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» без использования ПУТ и с использованием ПУТ.

Таблица 3.8 - Основные расчетные показатели работы доменных печей

Наименование

без использования ПУТ

с использованием ПУТ

Полезный объем, м3

2200

2200

Количество воздушных фурм, шт.

22

22

Количество леток, шт.

2

2

Температура горячего дутья, оС

1220

1220

Давление горячего дутья, кг/см2изб.

?4,0

?4,0

Давление на колошнике, кг/см2изб.

?2,5

?2,5

Производительность печи, т/сутки

6500

7200

Расход скипового кокса, кг/т

405

320

Расход природного газа, нм3/т

120

0

Расход ПУТ, кг/т

0

180

Расход горячего дутья, нм3/мин

нм3т

4700

1040

5030

1050

Как видно из приведенных Таблиц, при прочих равных условиях - (полезном объеме в 2200 м3, количестве фурм 22 и 2 летках) - расчетная производительность печи увеличивается на 700 тонн в сутки, что составляет 11%, расход кокса снижается с 405 до 320 кг. на тонну готовой продукции.

Установлено, что в связи с высокими капитальными вложениями на внедрение технологии ПУТ, она становится экономически эффективной при минимальном расходе ПУТ 120-150 кг/т [6]. По оценке профессора А.Г. Старовойта, «самое экономически выгодное сегодня соотношение технологии ПУТ - это 200 кг. ПУТ и 350 кг. кокса на 1 т чугуна» [26].

Кроме экономических рисков внедрения технологии ПУТ, связанных с растущей стоимостью капитальных вложений на ее реализацию и увеличением сроков окупаемости, имеется еще и большое количество технологических рисков, из-за которых не удается осуществить полное замещение природного газа ПУТ и вдувать в доменные печи более 150 кг/т чугуна. В настоящее время в России качество железорудного сырья, и особенно кокса, не удовлетворяет требованиям современной доменной плавки, в том числе и для внедрения технологии ПУТ высоких параметров.

Фактические технико-экономические показатели работы доменных печей №5,6 ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» за 2014 год представлены в таблице 3.9.

Таблица 3.9 - Основные технико-экономические показатели работы доменных печей №5,6 ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» за 2014 год

Наименование

ДП №5

ДП №6

Итого по цеху

Объем печей, м3

2200

2200

4400

Фактическое время работы, сут.

291,1

280,8

286

Производство среднесут. горячее, т.

6947,9

6680,4

13628,3

Производство среднесут расчетное, т.

6915,8

6652,2

13568

Удельный выход шлака, кг/т.чуг

344

344

344

Удельный расход кокса, кг/т.чуг

365,8

366,8

366,3

Удельный расход природного газа, м3/т.чуг

101,4

99,4

100,5

Удельный расход ПУТ,

54,7

63,8

59,1

Удельный расход суммарного топлива, кг/т.чуг

484,7

502,3

493,3

Удельный расход ЖРС, т/т.чуг

1,634

1,642

1,638

состав шихты: агломерат%

38,4

38,6

38,5

окатыши%

53

52,6

52,8

железофлюс, %

8,6

8,9

8,8

Рудная нагрузка, т/т

4,4

4,45

4,42

Расход холодного дутья, м3/мин

4524,4

4553,3

4538,9

Температура горячего дутья,°С

1132

1162

1146

Влажность дутья, г/м3

12,76

12,55

12,66

Содержание кислорода в дутье, %

30,5

30,4

30,5

Теоретическая температура горения,°С

2042

2070

2056

Колошниковый газ состав: CO2, %

23,2

22,3

22,8

CO, %

22,1

21,8

22

H2, %

6,3

6

6,2

Степень использования CO, %

51,1

50,4

50,8

Согласно данным таблицы 3.9, средний расход кокса в 2014 году по 5 ДП составил 366, а по 6 ДП - 368 кг/тонну чугуна, расход природного газа - 101 и 99 м3/тонну чугуна соответственно, а удельный расход ПУТ - 55 и 64 кг/тонну чугуна.

Таблица 3.10 - Удельный расход и стоимость топлива

Наименование

Стоимость, руб./т

Расход на тонну чугуна, кг

Стоимость на т/чугуна, руб

Без ПУТ

2014 с ПУТ

Без ПУТ

2014 с ПУТ

Кокс 3 цех, кг/т

6315,10

405

366

2557,62

2311,33

Пылеугольное топливо, кг/т

4809,10

-

55

-

264,50

Газ природный, м3/т

3387,50

135

101

457,31

342,14

Итого

3014,93

2917,97

Как видно из данных таблицы 3.10, при начале внедрении технологии ПУТ на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» еще в конце 2012 года, в 2014 году наблюдается неполное замещение ПУТом природного газа, что обусловлено различными технологическими рисками и свойствами железорудного сырья.

Аналитические исследования систем совершенствования технологии доменной плавки показали возможность сокращения расхода кокса до 275-318 кг/т чугуна, что соизмеримо с лучшими показателями, достигнутыми в мире при вдувании ПУТ.

Анализируя данные 2014 года, следует отметить, что достигнуто определенное снижение расхода кокса - с 405 до 366 кг/т, природного газа - со 135 до 101 м3/т чугуна. При этом суточная производительность ДП №5,6 возросла до 6700-6900 тонн, а стоимость топливно-энергетических ресурсов на тонну готовой продукции снизилась с 3014,93 до 2917,97 рублей.

Согласно данным проведенного исследования, необходим строгий контроль основных параметров доменной плавки, а именно:

- обеспечение стабильности теплового состояния печи и технологического режима плавки;

- использование качественных железорудных материалов и кокса;

- контроль за качеством ПУТ;

- обеспечение полноты сгорания пылеугольного топлива;

- исключение обрывов шихты.

Таким образом, для достижения большего экономического эффекта, снижения себестоимости продукции и окупаемости капитальных затрат на реконструкцию, необходимо дальнейшее совершенствование технологии вдувания пылеугольного топлива на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК».

Заключение

В условиях существенного повышения цен на природный газ вполне очевидна необходимость его замены в промышленности на иные источники теплоты. Поиск новых технических решений также вызван сокращением запасов коксующихся углей, что приводит к ухудшению качества и повышению цен на металлургический кокс.

Важнейшей задачей черной металлургии является значительное снижение затрат топливно-энергетических ресурсов на производство основной конечной продукции.

Одним из перспективных и эффективных технологических мероприятий при выплавке чугуна является применение пылеугольного топлива (ПУТ). В промышленных условиях доказана возможность вдувания до 250 кг ПУТ на одну тонну чугуна, а также замены им до 30% кокса без использования природного газа [10].

Внедрение таких высокоэффективных технологий, как вдувание пылеугольного топлива в доменные печи относится к важнейшим направлениям повышения конкурентоспособности металлургических предприятий и успешного их функционирования на внутреннем и внешнем рынках.

Бесспорными преимуществами ПУТ являются его минимальное воздействие на температуру горна и выход горновых газов, наличие значительных ресурсов неспекающихся углей, пригодных для приготовления ПУТ, возможность его использования для оперативного управления нагревом горна и качеством чугуна.

Промышленное освоение использования ПУТ на доменных печах ОАО «ЕВРАЗ НТМК» началось в конце 2012 г. К началу февраля 2013 г. ДП №5 была выведена на проектные значения по объему вдувания ПУТ, а с 24 января 2013 г. началось промышленное освоение технологии доменной плавки с использованием ПУТ и на ДП №6.

Максимальная эффективность вдувания ПУТ достигается при полной газификации частиц угля в фурменной зоне доменной печи. Поэтому главными требованиями к ПУТ-технологии являются:

- предварительный нагрев ПУТ доменным газом для раннего зажигания;

- работа на максимальной температуре дутья;

- стабильный гранулометрический состав вдуваемого ПУТ с минимальной полидисперсностью.

Главным показателем эффективности использования углей является полнота их сгорания. Поэтому основным требованием к ПУТ-технологии служит полная газификация угольных частиц в пределах фурменных зон доменной печи.

Неполнота сгорания ПУТ, особенно при больших расходах, обусловливает снижение коэффициента замены кокса и повышение содержания углерода в продуктах плавки. Нестабильность качества ПУТ существенно ограничивает его использование.

При освоении технологии производства чугуна с применением вдувания ПУТ необходим анализ влияния расхода ПУТ на стабильность работы доменной печи.

Поддержание фактического расхода ПУТ на заданном уровне сводит к минимуму воздействие человеческого фактора на ход и тепловое состояние агрегата, что обеспечивает стабильную работу и минимизирует энергетические затраты, это, в свою очередь, позволяет получать продукцию в необходимых объемах и надлежащего качества.

При вдувании ПУТ также периодически наблюдаются обрывы шихты без явных предварительных признаков нарушения схода шихты, которые могут быть связаны с образованием зон шихтовых материалов с пониженной насыпной массой.

Следует внести дополнение в систему мониторинга работы доменных печей, направленные на контроль горения ПУТ и природного газа, контроль интенсивности плавки по газифицируемому углероду и кислороду.

Следует особо рассмотреть вопрос об управлении тепловым состоянием печи за счет изменения расхода ПУТ, сохраняя постоянным удельный расход кокса.

Кроме экономических рисков внедрения технологии ПУТ, связанных с растущей стоимостью капитальных вложений на ее реализацию и увеличением сроков окупаемости, имеется еще и большое количество технологических рисков, из-за которых не удается осуществить полное замещение природного газа ПУТ и вдувать в доменные печи более 150 кг/т чугуна. В настоящее время в России качество железорудного сырья, и особенно кокса, не удовлетворяет требованиям современной доменной плавки, в том числе и для внедрения технологии ПУТ высоких параметров.

При начале внедрении технологии ПУТ на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК» еще в конце 2012 года, в 2014 году наблюдается неполное замещение ПУТом природного газа, что обусловлено различными технологическими рисками и свойствами железорудного сырья.

Для достижения большего экономического эффекта, снижения себестоимости продукции и окупаемости капитальных затрат на реконструкцию, необходимо дальнейшее совершенствование технологии вдувания пылеугольного топлива на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК».

Для достижения поставленных целей на отечественных металлургических предприятиях, в том числе на ОАО «ЕВРАЗ-НТМК», с учетом технического состояния агломерационных машин, коксовых и доменных печей, требуется проведение комплексных мероприятий, как технического, так и технологического характера, направленных на улучшение технико-экономических показателей доменной плавки.

Библиографический список

1. Чижиков А.Г. Перспективные пути энергосбережения в доменном производстве России. - Металлургический портал: информационное пространство металлургов. http://www.metalspace.ru/production-science/ecology/372

2. Минаев А.А., Рыженков А.Н., Банников Ю.Г., Ярошевский С.Л., Коновалов Ю.В., Кузин А.В. Перспективы применения пылеугольного топлива в доменных цехах Украины и России // Сталь. - 2008 - №2 - С. 5-11

3. Неделин С.В. Требования к углям для использования в качестве пылеугольного топлива (ПУТ) - Металлургический портал: информационное пространство металлургов. http://www.metalspace.ru/production-science/technology/fuel/476

4. Бабич А.И., Ярошевский С.Л., Терещенко В.П Интенсификация использования пылеугольного топлива в доменной плавке. - Киев.: Техника, 1993. - 200 с.

5. Ярошевский С.Л. Выплавка чугуна с применением пылеугольного топлива / С.Л. Ярошевский. М.: Металлургия, 1988. - 304 c.

6. Труды международной научно - технической конференции «Пылеугольное топливо - альтернатива природному газу при выплавке чугуна» // Донецк, УНИТЕХ, 2006. - 397 с.

7. Плискановский С.Т., Большаков В.И. Достижения и перспективы развития доменного производства. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2011 №4. - с. 4-8.

8. Лялюк В.П. Проблемы реализации вдувания пылеугольного топлива и альтернативных технологий доменной плавки. // Черная металлургия. - 2011. - №11. - с. 20-26.

9. Кочура В.В., Бабич А.И., Кузнецов А.М. Интенсификация сжигания пылеугольного топлива в доменной плавке // Металл и литье Украины. - 2004. - №3-4. - с. 31-32.

10. Лядский М.В., Афанасьева З.К., Ивлева Т.А. Экономическая эффективность использования пылеугольного топлива (ПУТ) в доменных цехах металлургических предприятий Украины // Металл и литье Украины. - 2008 - №11. - с. 5-11

11. Повышение эффективности работы доменной печи при вдувании ПУТ с применением стимуляторов горения / I. Sengupta, A. Kymar, S. Grosh [et al.] // AJSE Steel Tecknology. - 2000. №2. - С. 61-62 (Новости черной металлургии за рубежом. - 1999. - №12. - C. 20-28)

12. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия: учебник для вузов / Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. - 6-изд., перераб и доп. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. - 768 с.

13. Товаровский И.Г. Доменная плавка. 2-ое изд. Днепропетровск: Пороги, 2009. - 768 с.

14. Доменное производство / Справочник / под ред. И.П. Бардина, Т. 1, М.: Металлургиздат, 1963. - 654 с.

15. Металлургия чугуна: Учебник для вузов. 3-е изд. перер. и доп. / Под общ. ред. Ю.С. Юсфина. М.: ИКЦ «Академ - книга», 2004 - 774 с.

16. Бабарыкин Н.Н. Теория и технология доменного процесса. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. - 257 с.

17. Вдувание пылеугольного топлива в горн доменной печи. http://www.kalugin.biz/ru/content/pulverized_coal.

18. Фракционный состав пылеугольного топлива для доменных печей / В.Н. Андронов, И. Бабич, С.Л. Ярошевский и др. // Известия Вузов. Черная металлургия. - 1988. - №5. - С. 20-25.

19. Волынкина Е.П., Страхов В.М. Исследование процессов термического разложения и горения пылеугольного топлива для доменных печей // Кокс и химия. - 2003 - №9 - С. 30-35

20. Производство чугуна: химия и физика. http://steel-guide.ru/proizvodstvo-chuguna/proizvodstvo-chuguna-ximiya-i-fizika.html

21. Исследование и разработка научно-теоретических положений по технологии плавки титаномагнетитов при вдувании пылеугольного топлива (ПУТ) / Отчет по НИР ОАО «УИМ» - ОАО «НТМК». Екатеринбург, 2012. - 72 с.

22. Разработка технологии доменной плавки титаномагнетитов с использованием железофлюса / Кушнарев А.В., Загайнов С.А., Тлеугабулов Б.С., Филатов С.В., Филиппов В.В., Гильманов М.Р. Требования к качеству кокса для ДП с высоким расходом ПУТ // Сталь - 2009. - №6.

23. Школлер М.Б. Перспективные виды сырья для производства пылеугольного топлива // Металлург - 2011. - №3. - c. 24-27

24. http://ru.dfmc.cc/product/product_76.html

25. Исследование работы агрегатов и систем доменной печи №5 и разработка технологии производства ванадиевого чугуна / Загайнов С.А., Тлеугабулов Б.С., Пыхтеева К.Б. и др. / Отчет по НИР ОАО «УИМ» - ОАО «НТМК». Екатеринбург, 2007. - 68 с.

26. Старовойт А.Г. Современная сырьевая база для коксования, ее структура и требования к качеству кокса. 30.09.2010. www.metalika.ua/covremennaya-estvu-koksa.ht

27. Правила оформления курсовых, дипломных проектов и выпускных квалификационных работ: методические указания к выполнению / В.Ф. Мысик, Е.Ю. Лозовая. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО УрФУ, ИММТ, 2012. - 27 с.

Размещено на Allbest.ru

Страница:


Подобные документы

  • Моделирование топки пылеугольного котла с целью повышения эффективности сжигания топлива

    Расчетное исследование влияния основных параметров топочного процесса на полноту сгорания топлива в котле. Математическое моделирование горения движущейся коксовой частицы. Расчет движения частицы в заданном поле скоростей и горения коксового остатка.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 27.08.2012

  • Технологический расчет выплавки стали марки 09Г2С в ДСП-80

    Расчёт технологии выплавки стали ёмкостью 80 тонн, химический состав металла по периодам плавки. Соотношения в составе шихты: лома и чугуна, газообразного кислорода и твердого окислителя, в виде железной руды. Количество и состав шлака, расход извести.

    курсовая работа [222,0 K], добавлен 08.06.2016

  • Щелочная агрессия в доменной плавке

    Доменная печь как один из уникальных агрегатов. Влияние щелочных соединений на доменный процесс. Анализ среднемесячных балансов щелочей. Шлаковый, тепловой и газодинамический режим плавки. Доменная плавка цинкосодержащих шихт: преимущества и недостатки.

    контрольная работа [58,1 K], добавлен 02.12.2010

  • Производство стали

    Особенности технологии выплавки стали. Разработка способов получения стали из чугуна. Кислородно-конвертерный процесс выплавки стали. Технологические операции кислородно-конверторной плавки. Производство стали в мартеновских и электрических печах.

    лекция [605,2 K], добавлен 06.12.2008

  • Повышение эффективности вдувания природного газа в доменные печи

    Использование природного газа в доменном производстве, его роль в доменной плавке, резервы снижения расхода кокса. Направления совершенствования технологии использования природного газа. Расчет доменной шихты с предварительным изменением качества сырья.

    курсовая работа [705,8 K], добавлен 17.08.2014

  • Реконструкция технологии обработки медных концентратов на Надеждинском металлургическом заводе (НМЗ)

    Развитие медного производства, внедрение взвешенной плавки на НМЗ ГМК "Норильский Никель". Обоснование выбранной технологии, расчёт теплового баланса печи. Внедрение АСУ управления процессом плавки. Охрана окружающей среды; экономическая эффективность.

    дипломная работа [2,1 M], добавлен 01.03.2012

  • Расчёт параметров конвертерного сталеплавительного процесса

    Определение содержания углерода, расчёт избыточного тепла, химический состав чугуна при выплавке стали. Расчёт горения топлива, определение его количества на науглероживание ванны и коэффициента полезного теплоусвоения топлива в конверторной плавке.

    курсовая работа [88,0 K], добавлен 05.12.2012

  • Взвешенная плавка сульфидных медных концентратов на штейн

    Обоснование технологии переработки сульфидного медьсодержащего сырья. Достоинства и недостатки плавки. Химические превращения составляющих шихты. Расчет минералогического состава медного концентрата. Анализ потенциальных возможностей автогенной плавки.

    дипломная работа [352,2 K], добавлен 25.05.2015

  • Состав и классификация чугуна

    Качественный и количественный состав чугуна. Схема доменного процесса как совокупности механических, физических и физико-химических явлений в работающей доменной печи. Продукты доменной плавки. Основные отличия чугуна от стали. Схемы микроструктур чугуна.

    реферат [768,1 K], добавлен 26.11.2012

  • История создания и развития двигателей внутреннего сгорания

    Общие сведения о двигателе внутреннего сгорания, его устройство и особенности работы, преимущества и недостатки. Рабочий процесс двигателя, способы воспламенения топлива. Поиск направлений совершенствования конструкции двигателя внутреннего сгорания.

    реферат [2,8 M], добавлен 21.06.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены