За останні 3 роки компанія «М ТЕХНОЛОГІЯ» взяла участь більш, ніж у 30-ти проектах реконструкцій доменних печей.

Більше десятка проектів були пов’язані з рішенням однієї з найактуальнішіх проблем сучасного доменного процесу – значним зниженням терміну експлуатації непідготовлених (стандартних) систем охолодження і, як наслідок, швидким виходом з ладу холодильних плит в умовах вдування ПВП.
Ефективність роботи системи охолодження визначає сьогодні період кампанії доменної печі, саме тому до сучасних систем охолодження пред’являються підвищені вимоги щодо забезпечення надійності та безперебійності роботи.
Що ми розуміємо під сучасною системою охолодження, та які вимоги пред’являються до неї сьогодні? Система охолодження в умовах застосування ПВП повинна забезпечити:
– ефективне відведення тепла від холодильних плит та футеровки;
– формування та підтримання необхідного шару гарнісажу на поверхні футеровки;
– енергоефективність, зниження теплових втрат з системою охолодження, економію дорогого коксу;
– зниження негативного впливу на навколишнє середовище за рахунок використання замкнутих (безстічних) систем охолодження або зниження навантаження на оборотний цикл підприємства;
– продовження періоду компанії до 15 років.
Застосовуючи інноваційний підхід для вирішення цього завдання, використовуючи сучасні розрахункові комплекси та тримірне моделювання, компанія «М ТЕХНОЛОГІЯ» розробила багато заходів, які були успішно реалізовані на цілому ряді доменних печей.
Після реалізації об’єктів фахівці нашої компанії проводять моніторинг роботи систем охолодження на протязі всього періоду експлуатації об’єкта. Здійснюючи збір даних про хід роботи, беручи до уваги досвід експлуатаційного персоналу, ми проводимо постійне вдосконалення прийнятих рішень.
Гордістю нашої компанії є застосування запатентованої ТОВ «М ТЕХНОЛОГІЯ» системи регулювання інтенсивності охолодження в якості стандартного рішення під час здійснення ремонтів та будівництва нових доменних печей МЕТІНВЕСТ- ХОЛДИНГУ.
Серед вищеописаних проектів можна виділити наступні:
ДП №2, ДП№3, ДП№4, ДП№5 ПрАТ «Запоріжсталь», ДП №3, ДП№4 і ДП№6 ПрАТ «Азовсталь», ДП№4 ПрАТ «ММК ім. Ілліча », ДП№5 ПрАТ« ЄМЗ ».

ДП №2 ПрАТ «Запоріжсталь»

На ДП №2 ПрАТ «Запоріжсталь» нашою компанією були вперше застосовані рішення, які дозволяють ефективно боротися з негативним впливом технології вдування ПВП та процесами інтенсифікації доменної плавки на тривалість кампаній та енергоефективність доменних печей.
Наша компанія виконала наступний обсяг робіт:
— вперше була впроваджена автоматична система охолодження, що дозволяє змінювати інтенсивність охолодження в залежності від теплового навантаження в доменній печі. Це була так звана система охолодження за допомогою «гарячої» хімочищенної води, у якій відведення тепла від нагрітої води здійснюється не через теплообмінні апарати, а за допомогою відводу пару від барабана-сепаратора. Дана система охолодження має 3 режими роботи: охолодження у замкнутому контурі за допомогою «гарячої» хімочищеннї води, випарне охолодження з природною циркуляцією, резервування технічною водою;
— вперше в Україні були встановлені мідні холодильні плити у 2-му та 3-му рядах шахти доменної печі. Встановити мідні плити в заплечиках завадила конструкція доменної печі з маратором, пізніше ми знайшли рішення також і для мараторних доменних печей на ДП№5 ПрАТ «ЄМЗ», проте даний проект так і не був реалізований, у зв’язку з виходом ЄМЗ зі складу МЕТІНВЕСТУ;
– на даній печі була застосована толстостенна високотеплопровідна футеровка: заплечики та 3 ряди шахти – карбід кремнію, вище – алюмоуглерод та шамот;
– побудована нова насосна станція з електронасосними агрегатами з частотним регулюванням частоти обертання двигуна;
– встановленао сучасна система АСУ ТП.

Всі наведені вище рішення дозволили виключити прогари холодильних плит, в кілька разів зменшити теплові втрати з печі та, як наслідок, скоротити витрату коксу.
Комплексне застосування мідних холодильних плит, високотеплопровідної футеровки та автоматичної системи охолодження зробило можливим нарощування й підтримання необхідного шару гарнісажу на поверхні футеровки, а не на поверхні холодильних плит, що дозволило зробити роботу доменної печі максимально надійною, а кампанію – максимально тривалою.
Принципова схема системи охолодження ДП№2 за допомогою «гарячої» хімочищенної води:

ДП№4 ПрАТ «Запоріжсталь»

Обсяг наших робіт з ремонту даної печі, а також прийняті рішення були схожими з ремонтом ДП№2, однак мали кілька відмінностей:
— мідні холодильні плити були встановлені у зоні распара та двох нижніх рядів шахти, встановлення мідних холодильних плит у зоні заплечиків було неможливим у зв’язку з мараторною конструкцією доменної печі, тому там залишилися чавунні холодильні плити.
— на даній печі вперше були застосовані попередньо зафутеровані холодильні плити (вогнетривка карбідкремнієва цегла вставлялася у мідну холодильну плиту перед її монтажем, цегла та плита мали виступи по типу «ластівчин хвіст»). Дане рішення дозволило скоротити терміни монтажу, виключити можливість обвалення всієї кладки в результаті місцевих руйнувань, збільшити щільність та площу поверхні прилягання карбідкремнія до стінки холодильної плити, що значно збільшує теплопередачу від плити до кладки, та, як наслідок, більш ефективно захищає кладку та підтримує необхідний шар гарнісажу.

Попередньо зафутеровані карбідкремнієві цеглою мідні холодильні плити:

ДП №2 та ДП №4 ПрАТ «Запоріжсталь»

У зв’язку з планами комбінату з постійного збільшення кількості вдуваємого ПВП у горни доменних печей та з метою досягнення показників у 180 ÷ 200 кг / т чавуну було прийняте рішення щодо переведення ДП№2 та ДП№4 на охолодження за допомогою «холодної» хімочіщенної води в замкнутому контурі.
З цією метою наша компанія виконала проект з установки на даних печах пластинчастих теплообмінних апаратів типу «вода / вода» для можливості зниження температури охолоджувальної води до 35 ÷ 45 ° С. На всіх теплообмінниках була застосована технологія регулювання витрати технічної води у залежності від сезонних температурних коливань, а також теплового навантаження в доменній печі. Дане рішення дозволяє економити до 50% технічної води у зимовий період часу.
Під час реалізації даного проекту доменні печі працювали з 4-ма незалежними режимами охолодження:
— охолодження «холодною» хімочищеною водою;
— охолодження за допомогою «гарячої» хімочищеної води;
— випарне охолодження з природною циркуляцією;
— резервне охолодження технічною водою.
Принципова схема системи охолодження за допомогою «холодної» хімочищеної води:

ДП №5 ПрАТ «Запоріжсталь»

В рамках даної роботи була реалізувана автоматична система охолодження «холодною» хімочищеною водою у замкнутому контурі з будівництвом нової насосної станції та приміщення пластинчастих теплообмінних апаратів за типом вода / вода.
У найбільш теплонавантажені зони (заплечики, распар та 1-й – 3-й ряди шахти) були встановлени сталеві холодильні плити, попередньо футеровані карбідкремнієвою цеглою. Сталеві холодильники є альтернативою застосуванню мідних холодильних плит, вони дозволяють організувати надійний тепловідвід та забезпечити якісне охолодження футеровки. Основна особливість сталевих холодильних плит – відсутність межі між залитою трубою та тілом холодильника. Матеріал литого сталевого холодильника – це низьковуглецева сталь з вмістом вуглецю 0,2 ÷ 0,3%.
Це була перша доменна піч на пострадянському просторі, обладнана сталевими холодильними плитами.

Попередньо зафутеровані карбідкремнієвою цеглою сталеві холодильні плити:

ДП №3 ПрАТ «Запоріжсталь»

В ході експлуатації при роботі з вдуванням в горн печі пиловугільного палива (установка ПВП введена в експлуатацію в 2011р.) кардинально зросли теплові навантаження на систему охолодження, особливо в напружених зонах, що призвело до виходу з ладу холодильних плит та перегріванню кожуха печі з утворенням тріщин та діплонацій.
З цієї причини було прийняте рішення про демонтаж доменної печі та будівництво на тому ж місці нової доменної печі того ж об’єму Vn = 1513м³ на новому фундаменті.
Охолодження печі виконано як за допомогою технічної води, так і хімочищеної води у замкненому контурі.
Технічною водою охолоджується лещадь печі, холодильники поду, горна, чавунних літок, а також холодильники верхньої шахти та колошника.
Хімочищеною водою охолоджуються холодильні плити заплечиків, розпару, нижньої та середньої шахти, літочні холодильні плити.
У зв’язку з високими тепловими навантаженнями на систему охолодження, характерними для роботи із застосуванням пиловугільного палива піч була обладнана мідними холодильниками у заплечиках, розпарі та нижній шахті.
Крім того, мідні холодильники були встановлені навколо чавунних літок. Це рішення було вперше реалізовано на території України саме у рамках даного ремонту.

Решта холодильників — традиційні плитові, чавунні.
Як мідні, так і чавунні холодильники шахти мають пази «ластівчин хвіст» для можливості встановлення у них вогнетривкої цегли.
Вогнетривка футеровка печі — китайського виробництва (ф. «Gongyi AR Co»).
Низ печі – один ряд графітірованих блоків виробництва «Укрграфіт», чотири ряди мікропористих вуглецевих блоків, прикритих керамічним кухлем. Периферійні блоки – вуглецеві мікро- та супермікропористі блоки, також прикриті керамічним кухлем. Зона фурм викладена карборундовою вогнетривкою цеглою на сіалоновой зв’язці.
Заплечики, распар, низ та середина шахти — карбідокремнієва цегла, верх шахти та колошник — цегла ШПД.
Для заповнення простору між металевим днищем печі та трубами водяного охолодження застосований вуглецевий бетон та карбідокремнієвий бетон.

Заповнення зазору між холодильниками та періферійними блоками виконане за допомогою холоднонабивної маси підвищеної теплопровідності. Зазор між кожухом печі та холодильниками заповненийя низкотеплопроводною безусадочною масою.

Монтаж холодильных плит горна та лещаді:

ДП №5 ПрАТ «ЄМЗ»

У рамках даного проекту було виконано:
— будівництво нової насосної станції включно з встановленням насосів та теплообмінних апаратів у необхідній кількості для забезпечення стабільної роботи системи охолодження з урахуванням резервних насосів та теплообмінників, а також резервування у разі відключення електричної енергії;
— передбачається автоматична система регулювання інтенсивності охолодження холодильних плит;
— будівництво зовнішньої та внутрішньої трас трубопроводів із встановленням запірної, запобіжної та регулюючої арматури;
— встановлення та підключення КВП: датчиків витрати води, тиску та температури води з виведенням сигналів у приміщення чергових водопровідників та машиністів водопідготовки ДП№5;
— встановлення та підключення до КВП термопари шахти печі;
— підключення РУ насосної станції від трансформаторів 1600кВА підстанції 4ТП5Д;
— реконструкція ЩСУ 4ТП5Д у частині встановлення додаткових комутаційних апаратів, номінальні характеристики били визначені проектом;
— у РУ насосної станції було встановлено АВР як для електропостачання, так і для пуску резервних агрегатів;
— система АСУ ТП:
а) управління насосними агрегатами, вентиляторами теплообмінних апаратів по мережі Ethernet;
б) використання технології мережі DLR для підвищення надійності та відмовостійкості системи;
в) забезпечена можливість заміни обладнання контролерів помодульно без зупинки управління;
г) реалізована можливість діагностики апаратного забезпечення та замкненого контуру, підключеного до ПЛК;
д) підсистема відображення температури кожуха ДП№5;
є) інтегрована підсистема вибромониторингу насосних агрегатів по мережі Ethernet;
— заміна чавунних холодильних плит заплечиків та 4-х рядів шахти печі на мідні. Конструкція мідних холодильників виконана з урахуванням профілю печі. Пов’язка холодильних плит виконана за допомогою гнучких металорукавів;
— система автоматизованого контролю розпалу футеровки шахти ДП№5;
— застосування високотеплопроводної карбідокремнієвої футеровки для зони заплечиків, распара та шахти печі.
На даній печі були вперше реалізовані рішення, що дозволили встановити мідні холодильні плити, як в заплечиках, так і у нижніх рядах шахти на печі мараторного типу.

ДП №3 ПАТ «Азовсталь»

У проекті була передбачена заміна кожуха печі на кожух самонесущої конструкції з урахуванням максимального тиску під колошником 2,0 ати із застосуванням сучасних зносо-абразиво-теплотривких захисних матеріалів.

Тобто, фактично була побудована нова доменна піч на існуючому фундаменті, зі збереженням позначки колошникового фланця та зі збереженням позначки осей чавунних літок.
Профіль печі розроблений з урахуванням роботи доменної печі з вдуванням пиловугільного палива.
Новий профіль ДП №3 передбачав збільшення висоти заплечиків та зменшення висоти распара із збільшенням відношення діаметру распара до діаметру горна; збільшення діаметрів колошника, распара та горна при збереженні кута нахилу шахти та зменшенні кута нахилу заплечиків.
Футеровка центральної частини лещаді від позначки +2,500 виконана таким чином:
— нижній ряд з графітованих блоків заввишки 400 мм;
— над ними — 4 ряди малопористих вуглецевих блоків загальною висотою 2000 мм;
— над ними розташований ряд мікропористих вуглецевих блоків заввишки 500 мм;
— над ними – два ряди високоглиноземистих вогнетривів висотою 1000 мм до позначки +6,400.
Футеровка стін горна від позначки 4,900 до позначки 10,200 виконана з мікропористих вуглецевих блоків. Робоча поверхня горна захищена керамічним кухлем товщиною 400 мм.
Футеровка фурмової зони виконана зі складних алюмокарборундових вогнетривких блоків, які відповідають формі елементів фурмових приладів.

Це забезпечує зменшення кількості швів між вогнетривкими виробами, що дозволяє підвищити стійкість футеровки фурмової зони.
Футеровка заплечиків та шахти виконана вогнетривкою цеглою:
— заплечики — карбідкремнієвою цеглою;
— распар та нижня частина шахти – карбідкремнієвою цеглою товщиною 150 мм (цеглини вставляються в холодильні плити, які виконані з пазом по типу «ластівчин хвіст») та шаром карбідкремнійового торкретбетону на основі гідравлічної зв’язки;
— середня частина шахти — мікропористою алюмовуглецевою цеглою;
— верхня частина шахти — шамотною цеглою.
Колошник футерований захисними водоохолоджуваними плитами з залитою шамотною цеглою.
Простір між кожухом доменної печі та холодильними плитами заповнений вогнетривкою спеціальною масою, яка має високий ступінь плинності для заповнення зазору між кожухом печі та холодильниками та забезпечує хорошу газощільність печі та ізоляцію кожуха.
Купол печі футерований торкретбетоном та сталевими футеровочними плитами. Зазори між футеровочними плитами були забиті чавунною замазкою.

Охолодження печі здійснюється за допомогою хімочищеної води у замкненому контурі. Для реалізації даної системи було виконане:
будівництво нової циркуляційної насосної станції хімочищеної води з встановленням насосів та теплообмінних апаратів у кількості, необхідній для забезпечення стабільної роботи системи охолодження з урахуванням резервних насосів та теплообмінників, а також резервування у разі відключення електричної енергії;
— будівництво нової фільтрувальної станції морської води;
— впровадження автоматичної системи регулювання інтенсивності охолодження холодильних плит (патент № 105036 ТОВ «М ТЕХНОЛОГІЯ»);
— будівництво зовнішньої та внутрішньої трас трубопроводів з установкою запірної, запобіжної та регулюючої арматури;
— встановлення мідних холодильних плит у зоні заплечіків, распара, 1-го та 2-го рядів шахти;
— встановлення одного сталевого ряду холодильних плит (3-й ряд шахти);
— встановлення мідних холодильних плит у районі чавунних літок.

Конструкція холодильних плит наступна:
Низ печі (лещадь, горн та фурмова зона) до позначки 13,650 виконаний з гладких чавунних холодильних плит. Плити виготовлені з чавуну марки СЧ 15-32 ГОСТ 1412-85, охолоджуючі трубки — сталеві «змієвикові» діаметром Ø 70х8 мм. Плити навколо чавунних літок та 7 плит під чавунними ліками – мідні з просверленими каналами Ø 50 мм.
У зоні впливу максимальних теплових навантажень – 2 ряди заплечиків, 1 ряд распара та 2 ряди шахти – були встановлені мідні холодильні плити з просверленими каналами Dекв. = 50 мм. На вогневій стороні плити виконаний паз “ластівчин хвіст» для футерування карбідкремнієвою цеглою.
Над мідними холодильними плитами встановлюно один ряд сталевих плит зі сталі конструкційної вуглецевої 15Л. з залитими прямими охолоджуючими сталевими трубками Ø70х10мм.
Далі – 2 ряди чавунних холодильних плит з залитими прямими охолоджуючими трубками. Матеріал чавуну ВЧ 450-10 ДСТУ 3925-99, охолоджуючі трубки – сталеві, з Ø 76х9 мм.
З відм. +29,050 до відм. 36,690 встановлені 6 рядів чавунних холодильних плит з залитими змієвиковими охолоджуючими трубками. Матеріал – чавун ВЧ 450-10 ДСТУ 3925-99, охолоджуючі трубки – сталеві, Ø 76х9 мм.
Система підлещадного водяного охолодження полягає у наступному: 44 труби діаметром Ø 60 × 8 з відстанню між ними 250-350 мм прокладені під денцем лещаді. Труби охолодження об’єднані у 10 секцій та залиті вуглецевим бетоном.

ДП №4 ПАТ «Азовсталь»

У межах реалізації даного проекту були встановлені мідні холодильні плити у найбільш теплонавантажених зонах – заплечиках, 1 ÷ 4-й рядах шахти, сталевих холодильних плит – у 5, 6-му рядах шахти, реконструйована насосна станція та встановлені насоси, які забезпечують швидкість руху охолоджуючої води 2 ÷ 3 м / с. Також здійснене переведення холодильних плит фурмової зони на охолодження хімочищеною водою у замкненому контурі зі збільшенням швидкості охолодження у змієвиках холодильних плит до 2 ÷ 3 м / с.
Для реалізації системи охолодження за допомогою холодної хімочищеної води було виконане встановлення теплообмінних апаратів типу вода / повітря, що дозволило повністю виключити витрати морської води на дані зони.
Були впроваджені наступні системи: автоматичні системи охолодження заплечиків, шахти та фурмової зони, система контролю теплових навантажень на холодильні плити, система контролю стану футеровки шахти та заплечиків, автоматична система виявлення прогару холодильних плит.
Для компенсації теплових навантажень між холодильними плитами, виконаними з різних матеріалів (мідь, сталь, чавун) були використані металорукава з силіконовим покриттям.
Всі холодильні плити виконані з виступами по типу «ластівчин хвіст» для можливості футерування в домонтажний період.
2 ряди заплечиків та 4 ряди шахти (зона мідних холодильних плит), а також 2 ряди сталевих холодильників футеровані карбідо-кремнієвою цеглою на нитридній зв’язці (зміст SiC не менше 70%, SI3N4 не менше 21%), товщина футерування не менше 190 мм.

ДП №4 ПАТ «ММК ім. ІЛЛІЧА»

У рамках реалізації даного проекту була розроблена автоматична система охолодження заплечиків, маратору та распара за допомогою холодної хімочищеної води. Шахта печі виконувалася у вигляді «шахтопанелей» та залишилася на випарної системі охолодження з природною циркуляцією. Як аварійне охолодження для обох систем було передбачене підведення технічної води.
Згідно проекта автоматичної системи охолодження заплечиків, маратору та распару хімочищеною водою були виконані наступні роботи:
— встановлення мідних холодильних плит у заплечиках;
— будівництво нової циркуляційної насосної станції хімводи з встановленням насосних агрегатів з частотними перетворювачами для можливості регулювання інтенсивності охолоджування в залежності від теплового навантаження;
— встановлення теплообмінних апаратів за типом «вода / вода» для відводу тепла від хімводи технічною водою;
— встановлення регулюючого клапана на трубопроводі технічної води, що дозволило змінювати кількість технічної води, що подається на теплообмінні апарати, в залежності від температури навколишнього середовища та теплового навантаження в доменній печі. Це рішення дозволило заощадити до 400 м³ / год технічної води у зимовий період та було застосовано вперше в Україні саме у цьому проекті.
— встановлення сучасної системи АСУ ТП.

Колектор хімводи: