журналы подразделения новости подписка контакты home

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

ТЕХНОЛОГИИ

ИТОГИ И ТЕНДЕНЦИИ

РЫНОК ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

РЫНОК ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

ЦЕНОВАЯ ИНФОРМАЦИЯ

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
























"Металлы мира" – №3, 2003

ТЕХНОЛОГИИ

Чтобы лучше горело

Новые энергосберегающие технологии в современном сталелитейном производстве

Тепловая энергия – базовый вид энергии, которую потребляют металлургические заводы. Учитывая проявляющийся на сегодняшний день дефицит невозобновляемых источников энергии и запасов топлива, дороговизну энергоносителей, а также ужесточение требований в части экологической безопасности, многие сталелитейные компании и производители оборудования для металлургических заводов разрабатывают новые энергосберегающие системы и установки. Как показывает практика, это оборудование дает возможность существенно сократить потребление различных видов энергии и топлива, а также значительно сократить выброс в атмосферу загрязняющих веществ.

Новая технология для ЭДП от Danieli

Так, итальянская компания Danieli, осуществив ряд научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок, пришла к выводу, что комбинированные горелки и форсунки повышают эффективность процессов плавления в электродуговых печах (ЭДП). Danieli, используя накопленный опыт эксплуатации первого поколения своих модульных настенных форсунок по впрыскиванию кислорода, углерода и извести, приступила к разработке и внедрению DanHelios® – новой гибкой настенной системы управления потреблением кислорода и топлива в электродуговых печах.

Эта конструкция представляет собой комбинацию горелки и кислородной форсунки и использует четыре индивидуальных режима горения (пламени), во время которых оптимально смешиваются топливо и кислород. Пламя в каждом режиме циркулирует в вихревом потоке вокруг оси форсунки, удаляясь от нее на достаточно большое расстояние и воздействуя на обширные площади, занятые сырьем (металлоломом).

По данным экспертов Danieli, к.п.д. горения во время этих процессов достигает 97%. Другие преимущества системы DanHelios® заключаются в более низкой степени прямого окисления железа, высоком коэффициенте теплопередачи, большом объеме "наброса" факела на стенку топки, а также широком и равномерном распределении теплового потока. Каждая такая установка генерирует 7 МВт энергии и обеспечивает высокую стабильность пламени.

Сверхзвуковое сопло, заостренное вдоль оси форсунки, дает возможность модифицировать высокое пламя горелки в дальнобойный сосредоточенный факел, доставляющий кислород на пропитанный шлаком и металлом поверхностный слой футеровки. Конструкция сопла, по оценкам специалистов Danieli, повышает к.п.д. "наброса" факела на стенку топки на 50%.

В интересах использования характеристик и особенностей системы DanHelios® в полном объеме в ходе ее применения автоматически осуществляется каждый конкретный процесс: плавный розжиг пламени (факела) горелки, увеличение пламени для быстрой расплавки лома, его плавное преобразование в дальнобойный сосредоточенный факел для скоростной плавки лома, попавшего в ванну жидкого металла, постепенная интенсификация подачи кислорода для завершения всех металлургических реакций и создание условий для комбинированного инжектирования углерода и извести для генерирования дополнительной энергии.

Эксперты Danieli утверждают, что риск обратного удара пламени и разбрызгивания металла сведен к минимуму. Это снижает вероятность разрушения панелей водяного охлаждения и огнеупорных материалов. Время перегревания и окисления железа также сокращено. В настоящее время установка DanHelios® проходит промышленные испытания.

Еще одной технологией, обеспечивающей значительную экономию энергии в электродуговых печах, стала система Burnjector компании BOC Group из США, представляющая собой индивидуальную комбинированную установку, состоящую из горелки и устройства инжектирования (впрыска) углерода.

Burnjector, инсталлированная на 165-тонной ЭДП на американском предприятии CitiSteel по выпуску толстолистового проката из углеродистой стали, обеспечила в прошлом году экономию 54 кВт/т электроэнергии, уменьшение ее потребления до 348 кВт/т и сокращение продолжительности плавки от выпуска до выпуска на 13 минут (до 121 минуты).

Специальная конструкция сопла Burnjector помогает создавать и поддерживать длинную, мощную и быстротечную реактивную струю кислорода. Ее коаксиальная форма обеспечивает высококачественную передачу сухого вещества в расплавленную сталь для оптимального смешивания и улучшения ее металлургических свойств. Еще одна система Burnjector была также установлена на австралийском предприятии компании OneSteel по производству сортового проката.

Регенеративные системы сгорания

Американский поставщик печного оборудования компания Seco/Warwick завершила в прошлом году модернизацию двух печей по выплавке алюминия на предприятии фирмы Owens Corning Metal Systems в городе Ричмонде. Это может служить примером внедрения современных технологий в интересах экономии топлива. Seco/Warwick провела всесторонний анализ конструктивных особенностей печей и представила клиенту собственный вариант реализации проекта по реконструкции предприятия под ключ.

Главная рекомендация, которую Seco/Warwick предложила вниманию руководства Owens Corning Metal Systems, заключалась в необходимости инсталляции регенеративной системы сгорания, восстанавливающей тепло из отработанных газов, с целью повышения производительности оборудования, снижения потребления газа и исключения замены печного газохода более крупным устройством.

Объемы работ предусматривали увеличение размеров загрузочных колодцев и замену газоуловителей на установки больших размеров. В дополнение к этому система сгорания одной из печей была модифицирована в регенеративную систему сгорания и контроля, что способствовало увеличению ее плавильных мощностей от 9 тыс. до 16 тыс. фунтов/ч (7,26 т/ч), сократив при этом общее количество потребляемой энергии.

Проект "под ключ" включал: поставку системы сгорания и контроля, огнеупорных материалов для горна, горячей доменной стенки, верхней стенки горелки, стальных конструкций дверной рампы и сборных рам, а также удаление старых и установку новых огнеупорных материалов печи, инсталляцию стальных конструкций и системы сгорания и контроля.

Уже через неделю после повторного ввода в эксплуатацию обе модернизированные плавильные печи компании Qwens Corning Metal System начали выпускать больше продукции, чем они производили до их остановки на реконструкцию. Стивен Пикачио, менеджер Qwens Corning Metal System, отмечает, что "печи, прошедшие модернизацию, способны сегодня выйти на очень высокий уровень производительности, потребляя при этом на 35% меньше топлива, чем прежде".

Эксперты Seco/Warwick, утверждают, что регенеративные горелки лучше всего применять в плавильных печах (а не в томильных или раздаточных), поскольку в этом случае можно гораздо быстрее получить прибыль на вложенные инвестиции.

Термические процессы на базе сгорания топлива были кардинально усовершенствованы в металлургической промышленности в 80-тые годы благодаря появлению регенеративных горелок (regenerative burners), которые, по данным некоторых экспертов, до сих пор наиболее эффективны с точки зрения сбережения энергии с экономией до 65% топлива.

Генеративные керамические горелки были разработаны в 1982 году инженерами британской компании Hotwork Development на базе оригинальных концепций фирмы British Gas Midland Research Station. В дальнейшем они постоянно совершенствовались, поэтому на сегодняшний день представляют собой высокопроизводительные, экологически безопасные и полностью автоматизированные системы сгорания, оснащенные передовыми технологиями управления и сбора данных (supervisory control and data acquisition – Scada).

Регенеративная система сгорания состоит, по меньшей мере, из двух горелок, двух регенераторов с теплоносителем (керамические шары), системы реверсирования ("опрокидывания") потока воздуха и необходимых органов управления. Каждая горелка соединена с регенератором. Когда одна горелка горит, используя воздух, подаваемый на поддон ее регенератора, другая действует в качестве выпускного канала, отводящего отработанные газы для нагревания своего регенератора. Когда последний полностью загружен, реверсивная система изменяет поток воздуха горения и отработанных газов таким образом, что регенератор, накопивший тепловую энергию, переключается на режим горения и нагревает входящий воздух. В это время предварительно охлажденный регенератор подогревается отработанными газами, выходящими из печи через горелку, выполняющую функцию выпускного канала.

Уровень экономии энергии, достигаемый при использовании регенеративных горелок, прямо пропорционален температуре, при которой происходят операционные процессы, т.е. чем выше температура печи, тем больше возможность экономии топлива. Именно по этой причине большая часть регенеративных горелок установлена на печах, функционирующих при температуре свыше 1000°. Срок окупаемости таких горелок составляет менее 2 лет. Они устанавливаются, главным образом, в кузнечных и нагревательных печах, а также в печах для термической обработки металла и выплавки алюминия.

Другими преимуществами регенеративных горелок, помимо экономии энергии, могут быть низкая продолжительность разогрева, что увеличивает производительность, высокая равномерность температуры (важнейший фактор для термической обработки), а для плавки алюминия – ускоренные темпы плавления. Регенеративные горелки работают на природном и сжиженном нефтяном газе, дизельном и тяжелом топливе, а также на газе, применяемом в доменных и коксовых печах.

Олег Зайцев,
по материалам Metal Bulletin Monthly

 
© агенство "Стандарт"