Аналитический обзор - Металлургические методы переработки ТБО

Аналитический обзор - Металлургические методы переработки ТБО


 

Принятые в Евросоюзе в настоящее время технологии по переработке твердых бытовых отходов на многофункциональных комплексах в обобщенном виде можно представить следующим образом:

  • Дополнительная информация


    • Авторы:
  • сепарация металлических изделий;
  • сепарация стеклянных изделий;
  • сепарация пластиковых изделий;
  • сепарация ветоши;
  • сепарация картона и макулатуры.

Указанные фракции ТБО экономически целесообразно реализовывать потребителю, транспортируя с этой целью к месту потребления железнодорожным, либо автомобильным транспортом. Для реализации этих стаций обработки ТБО предлагаются отработанные и испытанные на практике решения, реализованные в мусоросортировочных комплексах, линиях и заводах. Два подобных предложения фирм «Masterpress group» и «Anton Ohlert» представлены в Приложениях П и Р.

Оставшаяся после сортировки часть ТБО подвергается, как правило, прессованию, пакетированию и захоронению либо дроблению, грануляции и либо сжиганию, либо термообработке с получением биогаза.

Современные технологии термообработки ТБО (слоевое сжигание на колосниковых решётках, газификация, плазменное сжигание) обладают следующими основными недостатками:

  • Образование вторичных отходов, золы и токсичных органических соединений (диоксины и дибензофураны)
  • Низкое использование энергетического потенциала ТБПО
  • Высокая чувствительность к составу сырья

В настоящей работе первые пять стадий сортировки предлагается выполнить, используя стандартные сортировочные комплексы фирмы «Masterpress group» производительностью 200000 т в год.

Использование в качестве последней стадии захоронение нами признано нецелесообразным, т.к. оно, во-первых, весьма энергозатратно и связано с использованием дорогостоящего импортного оборудования – прессов, а во-вторых, предполагает создание новых полигонов для захоронения, что вряд ли возможно в пределах г. Москвы или ближнего Подмосковья и, следовательно, потребует серьезных транспортных расходов. Термопереработка оставшейся части ТБО с получением горючего – малоэффективна в условиях г. Москвы, обеспеченного закольцованной системой газопроводов. В связи с этим, наиболее целесообразным представляется сжигание указанной части отходов с получением в зависимости от конкретных потребностей территории либо пара технологических параметров, либо пара энергетических параметров, либо электроэнергии.

При этом решающим условием является выполнение требований по охране окружающей среды вокруг многоцелевого комплекса от вредных выбросов мусоросжигающего аппарата. В качестве конечной цели определяется создание в пределах многофункциональных комплексов производств по переработке вторичного сырья по видам с выдачей готовой продукции. Тем самым будут исключены операции продажи и траспортировки вторичного сырья от места их производства.

Анализ возможных способов сжигания ТБО

Сжигание ТБО в шахтных печах

В этих печах, выполненных из огнеупоров, перерабатываемое сырье загружается в печь через завалочное устройство, расположенное сверху. Кислородсодержащие газы или высокотемпературные продукты сгорания при наличии кислорода продуваются снизу. Они поднимаются вверх, фильтруя сквозь слой шихты. При этом шихта нагревается и её горючие компоненты, вступая в химическое взаимодействие с кислородом, сгорают, повышая температуру газа и слоя. Максимальная температура в печи достигается в фурменной зоне и по нашим данным не превышает 1000 °С.

Механизм протекания в шахтных печах процессов тепломассообмена обусловливает серьезные недостатки, присущие рассматриваемому способу переработки ТБО.

Уравнение теплового баланса шихты, перерабатываемой в шахтной печи можно представить следующим образом:

(1)

откуда

(2)

– температура газа на выходе из слоя шихты;

– коэффициент теплоотдачи для единицы объема.

(3)

d – осредненный диаметр частицы шихты;

η – коэффициент, зависящий от формы частиц (для нас η= 7,5);

α– коэффициент теплоотдачи.

 

Решение уравнения (2) дает формулу зависимости температуры шихты от её вертикальной координаты.

(4)

где - температура газа на входе в слой.

Из выражения (4) видно, что температура шихты изменяется по высоте слоя и сильно зависит от того, насколько равномерно распределены газы по сечению слоя ( от этого зависит значение αv)

Практика эксплуатации доменных печей показала, что невозможно равномерно по сечению распределить восходящий поток газа. В связи с этим невозможно существенно повысить удельную производительность печи. Еще одним серьезным недостатком является то обстоятельство, что теплоту, выделяющуюся при сжигании ТБО, невозможно утилизировать из-за её низкоё температуры на выходе из печи. Кроме того вредные органические соединения, образующиеся при сжигании ТБО и переходящие в газовую фазу, покидают печь с газами, не пройдя предварительной очистки. Перечисленные недостатки в той или иной степени характерны для вращающихся трубчатых печей и для печей с механическим перемешиванием.

Сжигание ТБО в печах с кипящим слоем

В печах КС перерабатываемый материал загружается в кипящий слой твердых частиц, например печка, разогретый до заданной температуры.

Само по себе применение метода кипящего слоя не увеличивает скорость теплообмена между одиночным куском шихты и окружающим его газовым потоком, как это иногда ошибочно указывают. При прочих равных условиях в кипящем слое того же порядка, что и в плотном слое тех же частиц (при той же скорости потока). Технологический выигрыш обычно достигается за счет косвенных причин. Во-первых, при переводе процесса с плотного слоя в кипящий, вследствие низкого гидравлического сопротивления последнего, можно перейти к более мелким кускам шихты. Тем самым одновременно увеличивается и суммарная поверхность теплообмена S и коэффициент теплоотдачи для более мелких частиц должен быть выше.

Во-вторых, в кипящем слое меняется весь режим теплообмена в целом. При продувании нагретого газа через плотный слой кусковой шихты последний прогревается постепенно, слой за слоем. В печи распространяется тепловая волна прогрева сравнительно узкой рабочей зоной. В противоположность этому в кипящем слое рабочая зона активного теплообмена сосредоточена непосредственно над распределительной решеткой. За счет интенсивного перемешивания твердой фазы к этому месту непрерывно подводятся более холодные куски шихты и частички песка из верхней части слоя и уводятся обратно уже прогретыми.

В противоположность теплообмену зерна с потоком перенос теплоты от одного участка кипящего слоя к соседнему действительно интенсифицируется во много раз по сравнению с плотным слоем. Причиной этого является интенсивная циркуляция твердой фазы в кипящем слое. Благодаря тому, что объемная теплоемкость твердой фазы в тысячи раз выше объемной теплоемкости газа, движущиеся частицы захватывают и переносят с собой большое количество тепла даже при относительно небольшом разогреве.

Таким образом, в печах с кипящим слоем производительность процесса сжигания ТБО повышается, однако при этом температура в слое, как правило, ниже тысячи градусов. Она ограничена температурой начала размягчения частиц, образующих кипящий слой. В противном случае частицы начнут слипаться и залегать на подину, при этом кипящий слой перестает существовать. Низкий уровень температур не позволяет эффективно утилизировать тепло отходящих газов и затрудняет нейтрализацию вредных органических соединений, переходящих в процессе сжигания в газовую фазу.

Термообработка ТБО в печах с барботажным слоем

Процессы в барботажном слое и печи, разработанные на их основе, широко распростра­нены в настоящее время в металлургии: кислородные конвертеры и конвертеры с донной про­дувкой в черной металлургии, горизонтальные конвертеры, шлаковозгоночные печи и печи ПЖВ в цветной металлургии. В перспективе предполагается еще большее их распространение в процессах плавления, подготовки сырья, обработки металла. Кроме металлургии, они применяются в химической промышленности, энергетике, производстве стройматериалов и т.д.

Принципиальной особенностью процессов в барботажном слое, обеспечивающей высо­кие технико-экономические показатели, являются предельные значения объемной тепло­вой нагрузки и интенсивности конвективного тепломассообмена. В сочета­нии с большой межфазной поверхностью это предопределяет высокую удельную производи­тельность печей с барботажным слоем по перерабатываемому сырью. Высокая температура расплава и интенсивный барботаж газов сквозь него создают благоприятные условия для растворения тугоплавких со­ставляющих шихты и разрушения ряда высокомолекулярных органических соединений.

Боковая продувка ванны создает возможность наиболее полного использования механической энергии струи, часть которой расходуется на пневматическое пере­мешивание расплава. Кроме этого, становится возможной организация зоны высокоэффектив­ного разделения продуктов плавки по удельному весу, а также реализация как периодического, так и непрерывного режимов работы печи.

Процессы в барботажном слое определяют особенности конструкции пе­чей, в которых они протекают. Высокие объемные тепловые нагрузки при заданной производи­тельности создают условия для минимизации рабочего объема и размеров печи. Небольшие размеры делают печь с барботажным слоем малоинерционной и, следовательно, легкоуправляемой, что создает предпосылки для ее полной автоматизации и использования в автоматических поточных линиях.

Другое требование, предъявляемое к конструкции печей с барботажным слоем в связи с высокими тепловыми нагрузками и интенсивным перемешиванием ванны, заключается в замене огнеупорной футеровки рабочего пространства печи охлаждаемыми металлическими кессонами с огнеупорной набивкой. Подобная замена обуславливает не только длительную надежную работу печи без капитального ремонта ограждений, но и ее практически абсолютную герметичность, что облегчает реализацию мероприятий по обеспечению безопасности жизнедеятельности и охране окружающей среды. Повышенный отвод тепла из рабочей камеры компенсируется путем утилизации тепла охлаждающего агента. Кроме этого предусматривается утилизация тепла отходящих из печи высокотемпературных газов в котле-утилизаторе.

Указанные особенности печи с барботажным слоем позволяют рассматривать ее как универсальный плавильный энерготехнологический агрегат.

Для утилизации отсортированных по видам отходов с производством потребительской продукции предлагается использовать разработанный в НИТУ МИСиС универсальный энерготехнологический агрегат с барботажным слоем. Этот агрегат успешно используется в черной и цветной металлургии, где заменяет ванные и шахтные плавильные печи. Его полупромышленные варианты испытаны для переработки шлаков, шламов газоочисток и других отходов металлургического производства, а также металлолома и стружки без их предварительной подготовки и очистки с получением марочного металла и паспортной болванки. Модификации этого агрегата использовались в Южной Корее для утилизации автомобильных покрышек, а также для производства тарного стекла из силикатсодержащих промышленных отходов.

Достоинствами предлагаемого агрегата по сравнению с другими печами для высокотемпературной переработки отходов и вторичного сырья являются следующие моменты.

  1. Технологический процесс протекает в ванне высокотемпературного расплава синтетического шлака, химический состав которого подбирается таким образом, чтобы он являлся рафинирующей средой для газовой фазы и продуктов переработки конкретного сырья.
  2. Плотность любого шлакового расплава примерно в 105 раз больше чем плотность газообразных продуктов сгорания при одной и той же температуре. Поэтому в единице объема расплава в 105 больше теплоты чем в единице объема газов и термическая переработка отходов в расплаве протекает в условиях высокого теплового напряжения, что обусловливает высокую скорость технологического процесса, а, следовательно, высокую производительность печи по перерабатываемому материалу.
  3. Ванна синтетического шлака подогревается за счет теплоты высокотемпературных продуктов сгорания топлива, вдуваемых в слой шлака через фурмы, расположенные под уровнем расплава на боковых стенках агрегата. Это позволяет, с одной стороны регулировать температуру ванны и её химический состав, управляя температурой и химическим составом продуктов сгорания, а с другой, энергично перемешивать ванну расплава, обеспечивая тем самым постоянство температуры и химического состава по ее объему.
  4. В рассматриваемом агрегате ванна расплава работает как аппарат идеального смешения. В то же время подфурменная зона рабочего пространства печи, где отсутствует перемешивание и созданы условия для энергичной сегрегации продуктов плавки в соответствии с их плотностью, работает как аппарат идеального вытеснения.
  5. Верная часть рабочего пространства печи, зона надслоевого пространства, куда попадают газы, покидающие ванну расплава, предназначена для организации их дожигания, первичной очистки и утилизации теплоты, выносимой газами из слоя.

Высокие тепловые и механические нагрузки, создаваемые в зоне барботажного слоя и надслоевого пространства, делают невозможным использование огнеупорных кирпичей для сооружения основной части рабочего пространства печи.

В указанных зонах, а также при сооружении газоходного тракта используются металлические панели с испарительным охлаждением и огнеупорной набивкой на рабочей стороне. Таким образом, печь превращается в паровой котел, в рабочем пространстве которого протекает технологический процесс. Металлические панели позволяют создавать полностью герметизированную конструкцию, что способствует выполнению в зоне работы печи требований охраны окружающей среды.

Указанный агрегат может использоваться не только для переработки отсортированных отходов, но и для сжигания бытового мусора без предварительной сортировки. В этом случае он будет работать как паровой котел, в рабочем пространстве которого в слое синтетического шлака сжигается низкокалорийное топливо. После запуска печи и вывода ее на рабочий режим на горелках камера сгорания отключается подача газообразного топлива и в расплавленный слой вдувается воздух.


Энерготехнологический агрегат

2.1 Типовая конструкция энерготехнологического агрегата

Принципиальной особенностью процессов в барботажном слое, обеспечивающей высо­кие технико-экономические показатели, являются предельные значения объемной тепло­вой нагрузки и интенсивности конвективного тепломассообмена. В сочета­нии с большой межфазной поверхностью это предопределяет высокую удельную производи­тельность печей с барботажным слоем по перерабатываемому сырью. Высокая температура расплава и интенсивный барботаж газов сквозь него создают благоприятные условия для растворения тугоплавких со­ставляющих шихты и разрушения ряда высокомолекулярных органических соединений.

Процессы в барботажном слое определяют особенности конструкции пе­чей, в которых они протекают. Высокие объемные тепловые нагрузки при заданной производи­тельности создают условия для минимизации рабочего объема и размеров печи. Небольшие размеры делают печь с барботажным слоем малоинерционной и, следовательно, легкоуправляемой, что создает предпосылки для ее полной автоматизации и использования в автоматических поточных линиях.

Печь с барботажным слоем производительностью до 300 тыс. т. сырья в год представляет собой прямоугольный в сечении аппарат. Общая площадь печи – 18,0 м2; площадь плавильной камеры – 13,0 м2; площадь камеры сифона-отстойника (копильника) – 5,0 м2. Рекомендуемый вариант конструкции печи представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 Конструкция печи с барботажным слоем

1 - барботажный слой, 2 – зона осветления и выработки, 3 – утилизатор теплоты отходящих газов, 4 – котел-утилизатор, 5 – брызгоуловитель

Рабочее пространство агрегата можно разделить на три технологические зоны.

Первая зона – зона собственно барботажного слоя, представляющая собой пространство, заполненное расплавом, продуваемым высокотемпературными продуктами сгорания. Продукты сгорания подаются в слой через фурмы, расположенные горизонтально на боковых стенках печи в нижней части барботажного слоя в шахматном порядке. К каждой фурме с наружной части печи крепится камера сгорания, обеспечивающая управляемый режим сжигания газообразного топлива.

Боковая продувка ванны создает возможность наиболее полного использования механической энергии струи, часть которой расходуется на пневматическое пере­мешивание расплава. Кроме этого, становится возможной организация зоны высокоэффектив­ного разделения продуктов плавки по удельному весу, а также реализация как периодического, так и непрерывного режимов работы печи.

Другое требование, предъявляемое к конструкции печей с барботажным слоем в связи с высокими тепловыми нагрузками и интенсивным перемешиванием ванны, заключается в замене огнеупорной футеровки рабочего пространства печи охлаждаемыми металлическими панелями кессонами, с огнеупорной набивкой. Подобная замена обуславливает не только длительную надежную работу печи без капитального ремонта ограждений, но и ее практически абсолютную герметичность, что облегчает реализацию мероприятий по обеспечению безопасности жизнедеятельности и охране окружающей среды. Повышенный отвод теплоты из рабочей камеры компенсируется путем утилизации теплоты охлаждающего агента с производством пара необходимых параметров.

Вертикальные стены, ограждающие барботажный слой и верхняя часть печи, т.е. надслоевое пространство, выполнены из стальных ошипованных кессонов, имеющих на поверхности огнеупорную набивку. С наружной стороны кессоны теплоизолированы. На печи используется естественная циркуляция охлаждающей пароводяной смеси.

Под барботажным слоем располагается вторая технологическая зона печи, в которой отсутствует интенсивное перемешивание расплава. Ограждения в этой зоне выполнены из огнеупоров. Зона состоит из двух камер, соединенных между собой перетоком, расположенным в придонной части печи.

Камеры печи объединены общей подиной, представляющей собой многослойную конструкцию из огнеупорного кирпича. Печь оборудована системой отверстий для штатного и аварийного выпусков продуктов плавки.

Для защиты от воздействия высоких температур в рабочем пространстве печи её стены, свод, крышка копильника выполнены охлаждаемыми. Для всех элементов печи кроме крышки копильника и сводового кессона плавильной камеры предусмотрена система испарительного охлаждения.

Третья технологическая зона расположена в надслоевом пространстве печи. Её предназначение – сепарация выносимых из барботажного слоя брызг, подогрев крупных фракции шихты (ТБО), поступающих в печь, подогрев воздуха, направляемого на сжигание топлива и утилизация теплоты, отводимой из рабочего пространства на кессоны. Отходящие из барботажного слоя газы с температурой 1500 °С попадают в надслоевое пространство, где осуществляется подогрев воздуха, идущего на горение, до 450 °С и шихты до 650 °С. Далее газы с температурой 1112 °С, пройдя через шлакосепаратор, попадают в котел-утилизатор, где осуществляется их окончательное охлаждение до температуры уходящих газов, равной 220 °С. Ограждения зоны надслоевого пространства выполнены частично из кессонов с испарительным охлаждением, а частично в виде труб радиационного воздухоподогревателя с огнеупорной набивкой на поверхности. Крупные фракции шихты загружаются в печь в зоне надслоевого пространства на наклонный склиз, защищенный огнеупорной набивкой и имеющий принудительное охлаждение сжатым воздухом снаружи. В процессе движения по склизу, а далее в процессе свободного падения до поверхности барботажного слоя частицы шихты прогреваются до температуры 650 °С за счет радиационно-конвективного теплообмена.

Радиационный трубчатый воздухоподогреватель выполняется из стали марки 12Х17, диаметр труб – 42´3,5 мм. Трубы воздухоподогревателя выполнены с огнеупорной набивкой на поверхности.

Выпуск продуктов переработки шихты осуществляется через копильник на наклонный желоб. При необходимости процесс выпуска жидких продуктов плавки может осуществляться периодически.

Рабочее пространство печи имеет высоту от подины до свода печи 5800 мм. Расстояние от подины печи до уровня осей фурм – 1200 мм.

Длина плавильной камеры – 6500 мм; ширина в области фурм – 2000 мм.

Высота перетока в сифон-отстойник – 700 мм.

Высота сифона-отстойника от подины составляет 3500 мм, длина – 2500 мм, ширина – 2000 мм.

Для защиты от воздействия высоких температур в рабочем пространстве печи её стены, свод, крышка копильника выполнены охлаждаемыми. Для всех элементов печи кроме крышки копильника и сводового кессона плавильной камеры предусмотрена система испарительного охлаждения.

Часовая производительность системы испарительного охлаждения составляет порядка 60 т/ч пара с давлением 15 атм.

В котле-утилизаторе (Белгородский котельный завод) теплота отходящих газов используется для производства пара в количестве 23 т/ч.

Суммарное количество произведенного пара 83 т/ч.

При переработке 1 т сырья в печах с барботажным слоем производится 1 МВт•ч электроэнергии или 1,76 Гкал/т теплоты.

Рекомендации по размещению агрегата

Агрегат с барботажным слоем для переработки отходов (рис. 2) состоит из ковша с газокислородной горелкой (1), печи с барботажным слоем (2), желобов для эвакуации расплава (3, 4), а также отделения для складирования отсортированных компонентов отходов и подачи их в печь.

Кроме перечисленного агрегат дополняется теплообменником для подогрева загружаемой шихты, воздушным рекуператором, котлом-утилизатором, установкой для приготовления водяного конденсата, используемого для охлаждения ограждений печи, тягодутьевым оборудованием, системой дожигания, химической и механической очистки отходящих газов, системой КИПиА, а также системой АСУ ТП.

Рисунок 2 – Схема агрегата с барботажным слоем

  1. Для обслуживания механизмов печи предусмотреть следующие рабочие площадки:
  2. Для обслуживания камер сгорания, стационарных и аварийных желобов для слива продуктов плавки;
  3. Для обслуживания заливочной летки;
  4. Для обслуживания теплообменника для подогрева шихты и воздушного рекуператора;
  5. Для обслуживания головной части котла-утилизатора;
  6. Для обслуживания узлов загрузки шихты в печь.

Во избежание вибраций рабочих площадок последние должны крепиться независимо от каркаса печи. Прокладка по площадкам воздушных кабелей и резиновых шлангов без огнеупорной защиты не допускается. Желательно предусмотреть футеровку площадок огнеупором.

Камера сгорания

Энергосбережение в рассматриваемом плавильном агрегате обеспечивается, прежде всего, за счет рационального сжигания топлива, высокой степени использования в рабочей зоне печи теплоты продуктов сгорания и глубокой утилизации теплоты отходящих из печи газов. Рациональное сжигание топлива обеспечивается за счет применения особой камеры сгорания, позволяющей тонко управлять процессом горения и получать в результате сжигания топлива продукты сгорания необходимого состава и с заданной температурой.

Камера сгорания состоит из трех частей: сопла, собственно камеры сгорания и горелки. Вся камера сгорания выполнена водоохлаждаемой. При этом подвод воды к соплу и ее отвод от него производится отдельно от остальной части камеры сгорания. Подача воздуха в смеситель осуществляется тангенциально, что улучшает смешение воздуха с газом. Камера сгорания изнутри имеет огнеупорную набивку, обеспечивающую ее надежную работу при температурах до 2400 °С.

Число камер сгорания, установленных на печи 7 шт.

Технические характеристики камеры сгорания:

  • объемное тепловое напряжение камеры сгорания − 60∙103 кВт/м3;
  • соотношение длины камеры сгорания к ее диаметру – 3;
  • расход воды на охлаждение камер сгорания – 7 м3/час;
  • предельный расход топлива на одну камеру сгорания – 0,046 м3/с;
  • топливо:
  • вид – природный газ:
  • теплота сгорания 33,76 МДж/ м3 (8063 ккал/ м3);
  • тепловыделение в камере сгорания 1531 кВт.

Схема камеры сгорания представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Камера сгорания

Воздухоподогреватель

Радиационный трубчатый воздухоподогреватель выполняется из стали марки 12Х17, диаметр труб 42´3,5 мм. Трубы воздухоподогревателя выполнены с огнеупорной набивкой на поверхности.

Материал огнеупорной набивки: тип набивной массы – кремнеземистая; группа – кварцевые; коэффициент теплопроводности λ=0,65+46∙10-5∙Т Вт/(м∙К); предельная рабочая температура 1600 °С.

Трубы соединены между собой плавниками из стали марки 12Х17 толщиной 0,006 м, приваренными к трубам с двух сторон сплошным швом, ширина плавника равна 0,04 м. Размер шипов dш = 0,01 ∙ 0,016 м.

Толщина огнеупорной набивки над шипом – 0,0045 м. Толщина огнеупорной набивки над плавником – 0,0385 м. Наружный диаметр трубы с огнеупорной набивкой – 0,051 м.

Шаг между трубами 0,25 м. Общая длина труб – 250 м.

Футеровка печи с барботажным слоем

По кислотности расплав в возможных пределах измерения его состава относится к слабокислым (К=1,5–3). В этих условиях для контакта с ним необходим рабочий огнеупор способный одинаково хорошо противостоять воздействию как кислого расплава, так и основного. С учетом высокой температуры расплава наиболее подходящим является периклазошпинелидный огнеупор (ТУ-14-8-310-79) с плотностью 3030 – 3330 кг/м3, коэффициентом теплопроводности Вт/(м×К) и предельной рабочей температурой 1800 °С.

Наиболее рациональной конструкцией футеровки является трехслойная, в которой каждый слой выполняет свои функции: слой огнеупора противостоит агрессивному воздействию расплава в условиях высокой температуры, слой легковеса обеспечивает теплоизоляцию и механическую прочность в условиях относительно высоких температур и, наконец, основной функцией третьего слоя является эффективная теплоизоляция.

Для второго слоя ограждения подфурменной зоны и копильника выбран легковес ДЛ-1,2 (ТУ-14-8-67-73) с плотностью 1120–1200 кг/м3, коэффициентом теплопроводности Вт/(м×К) и предельной рабочей температурой 1550 °С. Для третьего слоя ограждения подфурменной зоны и копильника выбран шамотный ультралегковес ШЛ – 0,4 (ТУ-14-8-63-73) с плотностью 300 – 400 кг/м3, коэффициентом теплопроводности Вт/(м×К) и предельной рабочей температурой 1150 °С.

Для подины печи в качестве материала рабочего слоя выбран периклазошпинелидный огнеупор. Толщина рабочего слоя м.

Для обеспечения прочности и герметичности подины в качестве материала второго слоя принят шамотный огнеупор ША (ГОСТ 390-83) с температурой начала деформации под нагрузкой 1320 °С, коэффициентом теплопроводности Вт/(м×К) и предельной рабочей температурой 1250 °С. Толщина второго слоя 0,325 м.

Кладку ванны расплава выполнять I категории – особо тщательной всухую с притиркой на тонком периклазошпинелидном порошке. Вертикальные швы должны быть в разбежку. Слои футеровки стен перевязываются между собой.

Подина кладется по выстелке на стальном листе (Ст3) толщиной 8-10 мм.

Таблица 1 – Огнеупорные материалы, используемые на печи

Зона

ограждения

Слои

Рабочий

Второй

Третий

Подфурменная

зона

Периклазошпинельный огнеупор

Динасовый легковес ДЛ-1,2

Шамотный легковес ШЛ-0,4

Выработочная зона (копильник)

Периклазошпинельный огнеупор

Динасовый легковес ДЛ-1,2

Шамотный легковес ШЛ-0,4

Подина

Периклазошпинельный огнеупор

Шамотный огнеупор ША

 

 

Для ограждения подфурменной зоны, подины и копильника необходимы огнеупорные материалы в объеме:

 

ПШ….……………25,9 м3 (80,84 т); ШЛ-0,4……………6 м3 (2,39 т);

 

ША………………..6,5 м3 (12,67 т); ДЛ-1,2……………14,3 м3 (17,14 т).

Общий объем огнеупорной кладки составляет 52,7 м3 или 113,04 тонны.

Технология охлаждения печи

Для защиты от воздействия высоких температур в рабочем пространстве печи её стены, свод, крышка сифона-отстойника выполнены охлаждаемыми. Для всех элементов печи кроме крышки сифона-отстойника и сводового кессона плавильной камеры предусмотрена система испарительного охлаждения.

Общая тепловая нагрузка на систему охлаждения печи 9,98 МВт (8,58 Гкал/час) – нормальный режим работы, и 19,82 МВт (17,04 Гкал/час) – при отклонениях. Нормативное время работы кессонов в период освоения процесса – 5 лет, в штатном режиме –15 лет. Тепловые нагрузки приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Тепловые нагрузки

Наименование элемента

Тепловая нагрузка

Средняя

Макс.

Средняя

Макс.

Стеновые кессоны в барботажном слое

0,06–0,07

МВт/ м2

0,17

МВт/ м2

0,05–0,06

Гкал/(м2×час)

0,15 Гкал/(м2×час)

Стеновые кессоны в надслоевом пространстве и сводовые кессоны

0,14-0,17

МВт/ м2

0,29

МВт/ м2

0,12-0,15

Гкал/(м2×час)

0,25 Гкал/(м2×час)

Фурмы камер сгорания

0,04-0,06

МВт/ м2

0,05-0,07

МВт/ м2

0,03-0,05

Гкал/(м2×час)

0,04-0,06

Гкал/(м2×час)

Крышка отстойника

0,16

МВт/ м2

0,26

МВт/ м2

0,14

Гкал/(м2×час)

0,22

Гкал/(м2×час)

Холодильник летки и закладные элементы сифона-отстойника

0,023

МВт/ м2

0,029

МВт/ м2

0,020

Гкал/(м2×час)

0,025

Гкал/(м2×час)

 

Для охлаждения кессонов используется водяной конденсат, для производства которого предусмотреть обратноосмотическую установку производительностью 80 м3/час.

Предусмотреть резерв химочищенной воды на охлаждение приборов контроля тепловых нагрузок на кессонах, отбора проб отходящих газов и замера их температуры, а также температуры расплава в камерах сифона-отстойника.

Контроль попадания воды в печь осуществлять по содержанию водорода в отходящих газах.

Конструкция ограждения печи

Ограждения узлов и частей рабочей камеры печи выполняются в виде трубной гарнисажной конструкции с испарительным охлаждением (ОИ), контуры естественной циркуляции которой включены в барабан котла-утилизатора (рис. 4).

На рис. 5 представлен фрагмент трубчатого гарниссажного ограждения, которое представляет собой сплошную сварную конструкцию.

Трубы цельнотянутые стальные (Ст20) бесшовные для паровых котлов и трубопроводов должны соответствовать ТУ 14-3-460-75. Трубы с огневой стороны ошиповываются стальными (Ст20) шипами lш´dш=0,01´0,015 м с относительным шагом S/ dш=2 в шахматном порядке. Шипы привариваются к трубе с помощью электропистолета.

Стальные (Ст20) межтрубные плавники толщиной 0,006 – 0,008 м привариваются к трубам с двух сторон.

С огневой стороны поверхность ограждения покрывается слоем огнеупорной набивки толщиной над трубами 0,020 м, а над шипами на оси трубы 0,005 м. Состав огнеупорной набивки подобрать так, чтобы обеспечить высокую стойкость в расплаве заданного состава. Подготовка поверхности, составление огнеупорной набивки, выполнение покрытия, его сушка, обжиг и доведение до рабочего состояния кессонов и камеры сгорания производить по технологии, изложенной в НОУ-ХАУ № 52-016-2003 и № 53-016-2003. Ограждения снаружи изолировать теплоизоляционными матами. Технические характеристики кессонов представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Кессон на испарительном охлаждении

Параметр

Величина

Геометрические размеры кессонов, l ´b,м

- продольные стены

- торцевые стены

- сводовый

5,1´1,8 – 5 шт,

5,1´0,55 – 2 шт, 5,1´1,45 – 2 шт

5,1´2,0 – 2 шт

5,1´2,0 – 1 шт

Диаметр труб, мм

60´5

Размеры плавников:

- толщина, м

- ширина, м

0,006

0,04

Размеры шипов:

- длина, м

- диаметр, м

0,016

0,01

Коэффициент теплоотдачи от металлической стенки к охлаждающему теплоносителю,

 

Огнеупорна набивка

корундовая

Толщина огнеупорной набивки, м

0,046

Габаритная толщина кессона с набивкой (без слоя гарнисажа), м

0,079

Толщина слоя гарнисажа, м

0,0044

 

Два датчика для контроля теплового режима в рабочей камере устанавливаются на каждом кессоне на уровне осей фурм и в надслоевом пространстве. Верхний и нижний датчики должны быть соосны по вертикальному расположению. Верхний датчик устанавливается на высоте 1 м выше уровня спокойного расплава. Емкость бака постоянного напора (БПН) около 5 м3, что обеспечивает охлаждение датчиков при остановке циркуляционного насоса на средней тепловой нагрузке в течение 4,5 часов, а при максимальной – 2,5 часов.

Скорость воды в опускной трубе Ф1" при максимальной тепловой нагрузке менее 0,2 м/с. Подпитка не превышает 10 л/час.

БПН устанавливается на высоте не менее 10 метром над уровнем осей верхнего ряда датчиков. Охлаждающий датчики конденсат нагревается на 40 °С (например, с 40 °С до 80 °С) и отдает излишнюю теплоту в водяном теплообменнике технической воде (рис. 6).

Датчики нижнего ряда размещаются в гарниссажном ограждении рабочей камеры (рис. 7). Тепловоспринимающая поверхность каждого равна 0,0444 м2.

Теплосъем и расход воды на каждый датчик приведены в таблице 4.

Конструкция датчиков представлена на рис. 8.

Таблица 4 – Показатели работы датчиков

Показатели

Датчик

Сумма

верхний

нижний

Теплосъем,

Вт (Ккал/час)

-при средней тепловой нагрузке

-при максимальной

7746 (6660)

12909 (11100)

3094 (2660)

7746 (6660)

10840 (9320)

20655 (17760)

Расход воды,

м3/час

-при средней тепловой нагрузке

-при максимальной

0,165

0,278

0,067

0,165

0,232

0,443

Рисунок 4 – Принципиальная схема контура испарительного охлаждения гарнисажной футеровки РК печи

Рисунок 5 – Фрагмент конструкции гарниссажного ограждения

Рисунок 6 – Схема контуров охлаждения датчиков

Рисунок 7 – Установка водоохлаждаемого датчика в гарниссажном ограждение

Рисунок 8 – Водоохлаждаемый датчик

 

Жидкоплёночный сепаратор расплава (ЖСР)

Объемный расход отходящих газов (при нормальных условиях) Vог=21240 нм3/час, температура Тог=1500 °C.

Отходящие газы уносят расплавленные частицы в количестве Gун = 762 кг/час.

Дисперсный состав уноса:

di, мкм

50-160

160-200

200-400

400-800

800-1600

1600-3200

ai, %

20

40

16

16

6

1

 

ЖСР расположен в надслоевом пространстве и выполнен двухрядным из сдвоенных труб (рис. 9) диаметром 60/5. Трубы ошипованы (dш = 10 мм, lш = 20 мм) и обмазаны огнеупорной массой.

Сопротивление двухрядного ЖСР не превышает 100 Па (10 мм.вод.ст.).

ЖСР имеет испарительное охлаждение. Трубы ширм ЖСР соединены с входным и выходным коллекторами, выполненными из бесшовных цельнотянутых труб диаметром 169/8 из Ст20. Коллекторы ЖСР соединены опускными и подъемными трубами с барабаном котла-утилизатора. Площадь сечения опускных труб для подачи воды в ЖСР составляет 25 % от площади сечения труб ширм ЖСР.

Степень сепарации в ЖСР частиц уноса разного диаметра составляет:

di, мкм

50-160

160-200

200-400

400-800

>800

ηi, %

12

30

30

45

100

 

Частицы диаметром < 50 мкм практически не улавливаются в сепараторе и уносятся газами далее. Общая степень сепарации уноса в ЖСР по оценке равна x = 40,6 %.

Уловленный в ЖСР унос в количестве Gун = 308,6 кг/ч вернется в ванну печи, что соответственно увеличит выход технологической продукции.

Рисунок 9 – Конструкция ширм ЖСР

Рисунок 10 – Соединение ширм ЖСР с коллектором


Результаты опытно-промышленных испытаний по переработке промышленных отходов

К настоящему времени на опытнопромышленных печах с барботажным слоем проведены ряд плавок по переработке промышленных отходов с получением продукции, пригодной к реализации.

Переработка мелкокускового лома и стружки без их предварительной подготовки

Мелкокусковый лом и стружка перед их переработкой подвергаются в настоящее время предварительной подготовке, заключающейся в их очистке от масла и металлического шлама с последующим прессованием. В противном случае расплав получается засоренным продуктами окисления масел, а переработка стружки сопровождается значительным угаром. При плавке в печи с барботажным слоем возможно отказаться от этих двух операций. Неподготовленная стружка и мелкий лом загружались в слой предварительно наведенного синтетического расплава и расплавлялись в нем с получением на выходе продуктов с наперед заданными свойствами.

В таблицах 7 и 8 приведены результаты полупромышленных испытаний, проведенных в НПО «Тулачермет». Плавки отходов одного и того же материала проводилась на электродуговой сталеплавильной печи и печи с барботажным слоем. Результаты плавки стружки ШХ-15 представлены в таблице 8. В таблице 7показаны результаты плавок чугунной стружки в печи с барботажным слоем с получением последовательно чугуна, углеродистой стали и мягкого железа.

Таблица 7 – Химический состав исходной чугунной стружки и металла, полученного при переплаве в печи с барботажным слоем, %

 

Материал

C

Si

Mn

S

P

Исходная стружка

3,85

1,45

0,34

0,088

0,14

Металл,

полученный при переплаве

Чугун

3,3

0,7

0,25

0,024

0,11

Углеродистая сталь

1,54

0,37

0,2

0,020

0,066

Мягкое железо

0,04

0,03

0,01

0,020

0,023

 

Таблица 8 – Результаты переплава стружки стали ШХ-15

Способ переплава

Продукт

переплава*

Длительность плавки, мин

Масса стружки, кг

Выход годного, %

В барботажном слое

МЖ

37

3150

82,1

ШЗ

42

3070

85,2

Электродуговой

ШЗ

94

3100

78,5

* МЖ – мягкое железо, ШЗ – шихтовая заготовка

 

Из представленных данных следует, что плавка в барботажном слое позволяет получать металл различных марок или паспортную болванку, и обеспечивает по сравнению с электродуговой плавкой более высокую производительность и выход годного. Кроме того она характеризуется значительным снижением капительных и эксплуатационных затрат и абсолютным отсутствием неуправляемых вредных газовых выбросов.

Общий КПД использования теплоты топлива и перерабатываемых отходов превышает 90%. В таблице 9 представлены основные параметры установки.

Таблица 9 – Ориентировочные габариты и ожидаемые показатели ломоплавильного агрегата

Параметры

Значения параметров

Производительность, т/ч

15

50

Рабочее пространство печи

Площадь пода, м2

6,1(3,3×1,85)

20,5(3,3×3,25)

Площадь отстойника, м2

2,4(1,3×1,85)

4,9(1,5×3,25)

Общая площадь, м2

8,5

25,4

Высота, м

6

6÷7

Шахтный теплообменник

Сечение, м2

1,26×1,26

1,26×1,26

Высота, м

1

1,3

Щелевой радиационный воздухоподогреватель

Внешний диаметр, м

2,08

2,08

Высота, м

7,3

9

Агрегат

Общая площадь, м2

56

70

Общая высота, м

7÷17

8÷17

Площадь водоохлаждаемых поверхностей, м2

21,6

40,75

Расход металла, т

6,5

10,5

Расход огнеупоров, т

Хромомагнезит

2,81

5,47

Шамот класса А

2,97

4,50

Шамот-легковес ШЛ-09

0,83

1,71

Магнезитовая набивка

0,09

0,11

Магнезит плавленый

0,02

0,025

Всего

6,72

11,82

Ожидаемые показатели

Удельная производительность, т/(м2сут)

60

60

Удельный расход условн. топлива, кг у.т/т.лом

58,6

28

Угар металла, %

2÷3

2÷3

Температура, 0С

1650

1650

Расход охлаждающей воды, т/ч

20

45

Рисунок 11 – Схема ломоплавильного агрегата:

1 – загрузочная воронка; 2 – теплообменник для подогрева шихты; 3 – плавильная камера; 4 – камера сгорания; 5 – охлаждаемые кессоны; 6 – пусковая горелка; 7 – сифон для выпуска металла; 8 – осадительная камера; 9 – радиационный воздухоподогреватель.

Экономический эффект переработки лома в печи с барботажным слоем по сравнению с переработкой его в электродуговой печи составил около 3 миллионов рублей при одновременном сокращении капитальных затрат на 6,21 миллионов рублей.

Производство дорожного ситалла (дорсила) из силикатсодержащих отходов

Разработана технология получения искусственного щебня (дорсила) из силикатсодержащих промышленных и бытовых отходов с использованием печи с барботажным слоем.

Основная область применения дорсила – дорожное, гражданское и промышленное строительство. Высокая износостойкость и шероховатость дорсила позволяют использовать его в дорожном строительстве для улучшения фрикционных свойств дорожных покрытий, а его белый цвет – для повышения отражательной способности полотна шоссейных дорог. Как облегченный конструкционный материал дорсил можно применять в полимербетонах и обыкновенных бетонах для создания легких высокопрочных конструкций.

Свойства дорсила и его состав, способы укладки асфальтобетонных покрытий с дорсилом регламентированы ТУ-21-0284461-1-85, ВСН-6-74, ТУ-400-24-104-76.

На Тульском опытном стекольном заводе дорсил получали плавлением доменного шлака с песком в печи с барботажным слоем с последующим дроблением, рассевом по фракциям и кристаллизацией. Было получено более пяти тысяч тонн дорсила.

Разработана конструкция печи с барботажным слоем и схема технологической линии по производству дорсила, предусматривающая возможность как периодического, так и непрерывного режимов плавки. Технико-экономические показатели печи приведены в таблице 10, а некоторые свойства дорсила в сравнении с зарубежным аналогом и природным гранитным щебнем – в таблице 11.

Таблица 10 – Показатели работы печи с барботажным слоем в сравнении с лучшим из существующих аналогов

Показатель

Единица

измерения

Печь МИСиС

Конвертер

АН Украина

Удельная производительность

т/(м2•сутки)

24

7

Удельный расход газа

м3/(т.шихты)

170

420

Расход воды

т/ч

12

400

Коэффициент полезного использования

теплоты

%

81

32

 

Таблица 11 – Свойства дорсила в сравнении с лучшим зарубежным аналогом и гранитным щебнем

Свойство

Единица

измерения

Дорсил

Синопал

Голландия)

Гранитный щебень

Плотность

кг/м3

1260÷2650

2560

2500÷2800

Пористость (в зависимости от задания)

%

18÷49

15÷21

27

Пределы прочности на сжатие и растяжение

на растяжение

MПa

250÷320 10÷12

200

2

100÷280

3

Истираемость

%

20÷24

8÷20

Морозостойкость

число циклов

более 300

70

Коэффициент отражения

%

50÷60

55÷60

Рисунок 12 – Технологическая схема производства дорсила

1 – печь с барботажным слоем; 2 – топливо, воздух; 3 – бункер шихты; 4 – гранулированный расплав; 5 – кристаллизатор; 6 – рассев готовой продукции по фракциям

По данным СГУП «Мосгорсвет» использование асфальтобетонных покрытий на дорсиловой основе приводит к увеличению их яркости и равномерности распределения яркости без повышения мощности осветительных установок. Для МКАД, например, за счет укладки крайних полос осветленными покрытиями с содержанием дорсила (38 и 43 %) можно в 1,5 раза повысить их существующую яркость, ничего не меняя в осветительной установке. Таким образом, достигается абсолютная экономия расхода электроэнергии на освещение дорог. Кроме того, участки осветленных покрытий, уложенные в 1970–х годах на Пролетарском проспекте, Фрунзенском валу, Пушкинской улице, Б. Бронной, простояли существенно дольше обычных. Например, на Б. Бронной – 25 лет. Важным преимуществом осветленных покрытий в городе является меньший их нагрев в летний период, что способствует снижению износа покрытий и улучшению состояния воздушной среды, благодаря меньшему испарению канцерогенных элементов битума.

Производство дорсила с применением печи с барботажным слоем может быть налажено на площади 200 м2 в непосредственной близости от источника силикатсодержащих отходов. В качестве которых могут быть использованы помимо шлаков и шламов отвалы рудников, песчаных карьеров и т.д.. Печь и технологическая линия в целом могут быть внедрены в производство без проведения дополнительных научно-исследовательских работ. В ходе внедрения потребуется отработать технологию подготовки к плавке силикатных отходов (в зависимости от их особенностей и состава) и режим грануляции расплава (в зависимости от необходимого гранулометрического состава готового продукта).

Производство стекольного полупродукта из доменных шлаков

2 июля 2010 года на заседании технического совета ООО «Красное Эхо» было принято решение о создании опытно-промышленного агрегата с барботажным слоем для производства стекольного полупродукта из шлаков металлургического производства. В связи с этим 15 ноября 2010 года между ООО «Красное Эхо» и НИТУ МИСиС был заключен договор № 016/10 – 501 на разработку технологии и аппаратуры для получения стекольного полупродукта из технологических отходов. На основании технического задания данного договора представителями ООО «Красное Эхо», ООО «НИИС» и НИТУ МИСиС составлены и утверждены генеральным директором ООО «Красное Эхо» Клеггом Ю.Д. «Исходные данные для разработки технологического задания на проектирование установки по производству стекольного полупродукта из металлургических шлаков». При утверждении исходных данных генеральным директором было выдано письменное поручение исследовать возможность использования в качестве сырья для стекольного полупродукта шлаков ОАО «Тулачермет». На основании этого поручения разработано техническое задание на проектирование. В процессе его разработки был выбран оптимальный состав доменного шлака и проведены лабораторные плавки с целью определения принципиальной возможности получения стекольного полупродукта. Указанные испытания дали положительные результаты. При этом установлена принципиальная возможность получения из не стекольного полупродукта, а непосредственно тарного стекла.

В качестве сырья используются твердые доменные шлаки, песок и содосульфатная смесь. Мощность установки по перерабатываемому сырью составляет 200 тыс. т/год.

Химический состав передельного доменного шлака ОАО «Тулачермет»,

% по массе: S – 0,702; FeO – 0,36; CaO – 44,0; MgO – 6,16; SiO2 – 41,41;

Al2O3 – 6,21; Na2O – 0,43; К2O – 0,7; прочее – 0,355.

Насыпная масса твердых осушенных отходов – 2000-2100 кг/м3.

Расход доменного шлака – 71800 т/год.

В качестве топлива используется природный газ.

Компонентный состав природного газа, % по объему: СН4 = 97,58; C2Н6 = 1,12; С3Н8 = 0,347; N2 = 0,718; CO2 = 0,069; He = 0,0121; прочее = 0,1539.

Qрн=33760 кДж/м3 (8077 Ккал/м3).

Расход природного газа – не более 9123 тыс. м3/год.

Химический состав стекольного полупродукта, % от массы:

SiO2 – 49,72; Al2O3 – 2,89; CaO+MgO – 18,08; Na2O+К2O – 13,83; S – 0,252; Fe2О3 – 0,141; ппп – 15,087.

В рабочем режиме в агрегате с барботажным слоем протекают следующие основные процессы. В барботируемой зоне происходит нагрев, плавление и перегрев шлака и растворение флюсов. Газообразные продукты плавки и сгорания топлива выводятся из рабочего пространства печи непрерывно через утилизатор теплоты. Жидкие продукты плавки выводятся через сифон-отстойник. При необходимости процесс выпуска жидких продуктов плавки может осуществляться периодически.

Выпуск стекольного расплава производится на наклонный желоб. Желоб оборудован водяным смывом. Необходимо обеспечить такую интенсивность смыва, чтобы в частичках дробящегося на желобе полупродукта не образовалась кристаллическая фаза.

В таблицах 12 – 14 представлены основные показатели работы печи, материальный баланс загружаемого сырья и тепловой баланс печи

Таблица 12 – Показатели работы печи с барботажным слоем при производстве стекольного полупродукта

Показатели

Размерность

Значение

Время работы

сутки

328

Количество переработанной шихты

тыс. т/год

200,00

Производительность по стекольному полупродукту

тыс. т/год

166,00

Расход природного газа

тыс. м3/год

9125

Расход сжатого воздуха

тыс. нм3/год

84332,74

Выход газов из печи

тыс. нм3/год

167203

Выход пыли

т/год

5998,5

 

Таблица 13 – Материальный баланс (на тонну загружаемого сырья)

Приход исходных материалов

кг

%

Выход продуктов плавки

кг/т

%

1 Доменный шлак

359

35,9

1 Стекольный полупродукт

830

83

2 Песок

348

34,8

2 Газы

140

14

3 Содосульфатная смесь

293

29,3

3 Пыль

30

3

ВСЕГО

1000

100

ВСЕГО

1000

100

 

Таблица 14– Тепловой баланс агрегата (на 1 час работы агрегата)

Статья прихода

Количество теплоты, кДж/ч

Количество

теплоты, %

Статья расхода

Количество теплоты, кВт

Количество теплоты, %

Теплота сгорания топлива

37935216

76,99

Теплота, расходуемая на эндотермические процессы

15241320

30,93

Теплота, вносимая подогретым воздухом

6383088

12,95

Расход теплоты на процесс парообразования

24326712

49,37

Теплота, вносимая подогретой шихтой

4957560

10,06

Потери теплоты с отходящими газами

5172912

10,50

     

Потери теплоты в окружающую среду

240120

0,48

     

Потери теплоты с водой, охлаждающей потолочный кессон и камеры сгорания

4294800

8,72

Итого:

49275864

100

Итого:

49275864

100

 

Получен патент РФ на изобретение № 2473474 «Способ варки стекломассы и стекловаренная печь с барботированием слоя стекломассы». Приоритет изобретения 08 декабря 2011 г. Зарегистрирована заявка на международное патентование РСТ/RU 2012/001011. Дата подачи 03.12.2012 с приоритетом от 08.12.2011 г.


Экономическая оценка агрегата

Организация труда

Режим работы непрерывный четырехбригадный в 3 смены по 8 часов (без перерыва на выходные дни и праздники).

Численность основных и вспомогательных рабочих определяется, исходя из нормативов численности, представляющих собой численность рабочих в смену, необходимую для выполнения всего объема работ, связанного с обслуживанием одного агрегата.

Списочная численность основных и вспомогательных производственных рабочих составляет 50 человек (из них работающих непосредственно на агрегате - 32).

Капитальные затраты на строительство агрегата

Капитальные вложения, необходимые для реализации предложенных мероприятий:

Кр = Км + Коб +Кав + Кс-м

где Км − стоимость необходимых материалов;

Коб − стоимость оборудования;

Кав − стоимость средств автоматизации;

Кс-м − стоимость строительно-монтажных работ.

Для ограждения подфурменной зоны, подины и сифона-отстойника необходимы огнеупорные материалы в объеме:

ПШ….……………25,9 м3 (80,84 т);

ША………………..6,5 м3 (12,67 т);

ДЛ-1,2……………14,3 м3 (17,14 т);

ШЛ-0,4……………6 м3 (2,39 т).

Трубы кессонов с огнеупорной набивкой по рабочей стороне, шипы, а также плавники, соединяющие между собой две соседние трубы выполнены из стали Ст20, трубки воздухоподогревателя выполнены из стали 12Х17.

Таблица 5 – Сметная стоимость приобретаемых материалов

Наименование

Количество

Стоимость материалов

За единицу, руб.

Общая, руб.

Огнеупоры для кладки печи:

     

ПШ, т

80,84

31160

2518974,4

ДЛ-1,2, т

17,14

39470

676515,8

ШЛ-0,4, т

2,39

63400

151526

ША, т

12,675

10300

130552,5

Огнеупорная набивка

   

58100

Другие теплоизоляционные материалы

   

200000

Трубы

     

Ст 20,т

6,36

26500

168540

12Х17,т

0,864

140000

120960

Плавники, шипы

     

Ст 20, т

2,862

26500

75843

12Х17,т

0,302

140000

42280

Металлоконструкции, т

40

12800

512000

   

Итого

4655291,7

 

Таблица 6 – Сметная стоимость приобретаемого оборудования

Наименование

Количество

Стоимость оборудования, руб.

единицы

общая

Дымосос марки ДН-12,5-75/1500;

мощность 75 кВт, 1500 об/мин, производительность

39 тыс м3/ч, ООО Приток, г Кострома

2

156000

312000

Центробежный нагнетатель;

производительность 395 м3/мин, Рабс =1,6 МПа,

Невский завод

2

133000

266000

Центобежный водяной насос Pedrollo F80/160D

подача насоса до 240 м3/ч

4

64779

259116

Обратноосмотическая установка;

мощность 44 кВт, производительность по конденсату

80 м3/ч, расход исходной воды 70 м3/ч,

НИИ ВОДГЕО

1

3570000

3570000

Котел-утилизатор (Белгородский котельный завод)

1

16000000

16000000

Камера сгорания

7

500000

3500000

Итого

23907116

 

Ориентировочные затраты на систему автоматики печи с барботажным слоем, включая монтажные работы, составят 5000000 руб.

Строительно-монтажные работы составляют 60 % от общей стоимости материалов и оборудования:

Кс-м = 0,6∙(4655291,7+ 23907116) = 17137444,6 руб.

Таким образом

Кр = 4655291,7 + 23907116 + 5000000 + 17137444,6 = 50699852,32 руб.

Принимаем коэффициент 1,5∙Кр с учетом расходов на сооружение склада шихты, системы очистки газа, системы пневмотранспорта пылевидных компонентов шихты.

Кр = 1,5∙50699852,32 = 76049778,5 руб.

  • Черноусов П.И.

Выполнен анализ возможных способов сжигания и переработки ТБО. Рассмотрена конструкция и технология переработки ТБО в металлургических печах. Описана типовая конструкция энерготехнологического агрегата, приведены результаты опытно-промышленных испытаний по переработке промышленных отходов: мелкокускового лома и стружки, производство дорожного ситалла из силикатсодержащих отходов и стекольного полупродукта из доменных шлаков.

  • твердые бытовые отходы
  • ТБО,
  • печь с кипящим слоем,
  • барботажный слой.
  1. Карабасов Ю.С. Сталь на рубеже столетий. – М.: МИСиС, 2001. – 664 с.
  2. М. В. Самойлов, В. В. Паневчик, А. Н. Ковалев. Основы энергосбережения // Учебное пособие. - Мн.: БГЭУ, 2002. - 198 с.
  3. Методика определения выхода и экономической эффективности использования побочных (вторичных) энергетических ресурсов. – М.: ГКНТ СССР, АН СССР, Госплан СССР, 1972. – 40 с.
  4. Лотош В.Е. Утилизация вторичных энергетических ресурсов. – 2003
  5. Вяткин М.А. Вторичные энергетические ресурсы промышленности. – М.: Всесоюз. заоч. политех. ин-т, 1986. – 44 с.
  6. Металлургия черных и цветных металлов: учебник для металлург. спец. вузов / Е.В.Челищев,П.П.Арсентьев,В.В.Яковлев и др. - М. : Металлургия, 1993. – 446 c.
  7. Б.И.Никифоров, Г.В. Заславец. Энергосбережение на металлургических предприятиях: Монография. – Магнитогорск: МГТУ. 2000.
  8. Розенгарт Ю.И., Мурадова З.А. Теплоэнергетика металлургических заводов: Учебник для вузов. – М: Металлургия, 1985. – 303 с.
  9. Г. И. Розенблит, «Возможности снижения энергоемкости производства продукции черной металлургии за счет рационализации использования вторичных энергоресурсов» // Бюллетень «Черная металлургия» – 2 007, №7.
  10. Schüphaus K. Cleaning of coke-oven gas for use as fuel // Steel Times. – 1997. – 225. – № 5. – P. 186, 188.
  11. Об использовании вторичных энергоресурсов коксохимических производств / П. Т. Петрик, Е. Ю. Темникова, А.Р. Богомолов, Е.А. Кошелев // Ползуновский вестник. – 2004. – № 1.
  12. Лотош В.Е. Технологии основных производств в природопользовании, 3 изд. – Екатеринбург: УрГУПС, 2002. – 553 с.
  13. Ю.И. Розенгарт, Б.И. Якобсон, З.А. Мурадова. Вторичные энергетические ресурсы чёрной металлургии и их использование. – К.: Вища шк., 1988. – 328 с.
  14. Руководство по безопасной эксплуатации мокрых газгольдеров, предназначенных для горючих газов / Помощь по ГОСТам – URL: http://www.gosthelp.ru/text/Rukovodstvopobezopasnojek.html
  15. Схема сухого газгольдера / Газгольдеры – URL: http://gazgold.ru/sukhie-gazgoldery/skhema-sukhogo-gazgoldera/
  16. Хейфец Р.Г., Куваев Г.Н. Теплоэнергетика металлургических заводов: Учебное пособие – Д.: НМетАУ, 2000. – 66 с.
  17. Теплоэнергетика: Учебное пособие. – Днепропетровск, 2005.
  18. Buchanenko H.G. Spezial-Abhitzekessell für Olympic Dam // Erzmetall. – 1999. – 52. – № 10. – S. 555-556.
  19. Глухов В.В., Лисочкина Т.В., Некрасова Т.П. Экономичекие основы экологии: C.-Пт., «Специальная литература», 1995.
  20. Михаилов В.В. Рационально использовать энергетические ресурсы. – М.: Феникс, 2008.
  21. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды / В.В.Харитонов, В.А.Голубев, В.М.Овчинников, В.Л.Лиходиевский. – Минск: Вышейшая шк., 1988. – 171 с.
  22. А. А. Кауфман, Г. Д. Харлампович.Технология коксохимического производства. – Екатеринбург : ВУХИН-НКА, 2005. – 288 с.
  23. Кучеренуо М.Н., Перистый М.М. Парогазовая установка как один из способов утилизации конвертерного газа / Сборник научных трудов студентов физико-химического факультета ДонНТУ. – Донецк: ДонНТУ, 2009.
  24. Применение парогазовых установок в металлургии (Rusmet.ru Ольга Фомина) / Выставки для бизнеса Expo-Pages.com – URL: http://expo-pages.com/stands/event/?stand_id=689&id=3477
  25. Сперкач И.Е. Перспективы внедрения газовых утилизационных бескомпрессорных турбин // Сталь. – 2004.– №2. – С. 2-4.
  26. Сазанов Б.В. Доменные газотурбинные установки. - М.:Металлургия. – 1965.
  27. Л. М. Симонян, А. И. Кочетов. Экологически чистая металлургия: Курс лекций. – М.: МИСиС, 2005.
  28. Быстрицкий Г. Ф. Энергосиловое оборудование промышленных предприятий. – М.: Издательский центр «Академия», 2003 – 304 с.
  29. В. А. Трубчанин, С. А .Волынкин, Т. Е. Громова. Состояние и перспективы утилизации вторичных энергоресурсов на ОАО «Северсталь» / Бюллетень «Черная металлургия», 2005 – №1.
  30. Г. В. Никифоров, Л. А. Концев, Д.В. Поварницын. Управление использованием вторичных топливных газов на Магнитогорском металлургическом комбинате / Бюллетень «Черная металлургия», 2005 – №2.

ПОДЕЛИСЬ ИНТЕРЕСНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ

Черноусов П. И.

Опубликовано Черноусов П. И.

Адрес электронной почты: p.chernou@yandex.ru
  • Образование: Московский институт стали и сплавов, «Металлургия черных металлов»
  • Ученая степень: кандидат технических наук, доцент
  • Место работы, должность: доцент кафедры ЭРЧМ, директор музея истории НИТУ «МИСиС»

Оставь комментарий