ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА В УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА ИЛИ ОТСУТСТВИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ПРИАЗОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПЛАВКИ ЧУГУНА В
УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА ИЛИ ОТСУТСТВИЯ
ПРИРОДНОГО ГАЗА С ВДУВАНИЕМ В
ДОМЕННУЮ ПЕЧЬ ГОРЯЧЕГО ДУТЬЯ С
СОДЕРЖАНИЕМ КИСЛОРОДА НИЖЕ
АТМОСФЕРНОГО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
Мариуполь
1
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ
1. Наименование: «Технология выплавки чугуна в условиях дефицита или отсутствия
природного газа с вдуванием в доменную печь горячего дутья с содержанием
кислорода ниже атмосферного».
2. Ключевые слова: ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ, ДОМЕННОЕ ДУТЬЕ, ТЕМПЕРАТУРА
ДУТЬЯ, СОДЕРЖАНИЕ КИСЛОРОДА В ДУТЬЕ, ТЕХНИЧЕСКИЙ АЗОТ,
ВОЗДУХОДУВНАЯ МАШИНА, ПРИРОДНЫЙ ГАЗ, РАСХОД КОКСА.
3. Назначение: снижение перерасхода кокса и уменьшение себестоимости чугуна
в условиях прекращения подачи природного газа в доменную печь.
4. Область применения: черная металлургия, доменное производство.
5. Описание и основные технико-экономические показатели.
Крупнейшим потребителем природного газа в Украине является чёрная металлургия.
Одно крупное металлургическое предприятие потребляет 4 – 5 млн. м3 природного газа
в сутки. От 1/3 до 1/2 этого расхода приходится на доменные цехи. Основное потребление
природного в доменном цехе обусловлено его вдуванием в объеме 100 – 120 м3 на каждую
тонну производимого чугуна. При дефиците природного газа его расход будет сокращён
именно в доменном цехе, так как для других потребителей на металлургических
предприятиях он остаётся безальтернативным источником энергии. Кроме того, для
вдувания в доменные печи природный газ должен подаваться под давлением не ниже 3 ати.
При снижении давления его вдувание в доменные печи невозможно. В отсутствие
природного газа показатели доменной плавки резко снизятся: температура дутья уменьшится
с 1000 – 1200 0С до 800 0С, расход кокса повысится с 480 – 500 до 700 – 760 кг/т чугуна,
производительность уменьшится на 20 %. В результате себестоимость чугуна увеличится на
20 – 25 %. Резкое снижение температуры дутья приведёт к быстрому выходу из строя
воздухонагревателей, что повлечёт за собой дополнительные многомиллионные потери.
Наилучшей заменой природного газа в доменном производстве является
пылеугольное топливо, широко применяющееся в странах Европы. Однако, его применение
в Украине потребует больших капитальных затрат и длительного срока (3 – 4 года)
внедрения и освоения.
До внедрения пылеугольного топлива на металлургических предприятиях
эффективной временной энергосберегающей технологией доменной плавки, значительно
снижающей экономические потери, может стать выплавка чугуна с вдуванием в доменную
печь горячего дутья с содержанием кислорода ниже атмосферного. Такая технология за счёт
постоянства температуры горения топлива у фурм печи позволит сохранить температуру
дутья 1000 0С в отсутствие природного газа, снизить перерасход кокса на 60 – 80 кг/т чугуна,
не приводя к дальнейшему снижению производительности доменной печи.
Снижение содержания кислорода ниже 21 % достигается за счёт ввода в дутьё
технического азота, побочного продукта производства кислорода в кислородных цехах, не
используемого и выбрасываемого в атмосферу. Необходимый расход азота 30 – 35 тыс. м3/час на одну доменную печь с давлением 50 мм вод. ст. Система подвода азота
включает (см. иллюстрацию) 2 типовых вентилятора и трубопровод, подводящий азот
к воздухозаборникам воздуходувной машины. Система подвода азота к доменным печам
может быть смонтирована за 3 месяца на любом предприятии чёрной металлургии, в составе
которого имеется кислородный цех. Суточная экономия средств за счёт применения
предлагаемой технологии в отсутствие природного газа в доменном цехе
производительностью 10 тыс. т чугуна в сутки составит 500 – 800 тыс. грн. Затраты на
строительство системы подачи азота к доменным печам окупятся за 1 месяц.
2
6. Иллюстрации.
Схема подачи азота низкого давления к воздуходувным машинам доменных печей:
1 - скрубберы блоков разделения кислородного цеха; 2 – коллектор; 3 – вентилятор;
4 – азотопровод; 5 – воздухозаборник воздуходувной машины.
7. Сопоставление с аналогами, преимущества.
Обычным методом снижения затрат в доменной плавке в отсутствие природного газа
является увлажнение дутья. За счёт сохранения высокой температуры дутья перерасход
кокса в отсутствие природного газа сокращается на 30 – 35 кг/т чугуна. Уменьшение
содержания кислорода в дутье ниже 21 % более эффективно, так как позволяет снизить
перерасход кокса в отсутствие природного газа на 60 – 80 кг/т чугуна.
8. Потребители: доменные цехи металлургических предприятий, в составе которых
имеется кислородный цех.
9. География предполагаемого рынка: металлургические предприятия Украины.
10. Срок действия предложения: не ограничен.
11. Предлагаемые условия реализации технологического предложения: подготовка
технологического задания на проектирование и технико-экономического обоснования,
научное сопровождение проектных и строительных работ, освоение технологии,
разработка технического проекта и строительство системы «под ключ». Исполнители Приазовский государственный технический университет и ООО «Азовинжиниринг»
(г. Мариуполь). Стоимость НИОКР – 300 тыс. грн., затраты на проектные и строительно –
монтажные работы составляют от 8 до 16 млн. грн.
12. Контакты: тел. (0629) 44 64 98; факс: (0629) 52 99 24.
е–mail: omid@pstu.edu
Приложение: список основных научных публикаций:
1. Тарасов В.П., Томаш А.А., Семакова В.Б. Изменение расхода кокса и
производительности доменной печи при содержании кислорода в дутье менее 21 % //
Труды международной научно-технической конференции «Теория и технология
аглодоменного производства». – Днепропетровск, 1995. – С. 37 – 39.
2. Новые аспекты снижения содержания кислорода в дутье доменных печей в
современных экономических условиях / А.А. Томаш, В.П. Русских, В.П. Тарасов,
В.Б. Семакова, И.М. Пефтиев, Е.И. Хрущёв, А.А. Малимон, В.С. Чумаченко //
3
Труды V международного конгресса доменщиков «Производство чугуна на рубеже
столетий». Днепропетровск – Кривой Рог, 7 – 12 июня 1999 г. – Днепропетровск: Пороги,
1999. – С. 238 – 242.
3. Снижение энергетических затрат на выплавку чугуна в современных условиях Украины /
В.П. Тарасов, В.П. Русских, А.А. Томаш, В.Б. Семакова // Металл и литьё Украины, 2000. № 3 – 4. – С. 5 – 7.
4