Спосіб опалювання мартенівської печі

1. Спосіб опалювання мартенівської печі, що включає подачу в робочий простір печі з двох протилежних сторін по черзі в режимі реверсування факела палива і окислювача з одночасним відве U 1 3 місце значна перевитрата палива та інших енергоносіїв, посилюється знос вогнетривів склепіння печі та насадок регенераторів, підвищується вірогідність виникнення аварійних ситуацій, пов'язаних з оплавленням поверхневого шару металошихти у „тверді" періоди плавки. Крім того, відомий спосіб опалення має малі можливості керування технологічним процесом виплавляння сталі, так як не дозволяє, у разі необхідності здійснювати процес (на обмежений період часу) без подання енергоносіїв та наявності факелу в печі. Наприклад, для зменшення заносу насадок регенератору порошкоподібними матеріалами в період заправлення подини печі, для зменшення окисного потенціалу газової фази печі в періоди розкислення та випуску плавки і т.п. Відомий, вибраний як найближчий аналог, спосіб опалювання мартенівської печі, що містить подачу в робочий простір печі з двох протилежних сторін по черзі в режимі реверсування факела палива і окислювача з одночасним відведенням із робочого простору печі димових газів, а також принаймні одне за плавку відключення робочого простору печі від димового тракту з припиненням подачі палива і окислювача в піч [2]. При цьому сукупність ознак „відключення робочого простору печі від димового тракту з припиненням подачі палива і окислювача в піч" названа в [2] режимом „термостатичної паузи". При використанні відомого способу за рахунок реалізації режиму „термостатичної паузи" у вказаних вище випадках, які призводять до суттєвого перегріву поверхні ОКТ відносно внутрішніх його шарів, можна здійснити певну синхронізацію процесів зовнішнього і внутрішнього теплообміну в системі „ОКТ - паливний факел - газова фаза печі - склепіння печі" без погіршення нагрівальної здатності печі. При цьому паливо і окислювач (вентиляторне повітря і інтенсифікатор горіння) в робочий простір печі не подаються, і питомі витрати їх на виробництво сталі зменшуються. Оскільки робочий простір печі відключається (ізолюється) від димового тракту, то теплові втрати печі (з газами, що відходять через відвідну головку, з газами, що вибиваються, і випромінюванням з вікон і лючків робочого простору та інші) у періоди реалізації режиму „термостатичної паузи" мінімальні. При цьому також зменшується перегрів поверхні ОКТ, що призводить до поліпшення умов роботи вогнетривів склепіння печі та насадок регенератора. Зменшується вірогідність виникнення аварійних ситуацій, що пов'язані з розплавленням поверхневого шару металошихти у „тверді" періоди плавки. Крім того, розширюються можливості керування технологічним процесом виплавляння сталі шляхом проведення, при необхідності, деяких технологічних операцій в робочому просторі печі без подання у нього енергоносіїв та наявності факела. Проте, при використанні відомого способу не визначені діапазони оптимальних значень тривалості як одного (будь-якого з наявних) періоду реалізації режиму „термостатичної паузи", так і сумарно всіх за плавку вказаних періодів. Якщо величина тривалості одного будь-якого періоду реалізації режиму „термостатичної паузи" 49581 4 тп буде надмірно малою, то практично не буде помітний позитивний ефект від застосування режиму „термостатичної паузи". Якщо величина тп буде надмірно великою, то це може привести до суттєвого зниження нагрівальної здатності печі, збільшення тривалості плавки (і, як наслідок, - до збільшення витрат палива та енергоносіїв), погіршення теплової роботи регенеративних насадок і навіть до виникнення аварійної ситуації, пов'язаної з переохолодженням рідкого металу в „рідкі" періоди плавки. Аналогічні наслідки мають місце і у випадку, коли величина тп знаходиться у діапазоні оптимальних значень, але сумарна тривалість усіх за плавку періодів реалізації режиму „термос татичної паузи" тп перевищує означене критичне значення. Отже відомий спосіб не забезпечує оптимальну організацію режиму „термостатичної паузи", в наслідок чого не використовуються повною мірою можливості вказаного режиму для підвищення ефективності використання палива та мінімізації питомих витрат енергоносіїв без зниження нагрівальної здатності печі, погіршення теплової роботи регенераторів і виключення виникнення аварійних ситуацій. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити відомий спосіб опалювання мартенівської печі,в якому за рахунок забезпечення оптимальних значень тривалості одного (будьякого) та сумарної тривалості усіх за плавку періодів реалізації режиму „термостатичної паузи" підвищується ефективність використання палива та інших енергоносіїв, зменшуються тепловтрати із сталеплавильного агрегату, поліпшуються умови експлуатації вогнетривів склепіння печі і насадок регенератора, зменшується вірогідність виникнення аварійних ситуацій, пов'язаних з переохолодженням металевого розплаву, розширюються можливості керування технологічним процесом виплавляння сталі, що дозволить зменшити питомі витрати палива, окислювача, чавуну та вогнетривів, і, в остаточному підсумку, зменшити собівартість сталі, що виплавляється. Рішення поставленої задачі здійснюється за рахунок того, що в способі опалювання мартенівської печі, що містить подачу в робочий простір печі з двох протилежних сторін по черзі в режимі реверсування факела палива і окислювача з одночасним відведенням із робочого простору печі димових газів, а також принаймні одне за плавку відключення робочого простору печі від димового тракту з припиненням подачі палива і окислювача в піч, відповідно до корисної моделі, тривалість одного періоду плавки з відключеним робочим простором печі від димового тракту та відсутністю подачі палива і окислювача в піч знаходиться в межах від 5 до 45 хвилин, а сумарна тривалість усіх за плавку вказаних періодів становить не більше 90 хвилин. Крім того, тривалість плавки між сусідніми періодами з відключеним робочим простором печі від димового тракту та відсутністю подачі палива і окислювача в піч може знаходитись в межах від 20 5 до 60хв. Кількість періодів з відключеним робочим простором печі від димового тракту та відсутністю подачі палива і окислювача в піч може становити не більше 5 за одну плавку. При використанні режиму „термостатичної паузи" на мартенівських печах промислового масштабу (садінням від 50 до 900т) у випадках суттєвого перегріву поверхні ОКТ, а також при необхідності ведення мартенівського процесу (в обмежений період часу) без подання енергоносіїв та наявності факелу у робочому просторі печі, при тривалості одного будь-якого періоду реалізації режиму „термостатичної паузи" від 5 до 45 хвилин та сумарної тривалості усіх за плавку вказаних періодів - не більше 90 хвилин, унаслідок синхронізації процесів зовнішнього і внутрішнього теплообміну в системі „ОКТ - паливний факел - газова фаза печі - склепіння печі" забезпечується найбільш ефективне використання палива і має місце максимальне збільшення теплового ККД печі, мінімізація питомих витрат енергоносіїв (палива, інтенсифікатора горіння, електроенергії, що витрачається на вироблення вентиляторного повітря) без зниження нагрівальної здатності печі в цілому та погіршення теплової роботи регенераторів. Виключається виникнення аварійних ситуацій, пов'язаних з переохолодженням рідкого металу. При цьому більші значення величин тп із тп та заявлених діапазонів встановлюються на печах з високою нагрівальною здатністю (при швидкості нагріву рідкої ванни в період чистого кипіння не менш 1,5-2,0К/хв.), за наявності продувки ванни киснем, а також у випадках суттєвого перегріву поверхні ОКТ: при тривалім очікуванні подання лому в завалку, при затримках у поданні чавуну після прогрівання шихти, при затримках у випуску готової плавки, при перегріві шихти чи розплаву у ванні при завищенім тепловим навантаженням і т.п. Менші значення величин тп із заятп та влених діапазонів встановлюються на печах з низькою нагрівальною здатністю (при швидкості нагріву рідкої ванни в період чистого кипіння менше 1,0К/хв.), без використання продувки ванни киснем, при незадовільному стані склепіння печі і насадок регенераторів. Рекомендована кількість періодів реалізації режиму „термостатичної паузи" за одну плавку - не більше 5, оптимальна кількість вказаних періодів - 1-3. Рекомендована тривалість плавки між сусідніми періодами реалізації режиму „термостатичної паузи" - не менше 20-60хв. і тим більша, чим менша нагрівальна здатність печі, та чим більша тривалість попереднього періоду реалізації режиму „термостатичної паузи". Якщо величина тп менша за 5хв., особисто при малій кількості періодів реалізації режиму „термостатичної паузи" за плавку, то позитивний ефект від застосування вказаного режиму практично не буде помітний (величина економії палива знаходиться в межах погрішності статистичної обробки даних масивів дослідних і порівняльних плавок). 49581 6 Якщо величина тп більша за 45хв., або якщо величина тп більше за 90 хвилин, то навіть для печей, що мають високу нагрівальну здатність при хорошому стані склепіння і насадок регенераторів, це може привести до зниження нагрівальної здатності печі, погіршенню теплової роботи регенеративних насадок і навіть до виникнення аварійної ситуації, пов'язаної з переохолодженням рідкого металу в „рідкі" періоди плавки. При використанні запропонованого способу опалювання мартенівської печі, паливо (природний, коксовий чи інший паливний газ та/або мазут або інше рідке паливо) подається у робочий простір печі через пальник підвідної сторони печі. У якості окислювача використовується вентиляторне повітря, та додатково може використовуватись інтенсифікатор горіння. Нагріте у підвідної насадці регенератора вентиляторне повітря подають у робочий простір печі через підвідну головку печі. У якості інтенсифікатора горіння може використовуватися технічний чи технологічний кисень або компресорне повітря. Інтенсифікатор горіння може подаватися одним або декількома струменями через пальник (в якому виконані окремі тракти для подання інтенсифікатора) та/або через торцеві або бокові водоохолоджувані фурми. Димові гази відводяться з робочого простору печі через відвідну головку, у відвідну насадку регенератора і далі через димовий боров в котел-утилізатор і димар. Підвідні і відвідні сторони печі (головки, пальники, насадки регенераторів і т.п.) міняються місцями відповідно після реверсування факела. Перекидання клапанів системи реверсування факела здійснюється автоматично за рахунок встановленої на печах системи автоматичного управління (далі - САУ) реверсуванням факела (перекиданням клапанів) - [1, стор. 284]. В процесі реверсування факела (з одного боку печі на інший) САУ закриває засувки подачі палива, інтенсифікатора горіння, а також клапан подачі вентиляторного повітря на подавальній стороні і димовий клапан (або димовий шибер в залежності від конструктивного виконання печі) на відвідній стороні (це перша половина процесу реверсування факела), відкриває димовий клапан на новій відвідній стороні, клапан подачі вентиляторного повітря, а також засувки подачі інтенсифікатора горіння і палива на новій подавальній стороні (це друга половина процесу реверсування факела). Для реалізації запропонованого способу опалювання мартенівської печі в САУ реверсуванням факела вводяться невеликі зміни, що забезпечують при команді (з пульту печі) на виконання режима „термостатичної паузи" реалізацію позачергового процесу реверсування факела з установкою (завданням) спеціального часу затримки ( тп , рівного від 5 до 45хв.) між виконанням операцій першої і другої половини процесу реверсування факела. У період вказаного часу затримки реалізується режим „термостатичної паузи" тривалістю тп , що полягає у відключенні робочого простору печі від димового тракту при припиненні подачі енергоносіїв в піч. Після цього САУ реверсування факела переходить у 7 49581 звичайний режим роботи. Режим „термостатичної паузи" з встановленим значенням тп із заявленого діапазону (5-45хв.) включається (і вимикається достроково при необхідності) з пульта печі, де знаходяться всі основні керуючі ключі САУ реверсуванням факела. Там же розташовується задавач величини тп , та лічильник сумарної тривалості усіх за плавку періодів реалізації режиму „термостатичної паузи" тп . Якщо величина тп перевершує 90 хвилин вмикається сигналізація. Після кожної плавки показання лічильника параметра тп обнулюється. При використанні запропонованого способу опалювання на мартенівських печах, що працюють з продуванням ванни киснем через фурмені дуттьові пристрої, в періоди реалізації режиму „термостатичної паузи" подача дуття у ванну печі повинна автоматично вимикатися. В „рідкі" періоди плавки з інтенсивним окисленням вуглецю розплаву (від початку заливання чавуну до кінця періоду „поліровка") режим „термостатичної паузи" не використовують. Запропонований спосіб пройшов досліднопромислове випробування при опаленні 400тонної мартенівської печі в умовах ВАТ «МК «Азовсталь». Піч опалюється мазутом і природним газом високого тиску, які подаються в процесі мартенівської плавки у агрегат через газомазутний пальник підвідної сторони печі. Природний газ використовується в якості палива, а також як первинний і вторинний розпилювач мазуту. Вентиляторне повітря підігрівається в регенеративному теплообміннику та подається через підвідну головку печі. В результаті в робочому просторі печі формується факел, в якому здійснюються процеси взаємодії палива і окислювача. Для інтенсифікації процесу горіння палива та підвищення температури факела використовується інтенсифікатор горіння (стислий кисень), який подається зі сторони подання палива у вигляді потоку нижче газомазутного факела. Продування ванни киснем не здійснюється. Димові гази відходять із печі через відвідну головку, регенератор, боров, котел-утилізатор і димар. Залежно від періоду плавки теплове навантаження печі знаходиться в межах 85200ГДж/годину, витрата інтенсифікатора горіння (кисню) 1,5-2,5 тис. м3/годину, витрата вентиляторного повітря 40-80 тис. м3/годину. У САУ реверсуванням факела, засновану на релейній електричній схемі, було встановлено два додаткові реле, і за заявленим способом реалізувалося завдання часу затримки тп , що дорівнює від 5 до 45хв. - між виконанням операцій першої і другої половини процесу реверсування факела. При включенні (сталеваром з пульта печі) режиму Комп’ютерна верстка А. Крулевський 8 «термостатичної паузи» реалізовувалось позачергове реверсування факела, при якому встановлювався режим «термостатичної паузи» тривалістю тп (величина тп встановлюється здавачем часу з пульта печі), після якого піч продовжувала роботу у звичайному тепловому режимі. Було проведено 5 порівняльних плавок в умовах тривалої затримки у поданні металолому в період „завалка" (при очікуванні подання лома більш 30хв.) без використання режиму «термостатичної паузи». Потім проведено 5 плавок у аналогічних умовах з використанням режиму «термостатичної паузи» у період „завалка" (з кількістю періодів реалізації режиму «термостатична пауза» - 1-3 та тривалістю одного періоду „термостатичної паузи" тп = 1530хв.). Отримано, що за рахунок використання нового способу опалення мартенівської печі величина економії палива (мазут + природний газ) в перерахунку через умовне паливо склала 315кг.у.п./т сталі без подовження тривалості плавки (відносно середнього показника порівняльних плавок). Крім того, при цьому також отримана економія кисню у розмірі до 7м3/т сталі. Використання запропонованого способу у випадках, що призводять до суттєвого перегріву поверхні ОКТ, а також при необхідності ведення мартенівського процесу (в обмежений період часу) без подання енергоносіїв та наявності факелу у робочому просторі печі, за рахунок забезпечення оптимальних величин тривалості одного та сумарної тривалості всіх за плавку періодів реалізації режиму «термостатичної паузи» дозволяє підвищити ефективність паливо використання в робочому просторі сталеплавильного агрегату, зменшити тепловтрати з нього, поліпшити умови експлуатації вогнетривів склепіння печі та насадок регенератора, зменшити вірогідність виникнення аварійних ситуацій, пов'язаних з «охолоджуванням» металевого розплаву, розширити можливості керування технологічним процесом виплавляння сталі, що, у свою чергу, дозволяє зменшити питомі витрати палива, інтенсифікатора горіння, електричної енергії і вогнетривів на виплавляння сталі, та, в остаточному підсумку, зменшити собівартість сталі, яка виплавляється. Джерела інформації: 1. Общая металлургия / Е.В. Челищев, П.П. Арсентьев, В.В. Яковлев, Д.И. Рыжонков. - М.: Металургия, 1971. - 480 с. 2. Разработка и внедрение новых энергосберегающих способов отопления мартеновских печей ОАО «МК «Азовсталь» / А.В. Сущенко, А.И. Травинчев, А.В. Воробьев и др.// Металл и литье Украины. - 2001. - № 10-11. - С.29-30. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601