Содержание
Введение 4
1 Технико-экономическое обоснование проекта 7
2 Общая часть 9
2.1 Структура доменного цеха 9
2.2 Характеристика цеха и основного технологического оборудования 11
2.3 Сырые материалы доменной плавки 13
2.4 Готовая продукция цеха 16
3 Технологическая часть 20
3.1 Исходные данные для расчета 20
3.2 Определение расхода железосодержащих шихтовых материалов 24
3.3 Тепловые эквиваленты элементов и соединений 29
3.4 Определение удельного расхода компонентов шихты и состава шлака 44
3.5 Определение состава колошникового газа доменной плавки 46
3.6 Составление материального баланса доменной плавки 58
4 Специальная часть 60
4.1 Составление материального баланса доменной плавки по проектному варианту 60
4.2 Исследование в лабораторных условиях процессов формирования жидких 62
фаз из железорудных материалов с коксовым отсевом
4.3 Методика исследования 62
4.4 Экспериментальное определение высокотемпературных свойств расплавов, 64
полученных из смеси железорудных материалов коксового отсева
4.5 Разработка и опробование рекомендаций по режиму загрузки смеси 66
железорудных материалов и отсева кокса
4.6 Рекомендаций по режиму загрузки смеси железорудных материалов и 70
коксового отсева
5 Автоматизация производства 75
6 Экономическая часть 82
6.1 Расчет калькуляции себестоимости по базовому и проектному вариантам 82
6.2 Расчет экономической эффективности при внедрении нового решения 84
7 Безопасность жизнедеятельности 86
7.1 Общая характеристика безопасности проектируемого объекта 86
7.2 Анализ опасных производственных факторов 87
7.3 Анализ вредных производственных факторов 88
7.4 Расчет показателей уровня травматизма 89
7.5 Пожарная профилактика 90
7.6 Электробезопасность 92
7.7 Анализ и оценка возможных чрезвычайных ситуаций 94
8 Охрана окружающей среды 97
8.1 Очистка выбросов в атмосферу 97
8.2 Очистка сточных вод 98
8.3 Обращение с отходами 98
Заключение
Литература
Приложение А
Введение
В последнее время возрос интерес к использованию кокса мелких фракций (10-40 мм) в доменной плавке. Аналитическим путем было показано, что при введении в состав железорудной шихты коксового орешка в доменную печь перепад давления в слое смеси шихтовых материаловснижается на 7-13 %, что обеспечивает прирост производительности на 1,65-3,0 %. При проведении исследования газопроницаемости на модели получены аналогичные значения перепада давления.
Первые опыты замены кокса коксовым орешком фракцией 10-40 мм при загрузке его в смеси с агломератом проведены на металлургическом заводе им. Петровского. Показано, что применение коксового орешка в количестве 16,3-17,6 % от удельного расхода кокса, помимо снижения приведенного суммарного удельного расхода кокса на 10,6-58,8 кг/т чугуна (1,82-9,86%), предопределило увеличение расхода дутья и, в свою очередь, производительности печи на 3,5-5,9 %. Максимально возможный расход коксового орешка в смеси с агломератом предлагается поддерживать на уровне 25-28 % от расхода кокса.
Логиновым В.И. показано, что при загрузке смеси агломерата и кокса по сравнению с послойной укладкой насыпная плотность шихты увеличивается на 10 % при уменьшении объема слоя на 8-15% . При этом наблюдается увеличение степени использования СО на 1-3 %, повышение нагрева горна и, как следствие, увеличение содержания [Si]. Вследствие выше перечисленных причин производительность доменной печи увеличивалась 1,5-4,0% при одновременном снижении расхода кокса на 4,0-8,0 %.
За рубежом коксовый орешек фракцией 10-40 мм в количестве 20-100 кг/т чугуна стали интенсивно внедрять одновременно с расширением применения пылеугольного топлива (ПУТ).При значительном снижении доли кокса в шихте данное мероприятие способствовало улучшению газопроницаемости шихты как за счет разрыхления рудной линзы, так и за счет улучшения однородности по фракционному составу скипового кокса.
В таблице 1 представлены показатели работы доменных печей Европы в 2000 г.
Таблица 1 – Показатели работы доменных печей Европы в 2000 г.
| Показатели | Германия | Франция | Бельгия | Нидерланды | |||
| TKS SchwelgernBF№1 | TKS Hamborn BF№9 | TKS Westfalenhutte BF № 7 | SOLLAC Atlantlque Dunkerque BF №2 | SOLLAC Lorraine Patural BF № 6 | SIDMAR Gent BFВ | Corus Ijmulden BF№6 | |
| Рабочий объём печи, м | 3844 | 1833 | 1853 | 1620 | 1335 | 2067 | 2328 |
| Удельная производительность, т/(м3·сутки) | 2,66 | 2,92 | 2,81 | 2,56 | 2,74 | 2,45 | 2,84 |
| Расход шихтовых материалов, кг/т чугуна: | |||||||
| железная руда (>42 % Fe) | 220 | 213 | 242 | 232 | 7 | 12 | 21 |
| агломерат | 965 | 979 | 1132 | 1253 | 1591 | 1537 | 726 |
| окатыши (CaO+MgO)/SiO2>0,5 | 247 | 49 | 254 | 126 | 0 | 36 | 0 |
| окатыши (CaO+MgO)/Si02< 0,5 | 158 | 321 | 0 | 0 | 0 | 0 | 767 |
| известняк | 7 | 6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| другие добавки | 9 | 49 | 27 | 0 | 14 | 4 | 16 |
| сухого кокса и орешка | 314 | 326 | 368 | 345 | 334 | 342 | 318 |
| орешек | 27,4 | 116,8 | 48,7 | 45,0 | 30,2 | 43,0 | 38,6 |
| Размер коксового орешка, мм | 10-35 | 7-35 | 10-30 | 6-30 | 5-35 | 8-35 | 6-30 |
| Дутьё: расход, м3/т чугуна | 968 | 888 | 927 | 958 | 976 | 907 | 905 |
| давление, бар | 4,71 | 3,62 | 3,76 | 3,64 | 3,45 | 3,92 | 4,24 |
| содержание 02, % | 24,9 | 25,7 | 26,6 | 24,1 | 23,4 | 25,1 | 30,4 |
| температура, °С | 1177 | 1110 | 1181 | 1107 | 1155 | 1085 | 1123 |
| ПУТ, кг/т чугуна | 164,2 | 153,1 | 139,3 | 136,0 | 145,0 | 153,4 | 192,8 |
| Колошниковый газ: | |||||||
| температура, °С | 121 | 109 | 88 | 128 | 166 | 110 | 126 |
| давление, бар | 3,07 | 2,39 | 2,32 | 2,32 | 2,31 | 2,44 | 2,64 |
| С02, % | 23,2 | 23,3 | 22,8 | 22,3 | 22,3 | 22,5 | 24,9 |
| Н2, % | 3,9 | 2,8 | 5,1 | 3,7 | 3,1 | 3,4 | 6,1 |
| Степень использования СО, % | 49,5 | 48,9 | 48,0 | 49,3 | 50,2 | 48,0 | 48,5 |
| Химсостав шлака, % MgO | 8,10 | 8,30 | 8,00 | 8,15 | 8,33 | 10,50 | 10,31 |
| Аl203 | 11,70 | 11,60 | 11,60 | 11,77 | 11,09 | 11,70 | 16,86 |
Продолжение таблицы 1
| Показатели | Германия | Франция | Бельгия | Нидерланды | ||||
| TKS SchwelgernBF№1 | TKS Hamborn BF№9 | TKS Westfalenhutte BF № 7 | SOLLAC Atlantlque Dunkerque BF №2 | SOLLAC Lorraine Patural BF № 6 | SIDMAR Gent BFВ | Corus Ijmulden BF№6 | ||
| CaO/Si02 | 1,14 | 1,16 | 1,09 | 1,15 | 1,19 | 1,15 | 1,17 | |
| (CaO+MgO)/Si02 | 1,17 | 1,40 | 1,30 | 1,38 | 1,42 | 1,44 | 1,49 | |
| Выход шлака, кг/т чугуна | 255 | 268 | 292 | 296 | 302 | 263 | 204 | |
| Химсостав чугуна, %Si | 0,38 | 0,41 | 0,70 | 0,52 | 0,44 | 0,44 | 0,45 | |
| S | 0,039 | 0,042 | 0,039 | 0,026 | 0,017 | 0,014 | 0,038 | |
| Температура чугуна, °С | 1507 | 1508 | 1493 | 1477 | 1480 | 1494 | 1520 | |
В 1999 г. на ОАО «Енакиевский металлургический завод» освоена технология доменной плавки с введением в состав железорудной шихты коксового орешка, производимого из отсева кокса (-28 мм). Коксовый орешек максимальной крупностью 22-28 мм при содержании 10-20% фракции < 10 мм вводился в шихту периодически, по мере накопления его в шихтовом бункере. Среднемесячный расход орешка составил 6 кг/т чугуна, коэффициент замены кокса находился в пределах от 0,7 до 0,8 кг/кг, производительность печи и другие ТЭП плавки существенно не изменились. Технология доменной плавки с введением в железорудную часть шихты коксового орешка в 2000 г. успешно освоена на доменных печах ОАО «Макеевский металлургический комбинат». Этому предшествовали увеличение диаметра просеивающих отверстий на грохоте для отсева мелочи до 36 мм, освоение отсева коксового орешка на 4-х барабанах. При среднемесячном расходе орешка 13 и 24 кг/т чугуна приведенный коэффициент замены кокса орешком превысил 1,0 кг/кг при сохранении базовой производительности печей .
Заключение
Разработка технологии рационального использования кокса позволит:
– снизить потребление «металлургического» кокса, фракции 40 – 80 мм, на 2 – 6% ;
– увеличить восстановимость железорудных материалов на 0,5 – 1,5 % при введении коксового отсева фракции 0 – 35 мм в количестве 2 – 6 % в порцию железорудного сырья при восстановительно-тепловой обработке;
– снизить содержания монооксида железа в первичном шлаковом расплаве на 0,8-4,2%;
– утилизировать коксовый отсев.
Коэффициент замены «металлургического» кокса коксовым отсевом находится в пределах от 0,8 до 0,82 кг/кг.
Годовая экономия после внедрения данной технологии составит 7321444,85 рублей в год.