Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВЕЧЕРНИЙ
МЕТАЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Факультет экономики
Только для преподавателей
ЛЕКЦИЯ № __
Технико-экономические характеристики доменного производства
по учебной дисциплине: Экономика отрасли
Автор: _________________________________________
Обсуждена на заседании кафедры
Протокол № ___ от " ___ " ______ 20__ г.
Москва-2013
СОДЕРЖАНИЕ
Введение 3
Историческая справка 4
3. Основные направления технического процесса
3.1 Подготовка сырых материалов к доменной плавки 9
3.2 Вдувание пылевидного топлива, как средства
интенсификации доменного процесса 11
3.3 Увеличение объема производства доменной печи 17
3.4 Автоматизация производственных процессов 18
4. Основные технико-экономические показатели доменного производства 19
Заключение 23
Список используемой литературы 23
ВВЕДЕНИЕ
Первым из известных способов получения железа из руд явился так называемый сыродутный способ, при котором в горн или печь загружают железную руду и уголь, при горении которого происходит частичное восстановление железа из руды. Повышение производительности сыродутных печей — горнов достигалось увеличением размеров агрегатов и применением мехов, приводившихся в движение не мускульной силой человека, а водяного колеса или конного привода. При этом удлинялся путь газов в печи, понижалась температура отходящих газов, соответственно повышалась температура и степень восстановления руды, поступающей в наиболее горячую зону горна. Увеличение количества воздуха, подаваемого в печь в единицу времени, позволяло увеличить количество загружаемого угля.
Следствием всего этого было повышение температуры в нижней части горна и не только улучшение условий восстановления железа, но и создание условий для его науглероживания. Шлаки при этом получались малоокисленные, а металл — с высоким содержанием углерода (чугун), соответственно с более низкой температурой плавления; такой металл вытекал из печи вместе со шлаком. Практика показала, что безостановочная работа печи с получением чугуна производительнее прямого восстановления сыродутным процессом. Так родилась технология, известная теперь как доменное производство чугуна.
В настоящее время доменный цех является одним из основных цехов металлургического завода. Роль этого цеха на заводе определяется не только производством чугуна, но и выработкой доменного газа, используемого как топливо. Лишь часть этого газа используется в самом доменном цехе; остальной газ потребляется другими цехами завода - металлургическими и энергетическими, а также коксовыми печами близлежащими коксохимических заводов. Поэтому от работы доменных печей зависит работа не только сталеплавильных цехов, но и нагревательных и коксовых печей, а также вся энергетика завода.
Доменный цех связан со вспомогательными цехами завода как потребитель их продукции. Его непрерывно обслуживают газовый, парокотельный, воздуходувный, электрический, огнеупорный цехи, а также цехи водоснабжения и железнодорожного транспорта. Перебои в обслуживании вызывают аварийное состояние в доменном производстве, а перебои в подаче из доменного цеха чугуна и газа потребителям срывают работу последних. Вот почему от работы доменного цеха зависит работа всего завода.
ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВК
Чугун был известен за 4—6 вв. до н. э. Доменное производство возникло в результате развития сыродутного процесса — «прямого» получения железа в твёрдом состоянии непосредственно из железнойруды путём восстановления её в низких горнах или шахтных печах (домницах) с помощью древесного угля. Первые доменные печи в Европе появились в середине 14 в., а в России — около 1630, вблизи Тулы и Каширы. На Урале первый чугун получен в 1701, а в середине 18 в. благодаря развитию уральской металлургии Россия вышла на 1-е место в мире, которое удерживала до начала 19 в. До середины 18 в. единственное топливо в Доменное производство — древесныйуголь. В 1735 А. Дербиприменил в доменной плавке каменно-угольный кокс.
Основные этапы развития Доменное производство: применение паровой воздуходувной машины (И. И.Ползунов, 1766), нагрев дутья (Дж. Нилсон, 1829), изобретение кирпичного воздухонагревателя регенеративного типа (Э. Каупер, 1857). В 1913 в России было выплавлено 4,2 млн. т чугуна и она занимала 5-е место в мире. В 1940 в СССР было выплавлено 15 млн. т чугуна (3-е место в мире), а с 1947 Советский Союз уступал только США. В 1970 СССР вышел на 1-е место в мире. Выплавка чугуна в СССР в 1971 составила 89,3 млн. т. Большую роль в развитии Доменное производство в СССР сыграли М. А. Павлов, М. К. Курако, И. П. Бардин.
1. Технологическая характеристика доменного цеха
Доменный процесс в настоящее время является одним из старейших металлургических процессов. Соответственно, накоплен большой объём экспериментальных данных и теоретических разработок, дающих значительный потенциал для его развития и совершенствования. Это обуславливает актуальность доменного производства и в настоящее время, несмотря на непрерывные поиски новых технологий производства чугуна и стали.
Практически на всех металлургических предприятиях, имеющих доменное производство, доменные цеха являются составной частью технологической цепочки и не могут работать изолированно. Так, например, сырьём для доменных печей являются кокс и агломерат, поэтому наибольшее влияние на работу доменного цеха оказывают агломерационное и коксохимическое производства. Для оптимального функционирования цеха необходима также согласованная работа всех подразделении и участков цеха, обеспечивающих подготовку и подачу в печь сырых материалов, проведение доменной плавки и уборку продуктов плавки - чугуна и шлака.
Современные доменные цеха имеют практически одинаковую структуру, обусловленную технологией производства: цех представляет собой комплекс сооружений, агрегатов и механизмов. Основным технологическим агрегатом цеха является доменная печь. Обычно в цехе имеются 3 - 4 доменные печи, каждая из которых оснащена индивидуальными вспомогательными агрегатами (система газоочистки, система подачи и подготовки дутья и др.), а также дополнительные средства, предназначенные для обеспечения основного производства и переработки побочных продуктов и отходов.
Рассмотрим структуру доменного производства на примере доменного цеха АО «Арселор МитталТемиртау».
Проектная мощность цеха - 5190 тыс. т передельного чугуна в год при содержании железа в шихте 50,3%. В составе цеха четыре доменные печи: №1-ёмкостью 1719 м3 и №2 - ёмкостью по 2035 м3, №3 - ёмкостью 3200 м3, №4 - ёмкостью 3200 м3. Кроме того, имеются четыре разливочные машины, две грануляционные установки, шлакоперерабатывающий комплекс.
На печах №1 и №2 выплавляют высокофосфористый чугун, а на печах №3 и №4 - малофосфористый чугун для конвертерного передела. Каждая печь обслуживается четырьмя воздухонагревателями, осуществляющими нагрев дутья до 1100-1150 °С.
Железорудная часть шихты на 80-90% состоит из офлюсованного агломерата фракции +5 мм, поступающего с аглофабрики. Помимо агломерата в состав металлошихты входят также окатыши ССГПО и шахтная руда Атасуйского ГОКа. В качестве топлива используется кокс фракции +35 мм, поступающий с коксохимического производства. Сырье поступает на бункерную эстакаду, а из бункеров к скипам при помощи ленточных транспортеров.
Для снижения расхода кокса применяют вдувание в печь мазута. Мазут вдувают в печь в составе водомазутной смеси, которую готовят непосредственно в цехе. Расход водомазутной смеси - до 90 кг/т чугуна.
Для интенсификации плавки печи работают с повышенным давлением под колошником: 1,5-2,1 атм.
Для обеспечения непрерывной подачи сырья и выпуска продуктов необходимо, чтобы конструкции печи были просты, надёжны и позволяли работать без простоев в течение длительного времени. В доменном цехе АО «Арселор МитталТемиртау» периоды между капремонтами печей III-го рода составляет 12 и более месяцев, что является значительным достижением.
Нормальная работа доменных печей невозможна без своевременного выпуска чугуна и шлака, передержка которых приводит не только к нарушению нормального хода печи, но и к авариям при выпуске. Выпуск продуктов плавки производится периодически 9-18 раз в сутки по строго установленному графику. Основное количество выплавляемого чугуна приходится на долю передельного - до 85%, который транспортируют в сталеплавильные цехи чугуновозными ковшами. Литейный и товарный передельный чугун передаётся на разливку. Для разливки товарного чугуна цех располагает четырьмя разливочными машинами производительностью 1600 т в сутки каждая.
Весь огненножидкий шлак поступает для грануляции на грануляционные установки общей мощностью 25 млн. т гранулированного шлака в год.
Доменный газ подвергается газоочистке и используется на производстве как энергетическое топливо.
2. Описание доменных печей
В настоящее время АО «Арселор МитталТемиртау» представляет собой предприятие с полным металлургическим циклом, на его базе рассмотрим доменные печи входящие в состав доменного цеха.
Расположение доменных печей в доменном цеху островное с расстоянием между ДП - 1,2 118,8 м, ДП - 2,3 268,2м, ДП - 3,4 339м.
В таблице 1 представлены основные параметры профиля доменных печей
Таблица 1 - Профили доменных печей
|
№ п/п |
Наименование |
Ед. измер. |
ДП№1 |
ДП№2 |
ДП№3 |
ДП№4 |
|
1 |
объем печи колошника шахты распара горна |
м3 |
1719 70,8 1034,1 163,3 230,5 |
2035 |
3200 141 1880,2 307,3 570,4 |
3200 143 1884,4 309,8 421,9 |
|
2 |
диаметр горна колошника |
мм |
9100 6900 |
9150 7300 |
11000 8800 |
12000 8900 |
|
3 |
высота горна колошника |
мм |
3700 17800 |
4300 18200 |
3900 19700 |
3900 19500 |
|
4 |
толщина мертвого слоя |
мм |
1106 |
1135 |
1200 |
1155 |
|
5 |
угол наклона шахты заплечиков |
84042 79036 |
83055 79036 |
84020 80036 |
83053 80043 |
|
|
6 |
кол-во возд. фурм |
20 |
22 |
32 |
28 |
|
|
7 |
кол-во чугунных леток |
2 |
2 |
4 |
4 |
Доменные печи № 1 и №2 оборудованы одним литейным двором и имеют по одной шлаковой стороне и по две чугунных летки. На печах также сохранена многоносковая разливка чугуна и шлака. Печи имеют по два постановочных пути для чугуновозных ковшей и по два постановочных пути для шлаковозных ковшей. Для передвижения ковшей под печами каждая печь оборудована тележечными толкателями. Для хозяйственных работ, для каждой печи, имеется хозяйственный путь.
Доменная печь №4 оборудована одним литейным двором круглой планировки и имеет четыре чугунных летки. Печь имеет четыре постановочных пути для чугуна и четыре постановочных пути для шлака, все пути оборудованы тележечными толкателями. Для хозяйственных постановок имеются два пути: один — тупиковый и один — сквозной.
Доменная печь: 1 — защитные сегменты колошника; 2 — большой конус; 3 — приёмная воронка; 4 — малый конус; 5 — распределитель шихты; 6 — воронка большого конуса; 7 — наклонный мост; 8 — скип; 9 — воздушная фурма; 10 — чугунная лётка; 11 — шлаковая лётка.
Современный доменный цех: 1 — доменная печь; 2 — чугунная лётка; 3 — чугуновозы; 4 — газоотводы; 5 — литейные дворы; 6 — воздухонагреватели; 7 — дымовая труба; 8 — воздухопроводы холодного и горячего дутья; 9 — пункт управления; 10 — пылеуловитель; 11 — аппараты тонкой газоочистки; 12 — скиповой подъёмник; 13 — бункерная эстакада; 14 — газопроводы грязного и чистого газа; 15 — лифт; 16 — агломерационная фабрика.
Для механизации горновых работ доменная печь №1 имеет кран литейного двора грузоподъемностью 30/5тс, консольно-поворотные краны грузоподъемностью 10тс для обслуживания фурменной зоны, электровибротрамбовки и ручные пневматические трамбовки.
Доменная печь №4 оборудована двумя электромостовыми кранами литейного двора грузоподъемностью 20/5тс каждый, расположенными на кольцевых путях. На печи используются электровибротрамбовки и ручные пневматические трамбовки.
3. Основные направления технического процесса
3.1 Подготовка сырых материалов к доменной плавки
На комбинат поступают: для спекания в агломерационном цехе - концентрат ССГПО, лисаковский гравитационно-магнитный концентрат (ЛГМК), магнетито-гематитовые железные руды, марганцевые и железомарганцевые руды, отходы металлургического производства, флюсы, твердое топливо; для доменного цеха - окатыши ССГПО.
Все материалы, поступающие на аглопроизводство, должны по качеству соответствовать действующей нормативной документации.
Качество агломерата должно удовлетворять требованиям, которые предусматривают распределение агломерата по трем категориям качества: высшей, первой и второй.
Агломерат высшей категории качества обеспечивает высокие технико-экономические показатели работы доменного и конвертерного цехов и должен иметь:
- химический состав с отклонениями от заданного (базового) содержания не более: по железу – от минус 0,5 до плюс 0,5, закиси марганца - от минус 0,2 до плюс 0,2, оксида магния - от минус 0,2 до плюс 0,4%, основности (отношение CaO/SiO2) - от минус 0,05 до плюс 0,05 ед.;
- минимальное содержание серы;
- оптимальное содержание закиси железа с колебаниями не более от минус 1,5 до плюс 1,5%;
- однородный гранулометрический состав с содержанием мелочи (фракция менее 5 мм) на ПУ-12 не более 16,0%.
Агломерат стабильного химического состава должен иметь среднеквадратическое отклонение (СКО):
по содержанию железа - не более 0,350%;
по основности - не более 0,035 ед.;
обобщенный показатель качества - не более 0,40 ед.
Используемое в агломерационном производстве железорудное сырье по мере снижения металлургической ценности можно расположить в следующей последовательности: наиболее ценным является концентрат ССГПО, затем по мере снижения ценности идут: обогащенная атасуйская руда, шахтная руда АГОКа, руда Кентобе, руда Атансор, ЛГМК.
В агломерационном производстве также используются железосодержащие отходы: различные виды окалины прокатных цехов, колошниковая пыль и отсевы доменного цеха, шламы УПШ и скрап со сталеплавильных отвалов.
Окалина из первичных отстойников прокатных цехов характеризуется высоким содержанием железа до 75,0%, представленного в основном в виде закисного железа, низким содержанием окислов и вредных примесей.
Окалина из вторичных отстойников (замасленная окалина) по химическому составу идентична окалине из первичных отстойников, кроме того, содержит до 5% масел и имеет широкий диапазон изменения влажности от 12 до 19%. С целью придания ей сыпучих свойств по месту образования смешивается с известью в соотношении 2:1.
Колошниковая пыль является железосодержащим отходом доменного производства и содержит до 40% железа и до 20% углерода. По месту образования колошниковая пыль увлажняется до содержания влаги от 8,0 до 12%.
Химический состав шламов УПШ зависит от состава агломерационной шихты. Содержание железа в них составляет от 46 до 52%, кремнезема - до 12%, оксида магния - до 3%, окиси кальция - до 13%. Колебания влажности шламов составляют от 12 до 28%. Высокая влажность шлама, обуславливает его неудовлетворительные транспортабельные свойства.
Отсев агломерата из доменного цеха является оборотным продуктом и по своим физико-химическим свойствам аналогичен возврату. Образуется отсев агломерата в результате вторичного грохочения агломерата перед загрузкой в доменную печь.
Сталеплавильный скрап (промпродукт марки А), получается путем магнитной сепарации сталеплавильных шлаков. Содержание железа составляет не менее 35%, основность – не менее 1,2 ед., оксида магния - до 5%, закиси марганца - до 2%, фосфора - до 1%. На комбинат скрап поставляется крупностью менее 15 мм.
В качестве флюсов используются:
Химический анализ проб сырых материалов и агломерата в соответствии с утвержденным регламентом проводит агломерационная экспресс-лаборатория ЦЗЛ с определением содержания массовой доли в %:
3.2 Вдувание пылевидного топлива, как средства интенсификации доменного процесса
Вдувание топливных компонентов через фурмы в настоящее время является общепринятой практикой доменного производства во всем мире. Преимущества снижения потребления кокса и повышения производительности благодаря удалению азота из дутья вместе с увеличением объема обогащения кислородом были отмечены экспертами в данной отрасли промышленности. Вид используемого топлива для вдувания в фурмы, как правило, обусловлен особенностями местной экономики и историей каждой отдельно взятой доменной печи. Однако основные технические проблемы, с которыми можно столкнуться при этом, одинаковы для большинства печей.
Уголь - наиболее эффективное топливо для вдувания через фурмы, как с экономической, так и с технической точки зрения благодаря его низкой стоимости, доступности и техническим преимуществам при работе доменной печи. Ожидается рост использования угля в качестве вдуваемого топлива по сравнению с природным газом.
Сравнительный анализ угля и природного газа в качестве вдуваемого топлива. Вдувание природного газа — наиболее распространенная альтернатива технологии с вдуванием угля, особенно в печах североамериканских и восточноевропейских заводов. Основные различия между этими видами топлива — высокое содержание водорода, теплота расщепления природного газа и отсутствие зольных компонентов в отличие от угля. Эти факторы обусловливают основные технологические различия между их эксплуатационными пределами.
Анализ показал, что температура пламени при вдувании природного газа значительно меньше, чем при использовании угля. Возможность обогащения кислородом в первом случае при условии ограничения минимальной температуры на колошнике выше, чем во втором случае для аналогичного уровня, что обусловлено большим объемом газа СО2 на 1 кг природного газа, производимого в печи, по сравнению с углем.
Это ведет к лучшей производительности при более низких расходах природного газа по сравнению с углем. Однако при уровнях выше 120 кг/т чугуна необходим чрезвычайно высокий расход кислорода. При этом температура пламени также приближается к своим нижним пределам, поскольку обогащение кислородом ограничивается тепловым балансом в верхней части печи (низкие температуры на колошнике). На практике непрерывное вдувание природного газа не превышало 120 кг/т чугуна, в то время как вдувание пылеугольного топлива (ПУТ) было внедрено на постоянной основе при расходе более 250 кг/т чугуна. Более высокие уровни вдувания угля приводят к снижению расхода кокса (рисунок 1), что способствует увеличению производительности и сокращению расходов.
Более высокие по сравнению с природным газом, уровни вдувания угля, в свою очередь, ведут к повышению производительности, несмотря на преимущества ввода больших объемов водорода в доменную печь при вдувании природного газа, выражающиеся в более низкой плотности газа и более высокой диффузионной способности.
Такие факторы, как влажность сырьевого материала, химический состав угля и качество шихты, существенно влияют на рабочий баланс и зависят от местных условий на площадке. Подобный анализ можно провести для любой отдельно взятой печи, чтобы количественно определить влияние вдувания природного газа и угля на ее функционирование и установить технологический диапазон рабочих режимов.
Рисунок 1 - Температура пламени, расход кокса, обогащение кислородом и уровень вдувания природного газа (1) и угля (2) в стандартных условиях
Благодаря более низким показателям расхода кокса, достигаемым при вдувании угля, и его более низкой стоимости по сравнению с природным газом, предпочтение в большинстве случаев будет отдано углю, а не природному газу.
Опыт использования системы вдувания ПУТ на заводе Корус. С 2000г. на заводе Корус (Нидерланды) шли по пути развития и создания производства с избыточным выпуском стали и литья. Сократившееся количество остановок печи и случаев снижения уровней дутья, а также возросшая мощность кислородно-конвертерного цеха оказались идеальным стимулом для совершенствования обеих доменных печей. Возросшая потребность в чугуне и акцент на себестоимость послужили толчком к параллельной разработке режима с более низким расходом кокса и более высокой производительностью. Эксплуатационные показатели доменной печи № 6 стали мировым эталоном благодаря ультранизкому общему
Рисунок 2 - Схема установки для подготовки и вдувания ПУТ
расходу кокса и рекордным показателям производства для печей без предварительного восстановления железа.
Вдувание пылеугольного топлива (ПУТ) началось в июле 1983 г. вместе с вводом в эксплуатацию двух дробилок для тонкого помола в комбинации с системой вдувания компании “Агmсо” для каждой доменной печи (рисунок 2).
Третья дробилка была введена в эксплуатацию в 1996 г. после успешного испытания системы с высоким уровнем вдувания ПУТ и низким расходом кокса на печи № 6 в 1992 г. (с достижением показателей 271 кг кокса/т чугуна и 212 кг ПУТ/т чугуна). Уроки, полученные в ходе испытательного периода печи № 6, оказались весьма ценными, и понадобился всего лишь один год после строительства (1996 г.), чтобы снизить расход кокса на обеих печах до 300 — 320 кг/т чугуна, используя фактически всю доступную мощность системы вдувания ПУТ С тех пор постепенно возрастал объем приготовления угля вместе с повышением производительности и уменьшением расхода кокса в соответствии с потребностями печей (рисунок 2).
Три отдельные линии помола с бункером для хранения подаваемого угля, воздухонагревателем, установкой для измельчения и просушки, двумя циклонами и тремя рукавными фильтрами. Все установлено на открытом воздухе. Две системы вдувания с бункером для хранения угля тонкого помола и тремя питающими резервуарами для каждой печи (под азотом), подбором воздуха, статическим распределителем и линиями вдувания, подведенными к каждой фурме обеих доменных печей. Между обеими системами вдувания существуют взаимосвязи для достижения сбалансированного производства в трех контурах помола для двух доменных печей с различными мощностями.
Основной комплект оборудования с тремя дробилками и двумя системами вдувания Dаnieli Согus/Агmсо сегодня все еще находится в эксплуатации, доказал свою высокую степень надежности. Широко обсуждаемое за пределами нашего предприятия отсутствие контроля над уровнем вдувания топлива для каждой отдельно взятой фурмы не представляет особых трудностей, так как ведущим является круговое распределение, описанное в следующем разделе.
Любое повышение сопротивления шихты вследствие уменьшения расхода кокса можно преодолеть поддержанием высокого качества шихты, оптимизацией распределения шихты и принятием других оперативных мер. На практике было доказано, что повышение сопротивления шихты из-за наличия необожженного угля (гари) в зоне циркуляции не ограничивает уровни вдувания топлива. Необожженный уголь, покидая зону циркуляции, как правило, потребляется доменным процессом, чему способствует его более высокая реактивная способность по сравнению с коксом. Тем не менее, при нестабильном доменном процессе гарь и сажа могут переноситься на колошник. В качестве эффективного инструмента оптимизации потребления угля в ходе технологического процесса выступают правильный отбор и грамотное смешение различных видов угля.
Было внедрено несколько усовершенствований для повышения производительности вдувания ПУТ до 200 т/ч, что способствовало достижению расхода кокса не более 255 кг/т жидкого чугуна и угля свыше 250 кг/т чугуна. Несмотря на то, что большинство преобразований коснулось аппаратного обеспечения установки для помола и трубопровода, значительная часть изменений была также направлена на увеличение требуемого размера частиц угля тонкого помола, выбор различных видов угля и улучшение управления технологическим процессом, как системы помола, так и системы вдувания.
Конструкция бункера для хранения угля тонкого помола. Уголь из бункера самотеком движется по загрузочным трубопроводам и поступает в расположенные под ним резервуары, которые подают уголь в пневматическую транспортную систему. Бункер для угля тонкого помола используется для хранения резервного или избыточного количества его в случае перебоев с подачей из системы помола. Бункер должен вмещать достаточное количество угля для стандартного 8-ч рабочего цикла системы при максимальном вдувании в печь, чтобы сделать возможным регулирование расхода кокса в случае возникновения неисправностей основного оборудования в системе помола или логистике рядового угля. В зависимости от местных норм и правил бункер для хранения угля тонкого помола должен быть либо устойчивым к резким перепадам давления, либо рассчитанным на низкое давление, в то время как инертное функционирование гарантируется контролем содержания кислорода и инертированием системы при достижении аварийных уровней. Этот бункер выступает также в качестве расширительной камеры для системы выпуска и разгерметизации питающего резервуара. Для сокращения общей стоимости системы бункер для хранения угля тонкого помола может быть болтового типа вместо сварного, более распространенного, но и более дорогого.
Конструкции питающего резервуара. Питающие резервуары рассчитаны на работу в непрерывном цикле и предназначены для передачи угля тонкого помола из бункера хранения на линию транспортировки через передаточные линии и смесительный тройник. Работа с тремя питающими резервуарами обеспечивает минимальное потребление азота и возможность его регенерации. При регенерации происходит частичная герметизация питающего резервуара при помощи азота высокого давления из соседнего резервуара, уже закончившего подачу.
Отдельно стоящая конструкция питающих резервуаров позволяет устранить механическое воздействие подготовительного резервуара на систему взвешивания питающего резервуара и на расчетный поток угля. С годами воздействие внешних факторов на систему взвешивания питающего резервуара было сведено к минимуму, что оказало благоприятное влияние на работу системы вдувания:
опора питающего резервуара была изменена с целью обеспечения более гибкой конструкции линии подачи;
компенсаторы разгерметизации трубопровода также можно сделать более гибкими, смонтировав их на участке низкого давления трубопровода;
компенсаторы линии наполнения монтируются со строго неподвижной точкой над ними, что обеспечивает более гибкий тип компенсатора.
В более ранних конструкциях все патрубки (сопла), используемые для герметизации питающего резервуара, были расположены в нижней, конической части резервуара. Герметизация питающего резервуара через верхнюю часть позволила улучшить стабильность вдувания, особенно в конце рабочего цикла питающего резервуара.
Система распределения угля тонкого помола: линия вдувания угля и вдувательные трубки. Линии вдувания предназначены для транспортировки угля тонкого помола от выпускных отверстий распределителя к вдувательным трубкам. Одинаковое распределение к каждой фурме достигается по принципу равного сопротивления в каждой линии. Траектория трубопровода рассчитана на равное сопротивление.
Было разработано несколько типов вдувательных трубок, которые выбирают в зависимости от потребностей системы. Трубки бывают выдвижными или закрепленными при помощи соединительного штифта. В системе Dаnieli Согus/Агmсо, как правило, применяются два типа выдвижных трубок. В трубках первого типа используется шаровой обратный клапан, в трубках второго типа — изоляционный клапан и трубная соединительная муфта. Данная конструкция более прочная, особенно для работы при высоком давлении горячего дутья.
Вдувательная трубка со съемным наконечником до сих пор считается наиболее предпочтительной, так как позволяет сэкономить средства и поддержать безопасность системы. При высоких температурах горячего дутья целостность вдувательной трубки имеет первостепенное значение для поддержания безопасности.
3.3 Увеличение объема доменной печи
Объемы производства чугуна на российских металлургических предприятиях в январе-августе 2010 г. по сравнению с аналогичным периодом 2009 г. выросли на 15,4%, до 32,1 млн т. Об этом свидетельствуют данные Федеральной службы государственной статистики РФ.
В свою очередь, выпуск проката в стране в данный период вырос на 14,4% и достиг 38,1 млн т, а труб - на 39,2%, до 5,7 млн т.
Данные статистики также свидетельствуют о том, что объемы добычи угля в стране за восемь месяцев с начала года поднялись на 10,2%, до 205 млн т, железорудного концентрата - на 14,9%, до 63 млн т, а кокса - на 15,4%, до 18 млн т.
Как известно, потребление металлопродукции в России в данный период увеличилось на 17%, а стальных труб - на 44%.
Тем не менее, по словам заместителя директора базовых отраслей экономики Минпромторга РФ Алексея Пинчука, выпуск и потребление металлопродукции в стране еще не достигли докризисного уровня. Этого стоит ожидать не ранее 2013 г.
Ранее А.Пинчук заявлял, что российские металлургические предприятия пережили кризис и вступили в стадию модернизации.
3.4 Автоматизация производственных процессов
Доменном производстве характеризуется высокой степенью автоматизации. На современной доменной печи автоматически осуществляются все операции шихт подачи: набор компонентов шихты с отсевом мелочи, взвешивание, транспортировка на колошник и загрузка в печь по заданной программе.
Автоматически поддерживаются оптимальный уровень засыпки и распределение шихтовых материалов на колошнике, давление колошникового газа, расход воды на охлаждение, температура и влажность дутья, а также содержание в нём кислорода и расход природного газа. Автоматизировано переключение воздухонагревателей и управление режимом их нагрева. Автоматические анализаторы обеспечивают непрерывную регистрацию состава колошникового газа и дутья. Внедряются системы автоматического регулирования подачи дутья и природного газа как по общему расходу, так и по отдельным фурмам.
Новые доменные печи оснащаются системами централизованного контроля и управления, которые обеспечивают усреднение показателей приборов и подсчёт комплексных показателей работы печи. Ведутся работы по комплексной автоматизации доменное производства в том числе управления тепловым режимом доменной печи с помощью ЭВМ.
Совершенствование доменное производства направлено на улучшение подготовки сырых материалов к плавке, увеличение мощности (объёма) доменных печей, внедрение прогрессивной технологии, автоматического управления ходом доменной печи.
За последние несколько лет произошло дальнейшее совершенствование полностью автоматизированной системы с целью улучшения управления вдуванием и эксплуатационной готовности системы. Вдувание может контролироваться при помощи системы уровня 2, которая вычисляет объем ПУТ на основании расчетной производительности печи, а также учитывает содержание кремния в чугуне последних плавок, чтобы выполнить соответствующую корректировку для поддержания термоустойчивости. Система уровня 1 обеспечивает непрерывное протекание периодического процесса. К факторам, которые необходимо учитывать при управлении системой вдувания, относятся следующие:
- система рассчитана на минимальное вмешательство со стороны оператора;
- технологический процесс отображается для оператора в сжатом и понятном виде на экранах, которые включают стандартизированные пакеты сигналов тревог и трендов;
- технологический процесс может контролироваться непрерывно путем измерения различных показателей потока, давления, температуры и массы;
- при необходимости оператор может управлять основным оборудованием вручную, не влияя при этом на общий ход технологического процесса.
Использование азота/подводимых средств обеспечения. Потребление подводимых средств обеспечения системой вдувания ПУТ стабильно сокращалось с момента создания ее первоначального проекта. Цель этого сокращения заключалась в повышении уровней вдувания, выходящих за пределы оригинальной конструкции отдельных установок, а также в уменьшении расходов и износа системы.
В связи с этим совершенствование системы могло проходить с соблюдением принципа распределения, базирующегося на равном сопротивлении линий и трубок для вдувания. Данное изменение было внедрено путем уменьшения диаметра вдувательных трубок и поэтапного сокращения потоков и давления в ходе нескольких промышленных испытаний системы вдувания.
Сокращение количества транспортного газа и азота в питающих резервуарах привело к существенному увеличению плотности потока. Способность системы безопасно использовать воздух в качестве среды транспортировки через смесительный тройник питающих резервуаров также была продемонстрирована во многих системах, при этом она помогает сократить стоимость подводимых средств обеспечения.
Экономические показатели доменного производства зависят как от внешних (по отношению к данному заводу и не зависящих от него), так и внутренних факторов. На величину экономических показателей оказывают влияние:
а) расположение завода относительно сырьевых и топливных баз и источников энергии; от этого зависит стоимость сырья и топлива, а следовательно, и уровень себестоимости чугуна. На некоторых заводах транспортная составляющая достигает 15—20% стоимости сырья и топлива;
б) качество сырья и топлива: содержание железа и других компонентов в руде, агломерате, окатышах, содержание серы в коксе; механическая прочность кокса ит. п. Эти факторы являются по существу определяющими экономику производства чугуна'; они обусловливают величину таких важнейших технико-экономических показателей, как к. и. п. о., расход сырых материалов и кокса, расход дутья и вдуваемых реагентов, производительность печи, а следовательно, при прочих равных условиях производительность труда и себестоимость чугуна;
в) технический уровень доменного цеха и завода в целом, т. е. тип, мощность доменных печей, уровень механизации и автоматизации производственных процессов, степень совершенства технологических методов плавки и т.п. Эти факторы определяют к. и. п. о., производительность печей, в значительной мере расход кокса, расходы по переделу, производительность труда;
г) степень комбинирования металлургического производства и полнота металлургического цикла на предприятии. Комбинирование с коксохимией, рудниками, цементным производством и др. позволяет организовать эффективный обмен энергией, более рациональное использование отходов и побочной продукции доменного производства — газа, шлака, скрапа (корольков чугуна).Себестоимость чугуна на заводе, имеющем только доменное производство, при прочих равных условиях всегда будет выше вследствие недоиспользования или нерационального использования доменного газа, а также за счёт обязательных дополнительных затрат на разливку чугуна в чушки;
д) степень и рациональность использования отходов и побочной продукции доменной плавки — газа и шлака;
е) уровень организации производства и труда —обеспечение синхронной бесперебойной работы всех звеньев и участков производства: подачи и загрузки материалов, своевременной подготовки к приемке продуктов плавки и их уборки из цеха, обеспечение квалифицированного обслуживания оборудования и т. д.
Основными технико-экономическими показателями производства чугуна являются:
а) коэффициент использования полезного объема доменной печи (к. и. п. о.) это основной показатель, характеризующий работу печи, интенсивность ее использования;
б) длительность кампании и, следовательно, средне? годовое количество дней работы печи показатель экстенсивного использования доменной печи;
в) расходные коэффициенты: железорудной шихты, кокса, флюсов, природного газа и других реагентов, кислорода, атмосферного дутья;
г) выход шлака и доменного газа;
д) производительность труда в цехе;
е) себестоимость чугуна — синтетический экономический показатель, в котором, в конечном счете, находит отражение влияние как внешних, так и внутренних факторов.
Технико-экономический анализ заключается в выявлении динамики основных технико-экономических показателей деятельности предприятия или его подразделений. К таким показателям, как правило, относятся объем выпуска продукции, себестоимость продукции, выручка, прибыль, среднесписочная численность персонала, производительность труда, рентабельность производства продукции. Но так как доменный цех является первоначальным звеном всего металлургического цикла предприятия и его продукция идет в дальнейший передел, то определение таких технико-экономических показателей, как выручка от реализации продукции, прибыль и рентабельность производства продукции нецелесообразно. Таким образом, о результатах деятельности доменного цеха можно судить лишь после реализации готовой продукции за определенный период времени. Прибыль доменного цеха будет составлять определенный процент от общей прибыли. Для того, что бы полнее охарактеризовать деятельность доменного цеха и представить динамику его технико-экономических показателей, было проанализировано два периода, а именно 2007 и 2008 год.
Динамика основных технико-экономических показателей доменного цеха представлена в табл. 1.1.
Таблица 1.1. Динамика основных технико-экономических показателей доменного цеха
|
Наименование показателя |
Значение |
Структура, % |
||
|
Год |
||||
|
2007 |
2008 |
2007 |
2008 |
|
|
1. Годовой выпуск чугуна (тысяч тонн), всего |
9263.697 |
9766.203 |
25,62 |
27,01 |
|
в том числе: |
||||
|
1.1. жидкий чугун |
9237.554 |
9745,843 |
25,65 |
27,06 |
|
1.2. чушковый чугун |
26.143 |
20,360 |
18,87 |
14,70 |
|
2. Производственная себестоимость тонны чугуна (рублей), всего |
2455.5 |
3150,96 |
24,95 |
32,02 |
|
в том числе: |
||||
|
2.1. заводская себестоимость жидкого чугуна |
2454.09 |
3171,86 |
24,89 |
32,17 |
|
2.2. заводская себестоимость чушкового чугуна |
2502.50 |
3932,06 |
22,82 |
35,86 |
|
3. Коэффициент использования полезного объема доменных печей, м3/тонну |
0.447 |
0.437 |
25,24 |
24,68 |
|
4. Номинальное время работы доменных печей, сутки |
337.094 |
348.364 |
25,05 |
25,89 |
|
5. Текущие простои доменных печей, часов. минут |
475.75 |
294.25 |
24,84 |
15,37 |
|
6. Среднесписочная численность производственных рабочих, человек |
1245 |
1195 |
25,08 |
24,07 |
|
7. Производительность труда, тонн / человека |
7440.72 |
8172.55 |
25,50 |
28,00 |
|
8. Трудоемкость продукции, человек / тонну |
134.40 |
122.36 |
24,36 |
22,18 |
|
9. Стоимость основных производственных фондов, тысяч рублей (на 01.01 каждого года) |
1532330.732 |
1824688, 535 |
25,64 |
30,53 |
|
10. Фондоотдача, тонн / рубль |
0.0060 |
0,0054 |
25,32 |
22,78 |
|
11. Фондоемкость, рублей / тонну |
165.77 |
186,84 |
24,35 |
27,45 |
|
12. Фондовооруженность, тыс. рублей / человека |
1230,787 |
1526,936 |
25,45 |
31,58 |
Показатели эффективности использования основных фондов в период с 2007 г. по 2008 г. изменились следующим образом:
Заключение
Чугун является преобладающим видом продукции доменного производства, на его долю приходится около 90% общего производства чугуна. Производство стали и готового продукта на предприятии невозможно представить без работы доменного цеха и получения чугуна.
Список используемой литературы
1. Торговец А.К. Конструкции и проектирование металлургических агрегатов. Учебно-методическое пособие. МО и Н РК, КарМетИ, кафедра «Металлургия черных и цветных металлов». Темиртау, 2001, - 78 с.
2. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев А.М. Общая металлургия. М.: Металлургия, 2005.
3. Вегман Е.Ф., Жеребн Б.Н. Металлургия чугуна. — М.: Металлургия, 1992, - 512 с..
4. Доменное производство. Полтавец В.В. Учебник для техникумов. Изд. 2-е, переработ. и доп. М.: “Металлургия”, 1981. 416 с.
5. Дж. Плой, Д. Бергсма, Э. Тесселаар / Современное состояние технологии вдувания топлива в доменные печи и перспективы ее развития Сталь № 8. 2010 г. C. 29-34