Применение технологии полного кислородного сжигания при сушке сталеразливочных ковшей 

В условиях реализации стратегий «углеродный пик» и «углеродная нейтральность» в металлургической отрасли особую актуальность приобретает модернизация энергоёмкого оборудования. Одним из направлений повышения энергоэффективности стало внедрение технологии полного кислородного сжигания в системе сушки сталеразливочных ковшей на металлургическом заводе компании Wuhan Iron & Steel Co., Ltd.

На сталеплавильном производстве предприятия эксплуатировалось 17 традиционных установок с регенеративными горелками, работающими на воздухе. В процессе горения значительная часть тепловой энергии расходовалась на нагрев азота, содержащегося в воздухе (до 78%), что приводило к повышенному расходу топлива и образованию оксидов азота (NOx), оказывающих негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Кроме того, частая смена режимов регенеративных горелок вызывала повышенный износ оборудования, увеличивала количество отказов и затраты на обслуживание.

С учётом фактической загрузки и оборачиваемости ковшей было принято решение о модернизации 14 установок с переходом на технологию полного кислородного сжигания.

Технологические преимущества

Полное кислородное сжигание предполагает использование технического кислорода (чистота более 90%) вместо воздуха. Отсутствие азота в процессе горения позволяет:

• повысить температуру пламени и полноту сгорания топлива;

• сократить объём дымовых газов более чем на 70%;

• значительно снизить выбросы загрязняющих веществ;

• повысить тепловую эффективность и сократить эксплуатационные расходы.

В модернизированной системе применены горелки нового поколения — саморециркуляционные многопоточные кислородные горелки диффузионного типа. Они обеспечивают стабильность пламени за счёт ступенчатой подачи O₂, исключают риск обратного удара пламени и повышают температурную стойкость конструкции.

Система оснащена интегрированным клапанным блоком, соответствующим европейскому стандарту DIN EN 746-2:2010, с функциями защитных блокировок, автоматического регулирования расхода и сигнализации отклонений параметров. Электрическая часть выполнена по принципу «трёхв-одном» с HMI-интерфейсом для дистанционного мониторинга и управления, включая выбор режимов сушки (ручной и автоматический).

Для точного контроля температуры внедрена онлайн-система двухволнового инфракрасного измерения, позволяющая непрерывно и корректно определять температуру футеровки ковша сквозь пламя и продукты сгорания. Это позволило реализовать замкнутый контур регулирования, снизить расход газа и предотвратить перегрев огнеупоров.

Результаты модернизации

В качестве примера рассмотрена модернизация сушильной установки №6, переведённой на полное кислородное сжигание 30 декабря 2022 года.

По итогам эксплуатации зафиксированы следующие показатели:

• расход газа при сушке ковшей после капитального ремонта снизился на 75,16%;

• при сушке «холодных» ковшей — на 49,29%;

• при сушке ковшей после среднего ремонта — на 62,05%.

Соответственно, себестоимость сушки снизилась на 73,25%, 46,08% и 59,77%.

Кроме того, уровень отказов оборудования сократился с 2,08% до 0,14%, что свидетельствует о значительном повышении надёжности и увеличении срока службы установки.

Выводы

Внедрение технологии полного кислородного сжигания позволило существенно сократить расход топлива, уменьшить выбросы дымовых газов более чем на 70%, снизить производственные затраты и повысить надёжность оборудования. Опыт модернизации подтверждает высокую эффективность применения данной технологии в условиях современной металлургии и может служить примером успешной реализации энергосберегающих решений в отрасли.