Металлургия » Электрометаллургия стали » Системы подогрева стального лома.

Системы подогрева стального лома.

 (голосов: 0)
Системы подогрева стального лома.
Предварительный подогрев лома с целью сокращения расхода электроэнергии интенсивно прорабатывался в 70-80 годы. Были предложены оригинальные решения как, например, печь-тандем (ASEA, Швеция) и процесс «Констил» (Continuous electric furnace steelmaking — CONSTEEL process, США). В печи тандем имеются две печные ванны и два оборотных свода. Каждый из двух сводов можно устанавливать над любой ванной. В одном своде имеются отверстия под электроды, а другой является монолитной крышкой. В каждой печи установлено по три стеновых горелки. В верхней части стен расположены отверстия для отвода продуктов горения. Экономия электроэнергии в такой печи составляла 175 кВгч/т при часовой производительности 30 т/ч.
Процесс «Констил» воплощает в себе концепцию производства стали в дуговой печи при непрерывной загрузке подогретого лома или губчатого железа и использовании тепла отходящих газов. Первый агрегат Констил был опробован начиная с 1985 г. на заводе фирмы «Nucor Steel» в Дарлингтоне. Система питания металлоломом на этом заводе включала каскад из 4 конвейеров шириной 1,2 м, глубиной 0,3 м и длиной 75 м. Подогреватель лома имел длину 18 м. Металлолом подогревали до 500°С за счет тепла отходящих газов и с помощью газовых горелок. Дуговая печь с диаметром кожуха 4,85 м, снабженная трансформатором мощностью 26 МВА и электродами диаметром 457 мм, выдавала плавки весом 32 т в среднем за 35 мин. Загрузка металлолома на конвейер производилась магнитными шайбами непосредственно с железнодорожных платформ. Дуговая печь работала синхронно с МНЛЗ. Работа установки Констил показала ее значительные экономические преимущества, которые тем больше, чем выше стоимость электроэнергии. Поэтому было решено построить такую установку на заводе фирмы Florida Steel в Чарлотте рядом с уже работающей дуговой печью. Система питания здесь включает каскад из 3-х конвейеров шириной 1,37 м, глубиной 0,3 м и длиной 80 м. В подогревателе длиной 24 м лом нагревается до 700°С за счет тепла отходящих газов и с помощью газовых горелок. Для дожигания СО введена система подачи кислорода.
Однако печь-тандем не отвечает современным условиям высокоинтенсивной эксплуатации дуговых печей. Процесс Констил неудобен в планировке и затрудняет транспортные операции в печном пролете.
Наиболее всего распространена низкотемпературная система подогрева стального лома отходящими газами от дуговой печи.
Загрузка стального лома ведется двумя корзинами — одна корзина холодного лома и одна после подогрева. В результате предварительного подогрева лома расход энергии сокращается до 35 кВт-ч/т, топлива для горелок — до 1,5 кг/т, кислорода — до 3 м3/т и продолжительность от выпуска — до 5-6 мин. Температура нагрева скрапа 200-250°С.
Существующие установки для предварительного нагрева лома вне печи или прямо в корзинах, имеют следующие недостатки:
— не обеспечивают интенсивный подвод первичной тепловой энергии сжигаемого топлива к лому, вследствие потерь энергии в камерах дожигания;
— большие потери энергии отходящих газов между печью и корзиной для лома;
— наполнение газоходов пылью;
— нельзя обеспечить интенсивный нагрев лома без повреждения корзин или оплавления лома;
— недостаток времени предварительного нагрева на высокопроизводительных печах;
— значительное время отключения электроэнергии от печи при загрузке лома;
— сложно удовлетворить экологические требования, особенно в процессе транспортировки корзины с горячим ломом к печи;
— загрузка лома должна осуществляться точно в соответствии с циклом нагрева;
— связь с оборудованием перед печью снижает гибкость технологического процесса.
С целью устранения перечисленных недостатков нагрева лома вне печей, фирма Fucks («Фукс», Германия) в условиях повышения стоимости электроэнергии и ужесточения требований по охране окружающей среды, создала новую печь с шахтой для внутреннего подогрева лома. В настоящее время такая печь сооружается на комбинате «Северсталь» (г. Череповец). Вместимость печи 150 т, а масса плавки — 120—125 т, т. е. в печи остается 25-30 т жидкого металла (работа с «болотом»). Шахта имеет габариты 6340 х 2500 мм и высота — 7000 мм. В завалке можно использовать наряду со скрапом жидкий чугун. Планируемый цикл плавки — 52 минуты, из них — 38 минут — под током, удельный расход электроэнергии — 318КВтч/т. Наряду с плавильным агрегатом монтируется и установка внепечной обработки типа «ковш-печь». Такие результаты достигаются благодаря специальной конструкции дуговой печи с загрузочной шахтой на ее своде. При этом изменяется профиль ванны, которая имеет эллипсовидную форму для возможности сооружения шахты в стороне от электродов.
В однованную печь первая завалка производится как и в обычной дуговой печи либо при отвернутом своде, либо при выкатке из-под свода корпуса печи. Подвалка же осуществляется через шахту на своде печи. Отходящие из печи газы проходят через шахту и нагревают металлический лом. По мере его подплавления он «оседает» в печь. Для интенсификации процесса нагрева и плавления металлического лома в корпусе печи устанавливаются газокислородные горелки.
Первые печи с одной шахтой фирмы Фукс были построены на заводах фирмы ДДС в Дании и Ко-Стил в г. Шинес, Великобритания. В этих печах предварительно нагревали не более 60 % лома, а остальные 40 % загружали в печь без подогрева. В новых одношахтных печах с водоохлаждаемыми и поддерживающими устройствами можно это количество лома нагревать до 750°С.
Дальнейшим развитием технологии Фукс явилось создание двухванной печи с шахтами, которые позволяют нагревать 100 % металлического лома. В двухванной печи (ДСФ) ванны установлены в зеркальном отражении, каждая из которых снабжена шахтой для нагрева 60 % скрапа. Две ванны работают при этом поочередно с использованием одного трансформатора и одного поворотного портала с электродами. В двухванной печи отходящие газы проходят через шахту с ломом, а после загрузки подогретого лома в печь, отходящие газы направляются в соседнюю шахту, предварительно загруженную ломом. В этом случае, время нагрева лома может превышать время работы печи под током и 100 % лома может быть нагрето перед плавкой.
Применение углеродсодержащих материалов является наиболее экономичным в том случае, если выделившееся тепло полностью передается лому. Дожигание оксида углерода, образовавшегося в процессе рафинирования, до диоксида углерода не может быть полным внутри горячего корпуса печи (при этом максимальное использование тепла не превысит 60 %, как это отмечалось при рассмотрении процесса ДАНАРК). Поскольку температура газов и лома в шахте ниже, чем в печи, процесс дожигания может быть полным. При сжигании 1 кг углерода можно получить энергию равную 9,2 кВт-ч и эту энергию можно полностью передать лому в шахте.
В нижней части шахты располагаются топливно-кислородные горелки, которые так же более эффективно передают тепло подогреваемому лому.
Конструкция печи позволяет осуществлять завалку металлического лома в шахты без отворота свода. Для самой печи с шахтами требуются более высокие капитальные затраты по сравнению с обычной печью равной производительности. Однако эксплуатационные расходы на ней оказываются ниже в основном за счет нагрева металлического лома отходящими газами. Нагрев лома на каждые 100°С даст экономию 19,2 кВт-ч/т стали.
На двухванной печи Фукс расход электроэнергии составляет 380 кВт-ч/т.
Печать

РЕКЛАМА

Видео металлургия

Счетчики