Раздел 2
Научные основы энергосбережения в процессах окускования железорудных материалов
2.1. Анализ путей энергосбережения при окусковании
Энергия – общая основа и способ управления всеми природными процессами [168]. В
этом значении сырье, поступающее на фабрики окускования, оборудование, здания и
сооружения можно представить как ранее затраченную, материализованную энергию.
Основными факторами, влияющими на экономичность работы фабрик окускования, как
в общем и других производств, являются: технические решения, определяющие
энерговооруженность технологических операций; конструктивно-компоновочные и
объемно-планировочные решения, от которых зависят объемы производственных
строений и их сметной стоимости.
На фабриках окускования используют электрическую и тепловую энергию. По данным
[169] расход энергоресурсов на фабриках окускования составляет: при
производстве агломерата – общие топливно-энергетические затраты 2,05 – 2,12
млн. кДж/т. В том числе расход электроэнергии – 41,6 – 42,9 кВт·ч/т или 141 –
179 тыс. кДж/т; расход технологического топлива – 1,91 – 1,94 млн. кДж/т.
Расход условного топлива 67,5 кгу Чт/т.
При производстве окатышей: общие топливно-энергетические затраты – 911 – 1056
тыс.кДж/т. В том числе расход электроэнергии 58,4 – 63,1 кВт· ч/т или 210 – 227
кДж/т. Расход условного топлива – 33,7 кг у·т/т.
Проблема оптимального использования твердого топлива при окусковании может быть
решена комплексно при агломерации и производстве окатышей путем мелкого
дробления коксика или антрацита и использования фракции менее 0,1 мм при
окомковании. Жидкое и газообразное топливо используется для внешнего нагрева
спекаемого слоя.
Для увеличения производительности обжиговых машин, повышения качества
обожженных окатышей и снижения расхода теплоты разработаны и освоены в
промышленных условиях способы и устройства для сжигания газа непосредственно в
слое окатышей и добавки в шихту тонкомолотого твердого топлива, что сближает
технологию обжига окатышей с технологией спекания агломерата. Таким образом,
при проектировании новых фабрик окускования необходимо выбирать такую
технологию, которая максимально учитывала бы преимущества как технологии
агломерации, так и технологии производства окатышей. По этому пути нобходимо
реконструировать действующие фабрики окускования. Решение по составу
комплексного топлива определяется стоимостью и минимальными затратами теплоты,
а также допустимыми пределами загрязнения окружающей среды. Очевидно,
сбережение энергии сохранит свою главенствующую роль, так как с одной стороны,
это связано с расходованием невозобновляемых ресурсов, с другой стороны
энергетика – одна из наиболее опасных с экологической точки зрения отраслей
народного хозяйства. Снижение производства энергии означает существенное
уменьшение давления на окружающую природную среду.
Следует ожидать сведения к минимуму использования в металлургических агрегатах
природного газа. Наиболее перспективно использование продуктов газификации
твердых топлив – каменных углей различных сортов, бурых углей, торфа, сланцев и
др.
Анализ факторов, оказывающих влияние на тепловую эффективность агрегатов для
производства окатышей показывает, что они могут быть условно разделены на три
основные группы: сырьевые, технологические и конструктивно-теплообменные.
К первой группе относятся тип перерабатываемых руд, свойства концентратов и их
минералогических состав, вид и количество добавок в шихту для окомкования.
Ко второй группе относятся характеристики технологического режима,
обеспечивающие получение окатышей необходимого качества: температурно-временные
характеристики обжига окатышей.
К третьей группе можно отнести параметры, зависящие от принятых конструктивных
решений: распределение зон по длине машины, тип и характеристика работы
горелочных устройств, вида применяемого топлива и способа его использования,
принятой схемы организованных перетоков первичного и вторичного воздуха, типа
используемых тяго-дутьевых средств, возможностей гибкого регулирования тепловых
режимов и применения схем автоматики, удельной производительности, высоты
обрабатываемого слоя, степени использования теплоты отходящих газов. Все
факторы этой группы тесно связаны с тепловыми характеристиками работы горна и
отдельных зон обжиговой машины, и оказывают существенное влияние на процессы
теплообмена в слое и их интенсификацию при тепловой обработке окатышей.
Проанализировать влияние любого из перечисленных параметров на изменение
удельных расходов топлива можно, как для любого теплового агрегата, путем
анализа изменения статей теплового баланса при варьировании изменяемого
параметра, сохранении производительности агрегата и заданных характеристик
качества окатышей.
Одним из факторов, относящихся к первой группе, является вид и количество
добавок в шихту при окомковании. Этот фактор может оказать существенное влияние
на все технологические и конструктивные показатели процесса обжига, если в
качестве добавки используется твердое топливо. Возникают задачи оценки его
функций: как заменителя природного газа, т.е. как источника тепла; как
интенсификатора процесса теплообмена в слое и как восстановителя оксидов
железа, т.е. как источника новой газовой фазы.
2.2. Окислительно-восстановительные процессы при обжиге окатышей из шихт с
добавками твердого топлива
Наиболее технологичными с точки зрения производственных возможностей является
ввод твердого топлива в шихту перед окомкованием.
В научной литературе имеются разрозненные исследования закономерностей спекания
железорудных офлюсованных смесей, в которых использованы различные
- Київ+380960830922