Предварительный нагрев лома горелками и уходящими газами

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАГРЕВ ЛОМА ГОРЕЛКАМИ И УХОДЯЩИМИ ГАЗАМИ

6.1. ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ НАГРЕВА

Несмотря на дефицит стального лома в отдельных регионах мира и частичную замену его жидким чугуном или металлизованным сырьем, именно лом и сейчас, и в отдаленной технической перспективе следует рассматривать в качестве основной металлошихты для большинства дуговых печей. Предварительный нагрев лома – важная техническая задача, решению которой посвящены многочисленные разработки. С помощью нагрева лома перед плавкой можно в десятки раз увеличить энтальпию загружаемой металлошихты Е_ШИХи за этот счет резко сократить необходимый расход полезного тепла на плавку от Е_МЕТдоЕ_МЕТ – Е_ШИХ(см. главу 2, раздел 2.2, и уравнение (5.5) главы 5). Общий расход полезного тепла складывается из полезных расходов электроэнергии и других энергоносителей. Сумма этих полезных расходов уменьшается на величину Е_ШИХ. Соответственно уменьшаются и полные расходы энергоносителей. Снижение расхода электроэнергии обычно сопровождается рядом преимуществ, в частности уменьшением расхода электродов. Одновременно почти прямо пропорционально уменьшению расхода необходимого полезного тепла сокращается длительность плавки под током и соответственно увеличивается производительность. При этом прежний или близкий к нему уровень производительности ДСП может быть обеспечен при резком уменьшении ее электрической мощности.

Для предварительного нагрева лома можно использовать энергию топлива или полную тепловую энергию уходящих из печи газов, включающую химическую энергию их горючих компонентов СО и Н₂. По сравнению с использованием тепла уходящих газов для получения горячей воды или пара, нагрев лома - намного более эффективный вариант, поскольку возврат потерянного тепла непосредственно в технологический процесс плавки обеспечивает не только снижение энергетических затрат, но и значительное увеличение производительности ДСП.

Если для нагрева лома используется природный газ или другие виды топлива, то экономика такого нагрева зависит как от уровня цен на различные энергоносители, так и от соотношения коэффициентов полезного использования энергии различных видов η. Однако, поскольку увеличение производительности снижает затраты на обслуживающий персонал и общезаводские расходы в расчете на 1 т продукции, нагрев лома, как правило, является экономически выгодным, если только все связанные с ним проблемы находят удовлетворительное техническое решение. Чтобы составить правильное представление о возможной эффективности предварительного нагрева лома, надо количественно оценить три составляющие, из которых складывается полезное тепло плавки Е_МЕТ.

6.2. ЗАТРАТЫ ПОЛЕЗНОГО ТЕПЛА НА НАГРЕВ ЛОМА, НА ЕГО РАСПЛАВЛЕНИЕ И НА НАГРЕВ РАСПЛАВА

При температуре выпуска 1620... 1640 °С величина Е_МЕТсоставляет примерно 390 кВт • ч/т. Это полезное тепло накапливается по ходу плавки в процессах нагрева лома, его расплавления и нагрева жидкого металла до температуры выпуска. Теплоемкости твердого и жидкого железа, а также теплота его плавления таковы, что на нагрев лома до температуры плавления 1530...1540 °С затрачивается примерно 294 кВт • ч/т, на расплавление – 75 кВт • ч/т и только около 25 кВт • ч/т – на нагрев расплава от точки плавления до температуры выпуска (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Теплоемкость с и энтальпияЕ твердого и жидкого железа