Реконструкция закалочной печи ПАО «ЧМК»
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ РЕКОНСТРУКЦИИ
ЗАКАЛОЧНОЙ ПЕЧИ 8
1.1 Общая характеристика закалочной печи 8
1.2 Задачи реконструкции закалочной печи 9
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ЗАКАЛОЧНЫХ
ПЕЧЕЙ 13
4 РЕКОНСТРУКЦИЯ ЗАКАЛОЧНОЙ ПЕЧИ 18
4.1 Принцип работы закалочной печи 18
4.2 Режимы работы закалочной печи 18
4.2.1 Пуск печи 18
4.2.2 Управление процессом нагрева металла 20
4.2.3 Сушка и разогрев 20
4.2.4 Ведение теплового режима нагрева металла 21
4.3 Расчет закалочной печи 21
4.3.1 Расчет горения 21
4.3.2 Материальный баланс печи 26
4.3.3 Тепловой баланс печи 32
4.4 Выбор инжекционных газогорелочных устройств для
закалочной печи 34
4.5 Конструктивные особенности короткофакельной горелки 39
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 44
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 47
6.1 Расчет выбросов окислов азота 47
6.2 Расчет дымовой трубы 48
7 АВТОМАТИКА И КИП 53
7.1 Назначение и состав системы автоматизации закалочной печи .. 53
7.2 Функции системы управления 53
7.3 Шкаф управления 57
7.4 Метрологическое обеспечение контролируемых параметров 58
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 60
8.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных
факторов 60
8.2 Техника безопасности для машиниста закалочной печи 61
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 64
9.1 Технико-экономический расчет 64
9.1.1 Расчет капитальных затрат на реконструкцию 64
9.1.2 Расчет текущих затрат на обслуживание 65
9.2 SWOT-анализ для реализации проекта 67
9.3 Планирование целей реализации проекта в дереве целей 68
9.4 Поле сил эффективности реализации проекта 69
9.5 Планирование мероприятий по реализации проекта 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 73
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ОБОСНОВАНИЕ И АКТУАЛЬНОСТЬ РЕКОНСТРУКЦИИ
ЗАКАЛОЧНОЙ ПЕЧИ 8
1.1 Общая характеристика закалочной печи 8
1.2 Задачи реконструкции закалочной печи 9
2 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 11
3 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ЗАКАЛОЧНЫХ
ПЕЧЕЙ 13
4 РЕКОНСТРУКЦИЯ ЗАКАЛОЧНОЙ ПЕЧИ 18
4.1 Принцип работы закалочной печи 18
4.2 Режимы работы закалочной печи 18
4.2.1 Пуск печи 18
4.2.2 Управление процессом нагрева металла 20
4.2.3 Сушка и разогрев 20
4.2.4 Ведение теплового режима нагрева металла 21
4.3 Расчет закалочной печи 21
4.3.1 Расчет горения 21
4.3.2 Материальный баланс печи 26
4.3.3 Тепловой баланс печи 32
4.4 Выбор инжекционных газогорелочных устройств для
закалочной печи 34
4.5 Конструктивные особенности короткофакельной горелки 39
5 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 44
6 ВОПРОСЫ ЭКОЛОГИИ 47
6.1 Расчет выбросов окислов азота 47
6.2 Расчет дымовой трубы 48
7 АВТОМАТИКА И КИП 53
7.1 Назначение и состав системы автоматизации закалочной печи .. 53
7.2 Функции системы управления 53
7.3 Шкаф управления 57
7.4 Метрологическое обеспечение контролируемых параметров 58
8 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 60
8.1 Анализ потенциально опасных и вредных производственных
факторов 60
8.2 Техника безопасности для машиниста закалочной печи 61
9 ЭКОНОМИКА И УПРАВЛЕНИЕ 64
9.1 Технико-экономический расчет 64
9.1.1 Расчет капитальных затрат на реконструкцию 64
9.1.2 Расчет текущих затрат на обслуживание 65
9.2 SWOT-анализ для реализации проекта 67
9.3 Планирование целей реализации проекта в дереве целей 68
9.4 Поле сил эффективности реализации проекта 69
9.5 Планирование мероприятий по реализации проекта 71
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 72
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 73
Публичное акционерное общество «Челябинский металлургический комбинат» - одно из крупнейших в России предприятий полного металлургического цикла по выпуску качественных и высококачественных сталей. ЧМК - одно из немногих предприятий страны, которому дано право присваивать продукции собственный индекс - ЧС (Челябинская Сталь). Комбинат также является одним из крупнейших производителей нержавеющей стали в России.
Ассортимент выпускаемой продукции включает в себя более 120 наименований ферросплавов и лигатур, более 40 изделий электродного производства. Продукция цехов и участков по переработке отходов основного производства находит широкое применение в лакокрасочной и резинотехнической промышленности, в дорожном, промышленном и жилищном строительстве, в сельском хозяйстве.
На заводе постоянно уделялось большое внимание совершенствования технологических процессов, сокращению образующихся промышленных отходов и выбросов, максимальной их утилизации, созданию и внедрению новых технологий, которые позволяют использовать вторичное сырье и энергоресурсы в условиях завода и в смежных отраслях промышленности, а также обеспечивают эффективную защиту водного и воздушного бассейнов.
В процессе углетермического восстановления кремния в закрытых электропеч ах образуется отходящий газ, в основном состоящий из окиси углерода, образующийся газ отправляется на мокрую газоочистку, состоящую из наклонного газохода, шламоотделителя, трубы Вентури, каплеуловителя. Г аз, проходя газоочистные аппараты, очищается от пыли.
Ферросплавный газ относится к группе газов с высокой температурой горения, составляющей 2230 - 2240 С.
Ранее проектной технологией предусматривалось сжигание газа на свечах. ПАО «ЧМК» одним из первых среди родственных предприятий начал использование ферросплавного газа в печах.
ЧМК выпускает широкий сортамент продукции металлургического производства: чушковый чугун, полуфабрикаты стальные для дальнейшего передела, сортовой и листовой металлопрокат из углеродистых, конструкционных, инструментальных и коррозионно-стойких марок стали, фасонный прокат и рельсовую продукцию.
Атомная энергетика, тяжелое, химическое, энергетическое, автомобильное и сельскохозяйственное машиностроение, подшипниковые и трубопрокатные заводы, строительство, медицинское оборудование и инструмент - вот далеко не полный перечень применения продукции ЧМК.
В качестве основной продукции комбинат производит широкий профильный сортамент металлопроката: от катанки до арматурного проката периодического профиля, от бунтового проката из конструкционной стали до сортового проката для трубопрокатных и машиностроительных заводов, а также сортовую квадратную заготовку. ЧМК - основное предприятие «Мечела», выпускающее листовой прокат. Предприятие имеет сертификат TUV соответствия менеджмента качества международному стандарту, сертификат Органа по сертификации арматурной стали Великобритании CARES, лицензию Ростехнадзора РФ на право производства металлопроката по заказам атомных электростанций, сертификат стандарта Det Norske Veritas для производства стальных слитков.
В зависимости от длины печи и качества топлива удельный расход тепла при производстве продукции составляет 1800-2200 ккал на 1 кг.
К преимуществам закалочных печей относятся:
• полная механизация работ;
• равномерность закалки и однородность состава;
• возможность применения разнообразных видов топлива.
К недостаткам закалочных печей относятся:
• большой удельный расход топлива;
• значительный унос из печи и из холодильника пыли, для улавливания которой требуется большой объем пылеотстойных камер;
• загрязнение продукции золой при применении пылевидного топлива.
Несмотря на указанные недостатки, в таких странах, как в США, в последнее время новые предприятия промышленности строятся с закалочными печами, работающими на газе и двух видах газа
Ассортимент выпускаемой продукции включает в себя более 120 наименований ферросплавов и лигатур, более 40 изделий электродного производства. Продукция цехов и участков по переработке отходов основного производства находит широкое применение в лакокрасочной и резинотехнической промышленности, в дорожном, промышленном и жилищном строительстве, в сельском хозяйстве.
На заводе постоянно уделялось большое внимание совершенствования технологических процессов, сокращению образующихся промышленных отходов и выбросов, максимальной их утилизации, созданию и внедрению новых технологий, которые позволяют использовать вторичное сырье и энергоресурсы в условиях завода и в смежных отраслях промышленности, а также обеспечивают эффективную защиту водного и воздушного бассейнов.
В процессе углетермического восстановления кремния в закрытых электропеч ах образуется отходящий газ, в основном состоящий из окиси углерода, образующийся газ отправляется на мокрую газоочистку, состоящую из наклонного газохода, шламоотделителя, трубы Вентури, каплеуловителя. Г аз, проходя газоочистные аппараты, очищается от пыли.
Ферросплавный газ относится к группе газов с высокой температурой горения, составляющей 2230 - 2240 С.
Ранее проектной технологией предусматривалось сжигание газа на свечах. ПАО «ЧМК» одним из первых среди родственных предприятий начал использование ферросплавного газа в печах.
ЧМК выпускает широкий сортамент продукции металлургического производства: чушковый чугун, полуфабрикаты стальные для дальнейшего передела, сортовой и листовой металлопрокат из углеродистых, конструкционных, инструментальных и коррозионно-стойких марок стали, фасонный прокат и рельсовую продукцию.
Атомная энергетика, тяжелое, химическое, энергетическое, автомобильное и сельскохозяйственное машиностроение, подшипниковые и трубопрокатные заводы, строительство, медицинское оборудование и инструмент - вот далеко не полный перечень применения продукции ЧМК.
В качестве основной продукции комбинат производит широкий профильный сортамент металлопроката: от катанки до арматурного проката периодического профиля, от бунтового проката из конструкционной стали до сортового проката для трубопрокатных и машиностроительных заводов, а также сортовую квадратную заготовку. ЧМК - основное предприятие «Мечела», выпускающее листовой прокат. Предприятие имеет сертификат TUV соответствия менеджмента качества международному стандарту, сертификат Органа по сертификации арматурной стали Великобритании CARES, лицензию Ростехнадзора РФ на право производства металлопроката по заказам атомных электростанций, сертификат стандарта Det Norske Veritas для производства стальных слитков.
В зависимости от длины печи и качества топлива удельный расход тепла при производстве продукции составляет 1800-2200 ккал на 1 кг.
К преимуществам закалочных печей относятся:
• полная механизация работ;
• равномерность закалки и однородность состава;
• возможность применения разнообразных видов топлива.
К недостаткам закалочных печей относятся:
• большой удельный расход топлива;
• значительный унос из печи и из холодильника пыли, для улавливания которой требуется большой объем пылеотстойных камер;
• загрязнение продукции золой при применении пылевидного топлива.
Несмотря на указанные недостатки, в таких странах, как в США, в последнее время новые предприятия промышленности строятся с закалочными печами, работающими на газе и двух видах газа
В данном выпускном квалификационном проекте рассчитана реконструкция
закалочной печи ПАО «ЧМК». Проектом предусматривается замена существующих горелок на горелки инжекционного типа для реализации энергоэффективного
сжигания коксодоменного газов. Проект рассматривает несколько разделов, по
которым сделан вывод о целесообразности и необходимости проведения данной
реконструкции:
1. Расход коксодоменного газа составляет 1100 м
3
/ч. Выполнены расчеты материального и теплового баланса печи при работе на смеси газов.
2. В проекте предусмотрены мероприятия по технике безопасности, охране
труда, электро- и противопожарной безопасности. Выявлены основные производственные вредные факторы и описаны правила безопасной эксплуатации водогрейных котлов.
3. Для обеспечения экологической безопасности проекта выполнен поверочный расчет дымовой трубы, в результате которого определено что существующая
дымовая труба высотой 45 м удовлетворяет всем требованиям по защите окружающей среды, так как приземная концентрация выбросов двуокиси азота NO2 не
превышает установленный ПДК.
4. Разработан схема автоматического контроля и регулирования основных параметров закалочной печи.
5. По технико-экономическим показателям проект окупиться через 0,57 года,
при этом обслуживание печи с новыми горелкми намного выгоднее. Основной
экономической выгодой считается экономия текущих затрат на использовании
энергоэффективных горелках.
закалочной печи ПАО «ЧМК». Проектом предусматривается замена существующих горелок на горелки инжекционного типа для реализации энергоэффективного
сжигания коксодоменного газов. Проект рассматривает несколько разделов, по
которым сделан вывод о целесообразности и необходимости проведения данной
реконструкции:
1. Расход коксодоменного газа составляет 1100 м
3
/ч. Выполнены расчеты материального и теплового баланса печи при работе на смеси газов.
2. В проекте предусмотрены мероприятия по технике безопасности, охране
труда, электро- и противопожарной безопасности. Выявлены основные производственные вредные факторы и описаны правила безопасной эксплуатации водогрейных котлов.
3. Для обеспечения экологической безопасности проекта выполнен поверочный расчет дымовой трубы, в результате которого определено что существующая
дымовая труба высотой 45 м удовлетворяет всем требованиям по защите окружающей среды, так как приземная концентрация выбросов двуокиси азота NO2 не
превышает установленный ПДК.
4. Разработан схема автоматического контроля и регулирования основных параметров закалочной печи.
5. По технико-экономическим показателям проект окупиться через 0,57 года,
при этом обслуживание печи с новыми горелкми намного выгоднее. Основной
экономической выгодой считается экономия текущих затрат на использовании
энергоэффективных горелках.





