Виталий Скляр - Прогрессивные энерго- и ресурсосберегающие металлургические технологии. Учебное пособие для обучающихся по направлению «Металлургия»

В доменном цехе образуются и тепловые ВЭР. Используется в основном тепло дымовых газов доменных воздухоподогревателей. Температура этих газов может составлять 150…600 °С. Теплосодержание этих газов применять их в котлах-утилизаторах, а также для нагрева самого доменного газа до подачи в газовую утилизационную бескомпрессорную турбину.

К тепловым ВЕР доменного производства относят также физическое тепло основного продукта – чугуна и побочного продукта – шлака. Теплосодержание чугуна фактически полностью используется при дальнейшем производстве стали. Использование же теплоты шлака возможно на установках по грануляции доменного шлака (который используется как строительный материал). В этих установках шлак, имеющий температуру 1200…1500 °С, сначала продувают воздухом, который нагревается при этом до 600 °С. Полученный теплый воздух могут использовать для выработки пара, а тепло остывающих гранул шлака для нагрева воды и выработки пара в котле-утилизаторе.

Физическое тепло шлака можно непосредственно у доменной печи во время его выпуска. Для этого непосредственно над шлаковой леткой и каналом устанавливаются плиты-холодильники, нагревающиеся от тепла шлака, внутри которых проложен змеевик, по которому идет воздух или газ для вдувания через фурмы в доменную печь.

В качестве ВЭР используется и коксовый газ, который образуется при производстве кокса, в процессе разложения и выделения органических веществ из каменного угля при нагреве в коксовых батареях без доступа воздуха. Характеристика коксового газа приведена в таблице 1.

Коксовый газ применяется в основном в виде смеси с доменным газом для сжигания в мартеновских печах или воздухоподогревателях доменных печей, в нагревательных колодцах и методических печах цехов прокатки и термической обработки металла. Возможно его сжигание в парогазовых и газотурбинных установках для производства электроэнергии.

Косовый газ используется и как тепловой ВЭР. Охлаждение коксового газа производится в основном за три этапа, тепло, отобранное на каждом этапе можно использовать на разные нужды. Тепло первой стадии получают при охлаждении стояков коксовой камеры. Отобранное тепло может использоваться для производства горячей воды и пара. На второй стадии тепло отбирается в газосборниках, но широко не используется. Отбираемое низкотемпературное тепло на третьей стадии (первичные холодильники) используется для нагрева улавливающих растворов, которые используются для очистки коксового газа от серы.

На многих коксохимических предприятиях производится утилизация и физической теплоты самого кокса. Это становится возможным в случае применении технологии сухого тушения кокса, которая предусматривает его охлаждение инертным газам, а не водой (мокрое тушение). По этой технологии инертный газ пропускают через горячий кокс в специальной камере, при этом он нагревается до температуры 650…850 °С. Нагретый инертный газ направляется в котел-утилизатор, или применяется для подогрева воздуха и газа для горения в коксовой батарее, а также в камере подогрева исходной угольной шихты перед загрузкой в коксовую батарею.

Конвертерный газ образуется во время конвертерной плавки стали. При продувке жидкого чугуна кислородом через фурму углерод содержащийся в чугуне сгорает с образованием оксидов СО и СО 2. Состав и свойства конвертерного газа приведен в таблице 1.

Ограниченность использования конвертерного газа связана с сильным изменением его выхода и химического состава в процессе продувки, что не позволяет осуществлять его стабильную подачу в агрегат для утилизации. Поэтому во многих случаях конвертерный газ сжигают тут же на свече, поскольку он сильно токсичен.

Конвертерный газ сжигают в паровых котлах, расположенных рядом с конвертером, а также используют для отопления камер предварительного подогрева металлолома перед его загрузкой в конвертер. В случае организации операции забора конвертерного газа для последующего использования на большом расстоянии от конвертера необходимо его предварительное охлаждение и очистка, он может использоваться для сжигания в энергетических агрегатах, как химическое сырье или восстановитель для железорудного сырья.

Ферросплавный газ образуется в закрытых печах для выплавки ферросплавов, характеристика газа приведена в таблице 1. В связи с большой загрязненностью пылью и токсичностью, ферросплавный газ в основном сжигали тут же на свечах. Но возможно и его использование как топливного ВЭР после операции очистки от пыли.

На аглофабриках в качестве ВЭР могут использоваться тепло воздуха, охлаждающего агломерат, и тепло самих агломерационных газов, которые направляются в котел-утилизатор.

В прокатных цехах образуются только тепловые ВЭР. В основном широко используется тепло дымовых газов нагревательных колодцев и методических печей. Поскольку их КПД достаточно низок, то тепло дымовых газов потребляется в котлах-утилизаторах, а тепло охлаждающей воды, которая охлаждает элементы печи (балки, глиссажные трубы), используется в СИО для получения пара высокого давления. Возможно также и использование тепла готовой продукции.

1. Что такое вторичные энергоресурсы, и на какие виды они делятся?

2. Назовите вторичные энергоресурсы, которые вырабатываются в металлургических агрегатах и где они используются.

Окускование руды является необходимой операцией перед загрузкой ее в шахтную печь, которая обеспечивает требуемую проницаемость столба шихты и прочность материала. Для доменной печи используется агломерат и/или окатыши, а для шахтных печей прямого восстановления только окатыши.

Агломерацией называется процесс спекания шитовых материалов на движущейся колосниковой решетке агломерационной машины. Для спекания к руде добавляют кокс, известняк и другие материалы, смешивают, смачивают водой, окомковывают и загружают на колосниковую решетку, которая последовательно проходит через всю агломерационную машину как конвейер. После прохождения зоны сушки поджигается кокс, находящийся в агломерате и в результате его горения происходит спекание шихтовых материалов в прочные куски и частичное восстановление оксидов железа.