На даний момент на ПАТ «МК« Азовсталь» на 2-х доменних печах №3 і №4, встановлені БЗУ з охолодженням редуктора і обдувом лотка азотом. Підведення азоту до редуктора проводиться як для його охолодження, так і для створення тиску вище ніж в доменній печі, для унеможливлення потрапляння доменного газу всередину редуктора і засмічення його доменної пилом. Лоток обдувається азотом виключно в цілях охолодження.

Головні недоліки охолодження азотом: його дефіцит на Азовсталі та велика енерговитратність при виробництві, азот після охолодження редуктора і лотка потрапляє в доменну піч, де змішується з доменним газом, який йде на газоочистку і знижує його калорійність. Доменний газ в подальшому використовується на розігріві воздухонагревателей, ТЕЦ та інших споживачах, зниження його калорійності призводить до необхідності додаткового використання природного газу.

Нижче представлена ​​схема очищення доменного газу і подачі азоту на охолодження елементів БЗУ- існуючий стан.

Ми пропонуємо замінити азот доменним газом. Це на перший погляд дуже просте рішення, проте після того, як ми його озвучимо,  Замовник зможе спробувати його реалізувати без нашої участі.

Так само в рамках даної роботи пропонується виконати часткову заміну азоту на доменний газ для вторинного вирівнювання тиску.  Дане рішення може бути застосовано для всіх доменних печей з БЗУ, а не тільки для ПАТ «МК«Азовсталь».

Наше рішення.

Доменний газ під колошником доменної печі має тиск 2 атм., Максимальну температуру 300 – 400° С.  З колошника доменної печі доменний газ подається на газоочистку, спершу на першу суху щабель (пиловловлювач), потім на другу сходинку мокру (скрубер), після чого на каплеуловитель і дросельну групу, за допомогою якої підтримується тиск доменного газу під колошником.

У колекторі доменного газу тиск газу становить 0,08 атм., Так само є залишкова запиленість і вологість.

Загальна потреба в доменному газі (азоті) на охолодження редуктора і лотка БЗП для однієї доменної печі становить 12000 м³/год, при цьому 9000 м³/год на обдув лотка, вирівнювання тиску в бункерах і продування форсунок охолодження колошникових газів і 3000 м³/год на охолодження редуктора. Тиск доменного газу повинен перевищувати тиск під колошником, тому приймаємо його тиск рівним 4 атм, для цього після колектора доменного газу встановлюємо підвищує компресор.

Доменний газ, який піде на охолодження редуктора, необхідно буде доочістіть, тому після компресора встановлюємо рукавний фільтр на продуктивність 3000 м³/год.

Доменний газ на охолодження лотка, вирівнювання тиску в бункерах і продування форсунок охолодження колошникових газів в обсязі 9000 м³/год після компресора подаємо до споживачів без очищення.

Нижче представлена ​​схема пропонованого рішення:

Вторинне вирівнювання тиску.

На даний момент часу тиск у бункерах БЗУ вирівнюється в 2 черги:

– первинне вирівнювання тиск «напівчистий доменним газом», для підвищення тиску до рівня під куполом доменної печі;

– вторинне вирівнювання тиску азотом в бункерах БЗУ  (витрата азоту – 4000 нм³/год).

Приклад циклограмма існуючого положення вирівнювання:

Ми пропонуємо проводити вирівнювання тиску в бункерах БЗУ в 3 черги:

– первинне вирівнювання тиску «напівчистий доменним газом», для підвищення тиску до рівня під куполом доменної печі;

– вторинне вирівнювання тиску чистим доменним газом в бункерах БЗУ (витрата чистого доменного газу – 3450 нм³/год);

– третій ступінь вирівнювання тиску азотом в бункерах БЗУ (витрата азоту – 550 нм³/год);

Пропоноване рішення по циклограмме вирівнювання:

Переваги пропонованого рішення:

– скорочення витрат азоту на 3450 нм³/год;

– збільшення калорійності доменного газу (за рахунок зменшення кількості азоту в доменному газі);

– зниження викидів СО і СО2.

Пропонована схема вирівнювання тиску в бункерах БЗУ:

Переваги.

Доменний газ після охолодження редуктора і охолодження лотка потрапляє знову під колошник, тому ми його не втрачаємо, відбувається рециркуляція доменного газу.

Ми не знижуємо калорійність доменного газу, як це відбувається при охолодженні азотом, тим самим скорочуємо витрати природного газу або іншого палива на підприємстві.

Ми не витрачаємо ресурси на поділ повітря і скорочуємо викиди в атмосферу від його виробництва.

Азот:

Ми знижуємо витрати азоту на 12 000 [нм³/год].

Вартість виробництва тисячу [м³/год] азоту становить 1060 грн., відповідно витрати на охолодження 1-го БЗУ скорочуються на 12 720 грн./год.

Природний газ:

Далі наведені розрахунки по скороченню витрати природного газу.

Вихідний склад доменного газу в % за обсягом:

CO2 18,13
CO 25,92
H2 2,82
N2 53,12
99,99

При цьому максимальне влагосодержание становить 80 [г/м³], а вміст вологи по об’ему- 9,05%.

Порівняльна таблиця складу доменного газу з додаванням 17000 [м³/год] Nі без.

Найменування елементів Доменный газ 300000 [нм3/год], без охолодження БЗУ N2 Доменный газ 312000 [нм3/год], з охолодженням БЗУ N2
CO2 18,13 17,16
CO 25,92 24,53
H2 2,82 2,67
N2 53,12 55,64

Перерахунок сухого доменного газу на робочу масу палива:

Найменування елементів Доменный газ 300000 [нм3/год], без охолодження БЗУ N2 Доменный газ 312000 [нм3/год], з охолодженням БЗУ N2
CO2д 16,49 15,60
CОд 23,57 22,31
H2д 2,56 2,43
N2д 48,31 50,61

При цьому теплота згоряння доменного газу 300 000 [м3/год], без охолодження БЗУ N2 складе 778 [ккал/м3] або 3253 [кДж/м3].

Теплота згоряння доменного газу 312 000 [м3/год],  з охолодженням БЗУ  N2 складе 736 [ккал/м3]  або 3079 [кДж/м3].

Втрати калорійності на загальній витраті доменного газу через добавки азоту складуть  – 13218918 ккал.

Для заповнення даних втрат необхідно витратити – 1793 [м³/год] природного газу.

Вартість добавки природного газу (при ціні 4168 грн за 1000 м³) складе 7250 грн/годину.

Скорочення витрат природного газу, а так само рециркуляція доменного газу має значний екологічний ефект, а саме дозволить зменшити викиди СО і СО2 в атмосферу.