Совершенствование тепловой работы и конструкции шахтного подогревателя дуговой сталеплавильной печи

• Автор: Райле, Виктор Теодорович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 217 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Физические процессы предварительного подогрева лома

1.1.1. Формирование тепла отходящих газов

1.1.2. Газообразование в агрегатах плавки стали и дожигание отходящих газов

1.2. Химические процессы, сопровождающие процесс подогрева металлолома

1.2.1. Состав газов до процесса предварительного подогрева

1.2.2. Влияние процесса подогрева на химический состав газов

1.3. Энергетический баланс ДСП с предварительным подогревом металлолома

1.4. Существующие процессы предварительного подогрева металлолома

1.5. Заключение. Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОТОКА И ТЕПЛООБМЕНА ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ В ШАХТНОМ ПОДОГРЕВАТЕЛЕ
2.1. Передача тепла отходящих газов металлической шихте
2.2. Проблема отходящих газов в существующих шахтных подогревателях
2.3. Передача тепла отходящих газов в существующих шахтных подогревателях
2.4. Поток отходящих газов в существующих шахтных подогревателях
2.5. Конструктивные решения, улучшающие поток и теплообмен отходящих газов
2.6. Заключение
ГЛАВА 3. ТЕРМИЧЕСКОЕ ИСПОЛНЕНИЕ ШАХТНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ, УЛУЧШАЮЩЕЕ ПРОЦЕСС ПОДОГРЕВА МЕТАЛЛЛОЛОМА
3.1. Существующее термическое исполнение шахтного подогревателя
3.2. Конструкция, улучшающая термическое исполнение шахтного подогревателя
3.3. Заключение
4. КОМБИНИРОВАННЫЙ ПРОЦЕСС ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПОДОГРЕВА МЕТАЛЛОЛОМА
4.1. Переход от вторичных к первичным мероприятиям, улучшающим процесс предварительного подогрева металлолома
4.2. Комбинированный процесс подогрева металлолома на основе шахтного подогревателя
4.3. Энергетический баланс комбинированного процесса подогрева металлолома
4.4. Заключение
5. СОВМЕСТНАЯ РАБОТА ШАХТНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ И МОДУЛЕЙ ГАЗООЧИСТКИ
5.1. Совместная работа шахтной печи и модулей газоочистки при существующей технологической схеме
5.2. Изменения в системе модулей газоочистки, связанные с комбинированным процессом подогрева металлолома
5.3. Заключение
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


Основными составляющими отходящих газов ДСП до процесса подогрева лома являются оксиды углерода СО и СОг, N2, Ог, и Н2О. Оксиды углерода образуются в результате выгорания кокса и углерода в печном пространстве ДСП, а также в результате содержания в шихте органических составляющих. СО2, наблюдается при продувке жидкой ванны кислородом. Большие количества С, и Н образуются в результате работы газокислородных горелок. Другим источником появления Н также является испарение влаги шихты и атмосферного воздуха, который подсасывается в печь через рабочее окно. В высокотемпературной зоне электрических дуг Н частично диссоциирует, что приводит к появлению в газовой фазе небольших количеств Н2. Благодаря подсосам, содержание в газах и N2, в отдельные периоды плавки может достигать значений близких к составу атмосферного воздуха. Характерной особенностью ДСП является возможность одновременного присутствия в газах больших количеств СО и , что объясняется плохим смешиванием в рабочем пространстве технологических газов, образующихся в самой печи, и воздуха, подсасываемого через окно. Также высокотемпературная зона электрических дуг приводит к образованию оксидов азота и серы, цианидов и фторидов. В таблице 1. ДСП и их предельные значения содержания до процесса предварительного подогрева лома [, ,-, -, -]. Таблица 1. ЫОх, оксиды азота 2-3 N2 + <г> 2 N0; 2 N0 + <» 2 N Высокотемпературные зоны, > °С. Высокие предельные значения газов, например, СО относятся к печам без организованного отсоса газов, которых, как правило, всё меньше в электросталеплавильном производстве. Химический состав газов также сильно меняется по периодам плавки. Для крупнотоннажных ДСП, работающих с продувкой ванны кислородом и с принудительным отсосом газов через четвёртое отверстие в своде печи, характерным является следующий средний состав газов по периодам плавки []. Таблица 1. В начальный период плавления, когда температура газов ниже 0 °С. Результаты измерений на электросталеплавильных предприятиях показывают, что максимальные значения выделения летучих углеводородов происходит во время завалки шихты до 0 мг/*нм3 [, -]. Также в начальный и в холодные периоды плавки в металлической шихте, как и при процессе предварительного подогрева лома, происходит образование диоксинов и фуранов. Это отчётливо показано в репортаже предприятия „BSW“ (Badische Stahlwerke) во время проведения измерительных компаний по выделению вредных веществ в окружающую среду. Данные значения после системы газоочистки доходили до 0, нг-1-TEQ/hm3 []. Газы электросталеплавильных агрегатов, проходя через столб шихты, наряду с падением температуры от 0 до 0 °С [], также изменяют свой химический состав. Эти изменения в основном вызваны результатом неполного сгорания органических примесей в металлоломе в условиях нехватки кислорода [, -]. Исследования со стороны металлургических предприятий показали, что вредные вещества, такие, как диоксины и фураны, также выделяются при переплавке оборотного металлолома, который не содержит органических примесей []. Очевидно синтез данных вредных веществ происходит при присутствии органических составляющих, которые попадают в ванну печи вместе с легирующими элементами. В интернациональной литературе используется сокращённое название: УОС. В интернациональной литературе используются сокращения РСОО и РСОР. СО, С N0,, ЭОг и других побочных газов в низко и высокотемпературных зонах скрапа при наличии соответствующих элементов, которые образуют данные соединения. Полное термическое сгорание органических веществ. В одной тонне обычного бытового металлолома содержится от 5 до кг пластмасс, масел, полихлорвиниловых материалов и др. В автомобильном металлоломе, после предварительно демонтажа цветных металлов, содержится от до % примесей органического характера [, -]. В нижней высокотемпературной зоне металлической шихты, при температурах выше 0 °С, происходит полное сгорание углеводородных соединений. При процессе сгорания происходит расщепление богатых энергией углеводородных соединений в более низкое энергетическое состояние оксидов углерода и оксидов водорода.