Файл: Экономика газовой промышленности..pdf

при определенном составе шихты используется приближен­ ный метод, основанный на решении уравнения теплового баланса печи [109]

Сф<?с + Sqs 4- Св<7св + СОДею + Я nqUl — Q'0 — q'0 = 0, (6 -2 2 )

где Сф— количество углерода кокса, сгорающего у фурм, кг!кг; qc — теплоотдача углерода кокса, сгорающего у фурм, в расчете на 1 кг углерода, ккал; S — расход вдуваемого топлива (природного газа), м3/кг; qs — теплоотдача вду­ ваемого топлива, ккал/м3 (кг); Св — количество углерода кокса, расходуемого на прямое восстановление железа, кг/кг; qCß— теплоотдача углерода кокса, расходуемого

на прямое восстановление железа, в расчете на 1 кг угле­ рода, ккал; СО,-, Н2і — расход СО и Н2 на непрямое восста­ новление, м31кг; qco, qe, — теплоотдача СО и Н2 расходу­ емых на непрямое восстановление железа, ккал/м3; —

полезный расход тепла, ккал/кг; q'o — теплосодержание

газов, выделяющихся из компонентов шихты, ккал/кг. Полезный расход тепла на доменную печь можно выра­

зить следующим образом:

где <2б.з — полезный расход тепла без учета затрат на ошлакование золы и серы кокса, ккал/кг; К — расход кокса, кг/кг; Q0,3— расход тепла на ошлакование золы и серы кок­ са, ккал/кг.

Величины фб.з и Qo.3 зависят от состава используемой в доменном процессе шихты, состава выплавляемого чугу­ на и элементарного состава кокса. При заданных на пер­ спективный период параметрах наполнителей доменного процесса аналитическое определение их не представляет осо­

184

о — расход вдуваемого топлива на 1 кг углерода кокса, сгорающего у фурм, ж3; Ск — содержание углерода в коксе,

кг/кг;

критерия могут быть использованы: индекс непрямого вос­ становления железа степень использования окиси уг­ лерода тісо и доля газифицируемого углерода кокса, содер­ жащегося у фурм /.

При использовании одного из критериев определяют ряд промежуточных параметров плавки, а затем — расход

Расход вдуваемого в горн печи природного газа опреде­

м3.

Расход кислорода

< м о >

где w — объемная доля кислорода в дутье (обогащение); ш0 — объемная доля кислорода в технологическом кисло­ роде.

Выход доменного газа при расчете основных параметров плавки на 1 кг чугуна определяется как сумма отдельных компонентов

Рд.г = СОг + СО + СН4 + Н2 + N2 + Нг/ м3/кг, (6-31)

где СО,-, СО, СН4, Н2, N2, Н2,- — содержание соответствую­ щих компонентов в доменном газе, м3!кг.

185

Теплосодержание доменного газа рассчитывается по фор­

муле

= 30,18СО' + 85.55СН'+ 25.79Н' ккал/м3, (6-32)

где СО', СН', Щ — объемное процентное содержание окиси

углерода, метана и водорода в доменном газе.

Изменение производительности доменной печи при увели­ чении количества вдуваемого газа и обогащения дутья ки­ слородом можно определить, используя следующее соотно­ шение:

где Рѵ— удельная суточная производительность на 1 м3 полезного объема печи, т\ JK— суточный расход скипово­ го кокса, отнесенный к 1 м3полезного объема печи, т\ К" — расход влажного кокса с учетом выноса из печи, кгікг.

При работе на обычном дутье величина = 0,9 — -Н 1,1. При переходе к комбинированному дутью

Л = ( l g -0) 0’5 (1 + 0,08рк), (6-34)

где индексом 0 отмечены величины, относящиеся к варианту работы доменной печи на обычном дутье; рк — давление га­ за на колошнике, am.

Средняя температура газов в печи Ѳ и средняя плотность

°С; сх, с2— теплоемкость воздуха при начальной и конеч­ ной температуре, ккал/м3-град-, ср — долевое содержание влаги в дутье; с[, с2— теплоемкость водяных паров при

186

начальной и конечной температуре, ккалім3-град\ 1Г. потери горячего воздуха, %; QCM— теплота сгорания сме­ си, ккал/м3; ц — к. п. д. воздухоподогревателя.

Теплотворная способность смеси газов QCM в расчетах принимается такой, чтобы температура в подкупольном пространстве каупера достигала около 1500° С (и выше), а температура доменного дутья была равна 1100— 1400° С.

Приведенная методика позволяет рассчитать при задан­ ных условиях удельные расходы основных энергоносителей в доменном производстве и определить изменение затрат на чугун в зависимости от количества вдуваемого газа и обо­ гащения дутья кислородом.

Так, при вдувании в печь 72 м3 природного газа на 1 т чугуна при атмосферном дутье и температуре дутья 800° С расход кокса (для шихты определенного состава) составля­ ет 535 кг/т. При изменении основных параметров процесса (увеличении количества вдуваемого газа до 170 м*Іт, рас­ ходе кислорода 130— 140 м3/т и увеличении температуры дутья до 1400° С) расход кокса для тех же технологических условий снижается до 332—330 кг/т, а производительность доменной печи увеличивается на 18—20%. Удельные при­ веденные затраты на производство чугуна снижаются в сред­ нем на 2,7 руб/т. Таким образом, за счет увеличения масшта­ бов использования природного газа в доменном производ­ стве в перспективном периоде может быть достигнута даль­ нейшая интенсификация процесса и снижение себестоимости выплавляемого чугуна.

Приведенная методика применима для варианта исполь­ зования в доменной печи комбинированного дутья. Для ва­ риантов применения конвертированного природного или колошникового газа аналитические выражения для расчета основных параметров процесса несколько меняются. Так, расчеты доменного процесса при вдувании колошникового газа связаны с определением оптимального коэффициента рециркуляции газа X, определением соответствующего рас­ четным условиям индекса непрямого восстановления желе­ за Ri и т. д. Подробно с этими расчетами можно ознакомить­ ся в литературе [73].

По данным тепловых балансов агрегатов, аналогично оп­ ределяют расходы энергоносителей в мартеновском произ­ водстве, в нагревательных устройствах прокатного произ­ водства, в обжиговых печах цементной промышленности.

В мартеновском производстве при использовании при­

187

родного газа снижение капитальных вложений достигается за счет упрощения конструкции мартеновской печи и увели­ чения ее производительности:

/ к . ^ L H ( l - q M,nA n ) + K o . ,

где /См.п— удельные капиталовложения в мартеновскую печь при работе на смеси коксового и доменного газов, рубіт; qM,„— удельный вес стоимости печи в общей стоимос­ ти строительства цеха; К0.х— удельные капиталовложения в обслуживающее хозяйство при использовании смеси кок­ сового и доменного газов, рубіт,-, Ап — снижение стоимости печи при работе на природном газе, %; АТ — увеличение производительности печи при этом, %.

Эксплуатационные расходы по переделу снижаются за счет уменьшения затрат на основную и дополнительную зар­ плату обслуживающего персонала, уменьшения амортиза­ ции основных средств и затрат на текущий ремонт. Приве­ денные неэнергетические затраты (затраты на топливоиспользование) для мартеновского производства в случае примене­ ния природного газа снижаются в среднем на 0,6—0,7

рубіт.

Для нагревательных печей прокатного производства эко­ номия затрат на топливоиспользование определяется сни­ жением затрат на угар металла и на печное устройство в свя­ зи с использованием высококалорийного топлива — при­ родного газа:

руб/т\ Äy — снижение угара -металла в печи при использо­ вании природного газа, %; Е — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; Кк,п— удельные капи­ таловложения в нагревательную печь при использовании смеси коксового и доменного газов, руб/т-, Кп.г — удель­ ные капиталовложения в нагревательную печь при исполь­ зовании природного газа, рубіт.

Экономия затрат на топливоиспользование в цементном производстве за счет сжигания в обжиговых печах природ­ ного газа составляет в среднем 1,1— 1,5 рубіт. При этом

188