Реконструкція електросталеплавильного цеху ТОВ "Електросталь" з метою збільшення продуктивності до 1 мільйона тонн і підвищення якост

 

      Цифрами вказані номери плавок, відрізки на осях абсцис еквівалентні часу обробки  на кожному агрегаті. ДСП - 33 хв., УКП1, 2 - 58 хв., МНЛЗ1, 2 - 59 хв. План починається  з першої доби роботи печі. За номером плавки можна наочно показати послідовне час обробки плавки на кожному агрегаті. У першу добу роботи перша плавка на ДСП з 0.00 хв., Далі йде обробка на УКП 1 з 0.33, і розливання на МБЛЗ 1 з 1.0. УКП 2 відповідно починає роботу після плавки № 2 в ДСП. МБЛЗ № 2 починає свою роботу з плавки № 10 для досягнення максимальної серійності розливання. 
Кожну добу з 6.00 до 7.30 ДСП зупиняється на поточний ремонт, відповідно поточний ремонт йде на УКП 1, 2. МНЛЗ 1, 2 зупиняється на 6:00 кожну добу для проведення планового ремонту.

 
 

 

6. ЗАХОДИ ДО ПОЛІПШЕННЯ ЕКОЛОГІЧНОГО СТАНУ

 

     6.1 Актуальність розділу

 

      Актуальність  даного розділу полягає в тому, що пропоновані для впровадження в електросталеплавильне виробництво  технологічні методи направлені на ресурсозберігання і енергозбереження, а також на технологічні способи скорочення  газопилових викидів виробництва. Вони дозволять понизити витрати паливних ресурсів, поліпшити і прискорити процес плавлення, скоротити викиди пилу і токсичних з'єднань. Це приведе до зниження собівартості продукції і зниження шкідливої дії на природне довкілля.

 

     6.2 Цілі завдання розділу

 

      Цілями  даного розділу являються:

• зниження енергетичних витрат електросталеплавильного виробництва;
• розробка ресурсозберігаючої технології;
• зниження шкідливої дії електросталеплавильного виробництва на природне довкілля.

 

     6.3 Огляд стану питання

 

      Відомо, що економіка України має низький  рівень самозабезпечення енергетичними  ресурсами при реальній перспективі  різкого підвищення цін на енергоносії. Сьогодні наша країна займає перше місце в світі серед промислово розвинених держав за витратами енергії на одиницю вироблюваного валового продукту. Очевидно, що такого, як у нас, марнотратного витрачання енергетичних і матеріальних ресурсів не витримає економіка жодної країни. Заходи по тепло- і енергозбереженню в металургії можна розділити на глобальних, вимагаючих багатомільйонних інвестицій і досить тривалого часу для впровадження, і на порівняно недорогі, доступні для масового вживанні, такі, що швидко реалізовуються і швидко окупаються.

      Головне в стратегії розвитку металургії України полягає у випереджаючих  темпах будівництва нових металургійних  міні-заводів, що переплавляють металобрухт  в ДСП. Компактні міні-заводи зводяться  в «неметалургійних» регіонах, поблизу крупних споживачів готової продукції, зокрема арматури для будівництва, і центрів заготівки сталевого лому, що гарантує забезпечення цією сировиною електросталеплавильного виробництва.

 

      6.4 Основні дослідження і результати

 

      Електросталеплавильне виробництво є одним з виробництв, що викидають велику кількість пилу інших забруднюючих речовин. Величина цих викидів залежить від вживаної сировини, технологічного режиму плавки, використання інтенсифікаторів і способу відведення газів від печі.

      Вихід технологічних газів з електросталеплавильної печей визначається згоранням вуглецю  шихти і електродів, розкладанням необпаленої частини вапняку  і підсосом атмосферного повітря  в піч. Кількість газів, що відходять, рівна 40 — 150 м³/ч на 1 т садки без продування киснем і 200 м³/ч при продуванні. Физико-хімічні процеси, що протікають в електропечах при виплавці різних марок сталей різні, вони визначають склад шкідливих викидів.

      Пилові  викиди. 

      Мілкодісперсний пил утворюється в результаті випару металу в районі дії електричних дуг, пари якої конденсуються і взаємодіють з киснем і азотом наявними в робочому просторі печі. Крупніші фракції пилу утворюються з шлакотворних і розкислювачів. В період розплавлення чистої і великогабаритної шихти утворюється невелика кількість пилу. В період кипіння викиди досягають максимальних значень в результаті дії кисневих струменів і активного кипіння металу, в період доведення викиди знижуються до мінімуму. Винесення пилу складає 10 кг/т сталi, що виплавляється без продування киснем, і 20 кг/т сталi з продуванням. У першу половину плавки виділяється до 75% всього пилу. При виплавці стали на брудному, іржавому і малогабаритному скрапі кількість пилу збільшується.

      Таблиця 6.1 – Склад хімічних елементів у пилу

Склад	Вміст, %	Вміст, %
Хімічні елементи	по К. Гутману	по В.Б. Уэлису
Fe2O3	19	37,2
Cr2O3	1	0,13
NiO	0	0,02
MnO2	4	4,2
SiO2	14	2,98
Al2O3	2	0,41
CaO	22	5,17
MgO	38	2,45
Потери	0	3,6
PbO	0	3,92
CuO	0	0,4
ZnO	0	35,5
SO3	0	1,54
N2O — K2O	0	1,6

 

      При продуванні киснем кількість пилу, що переганяється, різко збільшується. Приведемо ряд даних з різних заводів: на одному — середній розмір часток пилу був рівний 0,06 мкм, в іншому випадку пил містив 85% часток з фракцією менше 4 мкм, в третьому випадку понад 95% пил мав розмір менше 0,5 мкм. Пил викидається електросталеплавильними печами, складається переважно з оксидів заліза. В період розплавлення сумарна кількість оксидів заліза складає близько 80%, в період кипіння (при продуванні киснем) 62%, в період доведення — 53%. В період розплавлення в пилі з'являються оксиди марганцю (приблизно 11%), в період доведення — оксиди кальцію (6%) і магнію (9%).

 

      Гази, що відходять, ДСП вибухонебезпечні. Склад газу %: CO — 15-25 %, H₂ — 0,5-3,5; CO₂ — 5-10; N₂ — 61-70; O₂ — 3,5-10.

      Неорганізовані  викиди. 

      Кількість неорганізованих викидів з дугових  електросталеплавильних печей точному  обліку не піддається із-за наявності  неконтрольованих отворів. Загальну кількість  газів неорганізованих викидів  складає до 40% всієї кількості технологічних газів.

 

     6.5 Підвищення екологічності виробництва

 

      Кількість шкідливих викидів можна істотно  скоротити, а деякі можна виключити  повністю за допомогою правильної організації  відсмоктування газів з робочого простору печі.

      1) Добре застосовувати регульоване відсмоктування і підтримувати під зведенням постійний тиск, рівний зовнішньому тиску повітря. Добре зарекомендувало себе подвійне відсмоктування газів з області рами робочого вікна і отвору під зведенням. При цьому в пристрої, що відводить газ від рами, слід встановлювати регульовану дросельну заслінку. Для хорошої роботи регульованого відсисаючого пристрою потрібно ущільнювати отвори між електродами і зведенням печі за допомогою механічних пристосувань і шляхом подачі повітря під невеликим тиском.

      2) Викиди пилу при продуванні  ванни киснем можна скоротити,  застосовуючи газово-кисневі пальники  і фурми спеціальної конструкції,  які одночасно можуть інтенсифікувати  процес виплавки стали.

      3) Заслуговує на увагу подача  інертного газу (наприклад, аргону) у вогнище горіння електричної дуги через осьові отвори в електродах або іншим способом. При цьому кількість високодисперсного пилу зменшується в 2 — 3 рази і технологію плавки не змінюється.

      Враховуючи  відносну дорожнечу аргону, даний  спосіб зменшення пилеобразовання можна рекомендувати лише при виплавці дорогих сплавів.

      Виходячи  з механізму утворення пилегазових  викидів в дугових сталеплавильних  печах можна сказати, що скорочення викидів повинне здійснюватися, перш за все за рахунок оптимізації  способів подачі кисню у ванну печі, організації додаткового підведення тепла в робочий простір (установки газокисневих пальників), попереднього підігрівання шихти перед завантаженням в піч, а так само вибору правильного режиму плавки.

      4) Наявний досвід по вдосконаленню процесу продування показує, що процес пилеобразованія багато в чому залежить від конструктивних наконечника кисневих фурм. Для зменшення пилеобразованія необхідно знижувати температуру металу в реакційній зоні продування. Цього можна досягти шляхом розосередження дуття, додавання різних охолоджувачів в реакційну зону, посилення циркуляції рідкого металу поблизу реакційної зони. Найбільший ефект досягається при так званому глибинному продуванні.

      Як  відомо, продування з використанням  багатосоплових фурм підсилює циркуляцію металу в реакційній зоні, що призводить до зниження його температури і зменшення пильовиделенія. Такий же ефект досягається при вживанні фурм з плоськощельовимі соплами. При цьому підвищується відсоток використання кисню (на 15 — 20%) і вихід придатного (на 0,5%).

      5) Добавка до кисневого дуття  повітря дозволяє значно знизити інтенсивність пилоутворювання. Різке зниження пилоутворення при продуванні сталеплавильних ванн спостерігається при добавці до кисню відновних газів або рідкого палива. При виборі параметрів киснево-газового продування необхідно специфічні особливості плавки в дугових сталеплавильних печах. Спалювання палива в робочому просторі печі є додатковим джерелом теплової енергії і природно повинно привести до прискорення процесу розплавлення шихти і скорочення витрати електроенергії. При цьому необхідно забезпечити таку ефективність теплопередачі від факела до шихти, при якому б не спостерігався інтенсивний знос футерування печі. Прикладом такого технічного рішення є спосіб киснево-газового продування, при якому факел володіє окислювальним потенціалом, що не робить негативного впливу на стійкість футерування, і різко скорочує утворення бурого диму. При цьому способі виплавки стали в електропечах окислювальна здатність киснево-газового факела регулюється залежно від періоду плавки. В період розплавлення витрата природного газу складає 0,4 — 0,5 об'єму кисню.

      6) Процес пилоутворення можна зменшити при подачі в струмінь кисню різних порошкоподібних матеріалів. Добавка пшату у вигляді часток розміром не більше 2 мкм в кількості 2,5 — 3% від маси садіння печі приводить до різкого скорочення пилеобразованія, зниження чаду легуючих елементів і скорочення тривалості плавки. Вживання порошків залізорудного концентрату в струмені кисню знижує вміст пилу в газах в 4 — 8 разу в порівнянні з вмістом при продуванні чистим киснем: при цьому вихід придатного збільшується на 2,5%. Широке поширення такого способу зниження пилоутворення стримується в даний час через відсутність надійних і простих засобів подачі пилових часток в струмінь кисню. Як вказувалося вище, інтенсифікація процесу перемішування ванни призводить до зниження температури реакційної зони і зниження інтенсивності пилеобразованія. Тому подача у ванну аргону для інтенсифікації перемішування призводить до зниження пилоутворення і скорочення чаду тих, що легують. Останнє може досягати 26 — 27%.

      7) Зниженню викидів в атмосферу  сприяє нагрів лому перед завантаженням  його в піч. При підігріванні  лому до 700 — 760°С різко скорочується тривалість плавки. При цьому відпадає необхідність такої операції як підрізування, а продування киснем починається при вищій температурі ванни. Все це приводить до загального скорочення пилегазових викидів унаслідок зниження чаду заліза і легуючих елементів.

      8) У дугових печах постійного  струму в порівнянні з трифазним  виділення пилу різко знижується, що пов'язане з особливостями  дуги постійного струму. У печах  постійного струму метал контактує  лише з анодною плямою електричної  дуги. Оскільки щільність струму і питомий тепловий потік в анодній плямі на порядок нижче, ніж в катодному, в процесі плавки в печах постійного струму випаровується менше металу і шлак, утворюється в 6 — 8 разів менше за пил, чим в трифазних печах. Це підтверджено досвідом, де було встановлено зменшення чаду металу, менший розвиток окислювальних процесів в ході плавки і зниження рівня пильовибросов в 5 — 8 разів.  Крім того, в печах постійного струму відбуваються процеси, що відрізняються від процесів в печах змінного струму. Довкола дуги постійного струму створюється постійне електричне поле, що впливає на заряджені частки, що знаходяться в нім. На позитивно заряджені частки діє сила електричного поля, направлена до катода.

      Позитивно заряджені частки, перш за все Fe²⁺, що витають в околоелектродной зоні, розряджаються, злипаються і повертаються в розплав, що підтверджується виміром вмісту FeO в технологічних газах печей постійного і змінного струму. На негативно заряджені частки діє сила, направлена до розплаву. У печах змінного струму миттєве значення електричного поля міняє свій напрям і величину з частотою 50 Гц. Сили, що діють на частки, також періодично міняють напрям, і направленого руху часток не відбувається. В результаті утворюється однорідне в пічному просторі пилегазовоє хмара, яка виноситься технологічними газами. Тому печі постійного струму мають явну екологічну перевагу в порівнянні з трифазними печами. Велика стабільність дуги обуславліваєт менший газообмін між об'ємом печі і атмосферою і відповідно менший об'єм технологічних газів.