Актуальность ПУТ n n n Черная металлургия

Актуальность ПУТ

n n n Черная металлургия – ведущая область промышленности, во многом определяющая экономический потенциал страны. Основной стадией производства черных металлов является доменное производство. Уровень энергетических затрат при выплавке чугуна определяет его стоимость и себестоимость конечной металлопродукции. Производство чугуна тесно связано с производством кокса и зависит от него. Применение кокса в доменной плавке, был изобретёно в 1735 г. Кокс является наиболее дорогим и дефицитным компонентом шихты при выплавке чугуна. Доля кокса в себестоимости чугуна составляет от 40 до 60 %. 2

Функции кокса в домне Источник тепла Источник газопроницаемости шихты Восстановитель руды 3

n Актуальность вопроса снижения расхода кокса обуславливается следующими факторами: ¨ ¨ ¨ n кокс - дорогостоящий продукт; дефицит коксующихся углей и рост цен на них; ухудшение качества коксующихся углей Кроме дефицита коксующихся углей, производство кокса практически во всех странах с развитой черной металлургией связано со следующими основными проблемами: ужесточение требований по защите окружающей среды, выполнение которых в коксохимическом производстве требует инвестиций на модернизацию коксовых батарей; ¨ устаревший парк коксовых батарей и высокие капитальные затраты на строительство новых. ¨ Металлурги шли по пути замены кокса мазутом, природным газом, ПУТ и другими углерод содержащими веществами. 4

К 1965 г был внедрён мазут, позднее природный газ практически на всех доменных производствах, обеспечив снижение расхода кокса на 10 -20%. Природный газ становится дорогим энергоносителем, стоимость которого выросла в несколько раз и практически достигла стоимости кокса. В связи с непредсказуемостью поведения рынка нефти и газа и для снижения зависимости от стран доноров углеводородов в 80 -х годах прошлого века начались работы по выплавке чугуна с применением энергетических углей. Это вызвано тем, что запасы некоксующихся углей во много раз превышают коксующиеся марки угля, их распространенность, доступность добычи и относительно низкая стоимость. В настоящее время всех развитых странах мира активно идёт процесс освоения, внедрения, и модернизации технологии вдувания пылеугольного топлива (ПУТ) в горн доменной печи с целью замены им части кокса, газа и мазута. 5

n n Удовлетворение природоохранных требований при производстве кокса возможно также путем применения для производства кокса новых технологических процессов и агрегатов, позволяющих расширять спектр углей в коксовой шихте без ухудшения качества получаемого кокса. Снижение удельного расхода кокса в доменной плавке достигается решением двух относительно независимых задач: ¨ снижение суммарного расхода топлива на выплавку чугуна в доменной печи; ¨ снижение расхода кокса, за счет увеличения расхода вдуваемого в фурмы топлива. 6

n Первая задача решается ¨ ¨ ¨ ¨ n путем улучшения качества железорудных материалов и кокса, повышения эффективности теплообмена в печи за счет оптимизации распределения шихтовых материалов и газа по радиусу печи, снижения потерь тепла, повышения температуры дутья, модернизации доменных печей и их инфраструктуры, уменьшения времени их простоя, повышения производительности печей. Экономическая эффективность решения второй задачи определяется ¨ ¨ техникой и технологией вдувания топлива, соотношением стоимости вдуваемого топлива и кокса. Решение этой задачи еще в большей мере, особенно при вдувании пылеугольного топлива, зависит от качества применяемого кокса и железорудных материалов. 7

Преимущества применения ПУТ n n n За последние 20 лет вдувание ПУТ освоено в доменных цехах более чем в 25 развитых странах мира; с его использованием в 2000 г. выплавлено около половины годовой выплавки чугуна (около 300 млн. т); Расход ПУТ на 1 т чугуна достиг 170 -290 кг, доля замены им кокса - 35 -50%. Ведутся работы по качественному совершенствованию данной технологии с целью повышения доли замены кокса до 60 -70%; На протяжении последних 20 лет практически все новые или реконструируемые доменные печи за рубежом строили в комплексе с современными пылеугольными установками: Испания, Бразилия, Ю. Корея, Турция и др. ; 8

n Практика зарубежных фирм в последние 20 лет подтвердила, что массовое промышленное внедрение пылеугольной технологии приводит к: снижению капитальных затрат и площадей, занятых оборудованием, эксплуатационных расходов; ¨ повышению производительности труда; ¨ повышению доли спекающихся углей в коксовой шихте и улучшению качества кокса; ¨ снижение загрязнения водного и воздушного бассейнов вредными выбросами. ¨ 9

n Практическая ценность замены природного газа на ПУТ непосредственно состоит в том, что полная замена приведёт к повышению всех главных показателей доменной плавки, к ним относятся: n - одним из преимуществ применения ПУТ являются его минимальное воздействие на температуру горна и выход горновых газов; - важным достоинством ПУТ является более высокое отношение С/Н. ; n 10

Следствием низкого значения С/Н для природного газа и мазута являются высокие затраты тепла на диссоциацию углеводородосодержащих соединений, большой выход продуктов горения, относительно низкая температура горения; n - применение ПУТ обеспечивает снижение расхода кокса; n - при вдувании в горн доменной печи ПУТ улучшаются условия восстановления кремния и науглероживания железа. 11

n Использование ПУТ в доменных печах при сравнительно высоких капитальных затратах на системы его подготовки и подачи к печам, а также его распределения по фурмам, сравнительно быстро окупается за счет: – меньших цен на угли; – экономии капитальных затрат от вывода из строя устаревших коксовых печей и уменьшения выбросов в атмосферу при снижении объемов коксохимического производства; – уменьшения доли низкокачественных углей для производства кокса, что позволит улучшить его качество; – снижения текущих расходов при более высоком коэффициенте замены кокса углем по сравнению с природным газом. 12

Проект внедрения технологии вдувания пылеугольного топлива в горн доменных печей имеет возможность использования в больших количествах дешевого топлива, имеет самую высокую степень замены кокса, простое и надежное оборудование, отработанную промышленную технологию. 13