Электросталеплавильное производство

Разделение рабочего пространства печи на зоны

Разделение рабочего пространства печи на зоны, в одной из которых проходит процесс плавления шихты, а в другой (или других) нагрев стального лома с последующей утилизацией его тепла. Способ требует принципиально новых подходов в части увязки продолжительности и режимов технологических операций в ванне печи с процессом нагрева шихтовых материалов. Организация зоны предварительного нагрева требует дополнительного пространства. При этом возрастает масса электропечи, ее габариты, растет сопротивление газоотводящего тракта и, как следствие, цена печного оборудования и даже здания цеха, возрастают затраты на организацию тщательной подготовки лома, эксплуатацию газоочистных сооружений. Основная причина ограниченного применения данного способа в развитых странах – ужесточение экологических нормативов и возрастающий риск запрета эксплуатации плавильного агрегата.

Порционный нагрев лома в рабочем пространстве электропечи с последующей его передачей в ванну решает проблему “грязной” завалки. В агрегатах такой конструкции камера подогрева отделена от ванны специальными устройствами: толкателями или удерживающими пальцами, которые позволяют походить печным газам и регулируют подачу шихты в зону плавления.

Компаниями IHI (Япония) и ABB (Швеция) разработана шахтная печь с толкателями шихты. Первая такая печь введена в эксплуатацию на заводе Tokyo Steel (Япония) в 1996 г. и имеет вместимость 250 т (мощность трансформатора 100 МВА, производительность 0,8 млн. т/год). Рабочее пространство печи состоит из двух основных элементов - овальной ванны и шахтного подогревателя. Последний имеет криволинейную форму и загрузочное устройство с двумя толкателями, расположенными на разных уровнях. Лом нагревается в шахте технологическими газами до температуры примерно 800 °С.

Для обеспечения постоянства условий нагрева лома печь работает с чрезмерно большой массой болота (110 т при массе выпускаемой плавки 140 т).

Преимущества такой печи заключаются в следующем: расход электроэнергии 260 кВт-ч/т при расходе вдуваемого углерода 25 кг/т и кислорода 33 м3/т; уменьшение уровня шума (на 15—20 дБ в сравнении с обычной дуговой печью постоянного тока); снижение уровня фликера на 50-60 % по сравнению с одноэлектродной дуговой печью постоянного тока; уменьшение пылевыделения и т.п.

Шахтная дуговая печь с удерживающими пальцами устраняет один из недостатков шахтных печей компании «Fuchs Systemtechnik» - загрузку первой порции шихты в ванну в холодном состоянии. Для этого шахта электропечи в нижней части оборудована специальным фиксатором (водоохлаждаемыми пальцами), которые удерживают лом в зоне подогрева шихты. После выпуска плавки стали пальцы "открываются" и нагретый лом загружается в болото, после чего в шахту загружается вторая порция лома. На действующих установках нагрева лома используют две схемы эвакуации печных газов: по первой схеме дымовые газы после установки нагрева лома отводятся непосредственно на газоочистку (система без рециркуляции газов); по второй схеме газы после установки возвращаются в камеру дожигания (система с рециркуляцией газов).

При использовании тепла всего потока отходящих газов система предварительного нагрева лома без рециркуляции имеет более высокую тепловую эффективность и меньшие энергетические затраты.

Наряду с указанными преимуществами системы без рециркуляции газов имеют принципиальный недостаток, ограничивающий их применение, - нагрев чистого лома, не содержащего масел, пластмасс и других веществ. В противном случае, печные газы не только отравляют атмосферу цеха, но и, поступая в газоотводящий тракт без дожигания, могут создать взрывоопасную ситуацию. Наличие в отходящих газах масел и других примесей ухудшает также эффективность работы газоочистных устройств.

Вместе с тем, следует отметить, что в процессе нагрева лома до 300—1000°С в печных газах наблюдается появление токсичных летучих органических соединений - диоксинов и фуранов. Так, например, в продуктах шреддерной обработки корпусов автомобилей (после снятия сидений и шин) содержится до 2% углеводородов. При их нагреве в сочетании с поливинилхлоридными материалами образуются токсичные соединения, которые отрицательно воздействуют на иммунную систему человека и вызывают ряд серьезных заболеваний.

Необходимо подчеркнуть, что законодательство об охране окружающей среды стран Европы ограничивает концентрацию диоксинов и фуранов величиной, равной 0,5 нг/м3. В Люксембурге эта норма еще жестче, что привело к отказу некоторых заводов от агрегатов с подогревом лома. В современном оборудовании ДСП для термического разложения диоксинов и фуранов в системе газоотвода при нагреве лома отходящими газами устанавливается блок газокислородных горелок, а затем камера быстрого охлаждения газов, при котором подавляется синтез диоксинов и фуранов.

Для очистки технологических газов от диоксинов и фуранов применяют дорогостоящее оборудование, обеспечивающее дожигание и очистку печного газа от аэрозолей и пыли, на которых адсорбируются диоксины, например в скрубберах типа "Airfine". Один из самых дорогих способов очистки заключается во вдувании адсорбента в технологические газы и обеспечивает снижение содержания диоксинов в печных газах до уровня менее 0,1 нг/м3.

Известны различные варианты подачи печных газов: сверху или снизу шахты, различные варианты конструкций подачи нагретой шихты в дуговую печь (толкателями, по транспортной трубе, пальцевыми захватами и т. п.). Несмотря на проблемы, связанные с подготовкой и загрузкой шихты через шахту, усложнение конструкции печи, в мире работают более 40 шахтных печей.

Электродуговая печь с одинарным (SSP) и многоразовым (MSP) подогревом скрапа является результатом развития идеи разделения рабочего пространства печи. Аналогичные печи, построены компанией «Daido» по лицензии «SMS Demag» и успешно работают на заводах Ямато (130т DC) и Одзи (110т DC). Для системы MSP характерными величинами расхода топливно-энергетических носителей при 100%-ной загрузке скрапом являются: расход электроэнергии - 290 кВт*ч/т; расход кислорода - 30 м3/т; природного газа - 3 м3/т.

Необходимо отметить, что печи с шахтными подогревателями лома сложны в эксплуатации и требуют специальной подготовки лома.

Общие технологические недостатки концепции предварительного нагрева лома: дисбаланс термической нагрузки в объеме рабочего пространства печи и повышенные потери тепла при асимметричной или овальной форме ванны; повышенное окисление лома и уменьшение выхода годного; тяжелые термические условия работы разделительных устройств; вероятность взрыва газа в зоне дожигания.

РЕКЛАМА НА САЙТЕ

КНИГИ ПО МЕТАЛЛУРГИИ