Диссертация (Повышение энерготехнологической эффективности коксохимического производства на основе использования природного газа в установках сухого тушения кокса), страница 2

Проведен анализ величины вторичных энергетических ресурсов, образующихся на КХП, анализ прочностных характеристик кокса и требованийк качеству металлургического кокса. В результате выполненной оценки определен потенциал энергосбережения на КХП. По основным энерготехнологическим показателям проведено сравнение эффективности работы российских УСТК с современными зарубежными установками. Во второй главепредставлено описание процесса и результатов экспериментальных исследований по изменению горячей прочности кокса, приведены значения показателей прочности кокса, полученного в результате эксперимента, описана сутьпредлагаемого нового способа сухого тушения кокса. Третья глава посвящена теоретическому обоснованию нового способа СТК.

В этой главе обосновывается используемая в работе химическая кинетика разложения метана,проводятся численные исследования происходящих процессов разложения ипроводится расчет расхода природного газа, подаваемого в УСТК с цельюповышения прочности кокса. В четвертой главе приведены и обоснованытехнологические решения по модернизации системы сухого тушения кокса –решения, позволяющие повысить энерготехнологическую эффективностьКХП. Разработана методика расчета процесса разложения природного газапри сухом тушении кокса.

Проведен расчет теплового и материального баланса УСТК для условий традиционного и нового способов сухого тушения.Выполнен расчет выработки пара различных параметров на МК РФ при условии 100% СТК и осуществлен выбор паровых турбин, возможных к использованию на ТУЭС в зависимости от мощности металлургического комбината.Представленырезультатырасчетовианализатопливно-энергетического баланса усредненного металлургического комбината. Определено снижение энергоемкости стали и дана оценка энерготехнологическойэффективности и экономической целесообразности внедрения предлагаемыхмероприятий на металлургических предприятиях РФ.10Научная новизна работы заключается в следующем: Впервые экспериментально доказана возможность упрочнения кокса вобласти высоких температур при продувке его природным газом, позволяющая снизить расход кокса в доменной печи. Разработан новый способ сухого тушения и упрочнения кокса с использованием природного газа, позволяющий снизить расход топливноэнергетических ресурсов в доменном производстве. Разработана методика расчета процесса разложения природного газапри сухом тушении кокса с определением возросшего выхода кокса и водорода. Впервые осуществлено системное решение задачи повышения энерготехнологической эффективности теплотехнологического комплекса чернойметаллургии за счет упрочнения кокса и увеличения производства тепловой иэлектрической энергии.Практическая ценность.

Внедрение мероприятия по повышению энерготехнологической эффективности системы сухого тушения кокса на российских металлургических комбинатах позволит: увеличить показатель горячей прочности кокса (CSR) на 6,1%, чтоприведет к снижению расход кокса в доменной печи на 12,2 кг кокса на 1 тчугуна; увеличить выход кокса из УСТК на 1,04% в результате осаждения углерода при термической реакции разложения природного газа в форкамереУСТК; повысить на 24,6% выработку тепла в КУ за счет использования тепловой энергии, получаемой от дожигания продуктов разложения природногогаза в газовом тракте системы сухого тушения кокса, что позволит увеличитьвыработку электроэнергии на теплоутилизационной станции. Вследствиеэтого объем покупаемой электрической энергии для нужд металлургического комбината сократится на 30,6%.11В результате снижение топливно-энергетических ресурсов на металлургическом комбинате составит 3,4%.Суммарный экономический эффект для металлургического комбината взависимости от его мощности составит 0,8-2,4 млрд.руб.Достоверность и обоснованность результатов.

Приведенные в диссертационной работе результаты и выводы базируются на проведенных энерготехнологических обследованиях металлургических комбинатов ОАО «ЕВРАЗ ЗСМК» и ПАО «Северсталь», экспериментальных и численных исследованиях.Личный вклад автора. Основные результаты получены лично авторомпод руководством д.т.н., проф. Султангузина И.А.Положения, выносимые на защиту:1. Результаты натурного эксперимента по повышению прочности кокса.2. Новый способ сухого тушения и упрочнения кокса.3. Методика расчета процесса разложения природного газа при сухомтушении кокса с определением возросшего выхода кокса и водорода и результаты численных расчетов по этой методике.4.

Рекомендации по повышению энерготехнологической эффективностикоксохимического производства.Апробация результатов работы. Основные положения работы, результаты теоретических и расчетных исследований докладывались и обсуждалисьна 13, 14, 15, 18, 19 и 22 Международных научно-технических конференцияхстудентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика»(Москва. 2007 – 2016 гг.) и 12 Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и специалистов в Магнитогорске «Энергетикии металлурги настоящему и будущему России» (г.

Магнитогорск, Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, 2011 г.).Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, 3 из который опубликованы в журналах, входящий в перечень ведущихрецензируемых изданий ВАК РФ:121. Султангузин И.А. Повышение энерготехнологической эффективностикоксохимического производства за счет использования природного газа в установках сухого тушения кокса / И.А.

Султангузин, В.В. Бологова, А.М.Гюльмалиев, В.С. Глазов, Р.Б. Белов // Кокс и химия. – 2016. - №2. – С. 34-41.2. Гюльмалиев А.М. Компьютерное моделирование прочности металлургического кокса/ А.М. Гюльмалиев, И.А. Султангузин, В.В. Бологова //Химия твердого топлива. – 2012. - №2. – С. 22-24.3. Бологова В.В. Об одном из способов повышения качества кокса в установке сухого тушения кокса / В.В. Бологова, И.А. Султангузин, А.М.Гюльмалиев // Кокс и химия. – 2011. - №10.

– С. 12-17.4. Бологова В.В. Оценка энергетической эффективности применениянового способа сухого тушения кокса / В.В. Бологова, И.А. Султангузин //22-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». М.: Издательскийдом МЭИ. – 2016.

– Т. 2. – С. 334.5. Бологова В.В. Повышение энерготехнологической эффективностисистемы сухого тушения кокса / В.В. Бологова, И.А. Султангузин // 19-аяМеждународная научно-техническая конференция студентов и аспирантов«Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». М.: Издательский домМЭИ. –2013. – Т. 3. – С. 178.6. Бологова В.В. Оптимизация коксохимического производства по энергетическому критерию/ В.В. Бологова, М.В.

Исаев, И.А. Султангузин // Энергетики и металлурги настоящему и будущему России: материалы 12-й Всерос. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и специалистов. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. – 2011. – С. 48-51.7. Бологова В.В. Повышение качества кокса при обработке его природным газом в УСТК / В.В. Бологова, И.А.

Султангузин, А.М. Гюльмалиев //Материалы V-ой Международной научно-практической конференции «Энергосберегающие технологии в промышленности. Печные агрегаты. Экология.13Безопасность технологических процессов». М.: Издательство МИСиС. –2010. – С. 29-35.8. Исаев М.В. Разработка единой математической модели горения и теплообмена на основе программного комплекса FLUENT/ М.В. Исаев, В.В. Бологова, И.А. Султангузин // 14-ая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника иэнергетика».

М.: Издательский дом МЭИ. – 2008. – Т. 2. – С. 393-394.9. Бологова В.В. Анализ энергетической и экономической эффективности системы утилизации пара установок сухого тушения кокса / В.В. Бологова, М.В. Исаев, И.А. Султангузин // 13-ая Международная научнотехническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». М.: Издательский дом МЭИ. – 2007. – Т.

2. – С.486-487.10.Bologova V.V. Enhancing Coke Quality in Dry Slaking / V.V.Bologova, I.A. Sultanguzin, A.M. Gyul’maliev // Coke and Chemistry. – 2011. –V.54. – № 10. – P. 362-365.11.Gyul’maliev A.M. Simulation of the Strength of Metallurgical Coke /A.M. Gyul’maliev, I.A. Sultanguzin, V.V. Bologova // Solid Fuel Chemistry. –2012. – V.46. – № 2. – P. 90-92.Структура и объем работы. Диссертация изложена на 126 страницах исостоит из введения, четырех глав, выводов, заключения, списка литературыи 3 приложений. Работа содержит 25 рисунков и 24 таблицы, список использованных литературных источников содержит 122 наименования.Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ».14Глава 1.

Влияние коксохимического производствана энерготехнологическую эффективностьметаллургического комбинатаМеталлургические комбинаты производительностью 2 – 10 млн т проката в год потребляют около 2,5 – 10 млн т у.т. и выбрасывают в атмосферу 100– 500 тыс. т вредных веществ, а также 5 – 25 млн т парниковых газов в пересчете на диоксид углерода. Основными технологическими производствамиметаллургических комбинатов являются коксохимическое, агломерационное,доменное, сталеплавильное и прокатное, которые составляют единую технологическую цепочку от сырья до готового проката.Эффективность металлургического завода полного цикла можно оценить по удельным затратам топливно-энергетических ресурсов на выработку1 т стали.