Коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки
В Институте черной металлургии разработан комплекс технологий замещения кокса и природного газа другими энергоносителями, в т.ч. технология замены природного газа коксовым, частичной замены кокса кусковым антрацитом. Созданы предпосылки для «прорыва» в область нетрадиционных технологий, включая...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
|---|---|
| Дата: | 2007 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2007
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21912 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки / И.Г. Товаровский // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2007. — Вип. 14. — С. 19-30. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859974698069131264 |
|---|---|
| author | Товаровский, И.Г. |
| author_facet | Товаровский, И.Г. |
| citation_txt | Коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки / И.Г. Товаровский // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2007. — Вип. 14. — С. 19-30. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| description | В Институте черной металлургии разработан комплекс технологий замещения
кокса и природного газа другими энергоносителями, в т.ч. технология замены
природного газа коксовым, частичной замены кокса кусковым антрацитом. Созданы предпосылки для «прорыва» в область нетрадиционных технологий, включая
перестройку доменной плавки на малококсовое и бескоксовое получение металла
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:22:57Z |
| format | Article |
| fulltext |
19
УДК 669.162.2:662.74
И.Г.Товаровский
КОКСОЗАМЕЩАЮЩИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ
ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ
В Институте черной металлургии разработан комплекс технологий замещения
кокса и природного газа другими энергоносителями, в т.ч. технология замены
природного газа коксовым, частичной замены кокса кусковым антрацитом. Созда-
ны предпосылки для «прорыва» в область нетрадиционных технологий, включая
перестройку доменной плавки на малококсовое и бескоксовое получение металла.
Решение задачи сокращения расхода кокса, являющегося наиболее
дорогостоящей составляющей шихты для выплавки чугуна, осуществля-
ется по двум направлениям: сокращение теплопотребности плавки за счет
подготовки шихты и улучшения организации технологии; замещение кок-
са менее дорогими энергоносителями. Эффективность второго из указан-
ных направлений зависит от свойств замещающего энергоносителя и его
стоимости, а его реализация всегда связана с необходимостью использо-
вания первого направления.
В доменной плавке кокс выполняет функции комплексного энерго-
технологического материала. В процессах его превращений у фурм выде-
ляется основная часть необходимой для процессов плавки теплоты и об-
разуется основная часть восстановительного газа, к которому в вышерас-
положенных горизонтах добавляется дополнительная часть газа от прямо-
го восстановления. Кроме указанных энергетических функций кокс вы-
полняет функцию твердой насадки в зоне размягчения и плавления желе-
зосодержащих материалов, обеспечивающей противоток шихты и газов в
печи, а также функцию регулятора газораспределения по площади попе-
речного сечения агрегата.
В силу сложности указанных функций замещение кокса в доменной
плавке другими топливными компонентами не может рассматриваться
только с термохимических позиций, а требует комплексного анализа всей
технологии с целью выявления режимов, обеспечивающих эффективное
решение задачи. Поэтому решение задачи замещения кокса каждым спе-
цифическим топливным компонентом (твердым кусковым, твердым пы-
левидным, жидким, газообразным) разного состава приводит в итоге к не-
обходимости разработки новой технологии, важнейшими компонентами
которой являются выбор рациональных режимных параметров и управле-
ние распределением материалов при их загрузке в доменную печь.
Ретроспектива и решение актуальных проблем
Проблемы замещения кокса другими энергоносителями возникли еще
в XIX веке, и первой из них была проблема сокращения расхода кокса за
счет нагрева дутья, осуществляемого сжиганием колошникового газа [1–
20
3]. Активное решение этой проблемы имело место в течение всего XX ве-
ка.
Другой важнейшей проблемой коксозамещения, решение которой на-
чалось в середине XX века, является вдувание топливных добавок через
фурменные устройства. В решении этой проблемы наиболее обстоятель-
ной и плодотворной была выполненная под руководством академика
З.И.Некрасова разработка технологии доменной плавки на комбиниро-
ванном дутье (природный газ и кислород), получившей дальнейшее раз-
витие в отрасли и ставшей традиционной во всем мире [4, 5]. Последую-
щие работы Института черной металлургии в значительной мере связаны
с совершенствованием этой технологии и направлены на увеличение рас-
ходов природного газа и кислорода, оптимизацию параметров комбини-
рованного дутья при их сочетании с другими параметрами плавки, разра-
ботку рациональных условий и конструкций узлов ввода природного газа
в фурменные приборы и распределения его по окружности печи, а также
организации дренажа продуктов плавки в горне при понижении содержа-
ния монооксида железа в первичных шлаках [6–9]. При вдувании природ-
ного газа (до 150 м3/т) сокращение расхода кокса составляет 15–20%.
Начатые под руководством академика З.И. Некрасова разработки тех-
нологии доменной плавки с вдуванием пылеугольного топлива (ПУТ) [10]
и коксового газа [11] также получили промышленное развитие. Первая
после многочисленных испытаний стала традиционной во всех странах.
Вторая продолжена сотрудниками Института черной металлургии и Ма-
кеевского меткомбината, реализована в промышленном масштабе и может
использоваться на любом предприятии с заменой до 100% природного га-
за при дополнительной экономии кокса 5–8% [12].
В последние годы поиск эффективных заменителей кокса привел к
разработке технологии доменной плавки с частичным (до 100 кг/т чугуна)
замещением его антрацитом [13–15]. Разработка выполнена специалиста-
ми Института черной металлургии им. З.И. Некрасова, Национальной ме-
таллургической академии Украины, Научно–производственного центра
«Экосфера» (г.Луганск), ОАО «Криворожсталь» (теперь ОАО «Арселор
Миттал Кривой Рог»). В отличие от известных решений, позволяющих
замещать антрацитом 20–30 кг кокса/т чугуна, авторами использованы
новые решения, включающие: обоснованный выбор сортамента антрацита
и его специальную подготовку; загрузку антрацита в смеси с железоруд-
ной шихтой для окисления оксидами шихты мелочи, которая образуется
при разрушении угля; увеличение размера подачи для сохранения необхо-
димой толщины коксовых слоев и площади «коксовых окон» в вязко–
пластичной зоне при уменьшении расхода кокса. Это позволило увели-
чить расход антрацита до 70–87 кг/т чугуна при эквиваленте замены 0,8–
1,1 кг/кг.
Таким образом, разработан широкий арсенал технологий замещения
кокса различными энергоносителями, позволяющих на каждом отрезке
21
времени реализовать наиболее эффективный вариант. Каждая из рассмот-
ренных технологий характерна специфическими особенностями, которые
определяются характером замещающих кокс энергоносителей (твердые
кусковые или пылевидные, жидкие, газообразные) и их составом, в том
числе содержанием вредных примесей.
Твердые кусковые замещающие кокс энергоносители в виде каменных
углей подаются в печь через загрузочное устройство по тем же трактам, что
вся шихта. Однако, отличаясь от кокса по физико–механическим и термо-
химическим свойствам, они загружаются по специальным программам,
формируемым на основе требований специально организованной техноло-
гии, учитывающей указанные свойства. Капитальные затраты на реализа-
цию технологии практически отсутствуют, а эффективность определяется
соотношением свойств углей и их цены.
Пылеугольное топливо (ПУТ) вдувается через фурмы доменной печи.
Для реализации технологии требуется решить комплекс проблем, связан-
ных с полнотой сжигания угля у фурм, выбором рациональных дутьевых
параметров и реорганизацией всего технологического режима плавки. Для
организации вдувания необходимо соорудить капиталоемкий комплекс
оборудования для получения, транспортировки и дозирования ПУТ. Эф-
фективность технологии зависит от состава углей, их стоимости, работы
комплекса оборудования и выбора технологического режима. При вдувании
ПУТ (120–160 кг/т) совместно с природным или коксовым газом расход
кокса сокращается на 30–35%.
Из возможных газообразных замещающих кокс энергоносителей ре-
ально используемыми являются природный и коксовый газы, вдуваемые
через воздушные фурмы.
Организация вдувания природного газа требует некоторых вложений
для сооружения газопроводов и устройств дозирования. Величина замеще-
ния кокса природным газом зависит от состава газа, полноты конверсии уг-
леводородов у фурм и выбора технологического режима плавки, а эконо-
мическая эффективность определяется соотношением цен на кокс и при-
родный газ.
Коксовый газ является альтернативой природному. В его составе мень-
ше углеводородов, чем в природном, и содержится до 60% свободного во-
дорода, что улучшает условия в фурменных очагах, в результате чего при
замене природного газа получается дополнительная экономия кокса. Одна-
ко наличие нафталина, бензольных углеводородов, сероводорода и окси-
дов азота, а также необходимость компримирования коксового газа, тре-
буют сооружения комплекса его подготовки к вдуванию в доменные печи.
Экономическая эффективность технологии зависит от величины капзатрат
на сооружение комплекса очистки и газопередачи, а также оценки стои-
мости коксового газа как вторичного энергоресурса.
22
Концепция коксозамещения
В настоящее время при резком подорожании природного газа (ПГ) в
Украине реальное сокращение расхода кокса может быть получено при
вдувании ПУТ, освоенном в широких масштабах. При этом, как показано в
[16], наиболее высокий эффект достигается при сочетании ПУТ и природ-
ного газа. Но перспективы дальнейшего подорожания природного газа ос-
ложняют решение проблемы и выдвигают на первый план задачу его заме-
ны коксовым.
Замена природного газа коксовым была экономически эффективной
еще при прежних более низких ценах на природный газ. В настоящее же
время реализация этой технологии приобретает значимость одной из перво-
очередных задач. При этом величина капитальных затрат, необходимых для
реализации технологии вдувания коксового газа, меньше в 3–4 раза, чем для
реализации технологии вдувания ПУТ, меньше и срок их окупаемости [15].
Проблема дальнейшего снижения себестоимости чугуна в этих усло-
виях может быть решена вдуванием ПУТ – технологии, освоенной на До-
нецком металлургическом заводе [16]. Реализация этой технологии в ши-
роком масштабе требует больших инвестиций и длительного времени, в
течение которого доменные печи Украины будут работать в неэкономич-
ных режимах.
Выход из сложившейся кризисной ситуации возможен путем посте-
пенной замены ПГ коксовым газом (КГ) и использования кускового ан-
трацита для замены кокса. Первая из этих технологий освоена на Макеев-
ском металлургическом заводе [12], вторая наиболее полно разработана на
меткомбинате «Криворожсталь» (теперь «Арселор Миттал Кривой Рог»)
[15] и широко используется на многих предприятиях Украины. Реализа-
ция вдувания КГ требует для сооружения комплекса тонкой очистки и
транспортировки КГ не столь больших инвестиций, как ПУТ (30–40 млн.
грн. против 150–250 млн грн. для доменного цеха), а использование кус-
кового антрацита не требует капитальных вложений.
Расчетно–аналитическое исследование проблемы выполнили по раз-
работанной в ИЧМ методике [17] применительно к одной из доменных
печей ОАО «Криворожсталь» полезным объемом 2000 м3 (среднегодовые
показатели). В табл. 1 приведены прогнозные показатели плавки для ряда
периодов: База 1 – при фактических параметрах с вдуванием ПГ и пода-
чей 11% кускового антрацита в состав загружаемого твердого топлива;
База 2 – то же, но с повышением температуры дутья до 12000С, т.к. рас-
сматриваются перспективные режимы; КГ=2·ПГ – замена ПГ двойным
объемом КГ; КГ=3·ПГ – замена ПГ ~ тройным объемом КГ с увеличением
доли антрацита в загружаемом топливе до 20% (освоено на меткомбинате
«Криворожсталь»); ПУТ+КГ – вдувание ПУТ совместно с КГ (доля ан-
трацита 11%). Цены материалов и другие затраты приняты по данным
меткомбината «Криворожсталь» за 2005 год, а цены на топливо следую-
23
щие (грн/т; грн/1000 м3): кокс – 800; антрацит – 500; ПГ – 600; КГ – 150;
ПУТ – 300.
Таблица 1. Прогнозные показатели доменной плавки при замене природ-
ного газа (ПГ) (База 1, 2) коксовым (КГ) с добавкой кускового антрацита и
вдувании ПУТ совместно с КГ.
Показатели База 1 База 2 КГ=2·ПГ КГ=3·ПГ ПУТ+КГ
Производство, т/сут. 2796 2899 2929 2891 3017
Расход тв. топлива, кг/т 495,7 469,7 468,5 443,6 335,3
В т.ч. кокс 441,2 418,0 417,0 354,9 298,4
Антрацит 54,5 51,7 51,5 88,7 36,9
Дутье: температура, 0С 1043 1200 1200 1200 1200
кислород ,% 25,5 25,4 25,8 26,8 25,9
Расход кислорода, мЗ/т 84,2 78,1 81,5 96,6 76,1
Расход ПГ, мЗ/т 89,1 88,7 0,0 0,0 0,0
% к дутью 6,9 7,4 0,0 0,0 0,0
Расход КГ, мЗ/т 0,0 0,0 182,0 254,5 101,6
% к дутью 0,0 0,0 15,7 22,2 9,6
Расход угля, кг/т 0,0 0,0 0,0 0,0 152,4
кг/м3 к дутью 0,0 0,0 0,0 0,0 144,0
Колошниковый газ:
температура, 0С 279 264 264 282 256
содержание,% СО 23,94 23,62 23,51 23,36 22,33
СО2 18,67 19,36 19,06 18,11 21,75
Н2 5,43 5,58 6,91 9,59 5,03
Расход материалов, кг/т:
агломерат КГМК 806 806 806 806 808
агломерат НКГОК–1 782 783 783 783 784
агломерат НКГОК–2 107 107 107 108 108
окатыши СевГОК 9 9 9 9 9
руда 36 36 36 36 36
известняк 36 32 32 29 15
конв. шлак об. + скрап 36+13 36+13 36+13 36+13 36+13
Железо в шихте,% 53,8 53,9 53,9 53,9 54,2
Вынос пыли общ, кг/т 65 64 64 63 61
Количество шлака, кг/т 480 478 477 475 469
Расход дутья, м3/т 1289 1198 1159 1149 1058
Объем влажн. газа, м3/т 1966 1853 1846 1905 1654
Теор. темпер. гор., 0С 2071 2151 2139 2020 2169
Кол. сух. кол. газа, мЗ/т 1854 1740 1714 1735 1549
Прямое восст. Fe,% 24,1 25,9 23,5 16,4 26,0
Степень использования
газов,%: общая 44,63 45,91 45,81 44,95 50,30
Производственная
себестоимость, грн/т 826,7 804,5 777,65 761,5 707,2
24
Из результатов расчета следует (табл. 1), что технология КГ=3·ПГ по-
зволяет снизить расход твердого топлива с 495,7 до 443,6 кг/т, а кокса с –
441,2 до 354,9 кг/т. Себестоимость чугуна уменьшается на 65 грн/т (8%),
что создаст условия для формирования инвестиций в реализацию техно-
логии ПУТ+КГ. Последняя позволит совершить дальнейший сдвиг в сни-
жении расхода кокса (еще на 56,5 кг/т) и соответственно уменьшение се-
бестоимости чугуна (еще на 54,3 грн/т).
Сочетание вдувания коксового газа с использованием кусковых углей
для замещения кокса, не требующим существенных капитальных вложе-
ний, является технологически наиболее удачным и экономически приори-
тетным. Его широкая реализация позволит совершить существенный поло-
жительный сдвиг в коксосбережении и снижении себестоимости металла в
условиях прогрессирующего подорожания природного газа в Украине.
Параллельно по мере накопления капиталов будут созданы возможно-
сти вложений в сооружение комплексов для вдувания ПУТ. К тому времени
проблема замены природного газа коксовым в значительной мере будет
решена, что обеспечит белее эффективное функционирование технологии
вдувания ПУТ.
С целью высвобождения коксового газа, необходимого для вдувания в
доменные печи, Институтом черной металлургии НАН Украины разработа-
ны основы технологии газификации углей и утилизации отходов в освобо-
жденных от производства чугуна по балансу металла доменных печах [18].
Полученные в этих печах продукты газификации углей могут быть исполь-
зованы для отопления коксовых печей и других энергетических нужд наря-
ду с более полным использованием доменного газа при рационализации
структуры топливного баланса предприятия.
Изложенная программа рационализации топливоиспользования в до-
менном производстве Украины позволит в сложившихся условиях инвести-
ционного дефицита перейти к ритмичному развитию отрасли, а в перспек-
тиве – к реализации новых технологий.
Перспективные технологии
Ограничение использования природного газа по экономическим кри-
териям определило приоритетность технологии вдувания пылеугольного
топлива в большинстве стран мира. Однако количество угля, вдуваемого
через фурмы, ограничено неполнотой его сжигания, а также размягчения
и ожижения зольного остатка угля в дутьевом потоке и фурменном очаге.
Последнее ограничивает также сортамент используемых углей, в частно-
сти – по зольности (до 10% золы).
Определяющей проблемой этой технологии является полнота газифи-
кации угля в фурменном очаге. В рамках существующего фурменного
прибора возможно лишь частичное ее решение. Для полного решения
проблемы необходимо вынести процесс газификации угля за пределы
фурменного очага и существующего фурменного прибора с подачей в
печь готовых восстановительных газов. При этом решается не только соб-
25
ственно проблема газификации, но появляется возможность повышения
зольности вдуваемых углей и офлюсования золы.
Работы в этом направлении, начатые нами в 70–х годах 20–го века и
поддержанные академиком З.И. Некрасовым, нашли отражение и призна-
ние уже в начале 80–х годов [19]. Созданные предпосылки развития дан-
ного направления положили начало планомерному изучению процессов
придоменной газификации углей и применения продуктов газификации
для вдувания в доменную печь. В ходе изучения показана принципиаль-
ная возможность и экономическая целесообразность создания новой тех-
нологии с заменой природного газа и части кокса низкосортным углем.
Комплекс совместных работ с Институтом высоких температур Ака-
демии наук СССР (ИВТАН) позволил создать и испытать на стенде в на-
турных условиях прифурменный газификатор пылеугольного топлива (на
каждую фурму) для вдувания продуктов газификации в доменную печь, а
совместные разработки с Днепропетровским металлургическим институ-
том (ныне НМетАУ) и Всесоюзным (ныне Всероссийским) теплотехниче-
ским институтом – разработать научные основы создания центрального
высокопроизводительного газогенератора для доменной печи (в т.ч. на ба-
зе выводимой из эксплуатации доменной печи) [18].
Указанный комплекс работ с 1992 года продолжен в рамках тематики
НАН Украины и при поддержке ГКНТ Украины. Из двух предложенных
схем подачи продуктов газификации угля (ПГУ) в доменную печь – с ус-
тановкой реактора – газификатора на каждом фурменном приборе и из
центрального газогенератора, более продвинутой оказалась первая. В со-
трудничестве с ИВТАН и АК «Тулачермет» удалось изготовить и частич-
но испытать на одном фурменном приборе газификатор пылеугольного
топлива, а также оценить ожидаемые результаты реализации новой тех-
нологии, которая квалифицируется как малококсовая. В табл.2 приведены
результаты расчетной оценки использования новой технологии примени-
тельно к условиям МК «Запорожсталь».
Расход кокса снижается на 41–46%, а производительность агрегата
возрастает в 1,53–1,56 раза. Снижение себестоимости составляет в разных
вариантах 9–12 УДЕ/т, а окупаемость затрат во всех вариантах – менее 1
года. Уменьшение выбросов: пыли – на 420–700 т/год; газов – на 970–
1800 млн м3/год; вредных веществ – на 960 –1100 т/год. По сравнению с
вдуванием в доменную печь сырого ПУТ разрабатываемая технология
имеет следующие преимущества:
1. Вовлечение в топливный баланс низкосортных углей при увеличе-
нии количества вдуваемых углей и соответственно заменяемого кокса.
2. Упрощение схемы подготовки и подачи угля в ДП за счет возмож-
ности вдувания зернистого угля (0–3 мм) вместо порошкового (50–60
мкм).
3. Полный вывод из процесса природного газа при одновременной
возможности увеличения температуры дутья до максимального по усло-
26
виям службы оборудования уровня, а также интенсификация плавки пу-
тем подачи кислорода.
Таблица 2. Показатели доменной плавки при замене природного газа про-
дуктами газификации угля (ПГУ)
Показатель Базовый
период
ПГУ с
tд=10000C
ПГУ с
tд=12000C
Удельная производительность ДП, т/м3 сут. 1,32 2,03 2,06
Расходы: кокса, кг/т
природного газа, м3/т
угля, кг/т
кислорода, м3/т
дутья, м3/т
565
71
–
38
1630
334
–
290
180
675
305
–
300
150
700
Температура дутья, 0C 1011 1000 1200
Теоретическая температура горения, 0C 2025 2030 2020
Количество ПГУ, м3/т – 990 1020
Состав ПГУ,% СО
СО2
Н2
Н2О
N2
Ств, г/м3
–
–
–
–
–
–
32,5
0,5
12,4
0,5
54,1
19,7
32,5
0,5
12,4
0,5
54,1
19,7
Температура ПГУ, 0C – 1540 1650
Степень прямого восстановления,% 38 30 32
Количество влажн. колошникового газа, м3/т 2290 1490 1465
Теплотворность колошникового газа, КДж/м3 3520 4770 4600
Рассматриваемая нетрадиционная технология с заменой части кокса
низкосортным углем может квалифицироваться как новый этап реформа-
ции доменной плавки на пути сокращения расхода кокса до минимально
возможных величин. Предполагается замена на первой стадии более по-
ловины кокса некоксующимся углем (в пределе – снижение расхода кокса
до 180–200 кг/т [18]), а на второй – создание новой технологии бескоксо-
вого получения первичного металла.
Энергетически возможна полная замена кокса продуктами газифика-
ции угля, однако необходимость функционирования коксовой насадки в
зоне размягчения и плавления материалов требует сохранения части кок-
са. Задача перехода к бескоксовой технологии решается путем радикаль-
ной перестройки технологии и агрегата с использованием идей
Д.К.Чернова [20].
Предлагается перестройка доменной плавки на бескоксовую техноло-
гию путем реконструкции традиционной доменной печи (рис.1) с подачей
горячих восстановительных газов через установленные по окружности
горна прифурменные реакторы – газификаторы (ПРГ) измельченного уг-
ля–10 и разделением печного пространства на зону твердофазного восста-
новления (шахту)–1 и плавильно – восстановительный горн–3 со сводом–
27
4, который для шахты является днищем. Перегруз материалов из шахты в
горн осуществляется шнеками–5 через течки–6, а газ из горна в шахту по-
ступает через газоотводы–7 после охлаждения до 9000С.
Рис. 1. Доменная печь,
перестроенная в шахт-
но–горновой агрегат
(ШГА)
При опускании в
шахте и заплечиках
происходит восста-
новление оксидов
железа вдуваемым в
шахту восстанови-
тельным газом до
степени металлиза-
ции 75–85% . В каж-
дый из ПРГ поступа-
ет горячее, обога-
щенное кислородом
дутье и измельчен-
ный уголь. В объеме
ПРГ происходит га-
зификация угля с
ожижением золы.
Продукты газификации угля (ПГУ) с температурой 2200–25000С посту-
пают в слой металлизованных материалов, загружаемых на поверхность
расплава в горне. В слое происходит плавление материалов, довосстанов-
ление оксидов и частичное науглероживание металла за счет избыточного
твердого углерода, содержащегося в ПГУ. В цилиндрической части горна
происходит разделение расплава на металл и шлак с периодическим вы-
пуском их через летки.
Горячий восстановительный газ (ГВГ), поднимаясь в сводовую часть
горна, смешивается с холодным восстановительным газом (ХВГ), вдувае-
мым в эту область для получения температуры не более начала размягче-
ния материалов – 9000С. Полученный газ поступает в коллектор, а из кол-
лектора – в фурмы шахты и частично в газопровод на охлаждение для по-
лучения ХВГ.
Взамен кокса (517 кг/т, сух.) и природного газа (97 м3/т) в новой тех-
нологии используется концентрат тощих углей (658 кг/т. сух.). Это позво-
лит сократить себестоимость чугуна примерно на 20% при сокращении
28
общего расхода энергоресурсов (на 7,5%) и значительном уменьшении
выбросов в окружающую среду (вредных веществ на 2,43 кг/т, пыли на
1,44 кг/т). Срок окупаемости затрат не превысит 1 года. Предполагается
также возможность регулирования состава металла от чугуна до стали,
что положительно повлияет на последующий передел.
Укргипромезом по заказу комбината «Запорожсталь» разработаны
проектные предложения по перестройке доменной печи №1 на новую
технологию [16].
Дополнительным преимуществом технологии является возможность
получения металла с регулируемым содержанием углерода (вплоть до ста-
ли).
Являясь продуктом естественной эволюции доменной плавки, бескок-
совая технология в ШГА может быть организована на действующих
предприятиях в ходе реконструкции доменных печей в периоды очеред-
ных капитальных ремонтов. При этом используется существующая ин-
фраструктура производства и основная часть оборудования. Такой подход
к перестройке металлургии на новую технологию бесконфликтно решает
основные социально–структурные проблемы отрасли и предприятий, что
является не менее весомым положительным фактором, чем все другие.
Заключение
В Институте черной металлургии разработан комплекс технологий
замещения кокса другими энергоносителями при одновременном реше-
нии задач энергосбережения. Реализация этих технологий позволяет в
конкретных условиях выбрать наиболее эффективный вариант.
В настоящее время в Украине в условиях инвестиционного дефицита
и прогрессирующего подорожания природного газа на большинстве пред-
приятий наиболее эффективной является технология замены природного
газа коксовым при загрузке в доменную печь до 100 кг/т чугуна кускового
антрацита. Она позволяет решить задачу коксозамещения при небольших
единовременных затратах и создать инвестиционную и технологическую
базу для широкого внедрения технологии вдувания пылеугольного топли-
ва и перехода к новым технологиям.
Необходимость производства конкурентоспособной продукции сти-
мулирует необходимость «прорыва» в область нетрадиционных техноло-
гий, концепция которого на основе выполняемых Институтом разработок
включает: перестройку доменной плавки на малококсовое и бескоксовое
получение металла на основе вдувания продуктов газификации некок-
сующихся углей – как генеральное направление; утилизацию металлсо-
держащих отходов на основе процесса жидкофазного восстановления при
использовании в качестве топлива низкосортных углей; перевод отдель-
ных доменных печей в режим газификации углей с утилизацией металл-
содержащих отходов.
29
1. Павлов М.А. Металлургия чугуна. Ч.2. Доменный процесс. – Издание шестое.
– М.: Металлургиздат, 1949. – 628 с.
2. Сборник трудов по теории доменной плавки. // Сост. акад. М.А. Павловым.
Т.1. – М.: Металлургиздат, 1957. – 319 с.
3. Готлиб А.Д. Нагрев дутья и расход кокса при выплавке чугуна.– М.: Метал-
лургиздат, 1947.– 164с.
4. Некрасов З.И. Первые итоги применения природного газа в доменных печах
СССР // Сб. «Опыт применения природного газа в доменном производстве»,
М.: Металлургиздат, 1959.– С. 3 – 6.
5. Некрасов З.И. Опыт применения природного газа в доменном производстве //
Бюллетень ЦИИН ЧМ. Москва, 1963.– №8.– С. 1 – 7.
6. Опытная плавка в доменной печи объемом 2000 м3 при обогащении дутья ки-
слородом до 30% / З.И. Некрасов, П.Г. Нетребко, Ф.Н. Москалина и др. //
Сталь, 1971. – № 10. – С. 887–894.
7. Опытные плавки в доменной печи объемом 2000 м3 на дутье с концентрацией
кислорода до 35% / З.И. Некрасов, С.В. Колпаков, А.Ф. Андреев и др. // Сталь,
1973. – № 2. – С. 97–104.
8. Первый опыт работы доменной печи объемом 2000 м3 НЛМЗ с обогащением
дутья кислородом до 40% / З.И. Некрасов, Н.С. Антипов, Н.М. Можаренко и
др. // Сталь, 1981. – № 7. – С. 7–9.
9. Товаровский И.Г. Совершенствование и оптимизация параметров доменного
процесса. – М.: Металлургия, 1987. – 192 с.
10. Освоение технологии плавки с вдуванием пылевидного топлива совместно с при-
менением природного газа и обогащенного кислородом дутья на доменной печи
завода «Запорожсталь» / З.И. Некрасов, Л.Д. Юпко, В.Л. Покрышкин и др. // Ме-
таллургия чугуна: Тематический отраслевой сборник. – М.: Металлургия, 1973. –
№1. – С. 98–110.
11. Опытная доменная плавка с применением смеси коксового и природного га-
зов / З.И. Некрасов, Л.Д. Юпко, Я.М. Ободан и др. // Металлургия чугуна: Те-
матический отраслевой сборник МЧМ СССР (ИЧМ),– 1973. – № 6. – С. 69–83.
12. Доменная плавка с вдуванием коксового газа / В.Ф. Пашинский, И.Г. Това-
ровский, П.Е. Коваленко и др. // Киев: Техника, 1991. – 104 с.
13. Способ доменной плавки / О.В. Дубина, А.В. Сокуренко, В.А. Шеремет и др. //
Патент Украины №67681. – 2004. – Бюл. №6.
14. Способ доменной плавки / О.В. Дубина, А.В. Сокуренко, В.А. Шеремет и др. //
Патент России №2268947. – МКИ7 С 21в 5/00. Опубликовано 2006.01.27. Бюл.
№3.
15. Коксозамещающие технологии в доменной плавке. Под редакцией доктора
технических наук, профессора Товаровского И.Г. / В.П. Лялюк, И.Г. Товаров-
ский, Д.А. Демчук и др. // Днепропетровск, изд. «Пороги», 2006.– 276 с.
16. Ярошевский С.Л. Резервы эффективности комбинированного дутья в домен-
ных цехах Украины: В книге Познание процессов доменной плавки. Коллек-
тивный труд. / Под редакцией В.И. Большакова и И.Г. Товаровского. – Днеп-
ропетровск: Пороги, 2006. – 439 с.
17. Товаровский И.Г., Иванов А.П. Прогнозная оценка показателей доменной
плавки // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб.
тр. Вып. 9, ИЧМ, Днепропетровск, 2004. – С. 34–44.
18. Товаровский И.Г. Доменная плавка. Эволюция, ход процессов, проблемы и
перспективы. – Днепропетровск: Пороги, 2003. – 596 с.
30
19. Товаровский И.Г., Хомич В.Н., Бояровская Г.П. Эффективность использования
продуктов газификации твердого топлива в качестве дутьевых добавок в до-
менной печи // Сталь, 1982. – № 6. – С.5–11.
20. Чернов Д.К. О прямом получении литого железа и стали в доменной печи //
Д.К. Чернов и наука о металлах. Сб. трудов. – М.–Л.: ГосНТИ по черной и
цветной металлургии, 1950. – С.307–327.
21. Проблемы перестройки доменной плавки на бескоксовую технологию / И.Г.
Товаровский, И.И. Дышлевич, Г.В. Горлов и др. // Сталь,–1999. – № 7.– С.10–
17.
Статья рекомендована к печати
докт.техн.наук. В.В.Бородулиным
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-21912 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0070 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:22:57Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Товаровский, И.Г. 2011-06-20T07:53:04Z 2011-06-20T07:53:04Z 2007 Коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки / И.Г. Товаровский // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2007. — Вип. 14. — С. 19-30. — Бібліогр.: 21 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21912 669.162.2:662.74 В Институте черной металлургии разработан комплекс технологий замещения кокса и природного газа другими энергоносителями, в т.ч. технология замены природного газа коксовым, частичной замены кокса кусковым антрацитом. Созданы предпосылки для «прорыва» в область нетрадиционных технологий, включая перестройку доменной плавки на малококсовое и бескоксовое получение металла ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Производство чугуна Коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки Article published earlier |
| spellingShingle | Коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки Товаровский, И.Г. Производство чугуна |
| title | Коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки |
| title_full | Коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки |
| title_fullStr | Коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки |
| title_full_unstemmed | Коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки |
| title_short | Коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки |
| title_sort | коксозамещающие энергосберегающие технологии доменной плавки |
| topic | Производство чугуна |
| topic_facet | Производство чугуна |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/21912 |
| work_keys_str_mv | AT tovarovskiiig koksozameŝaûŝieénergosberegaûŝietehnologiidomennoiplavki |