Сазонов Сергій Іванович. Зниження паливовикористання металургійного комбінату на основі вдосконалення енерготехнологічних режимів роботи доменних печей

brief description

Сазонов Сергій Іванович. Зниження паливовикористання металургійного комбінату на основі вдосконалення енерготехнологічних режимів роботи доменних печей : дис... канд. техн. наук: 05.16.02 / Національна металургійна академія України. - Д., 2006.

Сазонов С.І.Зниження паливовикористання металургійного комбінату на основі вдосконалення енерготехнологічних режимів роботи доменних печей ”.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.16.02.- металургія чорних металів. - Національна металургійна академія України, Дніпропетровськ-2006.
Дисертаційна робота присвячена розробці енергозберігаючих режимів роботи металургійного комбінату на основі оптимізації роботи доменних печей і паливного балансу комбінату з використанням багатофакторних нелінійних енерготехнологічних характеристик основних цехів і агрегатів.
На основі системного аналізу енерговитрат при виробництві металопродукції сформульована задача вибору енергозберігаючих режимів роботи металургійного комбінату як послідовність вирішення двох задач :мінімум витрат коксу в доменних печах при виконанні заданої виробничої програми і мінімум витрат природного газу споживачами, що використовують доменний газ.
Рішення задач оптимізації засновано на використанні енерготехнологічних характеристик агрегатів і цехів комбінату - багатофакторних нелінійних статистичних залежностях споживання палива від продуктивності і основних технологічних параметрів процесів.
Встановлено, що при реалізації оптимального розподілу продуктивності і дуттєвих добавок між доменними печами зниження споживання коксу складає 1,1-1,2% з одночасним зменшенням виходу доменного газу і його хімічного потенціалу на 1,5% - 2,6% .
На основі рішення задачі оптимального розподілу доменного газу між споживачами розроблені і досліджені енергозберігаючі режими роботи металургійного комбінату. В тому числі визначені кількісні данні о впливі температури доменного дуття на зміни споживання коксу і природного газу на підприємстві; в дослідженому діапазоні параметрів підвищення температури дуття приводить до росту споживання природного газу на 20-40% від отриманої економії коксу (в т у.п.).
Розроблено новий комплексний показник - коефіцієнт зниження витрат природного газу при впровадженні енергозберігаючих заходів, що дозволяє ранжирувати цехи і агрегати металургійного комбінату по ефективності енергозбереження.
Впровадження оптимальних режимів роботи доменного цеха у другому півріччі 2004 року показало практичну можливість їх реалізації.

В дисертації вирішена важлива науково-технічна задача визначення енергозберігаючих режимів роботи металургійного комбінату на основі оптимізації роботи доменних печей і паливного балансу комбінату з використанням багатофакторних нелінійних енерготехнологічних характеристик основних цехів і агрегатів. Розроблені режими пройшли промислову апробацію. Проведені дослідження дозволяють зробити наступні узагальнення та висновки:
1. Системний аналіз споживання палива на комбінаті і фінансових витрат на його придбання дозволив сформулювати рішення задачі вибору енергозберігаючих режимів роботи підприємства як послідовне вирішення двох задач :
мінімум витрат коксу в доменних печах () при виконанні заданої виробничої програми;
мінімум витрат природного газу споживачами, які використують доменний газ ().
2. На основі багатофакторного регресійного аналізу отримані нелінійні енерготехнологічні характеристики доменних печей , блоків повітронагрівачів і інших технологічних агрегатів металургійного комбінату, що споживають доменний газ, котрі враховують реальні умови виробництва, показники сировини, суб’єктивні фактори, технічний стан обладнання.
3. На основі математичного моделювання і промислових досліджень визначені залежності споживання палива шахтними вапняково-обпалювальними печами від продуктивності і об’ємної долі доменного газу в паливній суміші, можливий діапазон зміни котрої досягає 75%.
4. Стосовно до умов доменного цеха Алчевського металургійного комбінату вирішена задача оптимізації режимів роботи комплексу доменних печей по мінімуму витрат коксу і проведена оцінка їх ефективності. Встановлено, що у всьому дослідженому діапазоні продуктивності доменного цеха існує два локальних екстремума. Оптимальні режими роботи доменного цеха можуть бути досягнуті при підвищенні продуктивності печей в наступній послідовності: піч №4, далі піч №3, піч №5 (оптимальний режим №1) чи в зворотному порядку (оптимальний режим №2).
5. Впровадження оптимальних режимів роботи доменного цеха в другому півріччі 2004 року показало практичну можливість їх реалізації і дозволила досягти зниження питомих витрат коксу на 1 кг/т, природного газу на 5,7м3/т, вугілля - на 2,6 кг/т у порівнянні з першим півріччям 2004 року. В результаті отримаю економічний ефект 5855283 грн.
6. На основі рішення задачі оптимального розподілу доменного газу між споживачами розроблені і досліджені енергозберігаючі режими роботи металургійного комбінату. В тому числі:
визначені кількісні данні о впливі температури нагріву доменного дуття на зміни споживання коксу і природного газу на підприємстві; в дослідженому діапазоні параметрів підвищення температури дуття приводить до росту споживання природного газу на 20-40% від отриманої економії коксу (в тут), в результаті чого економічна ефективність від зниження витрат коксу зменшується в середньому на 20%;
встановлені величини додаткових витрат природного газу, що пов’язані з ростом втрат доменного газу на свічі, при умовах базового режиму роботи (додаткові фінансові витрати на придбання природного газу складають 25%);
встановлено додатковий ефект зниження витрат природного газу шляхом його заміни коксовим в зв’язку з зменшенням споживання доменного газу нагрівальними печами і його перерозподілом між елементами системи (потенціал економії природного газу за рахунок підвищення поставок коксового газу складає більш 30% по порівнянню з базовим режимом роботи).
7. Розроблено новий комплексний показник - коефіцієнт зниження витрат природного газу при впровадженні енергозберігаючих заходів, що дозволяє ранжирувати цехи і агрегати металургійного комбінату по ефективності енергозбереження.
Позначення:- коефіцієнти рівняння регресії;продуктивність i-го технологічного агрегату (елемента системи), т/мес;- температура дуття, С;- витрати дуття тис м3;- об’ємна доля доменного газу в паливній суміші;- теплова доля природного газу в паливній суміші;- виробництво пари на ТЕЦ-ППС, т /міс;- витрати умовного палива i-им елементом системи тут/мес;- втрати доменного газу тут/міс,- коефіцієнт зниження витрат природного газу i-им елементом системи, тут/тут.
Індекси : КОМБ, ТЛЦ1, ТЛЦ2,СПЦ, ОБЖ, ИОП, ДЦ, ТЭЦ, ВН комбінат, товстолистовий цех№1, товстолистовий цех №2, сортопрокатний цех, обтискний цех, дільниця вапняково-обпалювальних печей, доменний цех, ТЕЦ-ППС, блок повітронагрівачів; 3, 4, 5 - номера доменних печей; ДУТ доменне дуття.