Одним из существенных резервов экономии топлива в промышленности является использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), которые неизбежно возникают во многих энергоемких технологических процессах. Значительным резервом для энергосбережения в черной металлургии РФ является использование газов сталеплавильных конвертеров, потенциал оценивается в размере 1,25 млн. т у.т. в год [1].

В последнее время в кислородных конвертерах с целью интенсификации продувки используют систему отвода газов без дожигания, в результате чего получается конвертерный газ, представляющий собой высококачественное  технологическое  и  энергетическое  топливо,  по  своим  характеристикам  близкое  к ферросплавному газу. При такой схеме газы не сгорают. Объем конвертерных газов уменьшается, так как они отдают часть тепла стенкам газоотводящего тракта.

В процессе работы без дожигания обнаружено, что размер частиц в газах, выходящих из конвертера, увеличивается, что позволяет более полно очищать отходящие газы от пыли [4].

Недостатком утилизации конвертерного газа путем мокрых газоочисток является низкая эффективность использования конвертерного газа, связанная с потерей его физического тепла при осуществлении процесса, большой расход воды 3,5-7,2 м3 на 1000 м3 газа, организация сложной и громоздкой системы оборотного цикла водоснабжения, утилизации шлама, высокий расход электроэнергии для обеспечения работы системы газоочистки.

В тоже время сбивается температура газа, а значит, теряется энергетический потенциал ВЭР. Ниже представлена энерготехнологическая схема для утилизации конвертерных газов:

Где, АПА - аэродинамический аппарат очистки газа от пыли, КГ –конвертерный газ, ПГ –природный газ, Д

– дымосос, К –компрессор, КС - камера сгорания, Т – турбина, КУ – котел утилизатор, ПТ – паровая турбина, ГХМ

– газо-холодильная машина, ДТ –дымовая труба, СЛ –сухой лёд.

Техническая задача, решаемая заявляемой схемой, заключается в повышении эффективности утилизации конвертерного газа.

Для использования конвертерного газа в качестве топлива или химического сырья он должен быть предварительно охлажден перед газоочисткой до 200–300 °С и соответственно очищен от пыли [3].

В данном случае в схеме реализована подача природного газа в область выхода конвертерного газа, и их смешения. Конверторный газ, образующийся при продувке металла в конверторе поступает в водоохлаждаемый кессон где смешивается с природным газом, поступающей через патрубки для подачи газа.

В результате такого смешения температура смеси понижается до 900°С, а теплотворная способность смеси повышается до 12-16 МДж/м3, при этом частицы пыли начинают оплавляться. Происходит снижение запылённости на 15%.

При подаче природного газа в конвертерный газ с температурой 1700 °С , создаются необходимые условия для химической реакции и максимально использования химической энергии конвертерного газа, отходящего после конвертера, соответственно повышая уровень использования этой энергии. Подача природного газа осуществляется в размере не более 0,10 М³/кг³ во избежание образования его избытка, что повлечет к образованию сажи и ухудшению протекания химической реакции.

При смешение конвертерного газа с природным, происходит сброс температуры с 1600-1700С до 950-1000 °С за счет химической реакции между СО2 и СН4, СО2+СН4=2СО+2Н2 . Объем полученной смеси возрастает на 7-9%, содержание СО повысится до 95% и 5% будет составлять Н2.

Учитывая, что оксид углерод в смеси с воздухом является взрывоопасным в интервале концентраций 12,5- 74,5 % СО, то после подачи природного газа в конвертерный, мы добились увеличения концентрации оксида углерода до 95% , что обеспечит высокие требования по соблюдению безопасности использования газового тракта [2].

Новая схема имеет ряд новых решений по снижение запылённости газа, для дальнейшего использования в энергетических установках, предусматривающие сжигание очищенного конвертерного газа в топках регенераторов (типа доменных воздухонагревателей). При этом часть продуктов сгорания, возможно, направить в котлы- утилизаторы, а часть – на нагрев насадки регенератора. В меж продувочный период в этой насадке предлагается греть воздух, который должен использоваться для выработки пара, при этом в данной схеме предусмотреть использование тепла на выработку электроэнергии с помощью газовых турбин.

Данная схема не исключает стационарного газохода где происходит контакт газа с поверхностью охлаждения типа кессона или котла-охладителя. При этом способе достигается частичная утилизация тепла.

Очистка газа от крупных металлических включений и разделения потока осуществляет жалюзийный уловитель. Дальнейшая очистка проходит в инновационных Аппаратах пыле газоочистки аэродинамических, именуемые в дальнейшем АПА, предназначены для сухой очистки от пыли промышленных газовых выбросов различных производств. Обеспечение производительности очистки требуемых объемов осуществляется за счет параллельного включения АПА. Например, параллельное соединение десяти аппаратов номинальной производительностью16000 м3/ч обеспечит очистку газовых выбросов объемом в 160 тыс. м3/ч.

Оставшиеся продукты сгорания от воздухоподогревателей, проходят через котел-утилизатор, где тепло уходящих газов используют для нагрева рабочего тела котла, выходят на установку получения сухого льда оборудование которой размещается вне котельной.

На осях расход Q – время Т показан выход конвертерных газов (кривая 1), регулируемый расход отходящих газов (кривая 2) и расход природного газа (кривая 3) за время кислородной продувки. Цифрой 4 обозначено время выхода конвертерного газа. Площадь под кривой 2 за время 4 отражает количество конвертерного газа, которое может быть утилизировано. Заштрихованная площадь показывает количество природного газа.

 

Список литературы

1.     Воскобойников В.Г. Общая металлургия: Учебник для вузов [Текст] / В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, А.М. Якушев М. и др.-М.: Металлургия, 1985.

2.     Григорьев В.П., Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства: Учебник для  вузов / В.П. Григорьев, Ю.М. Нечкин, А.В. Егоров и др.-М.: МИСиС.-1995.

3.     Кривандин В.А., Теплотехника металлургического производства[Текст] / В.А. Кривандин, В.В. Белоусов, Г.С. Сборщиков и др.-М.: МИСиС, 2001. Haworth D., Hemming G. // Iron and Steel Engineer.-1995.-V.5.-P.25-30.