Утилизация конвертерного газа в кислородно-конвертерном производстве стали

Таблица 30 - Калькуляция себестоимости стали марки 08пс в кислородно-конвертерном цехе при различных способах продувки стали

Увеличение доли металлолома в металлошихте до 35 % (следовательно, уменьшение доли чугуна до 65 %), а также замена технологических газов (аргона и азота) конвертерным при комбинированной продувке снижает расходы по переделу, в том числе и энергетические.

В настоящее время конвертерный газ реальной цены не имеет, т.к. в России он практически не используется (не утилизируется); его частично дожигают и выбрасывают в атмосферу. Оборудование, предназначенное для продувки металла технологическими газами, может быть в принципе использовано для продувки отходящими конвертерными газами, но для применения конвертерного газа необходимо строить дополнительное оборудование - газгольдер. Его емкость составляет около 70 - 80 тыс. м³. Так как расход газа, используемого для продувки, из газгольдера очень мал, то основные затраты на строительство газгольдера следует отнести на то производство, где будет использоваться в дальнейшем этот газ.

Предположительно цена конвертерного газа с учетом строительства газгольдера будет ниже, чем цена аргона, следовательно, получим экономию ресурсов.

6. Расчет экологической эффективности утилизации конвертерного газа

Проведем расчет экологической эффективности вариантов утилизации конвертерного газа по двум вариантам: действующая на заводе схема - очистка, частичное дожигание и выброс газа в атмосферу и предлагаемая новая схема - очистка, сборка в газгольдере, доочистка в электрофильтре и подача газа к потребителю.

В таблице 31 приведена исходная информация.

Таблица 31 - Исходная информация

Показатель относительной опасности пыли 230 /35/, оксидов азота 41,1, оксидов углерода 1 усл.т/т.

Показатель, учитывающий месторасположение предприятия - 1.

Показатель, учитывающий характер рассеивания - 1.

Удельный экологический ущерб от загрязнения атмосферы 3,3 руб/усл.т (коэффициент идентификации = 110) /36/.

Рассчитаем экологический ущерб от выбросов в атмосферу запыленных газов.

Вариант 1

- от выброса пыли

Количество выбрасываемой пыли

M_пыль=50·10^-9·150·10⁶=7,5 т/год.

Годовой экологический ущерб от выбросов пыли

У^(пыли)=3,3·110·7,5·230·1·1=626,18 тыс.руб.

- от выбросов оксида азота

Количество выбрасываемых оксидов азота

M_NOx=0,006·10^-6·150·10⁶=0,9 т/год.

Годовой экологический ущерб от выбросов пыли

У^(NOx)=3,3·110·0,9·41,1·1·1=13,43 тыс.руб.

- от выбросов оксида углерода

M_СО=280·10^-6·2,2·10⁶=616 т/год.

Годовой экологический ущерб от загрязнения оксидами углерода

У^(СО+СО2)= 3,3·110·616·1·1·1=223,61 тыс.руб.

Суммарный годовой экологический ущерб от выбросов запыленных газов в атмосферу составит 863,22 тыс.руб.

Вариант 2

- от выброса пыли

Количество выбрасываемой пыли

M_пыль=8·10^-9·150·10⁶=1,2 т/год.

Годовой экологический ущерб от выбросов пыли

У₁⁽ⁿ⁾= 3,3·110·1,2·230·1·1=100,19 тыс.руб.

- от выбросов оксида азота

Количество выбрасываемых оксидов азота

M_NOx=0,0015·10^-6·150·10⁶=0,225 т/год.

Годовой экологический ущерб от выбросов пыли

У^(NOx)=3,3·110·0,225·41,1·1·1=3,36 тыс.руб.

- от выбросов оксида углерода

M_СО=22,4·10^-6·2,2·10⁶=49,28 т/год.

Годовой экологический ущерб от загрязнения оксидами углерода

У^(СО+СО2)= 3,3·110·49,28·1·1·1=17,89 тыс.руб.

Суммарный годовой экологический ущерб от выбросов запыленных газов в атмосферу составит 121,44 тыс.руб.

Сведем полученные результаты в таблицу 32.

Таблица 32 - Результаты расчета

Результаты показывают что по новой схеме утилизации конвертерного газа происходит уменьшение вредного воздействия конвертерного производства на окружающую природную среду, что свою очередь приводит к улучшению экологической обстановки и к уменьшению штрафов за выбросы.

Таким образом, с экологической точки зрения производство стали с использованием конвертерного газа, в качестве технологического, является целесообразным.

Выводы

На основании выше изложенного можно сделать вывод о возможности и целесообразности применения конвертерного газа при комбинированной продувке стали в кислородном конвертере. В условиях ККЦ-1 ОАО «НЛМК» технология производства стали может включать в себя следующие элементы:

- выплавку стали в кислородном конвертере;

- отвод отходящих газов без дожигания;

- охлаждение и очистка отходящих конвертерных газов от пыли;

- сбор отходящих конвертерных газов в газгольдере;

- подача технологической газовой смеси в конвертер 1,2-2,5 МПа и с расходом 12-20 м³/мин (до 600 кг/плавку);

- нагрев металлического лома технологическим газом;

- выпуск, внепечная обработка, разливка стали по принятой на заводе технологии.

Использование отходящих конвертерных газов для комбинированной продувки в кислородном конвертере потенциально позволяет:

- отказаться от использования аргона (полностью или частично) для перемешивания металла в сталеплавильном агрегате, что снизит себестоимость стали;

- подавать в конвертер технологические газы в меньшем по сравнению с принятой технологией количестве (благодаря реакции окисления углерода за счет СО₂), что уменьшит нагрузку на технологическое оборудование;

- снизить окисленность металла и шлака, тем самым уменьшить опасность выбросов из конвертера и угар раскислителей;

- сократить расход технологического кислорода на плавку;

- сократить расход чугуна и извести на тонну стали;

- получить сталь в конвертере с низким содержанием углерода без переокисления металла и шлака

- повысить долю лома в металлошихте.

В то же время узкими местами применения отходящих конвертерных газов для продувки в кислородном конвертере являются:

- увеличение расходной части теплового баланса из-за протекания эндотермической реакции окисления углерода за счет СО₂;

- необходимость глубокой очистки отходящих конвертерных газов от пыли для обеспечения нормальной работы регулирующего и газораспределительного оборудования.

- возможность образования взрывоопасных смесей оксида углерода и кислорода, для предотвращения которой необходима полная герметизация газового тракта и, в частности, зазора между конвертером и камином;

- работа в начальный и конечный периоды продувки в режиме дожигания СО.

Применение конвертерного газа в кислородно-конвертерном производстве стали в настоящее время изучено не достаточно, хотя технические условия для реализации данной задачи достаточно благоприятны в сталеплавильных цехах, оборудованных конвертерами с комбинированной продувкой металла. Уничтожение физического тепла отходящих газов в холодных системах охлаждения и/или уничтожение химически связанного тепла сжиганием газов на факеле в настоящее время уже нельзя считать приемлемым. Необходимо использовать имеющийся опыт эксплуатации и разработанные технологические процессы утилизации отбросного тепла и рационально применять их. Таким образом, использование конвертерного газа в конвертерном производстве приводит к сбережению природных и энергетических ресурсов, уменьшению выбросов вредных веществ в окружающую природную среду, а также позволяет получить экономическую выгоду. Из проведенных в работе расчетов и из анализа полученных результатов можно сделать вывод о целесообразности и эффективности вторичного использования конвертерных газов.

Список использованной литературы

1 Теплотехника металлургического производства / В.А. Кривандин, В.В. Белоусов, Г.С. Сборщиков и др.-М.: МИСиС, 2001.

2 Бережинский А.И., Хомутинников П.С. Утилизация, охлаждение и очистка конвертерных газов.- М.: Металлургия, 1967.

3 Влияние способа конвертирования на количество и характер вредных выбросов конвертерного производства / Горобец В.Г., Хайрутдинков Р.М., Теверовская А.Б. и др. // Ин-т Черметинформация. Защита воздущного и водного бассейнов от выбросов металургических заводов.- М.: 1991.- Вып.2..

4 Бережинский А.И., Циммерман А.Ф. Охлаждение и очистка газов кислородных конвертеров.- М.: Металлургия, 1975.

5 Общая металлургия: Учебник для вузов / В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, А.М. Якушев М. и др.-М.: Металлургия, 1985.

6 Корченко В.П., Поляков В.Ф., Белан А.Т. Исследование особенностей дожигания отходящих газов в кислородном конвертере при различных вариантах продувки // Труды пятого конгресса сталеплавильщиков.-1999.

7 Haworth D., Hemming G. // Iron and Steel Engineer.-1995.-V.5.-P.25-30.

8 Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства: Учебник для вузов / В.П. Григорьев, Ю.М. Нечкин, А.В. Егоров и др.-М.: МИСиС.-1995.

9 Сеничкин Б.К. Утилизация конвертерного газа // Теория и технология металлургического производства: Межрегион. сб. науч. тр. / под ред. Колокольцева В.М. Вып. 1.- Магнитогорск: МГТУ.- 2001.-С.167-169.

10 Рудницкий Я.Н., Сикуляр И.Я. Проблемы и направления использования конвертерного газа при отводе его без дожигания // Труды первого конгресса сталеплавильщиков.-1993.

11 Портнова И.В. Разработка энергосберегающей тепловой схемы использования конвертерных газов // Сталь.-1993.-№ 7.

12 Розенгарт Ю.И., Якобсон Б.И., Мурадова З.А. Вторичные энергетические ресурсы черной металлургии и их использование.-К.: Выща школа, 1988.

13 Охотский В.Б., Борисов Ю.Н., Зражевский А.Д. Дожигание монооксида углерода в конвертере. Газовая динамика // Изв. вузов. Черная металлургия.-1992.-№ 6.

14 Охотский В.Б., Борисов Ю.Н., Зражевский А.Д. Дожигание монооксида углерода в конвертере. Термодинамика процесса // Изв. вузов. Черная металлургия.-1992.- № 4.

15 Жульковский О.А. Процессы дожигания конвертерных газов в полости конвертера // Пром. теплотехника.-1998.-№ 2.

16 Колпаков С.В., Старов Р.В., Смоктий В.В. Технология производства стали в современных конвертерных цехах.-М.: Машиностроение, 1991.

17 Меркер Э.Э. Проблемы дожигания оксида углерода и утилизация пыли в конвертере.-М.: Металлургия, 1996.

18 Меркер Э.Э., Карпенко Г.А. Дожигание монооксида углерода в конвертере с учетом влияния шлака // Изв. вузов. Черная металлургия.-2001.- № 5.

19 Арсентьев П.П., Яковлев В.В., Комаров С.В. Конвертерный процесс с комбинированным дутьем.-М.: Металлургия, 1991.

20 Протопопов Е.В., Лаврик Д.А., Чернятевич А.Г. Повышение эффективности дожигания отходящих газов в конвертерах с жидкофазным восстановлением // Изв. вузов. Черная металлургия.-2001.-№ 6.

21 Баптизманский В.И., Бойченко Б.М., Третьяков Е.В. Металлолом в шихте кислородных конвертеров.-М.: Металлургия, 1982.

22 Квитко М.П., Марцинковский Д.Б. Возможности увеличения расхода лома в шихте кислородных конвертеров // Бюллетень научно-технич. информации. Черная металлургия.-1979.-№ 20.

23 Нагрев металлолома для конвертерной плавки в завалочных совках на опытно-промышленной установке / Л.А. Смирнов, К.Н. Демидов, С.М. Челпан и др. // Труды первого конгресса сталеплавильщиков.-1993.

24 Обоснование основных направлений научно-технического прогресса в черной металлургии. Увеличение расхода лома в конвертерных цехах.-М.: Гипромез.-1978.-Т 110785.

25 Маструков Б.С. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей.- М.: Металлургия, 1986.-Т. 2.

26 ТИ 05757665-СТКК1-01-2001. Производство непрерывнолитых слябов из конвертерной стали.-Липецк, 2001.

27 Лузгин В.П., Вишкарев А.Ф. Производство стали и ферросплавов: Учебное пособие.- М.: МИСиС, 1990.

28 СанПиН 2.2.1/2.1.1.567-96. Санитарные правила и нормы проектирования промышленных предприятий.-M.: Стройиздат, 1996.

29 ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.-M.: Издательство стандартов, 1988.

30 Охрана труда и окружающей среды. Учебное пособие под редакцией В.H. Бринзы.-M.: Ротапринт МИСиС, 1985.

31 СНиП 11-92-76. Вспомогательные здания и помещения промышленных предприятий. Нормы проектирования.-M.: Госстрой СССР, 1977.

32 ГОСТ 12.0.003-74. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.-М.: Издательство стандартов, 1975.

33 СниП 2.01.02-85. Противопожарнве нормы.-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

34 Стрижко М.П., Адамов Э.В. Учебное пособие по экономическим и организационным вопросам в дипломном проектировании.-M.: Ротапринт МИСиС, 1986.

35 Симанян Л.М., Косырев К.Л. Экологически чистая металлургия. Ресурсосбережение и экология в металлургии: Практикум.-М.:МИСиС, 2002.

36 Инструкция. Методические указания по взиманию платы за загрязнения окружающей природной среды.-М.:МИСиС, 1983.

Размещено на Allbest.ru