Разработка мер по использованию пара за счет ВЭР на технологические нужды, производство электроэнергии, теплоснабжение в комбинированных схемах требует детального изучения тепловых балансов производства и создания типовых решений с учетом технико-экономического обоснования по использованию пара от котлов. Параметры пара также зависят от стабильности работы (технологического режима) основного теплотехнического устройства. Технико-экономическое обоснование должно производиться при выборе типа котла для каждого конкретного случая.
Установка сухого тушения кокса состоит из двух основных частей (рисунок 2) - тушильной камеры (1) и парового котла (2). Раскаленный кокс скиповым подъемником загружается в тушильную камеру. Через щели в конической нижней части тушильной камеры, заполненной коксом, в нее поступают инертные газы, двигаясь навстречу коксу, охлаждают его от 1300 до 500 К, и сами нагреваются от 425-440 до 1000-1100 К. Нагретые инертные газы выходят через окна, расположенные в верхней части камеры, проходят через пылеуловительный бункер и поступают в котел, после котла газы проходят пылеуловительные циклоны (4) и поступают на всас мельничного вентилятора (3). В котле газы последовательно омывают пароперегреватель, секции испарительных поверхностей нагрева и экономайзер.
1 Анализ энергетического хозяйства цеха теплогазоснабжения (ЦТГС) ОАО «Уральская Сталь»
1.1 Общая характеристика ЦТГС
1.1.1 Общая характеристика энергохозяйства
Высокий температурный уровень основных технологических процессов металлургического производства и низкий коэффициент использования тепла топлива технологическим агрегатом предопределяет большой выход вторичных энергоресурсов. При большом объеме металлургического производства рациональное использование вторичного тепла является важной производственной задачей, так как экономия топлива идентична увеличению на ту же величину его добычи, а капитальные вложения на сооружение соответствующих теплоутилизационных установок намного меньше, чем на добычу топлива и теплогенераторные установки на топливе.
Перспективным является комплексное использование тепла отходящих газов и тепла испарительного охлаждения печи. При этом котел-утилизатор и охлаждаемые элементы печи объединяются общей циркуляционной системой.
Получение пара за счет тепла отходящих газов мартеновских, методических печей, установок сухого тушения кокса в общем случае экономичнее, т.к. обычно пар используется круглогодично для технологических нужд и при теплофикации ценность его тепла выше, чем тепла сетевой воды.
Цех теплогазоснабжения включает в себя:
1) Участок котлов-утилизаторов (КУ) проката.
За группой нагревательных методических печей стана 950/800 и стана 2800 применены комплексные утилизационные установки, представляющие собой для каждой печи котлы-утилизаторы КУ-100 и КУ-80 соответственно, с многократной принудительной циркуляцией, и систему испарительного охлаждения печи, совмещенные в единую установку, в которой охлаждаемые элементы печи включены в циркуляционную систему котла параллельно его испарительной системе. В здании первого листопрокатного цеха (ЛПЦ-1) расположена питательная установка, являющаяся общей для всего комплекса утилизационных установок прокатного цеха. Каждый из котлов КУ-100 при среднем режиме работы нагревательных печей вырабатывает с учетом испарительного охлаждения печи 33,9 т/ч перегретого пара с параметрами Р=1,2 МПа и температурой Т=360 ºС. Пар, вырабатываемый котлами-утилизаторами, направляется в общезаводскую сеть паропроводов, а часть пара редуцируется и используется на нужды питательной установки.
2) Установка сухого тушения кокса совместно с котлами КСТ-80.
Котельная установка сухого тушения кокса батарей №№5, 6 предназначена для выработки пара за счет использования тепла инертных газов сухого тушения кокса. Соответственно количеству кокса поступающего на тушение, в котельной вырабатывается 63 т/ч перегретого пара следующих параметров: давление Р=1,8 МПа и температура перегрева до 450 ºС. Полученный пар используется на технологические нужды Общества.
3) Котельные за мартеновскими печами.
Котлы-утилизаторы КУ-80/120 предназначены для охлаждения уходящих дымовых газов мартеновских печей и получения перегретого пара с давлением Р=1,6-1,8 МПа, с температурой до 375 ºС. Температура уходящих газов после котлов-утилизаторов 180-250 ºС. Для удаления плавильной пыли с конвективных поверхностей нагрева предусмотрена импульсная очистка.
4) Газоочистка за мартеновскими печами.
За мартеновскими печами №№3, 4, 6, 7 установлены электрофильтры. Перед электрофильтром установлена эжекционная система кондиционирования. За двухванными сталеплавильными агрегатами ДСПА-1 и ДСПА-9 установлены газоочистки с регулируемой трубой Вентури.
5) Мазутное хозяйство (снабжение мартеновских печей мазутом, хранение мазута).
6) Участок тепловых сетей (обслуживание магистральных трубопроводов пара и горячей воды).
7) Электрослужба (обслуживание и ремонт электрооборудования ЦТГС).
8) Участок подготовки ремонтов.
9) Газовый участок.
1.1.2 Этапы развития ЦТГС
Ниже приводится таблица, показывающая этапы развития ЦТГС по годам, начиная с 1960 года.
Таблица 2 - Этапы развития ЦТГС
| Год | Мероприятие |
| 1960-1961 | пущены в работу 4 КУ стана «2800» |
| 1961-1965 | оснащены КУ все мартеновские печи |
| 1960 | перевод методических печей ЛПЦ-1 на СИО |
| 1958-1967 | перевод мартеновских печей на СИО |
| 1969 | пущены в работу 3 КУ на СПЦ |
| 1969 | перевод мартеновских печей на СИО |
| 1968-1970 | пуск 4 КУ КСТ-80 на УСТК |
| 1980 | пуск 4-го КУ на СПЦ |
| 1980 | демонтаж КУ за мартеновской печью №9 |
| 1996-1998 | демонтаж КУ за мартеновскими печами №№1, 5, 8 |
| 2005 | объединение газового и теплосилового цехов, образование ЦТГС |
1.2.1 Устройство, техническая характеристика и принцип работы котла- утилизатора КСТ-80
Котел-утилизатор КСТ-80 конструкции «Укрэнергочермета» установки сухого тушения кокса - однобарабанный, змеевикового типа с многократной принудительной циркуляцией. Поверхности нагрева расположены в вертикальной шахте. Направление потока греющих газов сверху вниз (нисходящий поток). Скорость газового потока не должна быть выше 7 м/сек, во избежание истирания металла трубок поверхностей нагрева котла мелкой фракцией кокса, уносимой потоком циркуляционного газа из тушильной камеры. Газоход котла выполнен из металлических листов, сваренных между собой для создания газоплотности, во избежание присосов воздуха, повышения содержания кислорода в газах, влекущего за собой усиление горения кокса в камере тушения. В зонах высоких температур (пылеосадительный бункер, газоход котла в районе пароперегревателя и испарительной поверхности) металлический кожух газохода изнутри выложен огнеупорным кирпичом.
Котел состоит из следующих частей:
1) барабана (диаметр 1 600 мм, длина 5 500 мм), в барабане расположены устройства: для ввода реагентов для внутрикотловой обработки воды, отвода воды непрерывной и периодической продувок, испарительные устройства, состоящие из двух приемных отсеков, в которых установлены отбойные щиты, паросборного коллектора, защитного устройства водоотводящих труб.
2) двух блоков (четырех пакетов), последовательно соединенных, водяного экономайзера. Входной блок экономайзера состоит из пакетов, над которыми расположены два пакета выходного блока экономайзера, блоки расположены последовательно по ходу газов. Каждый пакет состоит из 26 параллельно включенных змеевиков из трубы диаметром 25×3 мм. Входные и выходные коллектора экономайзера расположены в газоходе котла, входные камеры в зоне температур около 160°С, а выходные в зоне температур порядка 300 °С.
3) двух блоков (четырех пакетов), последовательно соединенных, испарительной поверхности. Входные коллектора испарительной секции расположены в газоходе котла, в зоне температур газов около 300 °С.
4) двух последовательно соединенных пакетов пароперегревателя, со встроенным пароохладителем. Пакеты расположены первыми по ходу газов горизонтально в вертикальной шахте, за поворотной камерой.
5) котлы №№1, 2, 3 имеют экранные испарительные пучки труб (солому). Верхняя часть экранной поверхности образует двухтрубный шахматный пучок труб над пароперегревателем, который переходит затем в настенные, двухсветные экраны в области поворотного газохода. Экранные поверхности состоят из труб диаметром 166×2, параллельно включенных змеевиков из трубы диаметром 25×3 мм. Выходные участки труб проходят через обмуровку потолочного перекрытия и привариваются непосредственно к штуцерам барабана котла. На котле №4 произведена реконструкция испарительной поверхности, и экранная часть отсутствует, котловая вода после верхней испарительной секции собирается в коллекторах и по восьми трубам подается в барабан котла.
6) трубопроводы в пределах котла:
а) подводящие трубопроводы питательной воды;
б) отводящие трубопроводы испарительного контура;
в) трубопроводы насыщенного и перегретого пара;