Введение 6
1 Мировое состояние производства чугуна и стали и наметившиеся
тенденции в черной металлургии 8
1.1 Производство чугуна и стали в мире 8
1.2 Формирование столба шихтовых материалов и основные элементы
газодинамики зернистого слоя в доменной печи 10
1.3 Факторы, влияющие на газодинамику столба шихты и опыт внедрения
мероприятий, улучшающих газодинамику 12
1.4 Заключение и постановка задачи 33
2 История и современное состояние Енакиевского металлургического
завода 34
3 Подготовка металлургического кокса и обоснование увеличения расхода
коксового орешка 51
3.1 Подготовка металлургического кокса на складе окатышей и кокса и на
бункерной эстакаде 51
3.2 Оценка качества используемого на Енакиевском металлургическом
заводе кокса, по корреляционным коэффициентам 64
3.3 Исследование газодинамики столба шихты на опытной установке в
лабораторных условиях 73
3.4 Характеристика работы доменного цеха ЕМЗ за период 2015-2018 гг. 79
4 Безопасность в доменном цехе при подготовке шихтовых материалов
к доменной плавке 91
5 Охрана окружающей среды 101
6 Экономическое обоснование предлагаемых мероприятий 107
Заключение 111
Список использованных источников 112
Приложение А. Программа расчета газопроницаемости «сухой» зоны 119
Приложение Б. Перевод части текста на французский технический язык 121
Приложение В. Статьи на научно-практические конференции 131
Приложение Г. Демонстрационный материал 151
Технология выплавки чугуна в доменных печах является одной из наиболее энергозатратных процессов в сфере передела металла. В связи с тем, что доменный процесс является непрерывным, отклонение от нормального хода печи чревато негативными последствиями в виде перерасхода кокса, снижением производительности агрегата, увеличением количества простоев и т.п.[1].
С целью минимизации возникновения негативных факторов в доменной плавке, а также совершенствования технологических режимов на перспективу, происходит осуществление автоматического управления доменным процессом. Автоматическое управление доменной плавкой тесно связано с основным принципом работы доменной печи - движение шихтовых материалов в противотоке к нагретым восстановительным газам. Целью автоматизации является эффективное использование тепловой и восстановительной энергии газового потока; максимальная эффективность использования энергии газового потока достижима в случае равномерного распределения восстановительного газа по всему сечению печи, в любом месте и обработки единицы железорудной части равным количеством восстановительного газа [1-3]. Получение вышеописанного эффекта доменщики осуществляют за счет оптимизации процесса плавки, текущему регулированию, применению компенсирующих мероприятий.
Текущее регулирование обеспечивает нормальный ход доменной печи за счет равномерного распределения газодинамической и тепловой нагрузок по секторам доменной печи. Такое «распределение» осуществляется за счет воздействий на процесс как «сверху», так и «снизу».
Воздействие «сверху» осуществляется порядком завалки материалов, управлением распределителя шихты, количеством материала, изменением давления на колошнике и т.д. Это, в свою очередь, влияет на формирование структуры столба шихтовых материалов, его неоднородность
Анализируя работу нижней и верхней зоны доменной печи, а также влияние воздействий как «сверху», так и «снизу», доменщики могут регулировать ход доменной плавки, согласовывать работу зон по всей высоте доменной печи, использовать резервы этих зон, особенно нижней, находящейся в сложном газодинамическом режиме.
Нормализация газодинамического режима позволяет регулировать распределение газового потока от оси фурм до колошника, что в свою очередь, позволяет выбрать и поддерживать оптимальные сочетания форсирования хода печи и степени использования химической энергии газов.
Помимо этого, газодинамический режим является определяющим фактором доменного процесса в связи с его влиянием на формирование тепло- и массообменных процессов в печи.
Улучшение состояния газодинамики столба шихты осуществляется за счет: применения качественной и подготовленной железорудной части; применения кокса с высокими прочностными показателями; снижения выхода шлака за счет увеличения богатства шихты и т.п.
В связи с тем, что газодинамический режим играет значительную роль в формировании основных процессов доменной плавки, решение задачи его стабилизации и возможность использования резерва без негативных последствий для нормального хода печи, является первоочередной задачей в данной магистерской работе.
1. За 2018 год в мире было произведено 1,239 млрд. тонн чугуна и 1,809 млрд. тонн стали, что больше показателей 2017 года на 5,52% и 4,6% соответственно. Крупнейшие производители - Китай, Япония.
2. В связи с дороговизной кокса, широкое распространение получили: повышение температуры дутья, вдувание ПГ и ПУТ (в большей степени), однако, их увеличение лимитировано состоянием газодинамики столба шихтовых материалов в печи.
3. Состояние газодинамики доменной печи оказывает лимитирующее значение при вдувании дополнительных видов топлива (заменителей кокса) и увеличении температуры дутья.
4. Физическое моделирование в лабораторных условиях подтвердило положительное влияние ввода коксового орешка (от расхода кокса) в смесь железорудной части, на газопроницаемость столба шихтовых материалов. Наиболее весомое снижение перепада давления в столбе шихты было отмечено при вводе первых 10-20% порции коксового орешка;
5. При замене части скипового кокса на ПУТ и вводе компенсирующих мероприятий, происходит увеличение полезной работы тепла в печи. Общие потери и потери тепла в окружающее пространство были снижены. Степень использования СО возросла с 39,97 до 43,4% (7,9% отн.);
6. Получение коксового орешка не оказывает негативного влияния на работу персонала и не приводит к дополнительному загрязнению окружающей среды;
7. За счет возврата денежных средств, взятых в процент под кредит, срок окупаемости увеличивается с 5 до 8 лет. Годовая экономия составит 889,4710 млн. руб., годовой экономический эффект составит 275,2210 млн. руб.
