журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
2003 год
2004 год
рубрики
ТЕМА НОМЕРА

ИТОГИ И ТЕНДЕНЦИИ

ТЕХНОЛОГИИ

ТОРГОВЛЯ

РЫНОК ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

РЫНОК ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ЦЕНОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"Металлы мира" – №9, 2001

ТЕХНОЛОГИИ

Закон сбережения энергии

Новые технологии термической обработки стали

Термическая обработка – важная стадия в производстве стальной продукции, а расходы на эксплуатацию нагревательного оборудования составляют значительную долю в ее себестоимости. Поэтому сегодня, когда речь заходит о модернизации или замене таких устройств, и покупатели, и поставщики оборудования обращают внимание, в первую очередь, на энергоемкость. Так, например, руководство итальянской компании Technit Technologies, производящей и поставляющей нагревательные печи, объявило главной целью своей производственной политики достижение высокой энергетической экономичности изготавливаемого оборудования. К этому стремятся и многие прочие производители установок по термической обработке стали, а также их клиенты.

Последовательный нагрев

В настоящее время в своих новых нагревательных печах компания Technit Technologies применяет компьютерные системы управления разогревом печи или так называемую систему последовательного нагрева. Монтаж первой такой установки для нагревания заготовок для балок был осуществлен на предприятии корпорации Arbed в Люксембурге. Интересно, что в США подобная технология до сих пор не используется. Система последовательного нагрева позволяет подавать тепло в необходимую зону быстрее и эффективнее, чем обычная нагревательная система. В установках Technit Technologies в отличие от действующих сегодня нагревательных печей горелки в печных зонах выключаются на тех стадиях, где подача тепла излишня, и включаются там, где это необходимо. В последнем случае они функционируют на 100% своей мощности.

Такая технология имеет два преимущества. Во-первых, включение горелок на полную мощность позволяет сократить выброс оксидов азота – основного загрязняющего вещества, образующегося в результате работы нагревательной системы. Во-вторых, операция может осуществляться при более низких температурах, поскольку заготовка нагревается более равномерно. Так, температура в зоне выдержки (томления) металла в печи Technit Technologies на заводе Arbed была снижена на 15°, что позволило уменьшить расход тепловой энергии.

В нагревательной печи Technit Technologies, установленной на новом заводе компании Ipsco по выпуску толстолистовой стали в штате Алабама, применяется система компьютерного моделирования подачи тепла, действующая в режиме реального времени. Она дает возможность правильно смоделировать процесс нагрева сляба до оптимальной температуры, необходимой для качественной прокатки. Такая технология тоже содействует повышению к.п.д. печи и качества производимой продукции.

Система моделирования подачи тепла осуществляет мониторинг температуры, при которой сталь подается в чистовую (отделочную) клеть. Эксперты Technit Technologies утверждают, что от правильного выбора именно этих температурных параметров зависит качество готовых стальных изделий. Руководство Technit Technologies также подчеркивает, что в последнее время компания проводит комплекс научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по усовершенствованию печных горелок с целью снижения выбросов оксидов азота, поскольку оборудование, производимое Technit Technologies, должно полностью отвечать строгим требованиям европейских стандартов по защите окружающей среды.

Установку новых энергосберегающих нагревательных печей проводят и другие поставщики оборудования для металлургической промышленности. Так, например, новая печь с шагающим подом производства фирмы Stein Heurty, введенная в эксплуатацию на принадлежащем концерну Stelko предприятии Lake Ene Steel в Канаде, более экономична, чем две старые заводские толкательные печи. Потребление тепла в новой печи составляет 1,65 ГДж, а в старых – 2,3 ГДж на 1 метрическую тонну стали. Это позволило существенно снизить расход тепловой энергии на установке Stein Heurty. Температура в зоне выдержки (томления) металла новой печи может регулироваться с обеих сторон, что дает возможность осуществлять равномерный нагрев слябов. Выпуск слябов осуществляется при температуре 1270°С. Стоимость новой печи составляет $46 млн., а ее установка на Lake Ene Steel позволила предприятию увеличить выпуск стали на 500 тыс. т в год. Stelko планирует повысить топливную экономичность и двух старых толкательных (проходных) печей за счет реконструкции печных заслонок с целью исключения утечки через них тепловой энергии.

Наряду с этим ужесточение требований по защите окружающей среды приводит к задержкам или отсрочкам монтажа новых нагревательных печей на ряде предприятий. Так, руководство американской компании Bricmont, производящей и поставляющей печное оборудование, отмечает, что несколько новых проектов с ее участием были заморожены из-за той неопределенности, которая возникла при толковании различных регуляционных документов по защите окружающей среды. На получение разрешения по такому параметру как выброс в атмосферу оксидов азота уходит масса времени. В некоторых регионах США подобные правила настолько ужесточены, что этот процесс может занять целый год и даже более! Так, например, новая печь производства Bricmont, которую компания Nucor приобрела в 1997 году, до сих пор находится в разобранном состоянии на предприятии Nucor в Норфолке (штат Небраска), как, впрочем, и две черновые клети, которые должны быть установлены вместе с нею.

Менеджеры Nucor жалуются, что оборудование стоимостью $8-9 млн. простаивает, поскольку официальные лица из Агентства по охране окружающей среды (Enviromantal Protection Agency – EPA) не дают добро на его ввод в эксплуатацию. Со своей стороны, EPA и представители штата Небраска хотят убедиться в том, что Nucor использует в Норфолке передовые технологии для предотвращения загрязнения атмосферы. Печь, которую концерн приобрел у Bricmont, оснащена устройством переработки отработанных газов. Она осуществляет забор отходящих газов и пропускает их повторно через горелку, благодаря чему количество выбрасываемых в атмосферу оксидов азота существенно снижается. Руководство Nucor надеется, что, изучив спецификацию этого устройства, EPA, наконец, выдаст разрешение на монтаж печи в Норфолке. На ее установку уйдет от трех до четырех месяцев.

От толкательной печи –

к шагающему поду

Некоторые сталелитейные компании в настоящее время переключаются с установки толкательных печей на монтаж нагревательных печей с шагающим балочным подом. К этому их вынуждают две причины. Во-первых, сталь в виде полуфабриката в печи с шагающим подом нагревается до необходимой температуры значительно быстрее, поскольку ее подогрев идет как сверху, так и снизу. Это позволяет увеличить производительность печи. Так, производительность новой установки с шагающим балочным подом, которую недавно закупила Nucor, составит 110 т продукции в час (действующая в настоящее время печь производит только 68 т в час).

Во-вторых, качество стали, изготавливаемой с помощью печей с шагающим подом, выше, чем у металла, выпускаемого толкательными печами, где сляб "проталкивается" через печь, в результате чего на его нижней поверхности могут образовываться царапины, которые затем остаются и на полосе. В печи с шагающим подом сляб поднимается, затем подается вперед, а потом опускается, что исключает механические повреждения. В толкательных установках слябы иногда могут падать с высоты около двух метров на стол прокатного стана. Понятно, что, когда 30-тонная заготовка падает с такой высоты, она не защищена от повреждений. Во избежание этого фирма Technit Technologies установила специальные экстракторы на заводе компании LTV в Кливленде и на предприятии National Steel. И, хотя операция по "проталкиванию" сляба через печь осталась прежней, его падение на стол прокатного стана теперь исключается.

Некоторые предприятия наращивают свои производственные мощности без установки новых нагревательных печей. Так, компания Tamco (штат Калифорния) израсходовала $1 млн. на повышение производительности своей печи с шагающим подом от 85 до 95 т в час. Добилась она этого за счет увеличения размеров горелок в зоне предварительного нагрева.

Производители стали проводят модернизацию и другого нагревательного оборудования, в том числе отжигательных печей. В рамках проекта стоимостью $80 млн. по модернизации отделочного прокатного стана по выпуску полосы из специальных сплавов американская компания Carpenter Technology установила на предприятии три новые вертикальные отжигательные печи производства фирмы Ebner. Они были введены в эксплуатацию в 1999 году, а все работы по реализации этого проекта завершились летом 2000 года.

По данным руководства Carpenter Technology, установка вертикального печного оборудования позволила существенно повысить качество выпускаемой продукции. Именно благодаря применению вертикальных печей случаи отбраковки стали вследствие ее разрушения при растяжении происходят крайне редко. Этому также содействуют усовершенствованные органы управления и контроля отжигательных установок, высота которых составляет более 23 м.

Специалисты Carpenter Technology отмечают, что отжиг тонкой полосы в горизонтальных отжигательных печах компании вызывал растяжение материала. Применение вертикальных установок позволило ликвидировать и этот недостаток. Кроме того, стальная полоса содержит масляные и прочие отходы, образующиеся в результате предыдущих прокатных операций. Это масло по мере сжигания образует нарост в форме бугра – настыль – на верхней поверхности печи, который со временем падает и повреждает стальную полосу. На ликвидацию этих повреждений уходят значительные средства. В вертикальных печах этого не происходит, поскольку полоса движется в вертикальном направлении и настыль падает на землю, не причиняя вреда. В настоящее время компания Carpenter Technology производит 70% полосового проката с применением вертикальных установок.

Источники энергии

Для энергопитания нагревательных печей применяются различные виды тепловой энергии. Так, компания Jersey Shore Steel Co. (штат Пенсильвания) подает на свою новую нагревательную печь, установленную в прошлом году, газ из органических отходов, получаемый в результате естественного разложения мусора. Это позволило ей снизить на 15% энергетические затраты. Территория для захоронения отходов находится на расстоянии 4 км от прокатного завода Jersey Shore Steel Co., и, когда 20 лет назад началась ее эксплуатация, в землю были заложены трубы для экстракции газа, образующегося в процессе гниения. В настоящее время этот газ по пластиковому трубопроводу диаметром 8 дюймов поступает на предприятие Jersey Shore Steel Co. Компания приступила к использованию данного топлива в 1999 году и осуществляла с его помощью нагрев 30-тонной печи производства фирмы Salem. В конце прошлого года Jersey Shore установила новую нагревательную печь Bricmont с шагающим подом мощностью 40 т в час, для питания которой тоже применяется газ из органических отходов.

Компания Jersey Shore не выпускает сталь. Она осуществляет нагрев и перекатку старых рельсов в уголковый металлический профиль для мебельной промышленности. Брокеры фирмы поставляют рельсы со всего мира, в том числе из Северной Америки, Германии, Польши и России. Газ из органических отходов составляет половину той тепловой энергии, которую Jersey Shore применяет для питания нагревательной печи. Он используется для эксплуатации двух печных зон, третья же функционирует на природном газе.

Газ из органических отходов генерирует энергию объемом 25 млн. британских тепловых единиц в час (1 млн. БТЕ = 1,055 кДж), на которой работают зона предварительного нагрева, потребляющая 12 млн. БТЕ в ч, и зона выдержки металла (18 млн. БТЕ в час). Последняя пока эксплуатируется лишь на 50% своей мощности, таким образом, обе зоны потребляют 21 млн. БТЕ в час. Третья (промежуточная) зона потребляет 26 млн. БТЕ в час и функционирует на природном газе или нефтяном топливе в зависимости от цен на эти продукты.

По данным экспертов Jersey Shore, некоторые компании, в частности, канадская Gerdau Courtice Steel, тоже применяют газ из органических отходов для питания своих нагревательных печей. Gerdau Courtice Steel, однако, использует специальную установку для смешивания такого газа с природным в определенном соотношении, после чего смешанное топливо подается в печь. Такую технологию руководство Jersey Shore считает для себя не совсем приемлемой, поскольку компания получает топливо для разных печных зон из нескольких независимых источников и не всегда использует для этих целей природный газ (из-за высоких цен на него). Так, например, в текущем году операторы Jersey Shore в период от рождественских праздников и до мая месяца для эксплуатации промежуточной зоны печи применяли нефтяное топливо, а для зон предварительного нагрева и томления металла – газ из органических отходов. Природный газ из-за высокой цены на него не использовался вообще. Переоборудование старой и новой нагревательных печей для сжигания в них газа из органических отходов обошлось Jersey Shore в $100 тыс.

Во время энергетического кризиса 70-х годов многие американские производители стали вместо природного газа для питания своих нагревательных печей начали применять тяжелые нефтяные продукты. Повторится ли эта история сегодня вновь в свете тех высоких цен на природный газ, которые были характерны для этого вида топлива прошедшей зимой? Очень даже может быть, считает руководство компании Bricmont. Ее президент Дэвид Гилберт полагает, что, поскольку спрос на газ продолжает расти, то и цены на него будут выше, чем на нефть. Скорее всего, считает он, для нагрева печей сталелитейным корпорациям вновь придется использовать нефтяное топливо, поэтому опыт 70-х годов им, наверняка, пригодится.

Вместе с тем, такая ситуация, безусловно, приведет к необходимости переоборудования горелок и реформированию органов управления действующих печей, работающих на природном газе. И здесь свое слово должны сказать экономисты сталелитейных предприятий. Ведь в случае падения цен на газ деньги, вложенные в модификацию нагревательного печного оборудования для его эксплуатации на нефтяном топливе, будут просто выпущены на ветер. Их суммы немалые, поскольку для этих целей необходимо построить дополнительные объекты инфраструктуры, в частности, нефтяные резервуары и насосные станции. Возрастут затраты и на обслуживание таких печей. Именно по этим причинам большая часть американских сталелитейных компаний продолжает пока отдавать предпочтение нагревательным печам, работающим на природном газе.

Олег Зайцев,
по материалам NewSteel

 
© агенство "Стандарт"