Технические методы энергосбережения в электродуговых печах
С точки зрения теплового равновесия энергосбережение в электросталеплавильном производстве охватывает два аспекта: во-первых, снижение тепловых потерь и минимизация теплового простоя; во-вторых, внедрение новых технологий и оборудования для сокращения времени плавки. Можно утверждать, что технология производства стали в электродуговых печах (ЭДП) в первую очередь развивалась вокруг основного принципа сокращения цикла плавки.
В свете современных технологических тенденций для энергосбережения в электросталеплавильном производстве в первую очередь используются следующие методы:
Замена электроэнергии недорогими первичными источниками энергии, такими как нефть, природный газ и уголь.
(2) Для повышения эффективности использования электроэнергии и снижения реактивной мощности основной мерой является увеличение коэффициента мощности. С этой целью оптимизируйте электропроводку и проводите высоковольтные операции с длинной дугой в период плавки.
(3) Улучшить использование кислорода, оснастив кислородными горелками для сжигания переливающегося CO и рециркуляции химического тепла из дымового газа.
(4) Использовать физическое и химическое тепло из дымового газа электросталеплавильного производства для предварительного нагрева стального лома.
(5) Технология эксцентрикового нижнего выпуска (EBT) используется для облегчения операции удержания стали и шлака. С одной стороны, она гарантирует, что значительное количество горячего шлака останется внутри печи.
Одновременно остаточный шлак и расплавленная сталь способствуют ранней стабилизации электрической дуги на начальном этапе электрификации, тем самым повышая коэффициент мощности и сокращая время, необходимое для плавки.
Основное направление современного сталеплавильного производства в электродуговых печах — высокая производительность, низкие производственные затраты и превосходное и стабильное качество продукции. В управлении производственным процессом электрическая работа является чрезвычайно важным аспектом.
В процессе производства стали с использованием электродуговых печей рациональный электрический режим работы представляет собой основную технологическую систему. Этот рациональный режим работы электропитания зависит от полного использования возможностей трансформатора, что не только необходимо для плавного хода операций, но и способствует снижению энергопотребления, износа электродов и эрозии огнеупоров, тем самым сокращая цикл плавки.
Принцип оптимизации системы электропитания заключается в максимизации мощности электропитания трансформатора во время процесса плавки, при этом непосредственной целью является достижение максимальной мощности дуги. Поэтому в допустимом диапазоне номинальной мощности и при условии обеспечения стабильного горения дуги следует прилагать усилия для повышения коэффициента мощности, тем самым увеличивая производительность и снижая энергопотребление и общее потребление энергии.
Помимо ускорения скорости обезуглероживания, интенсивное использование кислорода может полностью использовать тепло, выделяемое в результате химической реакции между кислородом и легко окисляемыми элементами в сырье, достигая эффекта энергосбережения и снижения потребления. В современном производстве стали в электродуговых печах широкое использование кислорода в сочетании с сокращенным циклом плавки до 40-60 минут привело к появлению термина «производство стали в электродуговых печах становится похожим на конвертерное». Среди них продувка кислородом окисляет различные элементы в расплавленной ванне, а выделяющееся тепло обычно составляет 25-30% от общего энергоснабжения. В то же время перемешивающий эффект кислорода ускоряет плавление стального лома на дне печи, гомогенизирует температуру расплавленной стали и подавляет явление кипения в период рафинирования. Интенсифицированное использование кислорода стало важным техническим направлением в производстве стали в электродуговых печах. Для обычного расплавленного железа теоретическая теплотворная способность каждого элемента, прореагировавшего при 1600 ℃, составляет приблизительно 4 кВт·ч на л·м· подаваемого кислорода. Как правило, энергия, поставляемая при интенсифицированном использовании кислорода, составляет 25-30% от общего энергоснабжения.
Чтобы сократить цикл плавки и повысить производительность, в электродуговой сталеплавильной промышленности используется более высокое вторичное напряжение для плавки длинной дугой. Из-за сильной способности излучения длинной дуги для защиты электрической дуги используется технология пенного шлака.
Технология пенного шлака включает в себя процесс впрыскивания углеродного порошка в расплавленную ванну во время продувки кислородом при плавке в электропечи, создавая интенсивную реакцию углерода и кислорода. Это приводит к образованию значительного количества пены газа CO в слое шлака, что увеличивает толщину шлака в 25–30 раз по сравнению с длиной дуги. Эта технология эффективно полностью защищает электрическую дугу, снижая излучение дуги, продлевая срок службы электропечи и повышая ее тепловую эффективность.
Отличный пенный шлак способствует улучшению теплопередачи от электрической дуги к расплавленной стали,
индуцируя поглощение газа сталью, уменьшая эрозию от печной пыли и снижая уровень шума. Кроме того, увеличивая площадь контакта между сталью и шлаком, это значительно облегчает дефосфорацию окисленного шлака. Применение технологии пенного шлака в сверхмощных электропечах большой емкости значительно повышает эффективность теплопередачи, сокращает время плавки, снижает потребление электроэнергии для плавки, продлевает срок службы электропечи и снижает потребление материалов футеровки печи.
Технология сопла сжигания кислорода для электродуговых печей — это метод, направленный на улучшение подачи тепла в расплавленную ванну. Дополняя электроэнергию другими видами топлива, она обеспечивает плавку стального лома, сокращает время плавки электропечи, тем самым повышая эффективность производства и снижая потребление электроэнергии для плавки. Использование сопел сжигания кислорода для обеспечения вспомогательной энергии имеет решающее значение для нагрева холодной зоны и улучшения теплового баланса внутри печи, в конечном итоге достигая энергосбережения и повышения эффективности.
В производстве электропечей основные функции использования кислородных сопел для сжигания можно обобщить следующим образом:
(1) Увеличение общего количества тепла в печи;
(2) Уменьшение колебаний температуры в различных частях печи;
(3) Уменьшение потребления электроэнергии;
(4) Сокращение времени плавки повышает производительность;
(5) Уменьшение потребления электродов и огнеупорных материалов.
Кислородно-топливные горелки являются наиболее значимым источником компенсации электроэнергии. Однако при использовании кислородно-топливных горелок для экономии энергии следует обращать внимание на цены на природный газ и мазут, а также учитывать общие преимущества.
