Реконструкция доменной печи №2 комбината "Запорожсталь"

3

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Реконструкция доменной печи №-2 комбината «Запорожсталь»

1.1.1 Значение реконструкции печей и их организация

1.1.2 Краткая характеристика доменной печи

1.1.3 Производительность и режимы работы реконструируемойдоменной печи

1.2 Основные проектные решения по техническому перевооружениюдоменной печи и ее вспомогательных сооружений

1.2.1 Доменная печь с колошниковым устройством. Поддоменники литейный двор

1.2.2 Здание скипового подъемника и наклонный мост. Бункернаяэстакада с конвейерной шихтоподачей

1.2.3 Пылеуловитель с газоходами. Аспирация

1.2.4 Блок воздухонагревателей. Установка для подогрева воздухагорения и отопительного газа

1.2.5 Здание управления доменной печью

1.2.6 Водоснабжение, водоотведение и система испарительногоохлаждения печи

2. Специальная часть

2.1 Обоснование применения загрузочного устройства лоткового типа

2.2 Сравнение загрузочных устройств «воронка-склиз» и лотковоготипов с точки зрения качества распределения материалов

2.2.1 Бесконусное загрузочное устройство типа «воронка-склиз»

2.2.2 Бесконусное загрузочное устройство лоткового типа

2.3 Эффективность работы загрузочного устройства лоткового типа

2.3.1 Влияние структуры столба шихтовых материалов на ходдоменной плавки

2.3.2 Регулирование окружного распределения шихты лотковым БЗУ

2.3.3 Регулирование радиального распределения шихты лотковым БЗУ

2.3.4 Загрузка смешанных порций лотковым БЗУ

3. Механическое оборудование

3.1 Газоуплотнительные клапаны загрузочных устройствдоменных печей

3.2 Описание проекта клапана БЗУ лоткового типа

3.3 Расчет газоуплотнительного клапана

3.3.1 Определение нагрузок, действующих на клапан

3.3.2 Расчет гидропривода на прочность

4. Автоматизация работы загрузочного устройства

4.1 Автоматизирование выбора режима загрузки доменной печис загрузочным устройством лоткового типа

4.2 Автоматизированная система управления технологическимипроцессами

4.3 Автоматическая подсистема контроля и управления АСУ «БЗУ»

4.4 Автоматическая система регулирования давления колошниковогогаза

5. Экология и охрана труда

5.1 Проблемы и задачи охраны труда

5.2 Основные опасные и вредные факторы печного участка

5.3 Мероприятия по устранению вредных и опасных факторов

5.4 Меры пожарной безопасности

6. Экономика и организация производства

6.1 Организация труда и заработной платы рабочих печного участкареконструируемой доменной печи № 2 ОАО «Запорожсталь»

6.1.1 Характеристика печного участка доменной печи № 2

6.1.2 Структура управления печным участком доменной печи № 2ОАО «Запорожсталь»

6.1.3 Определение списочной численности рабочих по доменнойпечи № 2

6.1.4 Баланс рабочего времени одного рабочего

6.1.5 Оплата труда

6.1.6 Расчет фонда заработной платы

6.2 Экономическая часть

6.2.1 Калькуляция себестоимости 1 тонны чугуна по доменнойпечи № 2 комбината «Запорожсталь»

6.2.2 Расчет экономической эффективности применения БЗУлоткового типа

Выводы и рекомендации

Перечень ссылок

Введение

Металлургический комплекс сегодня играет определяющую роль в формировании макроэкономических показателей всей страны. Предприятия комплекса производят 30% промышленной продукции Украины, обеспечивают более четверти всего ВВП страны, приносят больше 40% общеукраинского объема валютной выручки. Объем экспорта черных металлов и изделий из них, по официальным данным, превысил в 2001 г. $6 млрд.

Развитие металлургии предусматривает техническое перевооружение, уменьшение энергоемкости производства, реконструкцию и автоматизацию действующих агрегатов с целью повышения производительности и улучшения -условий труда. Стоимость и качество металлургической продукции в значительной мере определяются совершенствованием оборудования и технологии доменного производства -- непрерывного и наиболее энергоёмкого технологического процесса в отрасли. Одним из путей повышения эффективности выплавки чугуна является улучшение распределения шихты и газов путём применения загрузочных устройств с распределителями, расположенными над поверхностью засыпи.

В 1980 г. на ДП - 9 комбината «Криворожсталь» установлено первое в Украине лотковое БЗУ. В ходе освоения нового оборудования проведены исследования, на основании которых выбраны рациональные значения углов наклона распределительного лотка, разработаны режимы управления окружным распределением.

В 1982 г. на ДП - 6 комбината «Криворожсталь» (в 1988 г. на ДП - 5 комбината «Запорожсталь») установлено первое отечественное БЗУ с распределителем типа воронка-склиз.

БЗУ позволяет обеспечить эффективное управление радиальным и окружным распределением шихты, его узлы обладают высокой надёжностью и требуют меньшего объема обслуживания и ремонтов.

Проект посвящен реконструкции доменной печи № - 2 комбината «Запорожсталь» с усовершенствованным обслуживанием и технологии плавки. В проекте рассматриваются вопросы капитального ремонта с модернизацией доменной печи № - 2 с реализацией технических, технологических, экологических проблем в увязке с обеспечением сырьем, материалами, энергоресурсами, экономической эффективности реконструкции. Осуществление всего комплекса мероприятий позволит улучшить технико-экономические показатели доменной печи и цеха в целом за счет снижения расхода кокса, снижения внеплановых простоев, оперативного использования АСУ ТП и технологии плавки, улучшить условия труда, оздоровить экологическую обстановку в регионе за счет снижения выбросов вредных веществ в атмосферу, получить вторичные продукты за счет утилизации тепла от систем испарительного охлаждения.

В специальной части проекта рассматриваются загрузочные устройства (ЗУ) различных типов: конусные ЗУ, бес конусные (БЗУ) типов воронка-склиз и лотковый. По результатам сравнения эффективности распределения шихтовых материалов по поверхности колошника БЗУ типов воронка-склиз и лоткового предлагается к применению на реконструируемой доменной печи №-2 загрузочное устройство лоткового типа проекта «Азовсталь», «Азовмаш», «Гипромез».

Для сравнения эффективности различных типов ЗУ, в качестве источников, использовались ранее проведенные исследования и эксперименты по изучению и разработке программ загрузки доменных печей и влияние их на технико-экономические показатели работы ДП.

Повышение производительности доменной печи достигается организацией газового потока и рациональным распределением шихтовых материалов по поверхности колошника.

1. Общая часть

1.1 Реконструкция доменной печи №2 комбината «Запорожсталь»

Доменная печь работает непрерывно от задувки до выдувки в течение 15 лет и более.

Останавливают печь только по организационным причинам (например, ремонт и т.п.). Для доменных печей предусмотрены три вида ремонтов: капитальные ремонты третьего, второго и первого разрядов.

1.1.1 Значение реконструкции печей и их организация

Реконструкция, проведенная взамен капитального ремонта, является наиболее эффективным использованием амортизационных средств. Поэтому в последние годы в черной металлургии капитальные ремонты многих металлургических агрегатов заменяют их реконструкцией. Более того, значительная часть средств капитального строительства также направляется на реконструкцию и техническое перевооружение действующих металлургических агрегатов.

Реконструкция действующих доменных печей позволяет в короткие сроки и с наименьшими затратами эффективнее использовать производственные фонды, повысить производительность труда и количество продукции, улучшить ее качество, автоматизировать и механизировать технологические процессы. Именно благодаря проведенным реконструкциям, многие доменные печи, построенные 20-30 лет назад, в настоящее время превращены в совершенные автоматизированные агрегаты. Реконструируются доменные печи обычно в период очередных капитальных ремонтов.

Проектирование таких ремонтов осуществляют проектные институты совместно с отделами металлургических предприятий. Проект реконструкции должен быть готов за 2,5-3 года до остановки действующей печи. Такой срок необходим для своевременного составления заявок на материалы и оборудование и их реализацию.

При реконструкциях доменных печей важнейшей целью является остановка действующего агрегата на возможно короткий срок. Чем меньше простой печи, тем экономичнее реконструкция и меньше потерь в последующих переделах сбалансированного металлургического производства. Поэтому выбор способа реконструкции печи имеет большое значение.

Существует несколько видов реконструкций доменных печей:

Прогрессивным способом реконструкции и ремонта является поточно-узловой метод.

Метод замены конструкций объемными блоками максимальной готовности.

Метод надвижки конструкций.

Данный метод реально применять при необходимости полной замены конструкции печи. В этом случае при обычных способах работ длительность остановки определяется временем, требуемым на демонтаж старой и возведение новой печи. Метод надвижки предполагает рядом с заменяемой печью на специальном стенде сооружение новой и только после ее возведения остановку и демонтаж старой печи. Таким образом, продолжительность простоя печи измеряется временем, необходимым на демонтаж старой печи, надвижку нового агрегата и выполнение работ, необходимых после установки новой печи в проектное положение. [1]

1.1.2 Краткая характеристика доменной печи

Доменная печь ДП-2 была построена в 1934 г. по первому типовому проекту и имела полезный объем 930 м3. При капитальных ремонтах ее объём был увеличен до 960 м3.

В 1959г. при очередном капитальном ремонте по проекту Укргипромеза ДП-2 была реконструирована с увеличением полезного объема до 1513 м3. В процессе реконструкции были выполнены следующие работы по сооружению:

новой доменной печи методом надвижки с установкой трехконусного загрузочного устройства;

наклонного моста;

блока воздухонагревателей;

пылеуловителя;

литейного двора с установкой одноносковой разливки чугуна и шлака;

второй чугунной летки;

помещения управления печью.

Система загрузки печи с использованием вагон-весов была сохранена. К настоящему моменту конструкции, футеровка и оборудование ДП-2 физически устарели и требуют полной замены.

Доменная печь к настоящему времени работает со следующими показателями:

производительность: тыс. т/год621,2;

тыс. т/сут1725;

удельная производительность, т/м3 сут1,14;

дутье:температура, °С1044;

содержание кислорода, %21;

давление газа на колошнике, Мпа0,092 (0,92 атм.).

1.1.3 Производительность и режимы работы реконструируемой доменной печи

После капитального ремонта предусматривается работа доменной печи на следующих материалах: агломерат офлюсованый собственной аглофабрики, окатыши офлюсованные с добавкой железной руды, шлака силикомарганца.

В качестве флюсующих добавок намечается известняк обыкновенный и доломитизированный, мартеновский шлак. В качестве твердого топлива -- металлургический кокс.

С целью экономии кокса предусматривается вдувание в горн доменной печи природного газа.

Режим работы и производительность доменной печи при выплавке передельного чугуна в реальных условиях работы доменного цеха приведены в таблице 1.1

Таблица 1.1 - Режим работы и производительность доменной печи

Наименование показателей	До ремонта	После ремонта
Производительность, тыс. т/годт/сут	621,21725	11503221
Удельная производительность, т/м3 сут	1,14	2,13
Дутьё:температура, ?Ссодержание кислорода, %влажность	104421естеств.	120023,5естеств.
Давление газа на колошнике, атм.	0,92	до 1,5
Расход природного газа, нм3/т чугуна	88	129
Расход кокса сухого скипового, кг/т чугуна	506	477

Максимальная проектная мощность доменной печи после проведения капитального ремонта при фонде рабочего времени 357 суток и сырье, отвечающем техническим условиям с внедрением АСУ ТП, совершенствованием профиля печи, заменой вагон-весов на транспортерную шихтоподачу, установкой бесконусного загрузочного устройства, повышением давлением газа на колошнике, сооружением бескамерных высокотемпературных воздухонагревателей, созданием современной конструкции литейного двора, установкой новой воздуходувной машины К-3250- 41-2 составит 1150 тыс.т передельного чугуна в год.

После осуществления капитального ремонта с реконструкцией доменной печи №2 предусматривается выплавка передельного чугуна. Чугун, выплавляемый на доменной печи № 2 после капитального ремонта с модернизацией соответствует по химическому составу пределам, указанным в ГОСТ 805-80 и ГОСТ4832-80.

В зависимости от назначения этими ГОСТами предусмотрена выплавка мартеновского, конвертерного, литейного или высококачественного чугуна в соответствии с заданным химическим составом (требуемым качеством).

Состав чугуна:

кремний, %- 0,80

марганец, %- 0,25

сера, %- 0,021-0,023

фосфор, %- 0,05

Основность шлака, единиц- 1,21-1,23

1.2 Основные проектные решения по техническому перевооружению доменной печи и ее вспомогательных сооружений

1.2.1 Доменная печь с колошниковым устройством Поддоменник и литейный двор

Проектом предусматривается на существующем фундаменте сооружение новой доменной печи с самонесущим кожухом.

Профиль доменной печи предусматривается с учетом установки бесконусного загрузочного устройства, аналогичного конструкции ОАО «Азов»-

Увеличена высота горна и расстояния между осями чугунных леток и воздушных фурм до 3,7-3.8 м.

Увеличение высоты горна до указанных параметров способствует:

лучшему обессериванию чугуна;

лучшим условиям для восстановления оксидов (до 30-50 % от всего чугуна);

предупреждению вытеснения кокса из горна вверх при накоплении чугуна и шлака;

увеличению накопления и аккумуляции тепла в горне в виде раскаленного кокса;

выплавке чугуна с пониженным содержанием кремния;

улучшению распределения в горне чугуна и шлака в связи с наклоном воронки при отработке продуктов плавки через чугунную летку;

устойчивости дутьевого режима, так как уменьшилась вероятность деформации фурменных очагов при накоплении чугуна и шлака в горне;

снижению потерь тепла через лещадь в связи с удалением от зон высоких температур.

Проектом предусматривается замена кожуха печи с увеличением его толщины до 40-50 мм.

В связи с организацией охлаждения внешним поливом кожух горна выполняется наклонным

Профиль печи с «теплым» распаром для опирания футеровки предусматривает мораторное кольцо

Существующие колонны горна и шахты демонтируются, и сооружается четырехколонная опорная система.

Четырех колонная система состоит из трех башен.

Нижняя башня состоит из четырех широко расставленных колони, которые (на уровне -- выше кольцевой трубы горячего дутья) замыкаются балками, в плане -- в виде прямоугольника.

Средняя башня также состоит из четырех колонн, которые в плане приближены к печи на расстояние достаточное для организации кольцевых площадок шахты печи со свободными проходами и хорошим доступом к кожуху и системе охлаждения печи

На колонны средней башни опирается колошниковая площадка, и навешиваются кольцевые площадки шахты печи.

На колошниковой площадке размещаются помещения насосно-аккумуляторной станции СЗУ, привода лоткового распределителя и баков-сепараторов системы испарительного охлаждения собственно печи.

Конструкции нижней и верхней башни предусматривают во время ремонта печи возможность переопирания кожуха на четырехколонную систему.

На колошниковую плошадку опирается верхняя башня, на конструкциях которой размещаются площадки, оборудование загрузочного устройства и монтажная балка.

Доменная печь охлаждается плитовыми холодильниками.

В шахте, начиная с третьего ряда, в шахматном порядке устанавливаются холодильники с выступом, а в последнем верхнем -- только холодильники с выступом.

Под металлическим днищем печи размещаются трубы водяного охлаждения.

Футеровка лещади по конструкции предусматривается цельно-углеродистая с верхними тремя рядами из муллиткоррундового кирпича.

Для повышения эффективности работы охлаждения нижней части лещади, первые два ряда из графитизированных блоков и один ряд из углеродистых укладываются горизонтально (по условиям изготовления -- теплопроводность по длине блока на 20-30 % выше, чем в поперечном направлении).

Для заполнения пространства между металлическим днищем печи и трубами системы водяного охлаждения предусматривается углеродистый бетон.

Заполнение зазоров между холодильниками и периферийными блоками предусматривается холоднонабивной массой повышенной теплопроводности.

Периферийное кольцо радиальных углеродистых блоков выкладывается из блоков с повышенной теплопроводностью.

Распределение огнеупоров по высоте футеровки фурменной зоны, заплечиков, шахты выполняется в соответствии с инструкцией по футеровке доменных печей. Конструкция футеровки шахты тонкостенная.

На печи устанавливается бесконусное загрузочное устройство лоткового типа, приемная воронка которого оборудуется аспирационным отсосом. В куполе печи устанавливаются профилемеры.

Над уровнем засыпи устанавливаются четыре термозонда для замера температуры по радиусу печи.

Под защитными плитами колошника устанавливаются две машины для отбора проб газа по радиусу печи. Управление машинами местное.

Предусматривается система азотоподавления выбросов из бункеров загрузочного устройства.

Для обслуживания загрузочного устройства предусматривается монтажная тележка грузоподъемностью до 100т.

Доменная печь оборудуется фурменными приборами обычной конструкции. Фланцы фурменных приборов неохлаждаемые вварные.

Количество воздушных фурм - 20.

Доменная печь оборудуется двумя чугунными летками, расположенными под углом 45°.

Для облегчения раздувок печи предусматривается сооружение шлаковой летки без установки шлакового стопора. Закрытие летки обеспечивается пробкой, которая фиксируется к желобу.

На доменной печи ДП-2 создается современный литейный двор с ровной рабочей площадкой без перепадов и уклонов, приспособленный для работы напольных механизмов. Такая рабочая площадка литейною двора создана системой стальных балок и стоек, опирающихся на железобетонные конструкции существующего литейного двора.

На бетонные фундаменты укладываются охлаждаемые главные желоба, транспортные желоба опираются на металлические фундаменты. Главные и транспортные желоба сварной конструкции, приспособлены для футеровки высокостойкими огнеупорными набивными массами и бетоном. Главные желоба укрываются съемными объемными крышками, футерованными огнеупорным бетоном.

Крышки приспособлены к подключению воздуховодов системы аспирации. Все транспортные желоба укрываются плоскими крышками в уровне с рабочей площадкой и футеруются слоем огнеупорного бетона.

Желоба для спуска чугуна из главного желоба и примыкающие к ним рабочие площадки укрываются горизонтальными решетками без футеровки.

Качающиеся желоба для чугуна и шлака оборудованы аспирационными укрытиями с отсосами. Проемы аспирационных укрытий закрываются плоскими крышками, футерованными слоем огнеупорного бетона. Стены проемов внутри защищены металлическим экраном.

В стенах аспирационных укрытий имеются проемы и гляделки для обслуживания качающихся желобов и наблюдения за наполнением ковшей чугуном или шлаком и передвижением чугуновозов или шлаковозов.

Литейный двор доменной печи №2 удлиняется за счет сокращения литейного двора печи №1.

На литейном дворе ДП-2 устанавливается новый однобалочный электромостовой кран грузоподъемностью 20/10 т с гидрогрейфером. Отметка установки электромостового крана выбрана исходя из максимального приближения тележки к ДП-2 и совместной работы с существующим краном ДП-1. Высота литейного двора ДП-2 увеличивается в связи с увеличением отметки подкрановой балки вновь устанавливаемого электромостового крана. Для обслуживания качающихся желобов, съема крышек с аспирационных укрытий мест слива чугуна и шлака, чугунных и шлаковых носков желобов, плоских крышек транспортных желобов; - на чугунной и шлаковой стороне литейного двора устанавливаются кран-балки г/п 10 т. Для вскрытия и закрытия чугунных леток предусматривается установка гидропневматических бурмашин с перфоратором и гидравлических пушек. Устанавливается один гидроманипулятор для перемещения крышек главного желоба. Улучшены компоновочные решения литейного двора ДП-2 переносом качающихся желобов для чугуна на один шаг колонн в сторону ДП-1.

Для разливки чугуна и шлака в ковши предусмотрена установка четырех качающихся желобов с гидроприводами.

Между литейными дворами ДП-1 и ДП-2 устанавливается перегородка с крановой посадочной площадкой по оси литейного двора ДП-2.

В районе чугунных леток, скиммера и укрытий качающихся желобов одноносковой разливки предусматриваются аспирационные отсосы.

Площадки поддоменника печи решаются в двух уровнях. Нижняя площадка является продолжением рабочей площадки литейного двора и имеет с ней одинаковую отметку. Площадка второю уровня предназначена для обслуживания фурменных приборов.

При проведении ремонтных работ в районе чугунных леток предусматривается съемная часть фурменной площадки с использованием электромостового крана литейного двора.

На рабочей площадке литейного двора и поддоменника размещаются встроенные помещения пультов управления гидромеханизмами для обслуживания чугунных леток, датчиков КИПиА. энергетика печи, комната отдыха горновых и хозяйственные помещения.

На рабочей и фурменной площадках поддоменника устанавливаются выносные пульты управления водяным охлаждением печи

К рабочим местам литейного двора, главных желобов, одноносковой разливки, на площадках поддоменника и кольцевых площадках печи для ремонтных работ подводятся природный газ, кислород сжатый воздух.

На месте шахты лестниц устанавливается грузопассажирский лифт с лестничной клеткой.

1.2.2 Здание скипового подъемника и наклонный мост. Бункерная эстакада с конвейерной шихтоподачей

Для размещения электрооборудования и помещения шихтоподачи здание скипового подъемника удлиняется в сторону доменной печи № 3.

В машзале предусматривается замена технологического оборудования, в т.ч. скиповой лебедки на новую -- СК-1 -22,5-210.

Предусматриваются средства механизации ремонтных работ.

Существующий наклонный мост заменяется на новый, с сохранением угла наклона.

Необходимость замены вагон-весов конвейерной щихтоподачей при реконструкции бункерной эстакады продиктовано следующим;

возможностью отсева мелкой фракции агломерата (0-5мм);

объективностью при взвешивании компонентов шихты;

улучшением условий труда обслуживающего персонала за счет повышения эффективности аспирационной системы (надежное укрытие мест пыления, адресный отсос запыленного воздуха, влажная уборка территории и др.), а также за счет механизации ремонтных работ и замены оборудования (установка грузоподъемных средств и путей эвакуации оборудования).

Предусматривается замена существующей подачи шихтовых материалов вагон-весами конвейерной автоматизированной системой (АСШ) подачи шихтовых материалов от бункеров к скипам, с отсевом мелочи агломерата и кокса перед загрузкой в бункерные весы.

Автоматическая система шихтоподачи состоит из бункеров и комплекса механизмов, осуществляющих набор, дозирование по весу и загрузку в скипы кокса, агломерата, окатышей и добавок, отсев и взвешивание мелочи агломерата и кокса, подъем ее в бункеры мелочи для отгрузки в ж/д вагоны. Все механизмы АСШ работают в автоматическом режиме (кроме выдачи мелочи в ж/д. выгоны) и снабжены технологическими и аварийными блокировками.

Принята следующая компоновка оборудования бункерной эстакады:

4 бункера горячего агломерата (500°С) размещаются в центре над скиповой ямой;

бункера холодных шихтовых материалов размещаются по бокам от нее, а именно: кокса - 2 бункера справа и 3 бункера слева (бункера кокса выполнены сдвоенными для сокращения количества грохотов кокса);

окатышей - 2 бункера справа и 6 бункеров слева.

Бункера мелочи агломерата и кокса устанавливаются на тензодатчики, что позволяет определить количество отсеваемой мелочи и, сравнивая с загруженными в печь агломератом и коксом, контролировать фактическую эффективность отсева.

При такой схеме размещения бункеров и оборудования обеспечиваются следующие запасы материалов:

агломерат - 4 бункера: 2 х 120 = 240 м3 и 2 х 80 = 160 м3, общая емкость 400 м3 запас 3,0 часа;

кокс - 5 бункеров: 4 х 120 = 480 м3 и 1 х 80 = 80 м3, общая емкость 560 м3, запас 4,4 часа;

окатыши - 8 бункеров по 40 м3, общая емкость 320 м3, запас 8,8 часов;

добавки - 8 бункеров по 40 м3, общая емкость 320 м3;

отсев мелочи кокса, % - 6; 2 бункера по 40 м3, запас 8,5 часов;

отсев мелочи агломерата, % - 18; 2 бункера по 60 м3, запас 6 часов.

Установленное оборудование при работе двумя сторонами и подаче АА-КК обеспечивает 15,5подач в час. При работе двумя сторонами и программой подачи АК-АК - 11,6 подач в час.

При работе одной стороной (вышел из строя грохот агломерата или весы кокса) и программой подач АА-КК - 7,1 подач в час.

При работе одной стороной и программой загрузки АК-АК - 8,5 подач в час.

Для механизации работ по ремонту оборудования шихтоподачи предусматривается установка грузоподъемных средств и оборудования механизации ремонта.

Обеспечены нормативные проходы и доступ ко всему установленному оборудованию. Все места пылевыделения укрыты и от укрытий запыленный воздух удаляется с помощью механической вытяжной вентиляции. На нижней отметке бункерной эстакады организована мокрая уборка попов. Верхние перекрытия выполняются решетчатыми.

1.2.3 Пылеуловитель с газоходами. Аспирация

Проектом предусматривается замена пылеуловителя с газоходами. Проектом также предусматривается замена оборудования пылеуловителя с организацией беспыльной выгрузки и конвейерной подачи колошниковой пыли в приемные бункеры аглофабрики.

Для удаления пыли и газов, образующихся на литейном дворе в процессе выпуска и транспортировки огненно-жидких продуктов плавки, а также у скиповой ямы и воронки загрузочного устройства, предусматривается местная вытяжная вентиляция от укрытия пылящего технологического оборудования.

Для защиты атмосферного воздуха от пыли, аспирационный воздух перед выбросом в атмосферу, подвергается отчистке в рукавном фильтре Ф-11500 с импульсной продувкой рукавов сжатым воздухом. Эвакуация аспирационного воздуха осуществляется с помощью четырех дымососов ДН-26.

С целью экономии потребляемой электроэнергии производительность тягодувных машин регулируется в течение выпуска продуктов плавки и между выпусками.

Осуществление всего комплекса намеченных мероприятий позволит улучшить технико-экономические показатели работы доменной печи № 2 и цеха в целом: за счет снижения расхода кокса и внеплановых простоев; повышения температуры дутья; улучшения условий труда обслуживающего персонала; оздоровить экологическую обстановку в регионе за счет снижения выбросов вредных веществ в атмосферу; получить вторичные продукты за счет утилизации тепла от систем испарительного охлаждения.

1.2.4 Блок воздухонагревателей. Установка для подогрева воздуха горения и отопительного газа

Проектом предусматривается на существующем фундаменте сооружение блока из 3х бесшахтных воздухонагревателей с купольной системой отопления. Предусматривается место для возможности сооружения 4го воздухонагревателя.

Взамен сносимых, сооружаются новые дымовая труба и труба для взятия печи «на тягу». Предусматривается высокоэффективная блочная насадка с диаметром канала 30мм. Форкамера со струйно-вихревой подачей газа и воздуха установлена вверху купола и имеет независимую опору кладки на кожух. Диаметр самого купола для независимой опоры его кладки на кожух увеличивается незначительно, и воздухонагреватели этой конструкции хорошо вписываются в существующий габарит блока.

Размещение оборудование со стороны тракта горячего дутья на высоких отметках позволило в уровне с рабочей площадкой печи разместить помещение станций гидропневмомеханизмов, электрооборудования, датчиков КИП и др.

Блок воздухонагревателей оборудуется крановой эстакадой с кранбалкой г/п 10т, над которой сооружается помещение баков-сепараторов системы охлаждения клапанов горячего дутья воздухонагревателей.

Подача воздуха горения осуществляется с сооружением централизованной станции воздуха горения. Нагрев воздухонагревателей предусматривается смесью доменного и природного газа.

Проектом предусмотрен подогрев воздуха горения и отопительного газа для воздухонагревателей до температуры 180-200 °С.

Для утилизации тепла в дымовом тракте воздухонагревателей пред дымовой трубой устанавливается теплообменник, в котором нагревается органический теплоноситель. Нагретый до температуры 190-260°С, теплоноситель поступает в отдельно расположенные теплообменники, через которые проходит доменный газ и воздух горения. Для доменного газа предусмотрены индивидуальные теплообменники для каждого воздухонагревателя. Воздух нагревается в общем, для блока воздухонагревателей теплообменнике. Теплообменники выполняются из оребренных труб.

В качестве теплоносителя выбрана кремнийорганическая полиметилоксановая жидкость ПМС-60 с температурой кипения более 300°С, температура застывания - 60°С. Производитель - ОАО «Кремнийполимер», г Запорожье. Циркуляция осуществляется насосами НК210/80 (один рабочий, два резервных).

1.2.5 Здание управления доменной печью

Проектом предусматривается сооружение нового здания управления доменной печью взамен существующего.

Здание управления печью размещается над пылевым железнодорожным путем рядом с пылеуловителем со стороны доменной печи № 3.

В здании управления печью размещаются следующие помещения:

ЦПУ мастера печи;

сетевого оборудования;

электрощитов;

газоанализаторов;

кондиционеров;

аппаратной связи;

сантехническое;

лебедок.

1.2.6 Водоснабжение, водоотведение и система испарительного охлаждения печи

Водоснабжение доменной печи № 2 условно-чистой водой предусмотрено от оборотного цикла водоснабжения ТЭЦ-ПВС доменного и мартеновского цехов без сброса сточных вод в водоемы.

После проведения ремонта введена система охлаждения доменной печи, в объем которой входит:

охлаждение плит лещади, горна и фурменной зоны;

охлаждение фурменных и шлаковых приборов;

охлаждение накладных холодильников горна;

охлаждение фурм отбора статического давления;

наружный полив кожуха;

охлаждение исследовательских машин;

подача воды на заливку в печь;

резервирование системы испарительного охлаждения (СИО);

подвод воды к подстанциям №№ 9, 10;

подвод воды к аспирационной установке литейного двора;

подвод воды к окомкователю.

Охлаждение заплечиков и шахты печи переведено с водяного на испарительное охлаждение.

На заливку печи подается вода Р = 0,95 МПа из фильтровального отделения по двум водоводам 500 мм подается на печь.

Постоянный расход воды давлением 0,5 МПа на собственно доменную печь составляет 1500 м3/ч. Максимальный расход воды с учетом периодических расходов (резерв СИО, наружный полив кожуха) составляет 2293 м3/ч.

Охлаждение печи осуществляется от десяти пунктов управления.

Обеспечение потребителей водой ДП-2 сохраняется на существующем уровне.

Для подачи воды на печь проектом ПКО «Запорожстали» предусматривается насосная станция высокого давления с установкой двух типов насосов:

а) насосы ЦВК 2/125 (один рабочий, второй резервный) производительностью О = 18 м3/ч, Н = 125 м, Р = 48 кВт.

б) насосы Д200-90 (один рабочий, второй резервный) производительностью О = 200 м3/ч, Н = 90 м, Р = 90 кВт.

Насос используется как противопожарный и подает воду на пожаротушение и на выдувку печи под колошниковым устройством при ремонте печи.

Водовод подачи воды в помещение гидроприводов теплоизолирован минераловатными полуцилиндрами 40 мм.

2. Специальная часть

2.1 Обоснование применения загрузочного устройства лоткового типа

Технический прогресс в проектировании конструкций доменных печей, подготовке шихтовых материалов к плавке, совершенствовании технологии приводит к росту производства металла и одновременно усложняет задачу оперативного регулирования процесса выплавки чугуна в доменном агрегате. Важным практическим вопросом новой технологии доменной плавки является совершенствование программ и способов загрузки доменных печей.

Современная доменная шихта состоит в основном из кокса и агломерата, объемное содержание которых в каждой подаче почти одинаково. Углы естественного откоса этих материалов мало отличаются между собой. Поэтому регулирование распределения шихты по радиусу колошника усложняется. Одним из путей увеличения производства чугуна является применение более оригинальных программ и способов загрузки [2].

Путь развития доменного производства на протяжении последних десятилетий состоял в снижении потребности в углероде как восстановителе. На это было нацелено применение природного, коксового газов и других восстановительных добавок. К настоящему времени этот путь в значительной степени исчерпал себя, о чем свидетельствует снижение степени прямого восстановления железа в ряде случаев до значений, близких к предельным. Данным обстоятельством повышается актуальность снижения расхода кокса на основе сокращения потребности в углероде именно как в источнике тепла, например за счет совершенствования распределения материалов и газового потока, дальнейшего повышения нагрева дутья, нагрева добавок к дутью, снижения выхода шлака, содержания кремния в чугуне и теплопотерь. Повышение при этом степени прямого восстановления железа сдвигает предельные расходы восстановительных добавок в сторону больших их значений. Немаловажным является также сопутствующее этому повышение интенсивности плавки, которое осуществляется без увеличения расхода дутья и повышения содержания кислорода в нем.

Снижение расхода топлива в доменном процессе путем сокращения потребности в углероде как источнике тепла по сравнению с уменьшением потребности в углероде как восстановителе сопровождается одновременным повышением интенсивности плавки и является для современных условий более актуальным и перспективным. Цель достигается за счет совершенствования распределения материалов и газового потока, сокращения теплопотерь и снижения содержания кремния в чугуне, а также при дальнейшем повышении температуры дутья, нагреве добавок к дутью, снижении выхода шлака [3].

Важное место в работе доменной печи занимает загрузка ее шихтовыми материалами. Требования к загрузке шихты обусловлены закономерностями непрерывного технологического процесса, основанного на противотоке материалов и газов в печи шахтного типа. К ним относятся закономерности газодинамических и теплообменных процессов, физико-химических превра- щений, взаимодействия материалов и газов с элементами конструкций и оборудования печи. Управление формированием противотока материалов и газов в значительной мере определяет эффективность работы и продолжительность компании доменной печи. Рациональное распределение материалов и газов в печи достигается дозированием и формированием порций шихтовых материалов, выбором режимов загрузки шихты (метод управления сверху), выбором параметров дутья (метод управления снизу).

Управление сверху является основным приемом достижения максимального использования тепловой и восстановительной энергии газового потока при интенсивном ведении плавки и ровном устойчивом сходе материалов. Современная доменная шихта состоит в основном из кокса и агломерата, объемное содержание которых в каждой подаче почти одинаково. Углы естественного откоса этих материалов мало отличаются между собой. Поэтому регулирование распределения шихты по радиусу колошника усложняется. Компоненты шихты состоят из кусков различной величины и формы. Поры между кусками образуют сообщающиеся между собой извилистые каналы, по которым движутся газы, совершая тепловую и восстановительную работу. Важными характеристиками шихтовых материалов являются сегрегация при ссыпании, в результате которой более крупные куски скатываются в периферийную зону, а мелкие в центральную, и склонность образовывать при ссыпании конус, форма которого характеризуется углом естественного откоса материала. Этими свойствами материалов пользуются для перераспределения газов в печи.

В связи с большим различием гранулометрического состава и средней крупности кокса и железорудных материалов распределение рудной нагрузки по радиусу в столбе шихты в доменной печи является решающим фактором, определяющим газопропускную способность печи в целом, а также характер распределения по радиусу и степень использования тепловой и химической энергии газа в печи. Одним из основных факторов, по которому ведется управление доменной плавкой сверху, является требуемое распределение рудной нагрузки по площади колошника. Правильное распределение рудной нагрузки на колошнике печи позволяет эффективно использовать энергию газовых потоков и способствует интенсификации процесса [4].

Создание неравномерности распределения рудной нагрузки по радиусу повышает газопропускную способность печи, причем в большей степени это повышение достигается при увеличении неравномерности за счет разгрузки осевой зоны печи [5]. Нормальная работа печи характеризуется ровным ходом, основными признаками которого являются:

плавный и устойчивый сход шихтовых материалов с установившимися скоростями по всему сечению печи;

стабильное заданное распределение материалов по сечению печи, обеспечивающее максимальное использование физической и химической энергии газового потока и, следовательно, минимальный для данных условий плавки расход энергоресурсов;

устойчивое тепловое состояние, обеспечивающее выплавку чугуна заданного состава;

постоянные параметры газодинамического режима -- теоретическая температура горения, кинетическая энергия дутья и скорость газа в шахте;

ритмичная выдача продуктов плавки.

Основные требования к загрузочному устройству печи:

загрузка подготовленных порций шихты с необходимым резервом по производительности;

возможность эффективного управления распределением материалов по сечению колошника;

обеспечение герметичности рабочего пространства печи;

обеспечение взрывопожаробезопасности и защиты атмосферы;

стойкость в условиях абразивных потоков шихтовых материалов и запыленных газов при больших динамических и термических нагрузках;

ремонтопригодность [6]

При существенных изменениях шихтовых условий, в первую очередь гранулометрии и прочностных характеристик железорудных материалов и кокса, а также при обнаружении признаков усиления периферийного или центрального хода печи необходимо соответствующим образом изменять режим загрузки.

В печи могут развиваться осевой или периферийный ходы, ход каналами, обрывами. Предупреждать или ликвидировать эти нарушения можно только согласованием режимов загрузки и газодинамики в нижней и в верхней частях печи.

Для ликвидации периферийного хода в зависимости от степени его развития применяют режимы загрузки, увеличивающие долю железосодержащих материалов на периферии, системы загрузки, освобождающие осевую зону от рудной части, восстановление оптимальных параметров дутья.

Для ликвидации чрезмерного осевого хода печи необходимо улучшить газопроницаемость периферии, сохраняя проницаемость центра на достаточном уровне, и затем подгружать его.

В случае канального хода по сечению печи имеются один или несколько участков с высокой газопроницаемостьк обусловленной разрыхляющим действием газового потока при несоответствии газодинамического режима гранулометрическому составу шихты, Для ликвидации канального хода на печи при наличии бесконусного загрузочного устройства применяют секторную загрузку железосодержащих материалов в район поверхности засыпи, где установлено наличие канала.

Длительная неравномерная работа печи по окружности вызывает односторонний разгар огнеупорной кладки, приводит к ухудшению использования тепловой и химической энергии газового потока, снижению производительности и увеличению расхода кокса. Для регулирования распределения газового потока по окружности печи на печах с бссконусным загрузочным устройством применяется секторный режим или управление раскрытием шихтовых затворов бункеров бесконусного загрузочного устройства с целью компенсации неравномерности окружного распределения шихты [7]

Различного рода нарушения в загрузке шихтовыми материалами, наряду с другими причинами, могут вызвать тяжелые расстройства в работе доменной печи -- холодный ход, горячий ход, ход с обрыва ми и подвисаниями шихты, загромождение горна, образование на стенках пастылей.

Современные технологические требования к радиальному распределению шихтовых материалов, определяющие эффективность использования тепловой и восстановительной энергии газа, а также интенсивность процесса плавки, могут быть сформулированы следующим образом;

1. Распределение рудных нагрузок должно формироваться в рамках цикла загрузки и изменяться от величины, близкой к нулю в центре, до максимального значения 5--7 на расстоянии 0,8 радиуса от центра с уменьшением к периферии на 15--20% [4, 6].

2. Распределение объемов шихтовых материалов за цикл должно обеспечивать формирование заданного профиля засыпи с учетом распределения скоростей схода и физико-механических свойств шихты. Изменение профиля в пределах цикла должно ограничивать течение шихтовых материалов по поверхности засыпи.

3. Газопроницаемость столба шихтовых материалов должна быть максимальной в центре печи, уменьшаться к средней зоне и на периферии достигать умеренной величины, ее значение следует определять с учетом зоны плавления.

В истории развития техники загрузки доменных печей можно выделить два этапа, которые привели к качественным изменениям в технологии доменного производства. Первый этап связан с появлением и широким распространением двухконусных засыпных аппаратов, которые прослужили достаточно долгий исторический срок благодаря своей простоте, возможностям повышения давления на колошнике и установки их на печах любого объема. В настоящее время эти аппараты работают еще на многих доменных печах. За длительный период использования двухконусные аппараты претерпели многочисленные усовершенствования, появились трехконусные аппараты. Однако большинство модификаций касалось в основном конструкции аппарата и в меньшей степени -- технологии загрузки печи.

Принципиально загрузка двухконусным аппаратом осуществляется сплошными кольцами, образующимися при ссыпании шихтовых материалов с большого конуса, и ее можно отнести к технологии кольцевых загрузок. Расположение колец шихты на поверхности колошника определяется несколькими факторами, главными из которых являются высота уровня засыпи, объем порции и последовательность видов загружаемых материалов.

При конусных загрузочных устройствах траектория падения материалов в печь является стабильной, а профиль поверхности шихты на колошнике, как правило, имеет форму конической воронки. Для управления радиальным распределением шихты меняют порядок загрузки материалов, уровень засыпи, массу подачи. Постоянство траектории ссыпания шихтовых материалов с конуса приводит к тому, что вся масса шихтовых материалов попадает в сравнительно узкую кольцевую зону, из которой материалы при опускании перераспределяются по площади колошника.

Технологические возможности двухконусных аппаратов были расширены благодаря появлению подвижных колошниковых плит, с помощью которых можно "подгружать" центральную часть, печи. Несмотря на определенные достоинства, двухконусные аппараты не обеспечивают достаточно равномерной и эффективной загрузки. Это связано с тем, что окружная неравномерность по массе и гранулометрическому составу шихты, образующаяся при накоплении материалов на большом конусе, сохраняется во время загрузки их в печь. Кроме того, из-за выгрузки шихты с большого конуса по практически постоянной траектории не удается эффективно воздействовать на формирование профиля шихты по радиусу печи.

Необходимость улучшения равномерности загрузки и более эффективного формирования профиля шихты по радиусу колошника, ограниченные возможности двухконусных аппаратов - явились предпосылкой к созданию бесконусных загрузочных устройств лоткового типа (БЗУ). Их широкое распространение ознаменовало новый этап в развитии техники загрузки доменных печей. Эти аппараты не имеют запорных конусов и в качестве распределителя шихты в них используют вращающийся лоток, способный изменять угол наклона к горизонту и загружать печь одной направленной струёй. При этом осуществляется технология струйной или однопоточной загрузки. Наибольших успехов в создании лотковых аппаратов добилась фирма "П. Вюрт". Ее аппараты установлены более чем на 160 доменных печах в различных странах мира.

Благодаря лотковым аппаратам значительно улучшена технология доменного производства. Прежде всего, снижена окружная неравномерность распределения шихтовых материалов, обеспечено получение заданного профиля загрузки. Важнейшим преимуществом лотковых аппаратов является возможность секторной и точечной загрузки. По данным [6], при использовании лотковых БЗУ достигается снижение удельного расхода кокса на 3 - 5 % и на столько же увеличивается производительность печи. В настоящее время лотковые аппараты признаны наивысшим достижением в технике загрузки доменных печей [8].

Бесконусное загрузочное устройство с вращающимся с изменением угла наклона лотком позволяет селсктивно распределить загружаемые шихтовые материалы по всей площади колошника доменной печи, обеспечивая режимы загрузки: кольцевая, многокольцевая, ориентированная (в точку), секторная. Бесконусное загрузочное устройство расширяет возможности оператора печи в глубоком регулировании распределения шихты и в управлении шихтовым потоком.

Основным режимом загрузки на печах, оборудованных бесконусным загрузочным устройством, является многокольцсвой цикл с подачей определенного количества кокса в осевую зону колошника. Это обеспечивает наиболее равномерное окружное распределение материалов и такую укладку их по радиусу колошника, при которой содержание СО2 сохраняется почти постоянным по большей части радиуса, заметно понижаясь только у стенки колошника и в его осевой зоне, где создаются благоприятные условия для более интенсивного развития газового потока. Ширина этих зон устанавливается такой, чтобы при существующей шихте и заданной интенсивности плавки получить максимальную степень использования восстановительной способности газа.

Оптимальное распределение рудных нагрузок определяется для стабильного хода печи и соответствует условиям наивысшей эффективности доменной плавки. В случае отклонения по каким-либо причинам хода печи от нормального для получения лучших технико-экономичсских показателей должна изменяться зависимость распределения рудных нагрузок по радиусу. Важнейшим элементом наиболее совершенных режимов загрузки является создание в центральной зоне коксовой подушки, что обеспечивает формирование в средней и периферийной зонах колошника колец железосодержащих материалов, которые не перекрывают осевую зону и обеспечивают необходимую степень ее раскрытия [9].

Как показали исследования, температура поверхности засыпи с достаточной достоверностью характеризует интенсивность газового потока на отдельных участках сечения колошника. Это может быть использовано для обнаружения образующихся каналов и своевременной их ликвидации изменением рудной нагрузки на отдельных участках поверхности колошника.

Анализ работы доменной печи; с различным характером распределения газов и шихты, а также результатов расчетного определения температур показал, что для изменения температуры поверхности засыпи на 100°С необходимо рудную нагрузку изменить на 0,2...0,3 т/т кокса в центральной и на 0,4...0,6 т/т кокса в периферийных зонах. Как показали проведенные исследования, при использовании бесконусного загрузочного устройства лоткового типа, изменение рудной нагрузки в различных радиальных зонах можно достичь путем изменения угловых положений лотка, на который высыпается, порция материала.

Измерение температуры поверхности засыпи дает возможность осуществлять непрерывный контроль за рациональным распределением газового потока. Характер распределения температур поверхности засыпи согласуется с распределением температур под уровнем засыпи, а кривая распределения СО2 по радиусу представляет зеркальное отражение кривых распределения температур [10].

Автоматизированный контроль температуры поверхности засыпи осуществляется с помощью системы «Спиротерм» путем сканирования по двум спиралям -- от периферии к центру и от центра к периферии. Устройство отображения информации устанавливается в помещении центрального пульта управления печью [8, 9]

Разработанное фирмой "Пауль Вюрт" бесконусное загрузочное устройство обеспечивает ряд преимуществ:

контроль за распределением шихты на уровне засыпи позволяет добиться значительной экономии топлива (кокса) и соответствующего роста производительности;

решение проблемы уплотнения двухконусного засыпного аппарата и отливки конусов для больших доменных печей. Форма и размер уплотнения, используемого в бесконусном загрузочном устройстве, позволяют достичь проектных показателей, либо увеличить колошниковое давление;

селективная загрузка мелких материалов (3х8 мм) по периферии печи, защищающая таким образом стены от высокой тепловой нагрузки, стала краеугольным камнем технологии, направленной на обеспечение долгой кампании печи;

текущие ремонты сокращаются до 30 % времени, требуемого при использовании конусных загрузочных устройств и устройств с подвижными отбойными плитами;

срок службы главного редуктора БЗУ составляет 10-15 лет между заменами. Это значительно превышает время между заменами конусов.

Были разработаны бесконусные загрузочные устройства, удовлетворяющие потребности доменных печей всех размеров:

конструкция БЗУ с центральной (осевой) подачей позволяет минимизировать эффект весовой сегрегации материала при распределении шихты;

компактное БЗУ было установлено на ряде печей с суточной производительностью 3000 - 3500 т чугуна. Установка этого типа БЗУ не требует длительного простоя печи, переделки наклонного моста, верхней части конструкции или купола печи. Распределительный лоток заменяется через корпус редуктора;

разработана конструкция так называемого мини-БЗУ для небольших доменных печей с рабочим объемом до 650 м3. Компоненты данного типа БЗУ рассчитаны на 4 - 5-летнюю кампанию печей такого типа [11].

Длительная эксплуатация показала, что применение этого БЗУ обеспечивает в сравнении с типовым двухконусным аппаратом: экономию кокса 8°/о, повышение производительности до 12 %; уменьшение простоев по вине загрузочного устройства на 65 %; снижение общих затрат на обслуживание и ремонт до 80 %.

Но главным критерием оценки совершенства загрузочного устройства являются его возможности в управлении радиальным и окружным распределением шихты и газового потока в объеме печи, так как такое управление -- основной технологический прием повышения степени использования теплового и восстановительного потенциалов печных газов, достижения высокой интенсивности плавки при ровном и устойчивом сходе шихты.

Применяемые и предлагаемые к применению засыпные аппараты уступают БЗУ конструкции фирмы "Пауль Вюрт" по следующим показателям: точности весового дозирования и гибкости его программирования; точности засыпки материала в заданный район колошника; расходу энергоносителей на собственные нужды (охлаждение, обдув и поддержание необходимого давления в полости редуктора); надежности систем электропривода, гидропривода и автоматики; удобству работ по ремонту и обслуживанию; совершенству и унификации комплектующих узлов и агрегатов; количеству ранее изготовленных и успешно эксплуатируемых устройств, опыту завода-изготовителя; условиям экологической безопасности в эксплуатации.