Перспективи використання альтернативних видів палива для опалення регенеративних повітронагрівачів доменних печей

Abstract

Проаналізовано можливість використання штучного газоподібного палива – звалищного газу – для опалення регенеративних повітронагрівачів печей доменного виробництва. Підвищення температури доменного дуття є одним з найбільш ефективних способів економії металургійного коксу та збільшення продуктивності доменних печей. Для цього в якості палива для регенеративних теплообмінників використовується суміш доменного та коксового газів. Враховуючи існуючий сьогодні дефіцит коксового газу, в якості висококалорійної добавки пропонується використання звалищного газу, основним горючим елементом якого є метан. Проведені розрахунки горіння суміші газоподібних палив в трьох комбінаціях: доменних газ, коксо-доменна суміш та суміш доменного та звалищного газів. Розглядалася можливість підвищення температури гарячого дуття до 1250 °С в системі повітропостачання доменної печі об'ємом 1033 м³ . Для досягнення заданої температури необхідний рівень адіабатної температури горіння повинен складати 1423 °С, а температури димових газів під куполом – 1300 °С. Даний рівень температури неможливо досягнути при використанні тільки доменного газу, тому розглядалися два варіанти: використання коксо-доменної суміші з вмістом коксового газу 6,3 % та одночасним нагріванням повітря горіння до 180 °С за рахунок теплоти відхідних газів доменних повітронагрівачів, а також спалювання суміші доменного та звалищного газів з нагріванням повітря горіння до 180 °С (вміст звалищного газу при цьому – 7,6 %). Витрата суміші палив в останньому випадку складає 68523 м³ /год, тобто необхідна кількість звалищного газу дорівнює 5208 м³ /год. Обсяги виходу газу на звалищах великих міст складають 5–10 млн.м³ /рік, що є меншим ніж необхідна кількість біогазу для опалення повітронагрівача. Тому має сенс розглядати для досягнення необхідного рівня температур використання суміші трьох газів – доменного, кокосового та звалищного у відповідних співвідношеннях. Використання звалищного газу також сприяє вирішенню важливої екологічної проблеми забруднення земель та атмосфери при накопичування твердих побутових відходів.

Landfill gas as one of the promising artificial gaseous fuels is analyzed for use in heating system of regenerative air heaters for blast furnaces. Increasing the temperature of blast is one of the most effective ways for metallurgical coke saving and increase the productivity of blast furnaces. To increase this temperature, a mixture of blast-furnace and coke oven gases is used as fuel for regenerative heat exchangers. Considering the current shortage of coke oven gas, landfill gas, the main combustible element of which is methane, is proposed as a high-calorie additive to the main fuel. Calculations were made for the combustion of a mixture of gaseous fuels in three combinations: blast-furnace gas, blast-furnace and coke gases mixture, blast-furnace and landfill gases mixture. The possibility of increasing the temperature of the hot blast to 1250 °C for the air supply system of a blast furnace with a volume of 1033 m³ was considered. Calculations showed that in order to achieve such a temperature, the adiabatic combustion temperature should be 1423 °C, and the flue gas temperature in the crown should be 1300 °C. Such temperatures cannot be reached using only blast-furnace gas, so two possible options were considered. The first option is the use of a coke and blast furnace gases mixture with a coke gas content of 6.3 % and combustion air heating to 180 °C by exhaust gases from blast furnace air heaters. The second option is combustion of a mixture of blast-furnace and landfill gas with combustion air heating to 180 °C (the content of landfill gas is 7.6 %). The flow rate of the fuel mixture for the second option is 68,523 m³ /h, and the required amount of landfill gas is 5208 m³ /h. The volumes of gas output from landfills in large cities are reported to be 5–10 MCM a year, which is less than the amount of biogas required to heat an air heater. Therefore, to achieve the required temperature it makes sense to consider a tree gas mixture that is blast-furnace, coke and landfill gases an appropriate proportions. The use of landfill gas contributes to the solution of an important environmental problem of land and atmosphere pollution during the accumulation of municipal solid waste.