Предварительный нагрев лома горелками и уходящими газами, страница 8

Рис. 6.3.Схема нагрева лома на конвейере Consteel отходящими газами и горелками: 1 – газокислородные горелки; 2 –туннель; 3 –специальный жаростойкий конвейер

В первой зоне факелы сводовых горелок, обладающие большой кинетической энергией, атакуют поверхность лома под прямым углом. Газы, нагретые до высокой температуры, проходят через слой лома, растекаются под ним по поверхности конвейера и возвращаются в туннель, повторно омывая куски лома. Такая аэродинамика потоков обеспечивает интенсивную теплоотдачу от газов к лому, быстрый и относительно равномерный его нагрев.

Эффективность такого способа нагрева лома подтверждается опытом, накопленным в конвертерном производстве стали. В прошлом получил довольно широкое распространение предварительный подогрев лома в конвертерах до заливки чугуна с помощью высокомощных газо- или мазутокислородных горелок. Горелки устанавливали рядом с кислородными фурмами и на время нагрева лома опускали в полость конвертера. Обычно использовались горелки мощностью 160... 180 МВт. Они обеспечивали нагрев 100 т лома до среднемассовой температуры 700 °С примерно за 7 мин при коэффициенте полезного использования энергии топлива в горелках η_ГОР= 0,5...0,6. Было установлено, что среднемассовая температура нагрева лома в данных условиях не должна превышать 800 °С. При более высокой температуре экономичность нагрева резко снижается.

Приведенные данные позволяют рассчитать мощность горелок, необходимую для высокотемпературного конвейерного нагрева лома в процессе Consteel. Исходные данные, принятые для расчета: вместимость ДСП по лому 125 т; продолжительность загрузки лома в жидкую ванну τ = 0,5 ч; конечная среднемассовая температура подогрева лома горелками 800 °С; температура предварительного подогрева лома уходящими газами во второй зоне туннеля 200°С; коэффициент η_ГОР = 0,6.

Расчет. Энтальпия лома при 800 °С составляет 145 кВт•ч/т, а при 200 °С – 27 кВт • ч/т, (табл. 6.1). За счет работы горелок энтальпия лома возрастает на 145 – 27 = 118 кВт ч/т или при массе лома 125 т – на 118 – 125 = 14750 кВт•ч. Таково количество полезного тепла, полученного ломом от горелок. Количество тепловой энергии, затраченной в горелках, значительно больше и при η_ГОР = 0,6 равно: 14750/0,6 = 24583 кВт•ч. Продолжительность работы горелок τ = 0,5 ч. Следовательно, необходимая мощность горелок составляет: Р= 24583 / 0,5 • 10³ = = 49,2 МВт.. Если использовать четыре горелки, мощность каждой из них составит 12,3 МВт.

При нагреве лома до 800 °С и коэффициенте η_ЭЛ = 0,7 (см. главу 5, раздел 5.4.1) можно ожидать снижения расхода электроэнергии на 145/0,7 = 207 кВт•ч/т, примерно до уровня 140 кВт•ч/т. Такое снижение расхода электроэнергии означало бы радикальное улучшение всей энергетики печей Consteel. Но главным преимуществом такого нагрева явилось бы резкое сокращение длительности расплавления высоконагретого лома в жидкой ванне и соответствующее увеличение производительности процесса.

Основным препятствием на пути достижения этих результатов является недостаточная стойкость специальных конвейеров Consteel, повышение которой до необходимого уровня представляет значительные трудности. В связи с этим в качестве альтернативного конструктивного решения рассмотрим возможность высокотемпературного нагрева лома уходящими газами и горелками в секционированном шахтном подогревателе, который по существу также является своеобразным конвейером.

Принципиальная схема шахтного секционированного подогревателя показана на рис. 6.4. Шахта подогревателя 1 разделена на три-четыре камеры решетками, которые образованы подвижными водоохлаждаемыми брусьями 2 (пальцами). В каждой камере находится порция лома с относительно небольшой толщиной слоя. Общая масса лома во всех камерах соответствует количеству, необходимому для одной плавки. Газы проходят через все камеры с ломом снизу вверх. Под нижней камерой расположены горелки, с помощью которых вносится дополнительное тепло, необходимое для высокотемпературного нагрева всего лома. Когда пальцы любой из решеток расходятся, лом падает на решетку камеры, расположенной ниже.