Повышение энергетической эффективности сталеплавильного производства на основе использования конвертерных газов

• Автор: Курзанов, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 178 с. : ил.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КИСЛОРОДНОКОНВЕРТЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ И АНАЛИЗ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОНВЕРТЕРНОГО ГАЗА

1.1. Анализ технологии конвертерной плавки

1.1.1. Кислородноконвертерный процесс с верхней продувкой

1.1.2. Добавление угля в ванну при верхней продувке

1.1.3. Подогрев лома

1.1.4. Верхняя продувка с двухъярусной фурмой

дожигание СО

1.1.5. Донная продувка

1.1.6. Комбинированная продувка с инертным газом Ы2

1.1.7. Комбинированная продувка с двух ярусной фурмой

1.1.8. Комбинировашгая продувка в оболочке СП

1.2. Анализ режимов работы газоотводящих трактов и схем использования конвертерных газов
1.2.1. Моделирование динамических процессов в системе
использования конвертерных газов
1.2.2. Схема утилизации конвертерных газов, с аккумулированием
под давлением
1.2.3. Схема установки выравнивания графика расхода
конвертерного аза, с использованием азгольдера
1.2.4. Схема утилизации конвертерных газов с использованием
аккумуляторов теплоты.
1.3. Постановка задачи
2. АНАЛИЗ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ Э1ЕРГОТНХНОЛОГИЧЕС КОЙ СИСТЕМЫ КОНВЕРТЕРНОГО ПРОИЗВОДСТВА СТАЛИ
2.1. Анализ энергопотребления в кислородноконвертерном
производстве стали
2.1.1. Производство стали
2.1.2. Потребление энергоресурсов в СПП
2.1.3. Производство ВЭР в СПП
2.1.4. Сравнение с зарубежными кислородноконвертерными цехами
2.2. Разработка программы расчета материального и теплового
балансов
2.2.1. Основные положения разработки математической модели кислородноконвертерного процесса
2.2.2. Сопоставление результатов расчета
2.3. Анализ материального и теплового баланса плавки
2.3.1. Анализ материального и теплового баланса плавки в конвертере малой емкости
2.3.2. Анализ материального и теплового баланса плавки в конвертере большой емкости
2.3.3. Оценка потенциала ВЭР и энергосбережения
2.3.4. Преимущества и недостатки технологии с подогревом лома
2.3.5. Применение кускового буроугольного полукоса в кислородноконвертеной плавке
3. ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИИ ГАЗООТВОДЯЩЕГО
ТРАКТА И АККУМУЛЯТОРА ГАЗОВ
3.1. Динамика выхода газов из конвертера
3.2. Исследование газодинамической устойчивости газоотводящего
тракта в широком диапазоне варьирования производительности дымососа на основе натурного эксперимента
3.3. Математическое моделирование газоотводящего тракта на
основе системы дифференциальных уравнений
3.4. Анализ динамики процессов отвода газов без дожигания в газоотводящем тракте при возможном возникновении помпажа
3.4.1. Расчет и анализ работы газоотводящего тракта в режиме помпажа
3.4.2. Расчет и анализ работы системы аккумулирования газа с давлением выше атмосферного
4. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И СТАТИСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ КОНВЕРТЕРОВ
4.1. Статистический анализ работы ККЦ1 с конвертерами малой емкости и равномерность энергопотребления
4.1.1. Статистический анализ времени между началами
продувок конвертеров малой емкости
4.1.2. Статистический анализ потребления кислорода в
конвертерах малой емкости
4.1.3. Статистический анализ потребления кислорода в
конвертерах малой емкости в период додувок
4.1.4. Статистический анализ потребления кислорода и угля в конвертерах малой емкости в период нагрева лома
4.1.5. Статистический анализ температуры чууна ККЦ с конвертерами большой и малой емкости
4.2. Статистический анализ работы ККЦ с конвертерами большой емкости и равномерность энергопотребления
4.2.1. Статистический анализ времени между началами продувок конвертеров большой емкости
4.2.2. Статистический анализ потребления кислорода в ККЦ с конвертерами большой емкости
4.2.3. Статистический анализ потребления кислорода в конвертерах большой емкости в период додувок
4.2.4. Статистический анализ потребления кислорода и угля в конвертерах большой емкости в период нагрева лома
4.3. Статистическое моделирование процессов выхода и аккумулирования конвертерных газов
6 9 3 3
4.3.1. Моделирование периодического поступления конвертерного газа от кислородноконвертеных цехов
4.3.2. Функционирование газгольдера в процессе моделирования и фиксация искомых характеристик
4.3.3. Результаты статистического моделирования и их техникоэкономические интерпретации
5. ОПТИМИЗАЦИЯ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНВЕРТЕРНЫХ ГАЗОВ
5.1. Алгоритмизация и моделирование энерготехнологических систем сталеплавильного производства в прораммно информационной системе ОРТМЕТ
5.1.1. Программноинформационная система ОРТМЕТ
5.1.2. Разработка встраиваемой в программу ОРТМЕТ математической модели сталеплавильного производства
5.1.3. Полиномиальная модель энерготехнологических систем конвертерного процесса производства стали
5.1.4. Расчет выхода конвертерного газа и моделирование газоотводящего тракта
5.2. Исходные материальный и топливноэнергетический балансы усредненного металлургического комбината и пути их совершенствования
5.3. Результаты оптимизации сталеплавильного производства по энергетическому и экологическому критериям
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение


Одной из задач данной главы является анализ различных технологий производства стали, которые исследуются в данной работе. Все рассматриваемые технологии были в разное время опробованы и более или менее успешно внедрены на различных заводах, как отечественных, так и зарубежных. Комбинированная продувка в оболочке СИ. В начале х годов, интенсивные разработки методов получения дешевого кислорода в больших масштабах, дали возможность начать исследование технологии конвертерной плавки при замене воздуха кислородом. Многолетний опыт эксплуатации кислородных конвертеров, позволил повсеместно установить следующий порядок загрузки шихты. В освободившийся после предыдущей плавки конвертер загружают лом. Затем в конвертер заливают необходимое количество жидкого чугуна. После окончания заливки чугуна конвертер устанавливают в вертикальное положение, опускают кислородную фурму и начинают продувку. Шлакообразующие и добавочные материалы вводят в конвертер в предварительно измельченном состоянии до фракции мм эти материалы называются сыпучими. Чаще всего используют третий способ. Начиная с момента начала подачи кислорода в конвертер, одновременно идут процессы окисления примесей, нагрева ванны и шлакообразования. Все эти процессы тесно взаимосвязаны, их протекание зависит от состава и характера шихтовых и шлакообразующих материалов, конструкции фурмы, давления и расхода кислорода и организации продувки. Применение топлива в кислородноконвертерной плавке является одним из реальных путей улучшения тепловой работы конвертеров и увеличения доли металлолома в шихте. Поэтому в последнее время, все больше занимаются решением задачи поиска экономически выгодных видов топлива и способов их ввода в кислородный конвертер 4. При решении этой задачи, прежде всего, необходимо обеспечить достаточно высокие коэффициенты использования потенциального тепла и массы топлива, сохранение высокой производительности конвертера, благоприятную экономику, в значительной степени зависящую от стоимости и доступности топлива. В качестве топлива в кислородном конвертере можно использовать газообразные и жидкие углеводороды природный газ, пропан, бутан, мазут, дизельное топливо и др. А также твердое топливо различные карбиды, кокс, антрацит, графит, ферросплавы и др. При выборе топлива, для использования в качестве дополнительного источника тепла в кислородноконвертерном процессе, следует учитывать требования к топливу и его физикохимические свойства, обусловленные необходимостью получения максимального технологического и экономического эффекта. Карбиды кальция и кремния материалы эффективные с теплотехнической стороны, однако, высокая стоимость и неблагоприятное влияние на некоторые технологические показатели процесса, обуславливают нерациональность их использования для конвертерной плавки. Кроме того, карбиды кальция и кремния являются продуктами электротермического производства, получаемыми с огромными энергетическими затратами. Газообразные и жидкие углеводороды, являются пока недефицитным и сравнительно дешевым топливом. Однако низкий коэффициент использования их теплового потенциала, при вдувании в жидкую конвертерную ванну, обуславливают неэффективность широкого применения такого топлива для регулирования теплового баланса в течении плавки. Исходя из требований к топливу, для конвертерного процесса, наиболее перспективными теплоносителями являются твердые материалы на основе углерода. К ним относятся угли, антрациты, кокс, электродный и природный графит, и др. Они характеризуются сравнительно высоким коэффициентом использования тепла углерода, относительно низкой стоимостью, и доступностью. Из этих материалов предпочтение отдается тощим углям и антрацитам 4, так как они наиболее полно удовлетворяют требованиям к топливу, для конвертерной плавки. Антрациты и близкие к ним, по физикохимическим свойствам, полуантрациты и тощие угли являются природными материалами с высоким содержанием углерода порядка . Существующие стандарты на твердое топливо позволяют добавлять его в конвертер в виде кусков, без предварительной подготовки.