Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Энерготехнологические параметры выплавки ферросплавов в электропечах. Монография
.pdf
Изпроведенныхкампанийповыплавке45%-ногоферросилиция,
следует, что дифференцированный способ загрузкишихтыв печьс
увеличенным распадом электродов, по сравнению с обычным способом в печи с традиционной величиной распада электродов, значительно увеличивает (в 2,8–2,9 раза) напряжение, сопротивление
ванны и выделяемую в ней мощность. Соответственноулучшились
значениякоэффициентамощности с0,854до0,951–0,953иэлектрическогоКПДот0,981до0,986–0,988.
Причина дальнейшего увеличения сопротивления ванны и улучшениядругихэнерготехнологическихпараметровсостоитвсоздании
в межэлектродном пространстве ванны тугоплавкого малоэлектропроводногослоя,состоящегов основном изSiO
кварцита,чтосни-
2
жаетдолютоковответвлениямеждуэлектродами,каквверхних,так
исреднихгоризонтахванныпечи.Уменьшениевеличиныэтихтоков
позволяетболее рационально использовать энергию в рабочемпространствепечи,перераспределяязначительнуюеечастьвнижниегоризонтыванны,гдепроисходитпроцессобразованиясплава.
Таблица 6.9
Параметр
Способзагрузкишихты Обычный Обычный Диффер-й Диффер-й
Распадэлектродов,d
Используемаямощность,кВ·А 300,8 352 383,4 388,1
Активнаямощность,кВт 281,3 334,1 364,6 369,9
Сопротивлениеванны,мОм 12,35 14,46 15,53 16,00
Коэффициентмощности 0,935 0,949 0,951 0,953
ЭлектрическийКПД 0,986 0,989 0,986 0,988
СодержаниеSiвсплаве,% 43,7 43,3 44,2 43,5
ИзвлечениеSiвсплав,% 92,5 92,3 92,6 93,0
ТепловойКПД 0,317 0,335 0,357 0,368
Расходэлектроэнергии,кВт·ч/т 8060 7598 7160 6930
Прим.:*дифференцированныйспособзагрузкишихты
р/dэ
I II I* II*
4,50 6,0 4,50 6,0
0,2703 0,2902 0,3100 0,3222
Кампании
161
Данное обстоятельство объясняет снижение величины удельного
расхода электроэнергии при выплавке в печах с дифференцированнымспособомзагрузки шихты,по сравнениюсобычным способом,
приувеличенныхзначенияхраспадаэлектродов(таблица6.9).
В проведенных кампаниях выплавки, заглубление электродов в
шихту, составляло1,6–1,8 d
.Поэтомустепень извлеченияведуще-
э
го элемента в сплав и удельные расходы шихтовых материалов на
1 баз. т.45%-ного ферросилиция как при обычном, так и при дифференцированномспособезагрузкишихты,имеютблизкиезначения.
Содержаниекремниявсплавеудовлетворялотребованиямстандарта.
Такимобразом,использованиедифференцированногоспособазагрузкишихтовых материаловв печисувеличенным распадом электродов(4,5 – 6,0 d
печьстрадиционнымраспадом(2,18d
) посравнениюсобычным способомзагрузкив
э
),привыплавке45%-ногофер-
э
росилицияпозволяет:
–уменьшитьтокишихтовойпроводимостиэлектрод–электрод;
–повыситьв2,8–2,9разасопротивлениеванныиполезноенапряжение, при увеличении коэффициента мощности, электрического и
тепловогоКПД,безувеличениясилытокаидиаметраэлектродов;
–дополнительноувеличитьв2,8–2,9разамощностьвваннепечи,
благодаряуменьшениютоков«электрод–электрод»на10,7–25,8%.
В результате значительно повышается энерготехнологический
критерий работы ферросплавной печи от 0,1965 до 0,3100–0,3222.
При таком способе выплавки улучшается распределение энергии в
рабочемпространствеферросплавнойпечи.
1.Наоснованиисбора ианализаинформацииорасстоянииэлектрод – подина (в метричесчих величинах) при выплавке сплавов
кремния,марганцаи хрома в промышленныхпечах, определенаотносительная величина подэлектродного промежуткав ванне ферросплавной печи, которая составляет в основном 0,60–0,85 диаметра
электродадляпечейразличноймощностиитипасплава.
2.Выявлено,что выплавка45%-ного ферросилиция в одноэлектроднойшахтнойпечи,при увеличенииподэлектродногопромежуткаоттрадиционнойвеличины (0,6–0,8)до6,0 диаметров электрода,
162
показала принципиальную возможность повышения сопротивления
ванны,напряжения и мощности в ванне в2,5раза (каждый показатель),без увеличения силы токаи диаметра электродов.Коэффициентмощностиэлектропечиувеличилсяот0,905до0,976иэлектрическийКПДот0,904до0,942,приблизкойстепениизвлечениякремния
всплав(0,921–0,919).
При этом качественно меняется картина ввода дополнительной
мощностив ваннуферросплавнойпечи:не засчётувеличениясилы
тока и диаметра электродов, а благодаря повышению рабочего напряжения,чтоэнергетическивыгодноиболееэффективно.Приэтом
энерготехнологическийкритерийработыферросплавнойпечивозростаетот0,2328до0,3160(+35,7%).
3.Выплавка45%-ногоферросилициявопытных,крупномасштабныхэлектропечахсразнымираспадамиэлектродовпоказала,чтоувеличениераспада электродовот2,18до (4,5–6,0)диаметровэлектродаиподэлектродногопромежуткаот(0,6–0,8)до(3,5–3,6)диаметров
электрода,повышает в 2,2–2,6 раза сопротивление ванны,полезное
напряжениеимощностьвваннепечи(каждыйпоказатель).Приэтом
улучшаются энерготехнологические величины: коэффициент мощностипечиот0,854до 0,935–0,949,электрический КПДот0,981 до
0,986–0,989итепловойКПДпечи.Энерготехнологическийкритерий
работы ферросплавной электропечи возрастает от величины 0,1963
до0,2703–0,2902(+37,7…47,8%).
4. Аналогичные результаты были получены на полупромышленнойпечив условияхзавода,при выплавке45%-ногоферросилиция
сувеличенными распадомэлектродови подэлектроднымпромежутком, приувеличении сопротивленияванныв2раза.Энерготехнологическийкритерийработыферросплавнойпечиувеличилсяот0,2722
до0,3533(+29,8%),аудельныйрасходэлектроэнергииснизился на
16,7%.
5.На основании анализа относительныхвеличин подэлектродногопромежуткаираспадаэлектродовпромышленныхпечей,опытных
иполупромышленныхвариантоввыплавкисувеличеннымраспадом
электродов, получена статистическая зависимость распада электродовиподэлектродногопромежуткадлявыплавкиферросплавов.
6.Разработанаиопробованатехнологиявыплавкиферросилицияс
дифференцированнымспособомзагрузкишихтывпечь,котораяиме-
163
етувеличенныйраспадэлектродов.Даннаятехнологиявыплавкипоказала,чтосозданиевмеждуэлектродамизонымалоэлектропроводнойшихтыиз отходовкварцитовоймелочи при выплавке45%-ного
ферросилиция позволяет уменьшить токи шихтовой проводимости
и повысить: сопротивление ванны и полезное напряжение и мощностьвваннепечив2,8–2,9раза;коэффициентмощностиот0,854до
0,951–0,953иэлектрическийКПДот0,981до0,986–0,988,посравнениюсобычнымспособомзагрузкивпечьстрадиционнымраспадом
электродов. В результате энерготехнологический критерий работы
ферросплавнойпечивозрастаетотвеличины0,1965до0,3100–0,3222
(+57,8…64,0%).
164
Наиболееэффективнопривыплавкеферросплавовиспользование
восстановителейсповышеннымудельнымэлектросопротивлениеми
другихуглеродсодержащих материаловестественногои искусственного происхождения. Такие технические решения по частичной замене традиционного коксика на другие виды углеродистых восстановителей подробно рассмотрены в п. 1.2 (глава 1). Это позволяет
работатьпечинаболеевысокомнапряжении,сувеличеннымкоэффициентоммощностииэлектрическимКПД.
Высокоеудельноеэлектросопротивлениевосстановителя обеспечиваетболееглубокуюпосадкуэлектродоввшихтуиуменьшаетулёт
ведущих элементов. Обычно восстановители с повышенным удельным электросопротивлением обладают и наибольшей реакционной
способностью. Оба эти свойствадлянекоторыхуглеродистыхматериалов зависят от многих общих условий и связаны со структурой
материала. Повышенная реакционная способность восстановителя
дополнительно увеличиваетизвлечениеведущего элемента в сплав.
Вконечномитогеиспользованиесмесейуглеродистыхвосстановителейулучшаетэнерготехнологическиепараметры процесса выплавки
ферросплавов.
Применение таких восстановителей, как полукоксы и термообработанные угли, антрацит и другие углеродсодержащие материалы, в большей степени повышают активное сопротивление ванны
(на 5–17 %), в основном в результатеуменьшения токов шихтовой
проводимостиэлектрод–электродвваннеферросплавнойпечи.
Наилучшиерезультатыпоказалангарскийполукокспривыплавке
ферросилициямарокФС45–ФС75наКузнецкомзаводеферросплавов
[28].Рассмотримданныйпроцессвыплавкиферросилицияспозиции
энерготехнологическогокритерияработыферросплавнойпечи,в соответствиис выражением(3.5). Параметрывыплавки ферросилиция
165
насмесикоксикаиангарскогополукокса[28], с учётомсправочных
данныхработы[98],приведенывтаблице7.1.
Таблица 7.1
Параметры
Доляполукоксаввосстановителе,% – 50,0
Производительность,т/сут 71,6 82,16
Используемаямощность,МВ∙А 19,25 19,42
Активнаямощность,МВт 14,90 16,16
Токэлектрода,кА 70 69
Удельныйрасходшихты,кг/т:
–кварцит 1029 997
–коксик 496 239
–полукокс – 310
–железнаястружка 607 616
СодержаниеSiвсплаве,% 44,6 45,0
ИзвлечениеSiвсплав 0,927 0,967
Коэффициентзагрузкитрансформатора 0,856 0,863
Коэффициентмощности 0,774 0,832
ЭлектрическийКПД 0,881 0,889
ТепловойКПД 0,458 0,481
Удельныйрасходэлектроэнергии,кВт·ч/т 4948
Вариант
I II
0,2478
Благодаряулучшениюэлектротехническихитехнологическихпараметроввыплавкиферросилиция,сиспользованиемвшихтедо50%
ангарского полукокса в общей навеске восстановителя, привело к
увеличениюэнерготехнологическогокритерия работы печис 0,2478
до 0,2969. Существенно снизился удельный расход электроэнергии
на236кВт·ч/т(–4,77%)иувеличилась производительностьпечина
14,75%.
Разработана технология использования бурого угля в качестве
частичной замены коксика при выплавке ферросилиция в условиях Аксуского завода ферросплавов (Республика Казахстан) при вы-
166
плавкеферросилициявпечиРКЗ–63смощностьютрансформаторов
81МВ·А[31],п.1.2(глава1).
Рассмотрим данный процесс выплавки 45 %-ногоферросилиция
с позиции энерготехнологического критерия работы ферросплавной
печи,в соответствии с выражением (3.5). Основные энерготехнологическиепараметры выплавкиферросилиция, причастичнойзамене
коксиканабурыйугольподаннымработы[31]исправочныхданных
длярасчёта[98]приведенывтаблице7.2.
Таблица 7.2
Параметры
Долязаменыкоксикапоуглероду,% – 16,0
Производительность,т/сут 259,0 258,0
Активнаямощность,МВт 51,0 57,0
Удельныйрасходшихты,кг/т:
–кварцит 1150 1070
–коксик 590 420
–бурыйуголь – 240
СодержаниеSiвсплаве,% 46,9 46,8
СодержаниеAlвсплаве,% 0,90 1,38
ИзвлечениеSiвсплав 0,870 0,880
Коэффициентзагрузкитрансформатора 0,630 0,704
Коэффициентмощности 0,827 0,832
ЭлектрическийКПД 0,835 0,849
ТепловойКПД 0,471 0,478
Удельныйрасходэлектроэнергии,кВт·ч/т 5081 5014
Вариант
I II
0,1783
В результате такого технического решения активная мощность
вванне печиувеличиласьс51 до57 МВт(+11,8%). Приэтомдля
весьма мощной печи удельный расход электроэнергии снизился на
67кВт·ч/т(– 1,32 %). Улучшился коэффициентмощности, электрический КПД и коэффициента загрузки трансформатора. В связи с
167
тем, чтобурые угли,по сравнению с коксиком, обладают не только
болеевысокимудельнымэлектросопротивлением,ноиповышенной
реакционнойспособностью,нескольковозрослоизвлечениекремния
всплав.Отмеченоснижениерасходакоксикаи кварцитана1баз.т.
сплава. Энерготехнологический критерий работы ферросплавной
печиувеличился с 0,1783 до 0,2092.Кнедостаткамтакоготехнического решения следуетотнести увеличениесодержанияалюминияв
ферросилиции от0,90 до 1,38 %Al,как вредной примеси. Поэтому
долязаменыуглеродакоксиканауглеродболеедешёвогоинеочень
дефицитногобурогоугляможетсоставлятьоколо15–30%,взависимостиотмаркиферросилиция.
Таблица 7.3
Параметры
Мощностьтрансформаторов,МВ∙А 63,0 63,0
Активнаямощность,МВт 32,3 31,0
Удельныйрасходшихты,кг/т:
–марганцевоесырьё(48%Mn) 3104 3034
–коксик 449 342
–антрацит – 99
–отходыпроизводства 162 196
–всего,восстановитель 449 441
СодержаниеMnвшлаке,% 36,0 36,7
Кратностьшлака 1,90 1,86
ИзвлечениеМnвсплав 0,510 0,522
Коэффициентзагрузкитрансформатора 0,724 0,723
Коэффициентмощности 0,708 0,681
ЭлектрическийКПД 0,832 0,825
ТепловойКПД 0,506 0,521
Удельныйрасходэлектроэнергии,кВт·ч/т 4197 4125
Вариант
I II
0,1101 0,1104
168
В условиях Никопольского завода ферросплавов (Республика
Украина)разработанатехнологиявыплавкиуглеродистогоферромарганцабесфлюсовымспособомвпечахРПЗ–63(мощностьтрансформаторов3 х21МВ·А) счастичной заменойкоксикана менеедефицитныйантрацит маркиАМ крупностью13–25 мм(п. 1.2.,глава1).
Отмечается,что технологический процесс, сиспользованиемантрацита взамен частикоксика,позволяет получатьудовлетворительные
технико-экономические показателиработы печи.Повышение сопротивления ванны способствует более глубокой посадке электродов.
Рассмотримданныйпроцессвыплавкиуглеродистогоферромарганца
с позиции энерготехнологического критерия работы ферросплавной
печи,всоответствиисвыражением(3.5).Основныеэнерготехнологическиепараметры выплавкиферромарганцабесфлюсовымспособом
иполучениемалофосфористогошлака,причастичнойзаменекоксика
наантрацитподаннымработы[40]исправочныхданныхдлярасчёта
[98],приведенывтаблице7.3.
Удельный расход электроэнергии при выплавке углеродистого
ферромарганцас использованием антрацита снизился на 72 кВт·ч/т
(– 1,7 %) при некотором увеличении извлечения марганца в сплав.
При эквивалентной замене углерода коксика на углерод антрацита,
энерготехнологический критерий работы ферросплавной печи, увеличился незначительно с 0,1101до 0,1104.Полученные данные позволяютзаключить,чтопри частичной замене коксика на антрацит,
как более дешёвый восстановитель, электропечь не стала работать
хуже.Основнойэффектприиспользованииантрацита длявыплавки
углеродистого ферромарганца бесфлюсовым способом заключается
вэкономиикоксаиэлектроэнергии.
Технологиявыплавки65%-ногоферросилициясдополнительным
разряжением под сводом на закрытой печи мощностью 27 МВ∙А с
круглойванной рассмотрена вп. 1.3, главы1. Давлениеподсводом
составляло(– 3…–8) Па,вместо(+3…+5)Па.Основныеэнерготехнологическиепараметрывыплавкиферросилициясразряжениемпод
сводомпечиподаннымработ[55,105]исправочныхданныхдлярасчёта[98,166],приведенывтаблице7.4.
169
Таблица 7.4
Параметры
Мощностьтрансформаторов,МВ∙А 27,6 27,6
Производительностьпечи,баз.т/сут 73,8 77,8
Давлениеподсводомпечи,Па +3…+5 –3…–8
Температураотходящихгазов,ºС 675 595
Ориентировочныйвыходгазов,м
Активноесопротивлениеванны,мОм 1,37 1,45
Активнаямощность,МВт 21,0 22,3
Отношениетокаэлектродакнапряжению 370 346
ИзвлечениеSiвсплав 0,910 0,935
Коэффициентзагрузкитрансформатора 0,868 0,930
Коэффициентмощности 0,867 0,877
ЭлектрическийКПД 0,910 0,914
ТепловойКПД 0,466 0,478
Удельныйрасходэлектроэнергии,кВт·ч/т 7145
3
/час 4155 4840
Вариант
I II
0,2904
В результате такой технологии отмечено увеличение активной
мощностипечис21,0до22,3МВт(+6,2%)иповышениеактивного
сопротивленияваннына5,8%.ОтношениетокакрабочемунапряжениюI/Uснизилось с370до346.Приэтомпроизводительностьпечи
увеличиласьс73,8до77,8т/сут.(+5,4%),аудельныйрасходэлектроэнергииснизилсяна180кВт∙ч/тилина2,5%.Извлечениекремнияв
сплаввозрослос 91,0до93,5 %.Следуетотметить,чтотемпература
газовподсводомпечиснизилась на80ºС иболее. ВотходящихгазахуменьшилосьсодержаниеСОиувеличилосьсодержаниеСО
+N2). В результатеэнерготехнологический критерий работы
∑(СН
4
,О2,
2
ферросплавнойэлектропечиувеличилсяс0,2904до0,3305.
В дальнейшем при стабильном разряжении под сводом (–7…
–8 Па) активная мощность печи возросла до 23 МВт, а производительностьдополнительно увеличиласьдо 87т/сут.Отмеченоснижение удельного расхода электроэнергии на выплавку ферросилиция
170
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]