Теоретичне узагальнення та впровадження енергозберігаючих технологій в доменних повітронагрівачах

При зупинках доменних печей, пов'язаних із заміною фурм, заваркою кожуха печі і іншіх доменну піч з'єднували через тракт гарячого дуття з димовою трубою через повітронагрівач, що приводило до значного зниження стійкості його кладки. В останні роки для цього передбачають спеціальну тягову трубу, яку розміщають біля доменної печі. Досвід експлуатації таких пристроїв показав їх незадовільну роботу, так як паз шибера труби заплавляється продуктами реакції пилу горнового газу та футеровки і для очищення шибера треба затрачувати часу більше, ніж тривалість зупинки печі.

Проведені експериментальні дослідження параметрів роботи пристроїв для постановки доменних печей №№ 8, 11 Придніпровського меткомбінату ім. Дзержинського і № 9 меткомбінату "Криворіжсталь", які показали, що головною причиною незадовільної роботи пристрою є значна тяга, утворена тяговою трубою. Якщо тяга перед димовою трубою повітронагрівачів складає -100-200 Па, то перед тяговою трубою - в 4-6 раз більше (-500-700 Па). Це приводить до збільшення витрат запиленого горнового газу, підсосу повітря через отвори фурм і розвитку значних температур (1450-1650°С) в тракті гарячого дуття і трубі.

Розроблена нова конструкція пристрою для постановки доменної печі на "тягу", минаючи повітронагрівачі. Для регулювання тяги в трубі запропоновано використовувати інертний газ (водяну пару, азот), який дозволяє як зменшувати, так і збільшувати тягу в трубі (при значних кількостях горнового газу, який утворюється при прогарі декількох охолоджуючих систем).

Розроблена методика розрахунку кількості водяної пари, необхідної для регулювання тяги в трубі. При цьому розраховували максимальні витрати водяної пари, що відповідали однаковим кількостям руху горнового газу і водяної пари

. (52)

В результаті одержано співвідношення для розрахунку витрат водяної пари.

, (53)

де: m1 і mc - масові витрати водяної пари і її суміші з горновим газом, кг/с;

W1, W2, Wc - швидкість пари, горнового газу і їхньої суміші, м/с;

y - коефіцієнт втрат енергії течії газів при їх ударі.

Впроваджено нову конструкцію пристрою для постановки доменної печі на "тягу" на меткомбінатах Придніпровському ім. Дзержинського, "Запоріжсталь", "Криворіжсталь" і Єнакієвському метзаводі. При цьому температура в тяговій трубі не перевищувало 1150°С і пристрій став працювати задовільно.

Аналогічно до регулювання тяги в трубі розроблено новий пристрій для захисту тракту гарячого дуття (кільцевий повітропровід і фурми) в період короткочасових зупинок доменної печі.

Висновки

1. Установлені залежності між пірометричним коефіцієнтом спалення і температурою під куполом для різноманітних конструкцій доменних повітронагрівачів, а також між питомими втратами тепла і температурою кожуха, що дозволило збільшити точність розрахунків повітронагрівачів.

2. Розроблено метод розрахунку повітронагрівачів для нових типів насадки, яка складається з динасових, високоглиноземних і шамотних вогнетривів, в якому ураховуються втрати тепла через кладку і уточнюються граничні умови по висоті насадки. Для верхньої зони насадки в період нагрівання і її нижньої зони в період дуття на висоту 8,5-9,3% загальної висоти насадки розповсюджуються граничні умови III роду, а для решти насадки - граничні умови II роду.

3. Розроблено метод розрахунку температур по висоті та товщині кладки повітронагрівачів, що дозволяє вірно вибрати тип вогнетривких матеріалів,особливо зони динаса.

4. Теоретично обгрунтовано і підтверджено розрахунками основні положення енергозберігаючих технологій нагрівання дуття в доменних повітронагрівачах. Використовуючи розроблені методи їх розрахунку, визначені різноманітні способи підтримання заданої температури під куполом і дуття при звільненні природного газу і використанні тільки доменного газу.

5. Установлена залежність між коефіцієнтом використання палива, втратами тепла, температурою дуття, а також кінцевою температурою продуктів спалення в системі повітронагрівачі-теплообмінник для нагрівання компонентів спалення, що дозволяє розрахувати економію палива при утилізації тепла продуктів спалення.

6. Вирішена задача про вибір оптимальної поверхні нагрівання блоку повітронагрівачів, що дало змогу зробити висновок про зменшення висоти насадки, що приводить не тільки до зменшення капітальних витрат, а дасть змогу використати тепло продуктів спалення при підвищених температурах (300-320°С) для нагрівання компонентів спалення.

7. Розроблена нова система теплообмінників з проміжним теплоносієм для нагрівання компонентів спалення, яка використована в проектах Укрдіпромеза для умов ВАТ "Запоріжсталь". Розроблені також системи теплообмінників рекуперативного та регенеративного типу для нагрівання повітря спалення, що дає змогу нагрівати дуття до 1150-1250°С при використанні тільки доменного газу.

8. Розроблена методика розрахунку і нові способи стабілізації температури гарячого дуття, що дозволяє збільшити її на 65-75°С.

9. Запропоновано новий спосіб двостадійного спалення палива на повітронагрівачах, який використано в проектах Укрдіпромеза для умов ВАТ "Запоріжсталь". Цей спосіб забезпечує більшу кампанію повітронагрівачів і сприяє зменшенню викидів оксидів азоту в довкілля.

10. Проведені експериментальні дослідження на повітронагрівачеві і його "холодній" моделі по визначенню нерівномірності розподілу теплоносіїв по перетину насадки. Запропонована динамічна подача холодного дуття, що дає змогу значно зменшити цю нерівномірність.

11. Досліджена поведінка кладки і кожуха повітронагрівача з новим компенсаційним матеріалом (МКРМ-350) при його сушінні, розігріванні та експлуатації. Показано, що рівень температур в кладці й напруг в кожусі не стабілізується в регламентний період і для завершення цих процесів ще необхідно додатково 12-15 діб.

12. Розроблено механізм утворення "паливних" оксидів азоту при спаленні доменного та коксувального газів. Частка цих оксидів азоту досягає 10-68% і залежить від типу виробленого чавуну, режиму доменної плавки, вологості доменного газу та інш.

13. Експериментально доказано, що при "вологому" способі очищення доменного газу азотовмісткі з'єднання (аміак, роданіди, ціаніди і т.п.) частково (на 40-50%) розчиняються в воді. Це приводе до зниження частки "паливних" оксидів азоту в продуктах спалення.

14. Розроблено новий пристрій для постановки доменної печі на "тягу", минаючи повітронагрівачі, який впроваджено на металургійних підприємствах.

Основні роботи

1. Грес Л.П. Повышение эффективности работы доменных воздухонагревателей путем рециркуляции дыма. // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2000. - № 2. - С. 30-32.

2. Грес Л.П. Обеспечение проектной температуры под куполом высокотемпературных доменных воздухонагревателей при отоплении их только доменным газом. // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 2000. - № 1. - С. 78-81.

3. Грес Л.П. Экспериментальные исследования и моделирование распределения потока теплоносителей по сечению насадки доменных воздухонагревателей. // Системные технологии. Сборник научных трудов. - Выпуск 1(9). - 2000. - Днепропетровск, 2000. - С. -30-38.

4. Грес Л.П. Определение коэффициента использования топлива (КИТ) воздухонагревателей и системы воздухонагреватели-теплообменник. // Теория и практика металлургии. - 2000. - № 3(17). - С. 21-22.

5. Грес Л.П., Свинолобова Е.Н., Родионова С.И. Расчет параметров доменных воздухонагревателей с учетом потерь тепла через кладку и на аккумуляцию в ней. // Сборник научных трудов Национальной металлургической академии Украины (Металлургическая теплотехника). - Том 3. - Днепропетровск. - 2000. - С. 66-74.

6. Грес Л.П. Исследование и управление режимами сушки и разогрева доменных воздухонагревателей. // Системні технології. Системні технології в задачах моделювання технічних систем. - 1999. - № 8, - С. 27-35.

7. Грес Л.П. Автоматическое регулирование нагрева доменных воздухонагревателей двумя газами, подаваемыми отдельно. / Теория и практика металлургии. - 1999. - № 6. - С. 26-27.

8. Грес Л.П. Теплотехническая оценка топлива для отопления доменных воздухонагревателей. // Теория и практика металлургии. - 1999. - № 5. - С. 17-21.

9. Грес Л.П. Особенности образования оксидов азота при сжигании доменного, коксового газов и их смесей. // Сталь. - 1999. - № 5. - С. 89-90.

10. Грес Л.П., Малый В.В., Флейшман Ю.М., Абромисов Н.И., Захарченко В.Н., Жариков А.Н. Современное состояние и пути повышения эффективности нагрева доменного дутья. // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1999. - № 4. - С. 19-23.

11. Грес Л.П., Малый В.В., Флейшман Ю.М., Волкова М.М., Абросимов Н.И., Захарченко В.Н. Повышение долговечности камер горения доменных воздухонагревателей. // Металлургическая и горнорудная промышленность. - 1999. - № 2, 3. - С. 8-12.

12. Грес Л.П., Малый В.В., Флейшман Ю.М. Исследования стойкости огнеупоров в доменных воздухонагревателях. // Теория и практика металлургии. - 1999.-№ 1.-С. 35-37.

13. Грес Л.П., Малый В.В., Флейшман Ю.М. Исследования образования оксидов азота в доменных воздухонагревателях. //Теория и практика металлургии.-1998.-№ 4. С. 20-23.

14. Грес Л.П., Малый В.В., Абросимов В.В., Краплина Т.М., Флейшман Ю.М. Исследования особенностей тепловой работы воздухонагревателей в современных условиях. // Металлургическая теплотехника. Сборник научных трудов ГМетАУ (Энергетика. Металлургия). - Том 1. Днепропетровск. - 1999. - С. 102-104.

15. Грес Л.П., Флейшман Ю.М., Бродский М.П., Николаева Л.П., Курочка С.А. Повышение стойкости отдельных элементов воздухонагревателей. // Металлургия и коксохимия. - 1984. - Вып. 83. - С. 19-21.

16. Бойко И.И., Грес Л.П., Флейшман Ю.М., Бородулина В.П., Петрова Т.П., Ткаченко А.Г. Высокотемпературные воздухонагреватели с использованием низкокалорийного газа. // Металлургия и коксохимия. - 1982. - Вып. 76. - С. 78-85.

17. Гольдфарб Э.М., Грес Л.П., Бородулина В.П., Никифоров В.Н., Ткаченко А.Г., Флейшман Ю.М. Увеличение стойкости вытяжного устройства для постановки доменной печи "на тягу". // Бюллетень научно-технической информации. Черная металлургия. - 1981. - № 15. - С. 56-57.

18. Гольдфарб Э.М., Никифоров В.Н., Грес Л.П., Бородулина В.П., Петрова Т.П., Ткаченко А.Г., Флейшман Ю.М. Исследования работы высокотемпературных воздухонагревателей, отапливаемых низкокалорийным газом. // Металлургия и коксохимия. - 1980. - Вып. 68. - С. 94-98.

19. Гольдфарб Э.М., Грес Л.П., Лебедев В.В., Казимирова Т.И., Цуканов П.И. О характере разрушения кожухов доменных воздухонагревателей//Металлург-1979.-№ 7.-С. 25-27.

20. Гольдфарб Э.М., Ибряев В.С., Грес Л.П., Крускаль М.С., Николаева Л.П. Оптимальный режим работы блока доменных воздухонагревателей. // Известия вузов. Черная металлургия. - 1977. - № 7. - С. 26-29.

21. Грес Л.П., Малый В.В., Абросимов Н.И., Захарченко В.Н., Жариков А.Н., Флейшман Ю.М. Анализ причин снижения температуры горячего дутья и перспективы её повышения на метпредприятиях Украины. // Труды международного конгресса доменщиков. Днепропетровск - Кривой Рог. - 1999. - С. 357-361.

22. Грес Л.П., Кутовой П.М. Применение теплового аккумулятора для увеличения температуры доменного дутья. // VII Ogolnopolska konferencja naukowo-tecgniczna "Gospodarka cieplna i eksploatacja piecow przemys lowych". - Czestochowa (Poland). - 1999. - P. 111-113.

23. Грес Л.П., Грес О.Л. Двухстадийное сжигание топлива в доменных воздухонагревателях. // V Ogolnopolska konferencja naukovo-techniczna "Gospodarka cieplna i exsploatacja piecow prsemyslowych" - Czestochowa (Poland). 1997. - P. 63-66.

24. Кузнецов А.М., Захарченко В.Н., Грес Л.П. Энергосбережение при нагреве дутья // Zbornik "Energeticke premeny zpriemycle" - Kosice (Slovakija). - 1996. - P. 235-237.

25. Способ нагрева воздухонагревателей доменных печей: А.С. 1770370 СССР, МКИ С21В 9/00 / Л.П. Грес, А.И. Мартыненко, Н.И. Бузынник, Г.И. Налча, С.В. Ботман, В.П. Богодица, В.М. Корнев, Е.Г. Грызлов, А.А. Федюкин, В.Н. Ирха, Е.И. Хрущев, В.И. Харченко, Е.И. Царицын (СССР). - № 4737815/02; заявлено 18.09.89; опубл. 23.10.92, Бюл. № 39. - 2 с.

26. Способ подачи дутья в воздухонагреватель: А.С. 1288205 СССР, МКИ С21В 9/00 / Б.М. Егоров, Л.П. Грес, М.П. Бродский, Ю.И. Бургутин, И.И. Дышлевич, Г.И. Синчевская, А.Я. Губаренко (СССР).- № 3912976/02; заявлено 29.03.85; опубл. 07.02.87, Бюл. № 5. - 2 с.

27. Блок высокотемпературных доменных воздухонагревателей: А.С. 1250579 СССР, МКИ С21В 9/00 / Э.М. Гольдфарб, Ю.М. Флейшман, Л.П. Грес, Т.П. Петрова, Е.Н. Резник, В.Н. Никифоров, А.С. Гусаров, И.А. Бритвин, А.А. Шинкаренко (СССР). - № 3706660/02; заявлено 05.03.84; опубл. 15.08.86, Бюл. № 70. - 3 с.

28. Способ регулирования нагрева доменного воздухонагревателя: А.С. 1118687 СССР, МКИ С21В 9/00 / Л.П. Грес, В.М. Ольшанский, Ю.М. Флейшман, В.Н. Никифоров, П.М. Кутовой, А.И. Васюченко, А.М. Саксаганский, И.Т. Хомич, В.К. Евтеев, В.Я. Гринберг (СССР). - № 3277030/02; заявлено 14.04.81; опубл. 15.10.84; Бюл. № 38. - 6 с.

29. Устройство для сушки кладки доменных воздухонагревателей: А.С. 945178 СССР, МКИ С21В 9/00 / Л.П. Грес, В.В. Диденко, А.Л. Сокольвак, В.Н. Никифоров, А.И. Васюченко, Ф.Л. Турчин, Ю.М. Флейшман, А.М. Близнюк (СССР). - № 2968507/02; заявлено 07.05.80; опубл. 23.07.82, Бюл. № 27 - 4 с.

30. Устройство для взятия доменной печи на "тягу". А.С. 1271882 СССР, МКИ С21В 9/00 / Э.М. Гольдфарб, Л.П. Грес, М.П. Бродский, Ю.М. Флейшман, А.Г. Ткаченко, В.Л. Тищенко, Е.Н. Евтеев, А.Я. Губаренко (СССР). - № 3836291/02; заявлено 02.01.85; опубл. 23.11.86, Бюл. № 43 - 3 с.

31. Высокотемпературный доменный воздухонагреватель: А.С. 1018974 СССР. МКИ С21В 9/02 / Л.П. Грес, Ю.М. Флейшман, В.Н. Никифоров, М.И. Профатилов, Е.А. Царицын, П.М. Кутовой, В.Н. Маслова Л.П. Николаева (СССР) - № 3372549/02; заявлено 23.12.81; опубл. 23.05.83, Бюл. № 19 - 3 с.

32. Доменный воздухонагреватель: А.С. 971886 СССР, МКИ С21В 9/04 / Л.П. Грес, М.П. Бродский, Э.М. Гольдфарб, Ю.М. Флейшман, В.Н. Никифоров, М.Г.-Б. Кутнер, Н.Н. Подкантор, И.А. Бритвин, А.С. Гусаров, А.Н. Жариков, С.И. Родов, А.Е. Любин (СССР). - № 3220602/02; заявлено 17.12.80; опубл. 07.11.82, Бюл. № 41 - 6 с.

33. Воздухонагреватель доменной печи: А.С. 865915 СССР, МКИ С21В 9/14 / Л.П. Грес, Э.М. Гольдфарб, В.В. Лебедев, Ю.М. Флейшман, В.В. Малый, А.Н. Жариков, В.Н. Никифоров, Я.П. Калугин, О.Н. Мирошников (СССР). - № 2776000/02; заявлено 07.06.79; опубл. 23.09.81, Бюл. № 35. - 5 с.

34. Способ разогрева доменного воздухонагревателя: А.С. 834139 СССР, МКИ С21В 9/00 / Э.М. Гольдфарб, Л.П. Грес, Б.Б. Потапов, Ю.М. Флейшман, Е.А. Рослик, В.В. Лебедев, В.В. Малый (СССР). - № 2758067/02; заявлено 26.04.79; опубл. 30.05.81, Бюл. № 20 - 2 с.

35. Воздухонагреватель доменной печи: А.С. 775131 СССР, МКИ С21В 9/00 / Э.М. Гольдфарб, Л.П. Грес, В.В. Лебедев, В.В. Малый, А.Н. Жариков, В.В. Диденко, А.Л. Сокольвак, Л.П. Николаева (СССР) - № 2717505/02; заявлено 22.01.79; опубл. 30.10.80, Бюл. № 40 - 2 с.

36. Воздухонагреватель доменной печи: А.С. 697566 СССР, МКИ С21В 9/00 / Э.М. Гольдфарб, Л.П. Грес, В.В. Лебедев, В.В. Малый, А.И. Жариков, Ж.И. Маньковский, А.А. Гомонов, В.В. Диденко, А.Л. Сокольвак (СССР). - № 2640594/02; заявлено 07.06.78; опубл. 15.11.79, Бюл. № 42 - 3 с.

37. Способ сушки и разогрева доменных воздухонагревателей: А.С. 1089135 СССР, МКИ С21В 9/00 / Л.П. Грес, Э.М. Гольдфарб, Ю.М. Флейшман, В.Н. Маслова, П.М. Кутовой, В.Н. Никифоров, О.И. Дёмин, А.Я. Губаренко (СССР), - № 3522133/02; заявлено 17.12.82; опубл. 30.04.84, Бюл. № 16 - 5 с.

38. Воздухонагреватель доменной печи: А.С. 885279 СССР, МКИ С21В 9/02 /А.А. Шокул, Д.В. Гулыга, Е.А. Царицын, В.П. Лозовой, М.И. Профатилов, А.Н. Жариков, Э.М. Гольдфарб, Л.П. Грес, В.В. Лебедев, Ю.М. Флейшман, В.Н. Никифоров, В.В. Малый (СССР) - № 2884484/22-02;заявлено 13.11.79; опубл. 30.11.81, Бюл. № 44.-3 с.

39. Тракт горячего дутья доменной печи: А.С. 865912 СССР, МКИ С21И 9/00 / Э.М. Гольдфарб, М.П. Бродский, Л.П. Грес, А.Н. Жариков, В.Н. Никифоров, М.Г.-Б. Кутнер, Н.Н. Подкантор, В.В. Малый, Ю.М. Флейшман (СССР) - № 2897207/22-02; заявлено 24.03.80; опубл. 23.09.81, Бюл. № 35. - 3 с.

40. Воздухонагреватель доменной печи: А.С. 1250578 СССР, МКИ С21И 9/00 / Б.М. Егоров, А.Н. Минаев, Э.М. Гольдфарб, Л.П. Грес, В.Н. Никифоров, Ю.С. Кривченко, М.Г.-Б. Кутнер, Н.Н. Подкантор, А.Г. Ткаченко, В.Л. Тищенко, И.И. Дышлевич, В.Г. Резчик (СССР) - № 3585327/22-02; заявлено 29.04.83; опубл. 15.08.86, Бюл. № 30.-3 с.

41. Воздухонагреватель доменной печи: 931751 ССР, МКИ С21И 9/04 / В.Ф. Мазов, В.И. Деревянко, А.И. Васюченко, А.Е. Бирюков, Э.М. Гольдфарб, Л.П. Грес, А.Е. Любин, С.М. Родов, Б.Я. Шаломов, В.Н. Никифоров, В.Н. Маслова, Ю.М. Флейшман (СССР) - № 3012888/22-02; заявлено 08.12.80; опубл. 30.05.82; Бюл. № 20. - 3 с.

Размещено на Allbest.ru