Существуют следующие пути экономии ЭР на ПП

1. Внедрение энергосберегающих технологий и применение энергетического совершенствования агрегатов и процессов. Их применение в 3-4 раза дешевле, чем разработка новых источников энергии.

2. Повышение КПД (снижение удельного расхода топлива) энергетических установок и агрегатов.

3. Оптимальное построение ТЭС ПП

Оптимизация ТЭС ПП необходима:

1. Для обеспечения бесперебойного снабжения потребителей всеми видами ЭР нужных параметров в любой отрезок времени.

2. Для максимального и более эффективного использования всех внутренних энергоресурсов.

3. Для обеспечения балансирования приходов и расходов ЭР в любой отрезок времени с учетом реальных графиков выхода с целью исключения дебалансов.

4. Для экономичного резервирования источников энергоносителей по промышленным предприятиям.

5. Для оптимального распределения различных видов топлив по потребителям в зависимости от их параметрических и других характеристик.

6. Для комплексной оптимизации энергопроизводства в целом так и отдельных установок по типам и параметрам.

7. Для выявления наиболее вероятных и длительных режимов работы установок и агрегатов с целью правильного выбора их типоразмеров и характеристик.

8. Для определения наиболее экономичных связей предприятия с другими ПП, а также выявления условий энергоснабжения районов.

Особенности оптимального построения ТЭС ПП по сравнению с оптимизацией тепловой схемы ТЭС

1. ТЭС ПП должно рационально организовывать потоки большого числа энергоресурсов, выход которых определяется технологическим процессом и не могут быть изменены в благоприятную для оптимизации сторону.

2. Графики потребления и генерации ЭР описываются технологией производства и режимом работы агрегатов. Поэтому их абсолютные характеристики могут изменяться в значительных пределах.

3. Технологические агрегаты потребляют одни виды ЭР, а генерируют другие, которые используются на других агрегатах, работающих по своему графику. Поэтому балансирование различных видов ЭР при относительной непредсказуемости их выхода требует специальных мероприятий и установок на ТЭС ПП.

Как правило, построение ТЭС ПП производится на основании опыта проектирования и эксплуатации проектирования аналогичных объектов, а так же методом волевых решений.

Основной недостаток построения ТЭС ПП:

Большей частью построение ведется по средним показателям (годовым) приходов и расходов различных ЭР, тогда как рекомендуется строить по нормативным данным.

Лекция 3-4

2 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ПЕРЕДЕЛОВ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО ЗАВОДА

1. Коксохимическое производство.

2. Доменное производство.

3. Сталеплавильное производство.

4. Прокатное производство.

2.1 Коксохимическое производство

1. Коксовый эксгаустер (воздуходувка).

2. Приводная турбина.

3. Приводной электродвигатель.

4. Загрузочное устройство УСТК (установка сухого тушения кокса).

5. Котел утилизатор.

6. Барабан сепаратор.

7. Циркуляционный насос.

8. Дымосос УСТК.

Теплота сгорания сухого кокса: 32500-33500 кДж/кг.

Теплота сгорания кокосового газа: 17200-18000 кДж/м³ (при н.у.)

При расчетах теплота сгорания принимается:

- коксового газа – 16800 кДж/м³;

- условного топлива: 29308 кДж/кг = 7000 ккал/кг.

2.2 Доменное производство

1. Загрузочное устройство.

2. Шахта.

3. Фурменная зона.

4. Холодильник.

5. Воздухонагреватели.

6. Турбокомпрессор.

7. Приводной двигатель.

8. Газовая утилизационная бескомпрессорная турбина (ГУБТ).

9. Электрогенератор.

10. Смешивающий подогреватель.

11. Запорное устройство.

12. Газоочистка.

В результате доменного производства получают чугун путем восстановления оксида железа углеродом, содержащемся в коксе, а также водородом, который образуется при разложении углеводородов.

Производительность доменной печи до 5500 м³ (полезный объем).

С целью интенсификации доменного процесса воздух подогревают в 5-ти (их может быть 4) воздухоподогревателях регенеративного типа с керамической насадкой. На современных воздухонагревателях 5 воздух подогревается до 1200-1400⁰С. Теплота сгорания доменного газа 3500-5000 кДж/м³. Все современные печи работают на повышенном давлении с целью интенсификации доменного производства.

Эффективность доменного производства (энергетическая) повышается с использованием избыточного давления в газовых утилизационных бескомпрессорных турбинах (ГУБТ).

Необходимая степень очистки доменного газа не ниже £ 0,35 г/м³ осуществляется в электрофильтрах. Очистка газа до степени запыленности 4,5 мг/м³ осуществляется в турбулентных омывателях (трубах Вентури). В них происходит безвозвратные потери давления.

После мокрых газоочисток дом. газ осушается методом подогрева до 100-110⁰С в смешивающих подогревателях. Возможна работа ГУБТ без подогревателей.

Мощность ГУБТ может достигать 20-25 МВт при объеме печи 5000-5500 м³.

Удельный расход кокса на выплавку чугуна составляет 0,4-0,5 тонны на тонну чугуна.

Оптимальная схема работы доменной печи:

Весь доменный газ направляется в установку на улавливание СО₂. После удаления весь газ (содержит большое количество СО - восстановителя) возвращается назад в доменную печь. Чтобы в печи не накапливался избыток газа, для дутья используют кислород. По этой схеме расход кокса составляет 0,2-0,25 т/т чугуна.

Системы испарительного охлаждения (СИО)

С целью сокращения безвозвратных потерь теплоты и получения пара для цеха используют СИО холодильников и клапанов горячего дутья (давление пара до 0,8 МПа). При этом экономия составляет 0,2 ГДж / на 1 т чугуна.

Схема потоков энергоносителей в доменном производстве.

2.3 Сталеплавильное производство

Температура греющих газов лимитируется огнеупорной кладкой. Для снижения удельного расхода топлива предусматривают высокий подогрев компонентов горения (900-1100 ⁰С). В керамических подогревателях регенеративного типа, встроенных попарно (левые-правые).

2.3.1 Схема потоков основных энергоресурсов

мартеновского производства стали.

К концу плавки, для обеспечения стабильности температуры горения топлива интенсивность перехода 5-10 мин. Для обеспечения высокой светимости факела используют различные присадки к топливу. Загрузочные окна, кессон и др. элемента, работающие в зоне повышенных температур для охлаждения используют СИО. СИО повышает стойкость охлаждаемых элементов и позволяет получать пар для производственных нужд.

Размера мартеновских печей определяются массой садки, т.е. количеством загружаемого металла (30-900 тонн). Длительность плавки от 6 до 14 часов. При использовании кислорода как добавки к топливу повышается запыленность отходящих газов от 3,6 до 15 г/м³. Через охлаждающие элементы отводиться 10-15 % теплоты.

Дополнительным источником экономии ЭР является установка котлов-утилизаторов, в которых уходящие газы эффективно охлаждаются до 200-300 ⁰С. Рабочее давление в КУ до 1,8 МПа. Т.к. высокая температура пара удорожает транспорт его, поэтому в КУ осуществляют только частичный перегрев пара, а до нужной температуры (540 ⁰С) перегрев осуществляется в центральных пароперегревателях. Установка КУ с дымососом сокращает время плавки от 5 до 15% и увеличивает срок эксплуатации до 15 %.

2.3.2 Кислородно-конверторный способ получения стали

1. Конвертер.

2. Фурма.

3. Уплотняющая юбка.

4. Котел-охладитель.

5. Участок охлаждения газа впрыском воды.

6. Газоочистка.

7. Вентилятор.

8. Свеча для сжигания конвертерных газов.

9. Аккумулятор сжатого кислорода.

10. Воздухоразделительная установка.

11. Компрессор.

12. Запорные органы

13. Нагнетатель.

В конверторах, при продувке стали кислородом, выгорают кремний, марганец и углерод. Из-за этого, использование дополнительного топлива не требуется. В цехе устанавливают 3 (три) конвертора, которые работают в переменном режиме. Один в ремонте, второй на завалке, третий в продувке.

Циклом называется время, в течение которого происходит последовательная работа двух конверторов: загрузка – продувка – слив стали, или время между двумя началами продувки. Продолжительность цикла 35-45 минут.

Мощность нагнетателей у крупных конверторов достигает от 4 до 6 тыс. кВт. Объясняется это большим (но кратковременным) расходом. В промежутках между продувками нагнетатели не отключаются. Физическая теплота уходящих газов используется только частично в радиационном котле охладителе. В дальнейшем уходящие газы охлаждаются впрыском воды до температуры допустимой для использования в системе газоочистки. В конверторах небольшой мощности на отводящих газоходах устанавливались паровые котлы-охладители газов, перед которыми весь газ сжигался, что позволяло использовать как физическую, так и химическую связанную теплоту.

Для равномерности выхода пара между циклами используют подтопку и используют аккумуляторы Рутса. Уходящие газы подвержены сильной запыленности. Поэтому конвективные поверхности ОКГ подвержены сильному заносу. С целью уменьшения запыленности используют ОКГ радиационного типа. Очистку газа осуществляют, используя трубы Вентури.

2.3.3 Производство стали в электропечах.

Электрические печи предназначены для производства высококачественных сталей (ферросплавы все, сталь на передельных заводах из металлолома, сталь из специально подготовленного рудного сырья). Электрические печи работают циклично. Продолжительность оборота печи от 3 до 6 часов. Максимальный объем печи 200 тонн.

Потребляемая электрическая мощность @ 22 МВт. Удельный расход электроэнергии от 600-8000 кВт/т. Отходящие газы электрических печей имеют температуру 900-1000 ⁰С и являются почти негорючими. Их физическую теплоту используют для разогрева шахты перед завалкой в печь. При 2-х ступенчатом разогреве шихты отходящими газами экономия электроэнергии – 30 %.

При производстве ферросплавов в печах закрытого типа в уходящих газах содержится 75-85 % СО и имеет теплоту сгорания они 9000-9400 кДж/м³, что эквивалентно» 300000 тонн в год условного топлива. Значительная часть этого газа используется путем сжигания в котлах.

4 Прокатное производство

4.1 Энергетическая характеристика прокатного производства

Прокатка производится путем деформации металла в горячем состоянии гладкими или профильными валиками.

Разновидности прокатных станов:

- блюминги;

- слябинги;

которые предназначены для прокатки слитков из изложниц или НМЛЗ до размеров, для последующей прокатки на сортовых станах.

Сортовые станы:

1. Крупносортный («рельсобалка»).

2. Среднесортный (тавр, швеллер).

3. Мелкосортные (тавр, уголки).

4. Толстолистовые, броневые (лист толщ от 10 до 60 и 50-600 мм).

5. Тонколистовые (толщина до долей мм).

6. Трубопрокатный.

7. Колесопрокатный.

8. Станы для получения гнутых профилей.

9. Станы для получения катанки (круглый профиль, проволока).

10. Волочильные станы (получение проволоки).

Прокат: - холодный;

- горячий.

Весь крупный сортамент получается методом горячей прокатки (750-950 ⁰С). Прокатное производство характеризуется значительной энергоёмкостью (тепловая энергия и электрическая). В отдельных случаях установленная мощность электродвигателя» 30 МВт.

Схема основных потоков энергоресурсов

прокатного производства.

В прокатном производстве используют разнообразное количество печей разного назначения, отличающихся друг от друга конструктивным исполнением и энергетическими характеристиками.

Прокатные печи могут работать на коксодоменном газе, доменном газе (нагревательные колодцы блюмингов). В последнее время используют смесь природного и коксового газа до 85 %. Условный расход топлива от 0,07-0,15 т/т. Эффективность работы печей повышается за счет подогрева воздуха идущего на горение отходящими газами. Теплота горячей (твердой стали) влияет на удельный расход топлива. В цехах холодной прокатки стали топливо используется на отжиг и термическую обработку. Сжатый воздух используют на вспомогательное оборудование и обработку металлов. Горячая вода - на сантехнические нужды и для травильных ванн. Произведенный пар получают в КУ за различными котлами и в СИО.

Газы от прокатных печей чистые, поэтому заносов КУ не наблюдается. При одинаковом давлении пара СИО котлов утилизаторов их объединяют по ряду элементов (барабану сепаратору и др.). Охлаждение готовой продукции осуществляется естественным способом на специальных площадках.

Реальный график приходов и выходов различных энергоресурсов неравномерен и отличается от средних, что необходимо учитывать при построении ТЭС ПП. Годовое время использования тепловой мощности печей прокатных станов составляет» 80%.

Лекция 5-8

1. Режимы построения энергоресурсов.

2. Энергоресурсы ПП.

3. Определение потребности ПП в энергоносителях.

Энергопотребление и состав энергохозяйства

Дата добавления: 2014-10-17