Оптимізація витрат природного газу в рідкі періоди плавки на мартенівських печах

Реферат: Спосіб виплавки сталі в подових сталеплавильних агрегатах включає плавлення шихти, продувку ванни киснем через склепінні фурми з допалюванням оксиду вуглецю в робочому просторі печі, проведення чистого кипіння. Після закінчення заливання рідкого чавуну у ванні допалюють оксид вуглецю шляхом подачі кисню через три склепінні фурми в кількості 5000 3 3 м /год. і регенеративним повітрям в кількості 40000 м /год. без подачі природного газу до початку періоду чистого кипіння. UA 108529 U (12) UA 108529 U UA 108529 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до чорної металургії, зокрема до способів допалювання оксиду вуглецю (CO), що виділяється з рідкої ванни при проведенні процесу зневуглецювання залізовуглецевого розплаву в мартенівських печах і двухванних сталеплавильних агрегатах. Відомий спосіб опалення [1] мартенівської печі за допомогою двох торцевих пальників зовнішнього змішання з кисневою конверсією природного газу в натікаючих струменях, які працюють по черзі з інтервалом перекидки димових клапанів 8 хвилин. Витрата природного газу 3 3 становить 2000-3500 м /год., у т.ч. в період плавлення 2000-2500 м /год. 3 Витрата регенеративного повітря становить 20000-30000 м /год. в усі періоди плавки. Подача кисню на продувку ванни здійснюється через склепінні продувальні фурми в кількості 3 3500-5000 м /год. Даний спосіб опалення печі має недоліки: • при продувці ванни киснем природний газ подається постійно; • спостерігається надмірний зміст СО в продуктах згоряння, і отже, істотні викиди оксидів вуглецю в навколишнє середовище; • перегрів кладки печі та насадок регенераторів. Зазначені недоліки призводять до підвищеної витрати природного газу на виплавку сталі, викидів шкідливих речовин в навколишнє середовище, зниження стійкості печі, додаткової витрати вогнетривів. Найбільш близьким технічним рішенням, що заявляється, з технічної суті та досягуваному результату є спосіб виплавки сталі в подових сталеплавильних агрегатах [2], що включає плавлення шихти, продувку ванни киснем через розташовані у головці печі склепінні фурми з подачею природного газу для опалення печі, допалювання оксиду вуглецю в робочому просторі печі, проведення чистого кипіння. Цей спосіб дозволяє ефективно провести плавлення сталі, однак, у відомому способі через фурму, розташовану у головці печі зі сторони відводу димових газів, подається основна кількість кисню через 25-30 % тривалості періоду плавлення, при цьому природний газ подається в ванну, що призводить до надмірного вмісту СО в продуктах згоряння, зниженням ефективності теплопередачі від факела до ванни, істотним викидам оксидів вуглецю в навколишнє середовище, підвищеної витрати природного газу на виплавку сталі. Задачею даної корисної моделі є розробка способу виплавки сталі, в якому шляхом підвищення ефективності допалювання СО в робочому просторі печі досягалося б зниження кількості викидів його в атмосферу, поліпшувалося б теплозабезпечення плавки і, тим самим, відбувалося зниження витрат природного газу на виплавку сталі. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виплавки сталі в подових сталеплавильних агрегатах, що включає плавлення шихти, продувку ванни киснем через фурми відбувається допалювання оксиду вуглецю в робочому просторі печі, і згідно з корисною моделлю після закінчення заливання рідкого чавуну в ванну подають кисень через три фурми в 3 кількості 5000 м /годину до початку періоду чистого кипіння. При цьому в ванну постійно 3 подається регенеративне повітря в кількості 40000 м /год. Технічна суть корисної моделі є використання тепла, що утворилося від допалювання СО без подачі природного газу. Можливість утворення кількості тепла, достатнього для повної компенсації теплового балансу ванни, обумовлена тим, що при вдування кисню в розплавлений метал СО виділяється практично по всій поверхні ванни (з дещо більшою інтенсивністю поблизу реакційної зони). Ефективне допалювання СО пропонується проводити шляхом введення всього продувочного кисню в розплавлений метал через фурми і подачею збільшеної кількості регенеративного повітря. Причому подачу всього продувочного кисню в розплавлений метал через фурми і подачу регенеративного повітря передбачається починати відразу після закінчення заливання рідкого чавуну і здійснювати до початку періоду чистого кипіння. Подача кисню в розплавлений метал через фурми і подача регенеративного повітря забезпечує ефективне допалювання СО у ванні і інтенсивну теплопередачу від джерела тепла, що утворилося, до ванни, а також від прилеглих до шлаку шарів газу, розігрітих за рахунок допалювання в них оксиду вуглецю. Поліпшення теплопередачі в робочому просторі печі обумовлено відсутністю екрануючої дії частинок плавильного шлаку, а також прискоренням конвективного теплопереносу. При вдування кисню зневуглецювання металу відбувається по всій ванні. Це обумовлено непрямим механізмом окислення вуглецю: поданий кисень спочатку розчиняється в металі (у тому числі через шлак, куди надходить з реакційної зони у формі оксидів заліза), а потім шляхом конвекції поширюється по всьому об'єму рідкої ванни, де витрачається на окислення вуглецю по реакції [С]+[О] = [СО]. Отже, СО виділяється практично 1 UA 108529 U 5 10 по всій поверхні ванни, хоча поблизу зони вдування кисню інтенсивність виділення СО дещо вище. Таким чином, у даному випадку більша частина СО виділяється в робочий простір, де згоряє з істотно більшою повнотою і більш високим коефіцієнтом використання тепла екзотермічної реакції СО + 0,5O2 = СО2, ніж природний газ від факела горілчаного пристрою. Впровадження даної пропозиції дозволить: • знизити витрати природного газу на виплавку сталі; • скоротити викиди шкідливих речовин в навколишнє середовище; • підвищити продуктивність печей за рахунок збільшення стійкості вогнетривких елементів печі. Існуюча і пропонована режимні карти роботи мартенівської печі додаються. Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво СРСР № 1359307, кл. С 21 С5/04, 1987. 2. Авторське свідоцтво України № 11278, кл. С 21 С5/04, 1996. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб виплавки сталі в подових сталеплавильних агрегатах, що включає плавлення шихти, продувку ванни киснем через склепінні фурми з допалюванням оксиду вуглецю в робочому просторі печі, проведення чистого кипіння, який відрізняється тим, що після закінчення заливання рідкого чавуну у ванні допалюють оксид вуглецю шляхом подачі кисню через три 3 3 склепінні фурми в кількості 5000 м /год. і регенеративним повітрям в кількості 40000 м /год. без подачі природного газу до початку періоду чистого кипіння. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2