Вопросы проектирования мероприятий интенсификации теплообменных процессов в дуговых сталеплавильных печах металлургического производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

8

ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕРОПРИЯТИЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОЦЕССОВ В ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧАХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Панов Д.А. обучающийся 5 курса, группы 3-14ТТ(ба)ЭОП

Ивашов П.В. обучающийся 5 курса, группы 3-14ТТ(ба)ЭОП

Орский гуманитарно-технологический институт (филиал) ОГУ

Механико-технологический факультет, кафедра электроэнергетики и теплоэнергетики

Для энергоемкого процесса выплавки стали наиболее актуальной проблемой остается экономии электроэнергии дуговых печей при малых капитальных затратах.

В современном электросталеплавильном производстве используют как раздельно, так и ком плексно различные способы интенсификации плавки:

применение газокислородной горелки с целями нагрева и ускоренного расплавления лома;

дополнительное введение в печь углерода для получения дополнительного тепла при сгорании;

часть железа в шихте сгорает в газообразном кислороде с дополнительным получением тепла;

подогрев лома, за счет использования физического тепла отходящих печных газов;

применение специальных фурм дожига СО в печи;

применение кислорода для интенсивности окислительного периода плавки;

применение специально подготовленного лома.

Все применяемые в черной металлургии энергоносители подразделяются на две основные группы - первичные (природные топлива) и производные (произведенные: электроэнергия, энергия кислорода, пара и др.).

Конкурентоспособность различных способов производства стали определяется их энергетической и экономической эффективностью.

Энергетическую эффективность использования различных энергоносителей необходимо оценивать путем сравнения их энергетического КПД со значением энергетического КПД работы ДСП при использовании исключительно электрической энергии (рисунок 1).

На рисунке 2 представлены результаты расхода электроэнергии по различным вариантам интенсификации.

Экономия электроэнергии составит, кВт • ч/т:

работа с жидким стартом - 155 (24,6%);

работа с использованием жидкого предельного чугуна - 116,6 (18,5%);

продувка газообразным кислородом - 74,4 (11,8%);

продувка газообразным кислородом, одновременно с коксиком - 53,1 (8,43%);

нагрев лома с помощью ГКГ - 50 (7,94%).

Рисунок 1 - Значения энергетических КПД с применением различных энергоносителей в ДСП

Использование различных видов «альтернативных» энергий в ДСП по-разному отражается на эксплуатационные затраты, влияет на себестоимость металла. Целесообразность применения конкретного вида «альтернативной» энергии при выплавке стали в дуговой печи определяется снижением себестоимости стали.

Изменение себестоимости стали при использовании альтернативных энергоносителей представлено на рисунке 3

Согласно данным на рисунках 1 3 установлено, что одним из рациональных способов повышения интенсивности плавки в современных ДСП является применение ГКГ с целями подогрева и ускоренного плавления лома.

Рисунок 2 - Расход электрической энергии (кВт • ч/т) при использовании различных энергоносителей /3/

1 - работа с жидким остатком; 2 - работа с использованием передельного чугуна; 3 - продувка газообразным кислородом; 4 продувка газообразным кислородом, одновременно с коксиком; 5 - нагрев с помощью ГКГ Рисунок 3 - Изменение себестоимости стали при использовании различных энергоносителей («+» снижение себестоимости стали, «-» повышение себестоимости стали)

При использовании горелок возможно применение электрического оборудования с меньшей установочной мощностью, а в результаты этого уменьшается доля капитальных затрат на плавильный агрегат нового типа.

Горелки устанавливаются в нижней части - в панелях с водным охлаждением для большей эффективности нагрева в процессе расплавления.

Тепло передаётся лому излучением, конвекцией от нагретых продуктов сгорания и теплопроводностью шихты. Интенсивность теплопередачи зависит от температур лома и факела горелки [4]:

Q = де_п [(Т_гор/100)⁴ - (Т_хол/100)⁴], (1)

где д коэффициент, учитывающий оптические свойства кладки и форму рабочего пространства; е_п степень черноты пламени;

Т_гор и Т_хол температуры факела (горячего) и шихты (холодной), К.

Горелки эффективнее в начале расплавления, при холодном ломе.

Эффек снижается при повышении температуры лома и уменьшении площади его поверхности, как показано на рисунке 4. Горелки особенно эффективны при больших диаметрах рабочей зоны печи. Использование горелок в маленьких печах нецелесообразно в связи с ограничениями по расходу газа.

Рисунок 4 Зависимость КПД горелок (%) от продолжительности плавки

Энергетический баланс плавки стали в дуговых печах показан в таблице 1 и на рисунке 5.

Таблица 1 - Баланс плавки стали в ДСП

Приход тепла, кВт • ч/т

Расход тепла, кВт • ч/т

Рисунок 5 - Энергетический баланс плавки стали в ДСП

Количество энергии, вводимой с топливом, при широком использовании ГКГ на ДСП, как правило, не превышает 5070 кВт ч/т а это сокращает расход электроэнергии на 3550 кВт•ч/т.

Так, по-прежнему ищется возможность использования более дешевых способов расплавления лома с одновременным увеличением «альтернативных» теплоносителей.

Расход тепла, кВт • ч/т

Рисунок 6 - Расчетный энергетический баланс двухстадийного процесса плавки стали в FAF , оборудованной высокомощными газокислородными горелками

Из рисунка 6 видно, что доля электроэнергии составляет 14% общего прихода тепла.

полезное действие горелка плавка сталь

Список литературы

1. Никольский Л.Е., Смоляренко В.Д., Кузнецов Л.Н Тепловая работа дуговых сталеплавильных печей : Учебник для вузов / Л.Е. Никольский, В.Д. Смоляренко, Л.Н. Кузнецов, М.: Металлургия, 1971. 344 с.

2. Металлургия стали: Учебник для вузов / В.И. Явойский [и др.]- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1973. - 816 с.

3. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства [Текст]: учебник для вузов / B.П. Григорьев [и др.]. М.: Энергоатомиздат. 1991. 512с.

Размещено на Allbest.ru