Методы энергосбережения в доменном производстве
Доменные печи являются основным агрегатом для переработки железной руды, хотя количество разнообразных агрегатов для прямого восстановления железа постоянно растет. В доменной печи из руды, которую подвергают окускованию (агломерация или производство окатышей), производят жидкий чугун и побочный продукт – шлак.
Схема доменного процесса дана на рис. 1. Упрощенно технологию доменной плавки можно описать следующим образом. Шихта, в составе которой присутствует железорудная часть (окатыши, агломерат), кокс, известняк и флюсы, загружается по скиповому подъемнику (в современных печах по ленточному транспортеру) и через засыпной аппарат сверху подается в шахту печи.
Рис. 1. Схема доменной печи: 1 – конусное загрузочное устройство; 2 – скиповый подъемник или конвейер; 3 – шахта печи; 4 – шлаковая лётка; 5 – фурма для подачи воздуха; 6 – шлаковоз; 7 – чугунная лётка; 8 – чугуновоз; 9 – газоотвод; 10 – системы газоочистки; 11 – воздухонагреватели
В нижнюю часть печи (горн) через фурмы подают подогретый воздух для горения и заменители кокса. Возле фурм происходит горение кокса с выделением угарного газа – СО, который поднимаясь вверх по столбу шихты восстанавливает оксиды железа, содержащиеся в рудной части. По мере опускания шихты вниз происходит ее нагрев и расплавление. Жидкий чугун сливается через чугунную летку в чугуновоз и направляется в сталеплавильный цех.
Как уже отмечалось в предыдущей главе, доменное производство занимает первое место по затратам энергии среди других металлургических производств. В себестоимости чугуна около 50% всех затрат приходится на стоимость энергоносителей, превалирующую часть которых составляет кокс. Вследствие чего, основным энергосберегающим мероприятием при производстве чугуна является снижение расхода кокса.
Снизить расход кокса можно как за счет различных технологических мероприятий, непосредственно направленных на снижение расхода, так и за счет замены кокса на другие виды топлива, в частности природный газ [7].
Основные пути снижения расхода кокса следующие:
- повышение качественных характеристик кокса: повышение прочности, снижение количества мелочи, влажности, золы и содержания серы и щелочных соединений, что обеспечит более ровный ход печи и повышение эффективности процесса;
- повышение содержания железа в шихте на 1% дает экономию кокса до 1,5%, этого можно добиться за счет более глубокого обогащения руды;
- применение заменителей кокса: пылеугольное топливо (ПУТ), природный газ, мазут, восстановительные газы СО и Н2, древесный уголь. Добавление в шихту продуктов пиролиза древесины или антрацита. Эти мероприятия позволяют снизить расход дорогостоящего кокса. Расход ПУТ в мире составляет 250…280 кг/т, на Донецком металлургическом заводе - 125 кг/т, природный газ 50...100 м3/т, мазут 40...60 кг/т;
- обеспечение постоянства свойств шихты (усреднение);
- улучшение конструкции засыпных агрегатов, применение бес конусных засыпных устройств (рис. 2), оптимизация порядка подачи материалов в печь, повышение давления на колошнике;
- повышение температуры воздуха для дутья до 1250…1400 °С, а природного газа до 600 °С;
- сокращение выхода шлака до 250…300 кг/т чугуна;
- увеличение объема доменных печей;
- увеличение длительности кампаний доменной печи;
- применение разнообразных средств автоматизации и контроля.
Рис. 2. Конструкция бесконусного засыпного устройства (а) и распределительного лотка (б)
Также в доменном производстве в качестве горючего и ВЭР избыточного давления используется доменный газ, тепло воды из системы охлаждения, тепло шлака и т.д.
