70905

Проект реконструкции цеха окомкования и металлизации

Дипломная

Производство и промышленные технологии

В данном дипломном проекте выполнен проект реконструкции установки металлизации. Целью проекта является повышение производительности установки металлизации на 10% за счет применения в технологии газообразного кислорода.

Русский

2014-10-30

3.51 MB

61 чел.

                                                                                                                                                                    

Содержание

стр.

  1.  Введение 6
  2.  Обоснование проекта реконструкции цеха окомкования и
    металлизации

  1.  Краткая характеристика ОЭМК 11
  2.  Технологическая схема основного производства 12
  3.  Описание сырьевых и топливных источников 13
  4.  Цех окомкования и металлизации 15
  5.  План по модернизации и реконструкции цеха окомкования и
    металлизации

  1.  Отделение металлизации 17
  2.  Отделение окомкования 18

2.6. Возможные направления модернизации установок металлизации с
целью увеличения их производительности на 10 % 19

3. Техника производства

  1.  Технологическая схема и оборудование отделения
    окомкования 20

Установка приготовления пульпы и пульпопровод 20

Установка фильтрации и дозирования бентонита 22

Установка окомкования..  24

  1.  Установка упрочняющего обжига окатышей 24
  2.  Установка грохочения окисленных окатышей 27
  3.  Состав отделения металлизации 27
  4.  Очистка природного газа от серы 29
  5.  Транспортировка и хранение окисленных окатышей 29

  1.  Загрузка окатышей в печи металлизации 30
  2.  Печь металлизации 31
  3.  Скруббер колошникового газа 36
  4.  Компрессоры технологического и охлаждающего газа 37
  5.  Скруббер охлаждающего газа 38
  6.  Холодильник технологического газа 38
  7.  Холодильник конвертированного газа 39
  8.  Система водного хозяйства 39
  9.  Система приготовления инертного газа 40
  10.  Свеча 41
  11.  Реформер 43
  12.  Рекуператор 46
  13.  Эксгаустер дымового газа 47
  14.  Вентиляторы для подачи воздуха к основным и вспомогательным
    горелкам 48
  15.  Дымовая труба 48

3.25. Транспортировка, грохочение и хранение металлизованных
окатышей.. ..48

3.26. Отгрузочная станция 49


  1.  Электротехническое оборудование и электроснабжение... .50
  2.  Автоматизация производства

  1.  Контроль технологических параметров и автоматическое
    управление цехом металлизации 54
  2.  Автоматические регуляторы 55
  3.  Основные контуры регулирования в модулях прямого
    восстановления 58.

3.28.4. Параметры регулирования модулей прямого
восстановления 58

3.29. Расчеты потоков газов и материалов после реконструкции
установки металлизации 60

3.29.1. Часовой расход окисленных и

металлизованных окатышей 63

  1.  Часовые расходы газовых потоков 63
  2.  Количество добавочных газов.. . .65

  1.  Количество кислорода и природного газа на кислородную
    конверсию 66
  2.  Суммарный расход природного газа и кислорода

на кислородную конверсию 67

3.29.6. Количество природного газа заменяемого дополнительным
топливным газом 68

3.29.7 Снижение расхода природного газа за счет подогрева

топливного газа 68

3.29.8. Расход природного газа на установку в целом 69

4. Расчет и конструирование рекуператора топливного газа 70

  1.  Тепловой расчет и определение размеров рекуператора... .72
  2.  Максимальная температура стенки рекуператора 78
  3.  Потери давления в рекуператоре на пути топливного

газа 78

  1.  Потеря давления в рекуператоре на пути
    колошникового газа 80
  2.  Тепловой баланс рекуператора 82
  3.  Тепловой баланс скруббера колошникового газа 84
  4.  Расчет потерь в газопроводе топливного газа 87

5. Охрана труда и окружающей среды 88

  1.  Охрана окружающей среды 107
  2.  Расчет взрываемости газов ПО

6. Организация производства и экономика

  1.  Формы управления 111
  2.  Характеристика производственной структуры предприятия..! 13
  3.  Организационная структура ОЭМК ИЗ
  4.  Организационная структура управления цехом окомкования и
    металлизации 121

6.6. Расчеты плановой калькуляции и экономического

эффекта .-:.. 124

6.7. Виды заработной платы 127

 


  1.  Выводы по проекту
  2.  Список используемой литературы.
  3.  Приложения

.128 .130 .132


Аннотация

В данном дипломном проекте выполнен проект реконструкции установки металлизации. Целью проекта является повышение производительности установки металлизации на 10% за счет применения в технологии газообразного кислорода. В проекте решаются задачи по сокращению объема реконструкции за счет применения рекуператора топливного газа.

В результате проведенного анализа вариантов реконструкции (с учетом разработок фирмы "Мидрекс") принято решение применить в установке металлизации газо-горелочное устройство для кислородной конверсии природного газа с целью получения дополнительного количества восстановительного газа вне реформера. В проекте выполнены расчеты новых потоков материалов и газов (кислород, колошниковый, топливный газы). Так—же разработан рекуператор топливного газа оригинальной конструкции на трубопроводе колошникового газа. В рекуператоре топливный газ подогревается до 250 °С, а колошниковый охлаждается на 63 °С.

Реализация проекта позволит избежать больших капитальных затрат. Удельные капитальные затраты (дополнительные) составят 2,49 руб./т, при этом годовой экономический эффект составит 21,881 млн. руб..

Объем пояснительной записки составляет: 137 страниц, 4 рисунка, 30 таблиц, 30 источников литературы, 1 приложение.


 1.Введение

Для реализации в большом промышленном масштабе технологии производства стали на базе бескоксовой металлургии в семидесятых годах в СССР и других странах сложились условия (рудные, энергетические ресурсы, спрос на металл, подготовленность оборудования и технологии), благоприятные для технологии, использующей природный газ. Позже стало очевидным, что только в странах, богатых природным газом, возможно стабильное производство металла по такой технологии. К ним относился и СССР, запасы природного газа в котором не являлись сдерживающим фактором.

Лабораторные исследования, полупромышленные и промышленные испытания новой технологии, выполненные с 1950 по 1970г. в СССР, США и ФРГ, явились основой для создания промышленных предприятий бескоксовой металлургии в ряде стран, в том числе крупнейшего из них - Оскольского электрометаллургического комбината в СССР [1].

В 1974 г. было заключено Генеральное соглашение между Министерством внешней торговли СССР и группой фирм ФРГ о строительстве Оскольского электрометаллургического комбината в составе цехов окомкования с гидротранспортом концентрата, металлизации, электросталеплавильного и прокатного. Позднее были заключены контракты на поставку технической документации и оборудования с фирмами "Зальцгиттер", "Корф", "Лурги", и "Шлеман-Зиман" [2].

Оборудование было поставлено в основном западногерманскими и шведскими (электрооборудование для электросталеплавильного цеха), а также голландской (насосы гидротранспорта), английской (привода сгустителей), советскими (девятнадцать ЭВМ и четыре машины непрерывного литья для электросталеплавильного цеха и другое

оборудование), французской (нагревательные печи) и другими фирмами.


8

ОЭМК был построен как завод полного цикла нетрадиционной технологии. В состав комбината вошли следующие производства:

1 .Окомкование железорудного концентрата и обжиг окатышей на

обжиговой машине.

2.Металлизация железорудных окатышей в шахтных печах газообразным восстановителем.

3. Электроплавка металлизованных окатышей и непрерывная разливка стали в заготовки сечением 300x360.

4.Прокат непрерывно литой заготовки.

Состав производств ОЭМК, производительность агрегатов и цехов, характеристика оборудования были определены, исходя из следующих устойчивых положении:

-устойчивая, большая потребность народного хозяйства СССР в металлопродукции высокого гарантированного качества;

-достаточные ресурсы природного газа и легкообогатимых, чистых от вредных примесей железных руд;

-наличие проверенных в промышленных условиях технологии и оборудования для получения из окисленных окатышей чистого металлизованного продукта;

-необходимость производства окисленных окатышей лучшего, чем для доменного производства, качества, исключающего их значительное разрушение при восстановлении оксидов железа конвертированным природным газом;

-возможность дообогащения рядового железорудного концентрата Лебединского ГОКа до заданного уровня;

-возможность замены железнодорожного транспорта концентрата трубопроводным - более надежным и производительным [1].

По первоначальным планам решено было вести строительство в две очереди с полным развитием комбината до 5000 млн. т. в год выплавляемой стали. В настоящий момент реализован только первый


9

этап первой очереди и достигнуты следующие показатели по производству продукции:

окисленные окатыши - 2620 тыс. тонн в год;

металлизованные окатыши - 1918.5 тыс. тонн в год;

электросталеплавильное производство - 2000 тыс. тонн в год;

производство заготовки и проката -1883 тыс. тонн в год.
Второй   этап   реализовался   только   частично   из-за   недостатка

денежных средств на новое строительство, а также из-за отсутствия перспектив развития комбината как это виделось в семидесятые годы. Так нет решения по строительству второй обжиговой машины и двух новых шахтных печей для увеличения мощности цеха окомкования и металлизации. Однако внедренная высокотемпературная технология металлизации позволила превзойти проектные показатели производительности шахтных печей на 13 %, а шахтной печи № 1 - на 26 %. Своевременные ремонты в полном объеме установок металлизации позволили бы выйти на годовое производство по металлизованным окатышам на уровень 2 млн. тонн. Пример модернизации зарубежных установок металлизации показывает, что возможности по увеличению мощности существующих установок металлизации далеко не исчерпаны.

В ЭСПЦ частично реализуется план второго этапа и в стадии строительства находится пятая печь. В течение предыдущих лет в ЭСПЦ шли техническое перевооружение и модернизация, в результате которых мощность цеха выросла более чем на 25 %. В настоящее время планируется углубление специализации сталеплавильных агрегатов с внедрением ковшевой технологии (ковш-печь для доводки расплавленной стали до заданной марки), намечается увеличение мощности существующих электропечей за счет применения топливно-кислородных фурм. Планируется реконструкция одной из машин непрерывного литья заготовок из одноручьевой сечением слитка


 10

300x360 мм в четырехручьевую с сечением слитка квадрат 150 -170 мм. После реконструкция одной из МЛНЗ разливка стали увеличится до 2550 тыс. тонн в год, что одновременно на 80 % обеспечит непрерывно-литой заготовкой стан 350.

В трудных дискуссиях конца 80-х и начала 90-х годов было принято решение о строительстве мелкосортного стана в составе нового цеха СПЦ 2. По разным причинам как внутренним, так и внешним строительство растянулось на 10 лет. В настоящий момент прилагаются

большие усилия по завершению строительства.

После ввода СПЦ 2 минимально необходимое производство окатышей и стали должно составить:

окисленных окатышей - около 3000 тыс. тонн;

металлзованных окатышей - 2080 тыс. тонн, в том числе в виде
товарной продукции 315 тыс. тонн;

стали - 2550 тыс. тонн;

После ввода нового производства товарного проката и заготовок стана 700 будет 1381 тыс. тонн и стана 350 - 1000 тыс. тонн. Всего 2381тыс. тонн.

Как видно, возникла потребность в увеличении производства металлизованных окатышей на 160-К370 тыс. тонн и соответственно окисленных окатышей на 224^-518 тыс. тонн. В отсутствии средств на финансирование нового строительства перед специалистами комбината стоят задачи найти технические решения по увеличению производства за счет модернизации и реконструкции основного технологического оборудования.


11

2. Обоснование проекта реконструкции цеха окомкования и металлизации

2.1. Краткая характеристика ОЭМК

ОЭМК расположено в двадцати километрах южнее г. Старого Оскола Белгородской области РФ на свободной площадке (~ 700 га) в трех километрах восточнее реки Оскол.

В районе, примыкающем к ОЭМК, имеется ряд крупных месторождений железных руд, пригодных для получения богатого и чистого от вредных примесей концентрата: Лебединское, Приоскольское, Чернянское. Источником снабжения ОЭМК железорудным концентратом является Лебединское месторождение железной руды. Извлекаемые запасы железных руд месторождения оцениваются более 2,7 млрд. т. Эти руды относятся к крупновкрапленным, измельчение которых на 98 % до крупности менее 0,044 мм обеспечивает получение кондиционного концентрата путем мокрой магнитной сепарации. Вредные примеси (сера и фосфор) не связаны с рудными минералами и в значительной мере могут быть удалены из концентрата. Специально для ОЭМК на ЛГОКе была построена фабрика дообогощения с целью повышения содержания железа в концентрате до 70%.

ОЭМК расположен в районе действующих магистральных газопроводов, соединяющих центральную часть страны с источниками природного газа Сибири, Южного Урала, Средней Азии. Все они объединены в единую газоснабжающую сеть. К ОЭМК подведена линия электропередачи от Курской атомной электростанции (3000 МВт), построена мощная Обуховская подстанция и она связана с линией электропередачи от Нововоронежской электростанции (2500 МВт).

ОЭМК расположен в европейской части страны, в которой находится большая часть машиностроительных заводов


12

потенциальных потребителей конструкционного металла. В радиусе менее 800 км от Старого Оскола расположены города Москва, Тула, Орел, Курск, Саратов, Воронеж, Ростов, Киев, Харьков, Донецк и другие индустриальные центры России и ближнего зарубежья. Через область проходят электрифицированные железные дороги меридионального направления: южная (Москва - Симферополь) и юго-восточная (Москва - Донецк - Мариуполь). А также проходят дороги широтного направления, ведущие на Волгу, Урал, Украину, в Молдавию и Белоруссию [1].

2.2. Технологическая схема основного производства

Железорудный концентрат крупностью минус 0,45 мм с содержанием 70% железа и менее 3% кремнезема в виде пульпы транспортируется на комбинат по трубам диметром 324 мм на расстояние 26,5 км.

Пульпа поступает в сгустители и далее на дисковые вакуумные фильтры для получения кека. На барабанных окомкователях из кека готовятся окатыши. Обжиг окатышей производится на конвейерной машине ОК 480.

Окисленные окатыши по транспортерам поступают в шахтные печи металлизации. Металлизация окисленных окатышей осуществляется по способу Мидрекс нагретым восстановительным газом, полученным из природного, после его предварительного обессеривания и углекислотной конверсии в реформерах.

Из бункера цеха металлизации окатыши по транспортерам поступают в электросталеплавильный цех, где в электросталеплавильных печах емкостью 150 т., оборудованных трансформаторами 90 МВт, выплавляется сталь. Жидкий металл после вакуумирования, продувки порошкообразными материалами, аргонной продувки разливается на машинах непрерывного литья отечественного производства в заготовку.


13

сечением 300x360 мм. Литой металл на специальных участках цеха с печами охлаждения и зачистным оборудованием подвергается при необходимости регламентированному охлаждению и зачистке.

Непрерывно-литые заготовки прокатываются на сортовой прокат и трубную заготовку в прокатном цехе. Оборудование цеха позволяет обеспечить прокатку металла с минимальными отклонениями от заданных размеров, термообработку проката, обдирку и зачистку дефектов металла.

Стан 700 состоит из дуореверсивной клети 1000 мм двух непрерывных групп по 4 клети в каждой с валками диаметром 800/700 мм.

Участки цеха по отжигу и термообработке проката, зачистке, обдирке и линии механизированного контроля наружных и внутренних дефектов проката рассчитаны на получение 650 тыс. т. в год обточенной заготовки и 600 тыс.т. в год заготовки с зачищенной поверхностью.

Проектный сортамент предусматривает производство высококачественного проката из конструкционных, подшипниковых, трубных, рессорно-пружинных и других марок сталей [2].

2.3. Описание сырьевых и топливных источников

Извлекаемые запасы железных руд Лебединского месторождения оценены на 1975 г. в объеме 2,7 млрд. т. Эти руды относятся к крупно вкрапленным, измельчение которых на 98 % до крупности менее 0,044 мм обеспечивает получение кондиционного концентрата путем мокрой магнитной сепарации.

Вредные примеси (сера и фосфор) не связаны с рудными минералами и в значительной мере могут быть удалены из концентрата при обогащении, поэтому при содержании в исходной руде ~0,1 % S и Р в готовом концентрате остается 0,02-0,04 % S и 0,008-0,012 % Р. Цветные металлы содержатся в очень малых количествах (< 0,001 %).


14

Железорудный концентрат с Лебединского ГОКа может подаваться на комбинат путем гидротранспорта. Трубопроводный транспорт твердых материалов имеет ряд преимуществ перед железнодорожным. Он не зависит от погодных условий (низких температур, осадков, ураганов и т.п.), во много раз меньше занимает площади поверхности земли (только под насосные станции и колодцы на трассе), значительно меньше влияет на окружающую среду (нет пыли, шума и т.п.) [2].

Окисленные окатыши. Последовательными экспериментами достигли такое качество окисленных окатышей, которое, во-первых, обеспечивало их приемлемое поведение при восстановлении - здесь решающими являются восстановимость, температура слипания, прочность окатышей при восстановлении и их склонность к разрушению, и, во-вторых, давало бы состав металлизованного продукта, наиболее подходящий для металлургических процессов выплавки электростали специальных марок.

В качестве энергетических ресурсов используются:

- природный газ от магистрального газопровода Западная Сибирь -
Средняя Азия - Центр (отвод в районе г. Острогожска);

- электроэнергия    -    Нововоронежская    и    Курская    атомные
электростанции;

- вода - р. Оскол.

Природный газ. Природный газ в районе КМА значительно дешевле других видов топлива. Себестоимость единицы тепла природного газа и кокса относятся как 1 : 12. В этом выражена разница в затратах на добычу, транспортировку и переработку этих видов топлива. Состав природного газа имеет также важное значение для детального выбора параметров проектирования и тем более параметров эксплуатации оборудования и сказывается в первую очередь на агрегатах для производства восстановительного газа и для его транспорти-"


15

ровки. Низшая теплота сгорания у такого газа равна 36870 кДж/м3. Наличие компонентов, содержащих серу, обусловливает необходимость десульфурации природного газа, с тем, чтобы катализатор, применяемый при производстве восстановительного газа (так называемом процессе конверсии), не был выведен из строя. Теплотворная способность газа колеблется от 34 до 37 МДж/м3, а содержание серы (в основном меркаптановой) может достигать 195 мг/м . В связи с утилизацией серы на месторождении ее содержание в газе не превышает 80 мг/м3 [1].

2.4. Цех окомкования и металлизации

Цех окомкования и металлизации, занимающий площадь 600X1000 м, на юге граничит со сталеплавильным цехом. На востоке располагаются преимущественно административные здания и оборудование инфраструктуры. При включении цеха металлизации в структуру ОЭМК было обращено внимание на кратчайшие пути транспортировки окисленных окатышей и металлизованного продукта, а также была обеспечена возможность промежуточного складирования сырья и готового продукта за пределами площадки цеха.

Для окисленных окатышей предусмотрен резервный склад между отделением окомкования и отделением металлизации, а для отгрузки окисленных окатышей и металлизованного продукта сторонним потребителям на восточной границе ОЭМК имеется железнодорожная отгрузочная станция.

Комплекс цеха окомкования и металлизации (ЦОиМ) состоит из двух отделений:

-

- отделения окомкования в составе одной обжиговой машины фирмы "Лурги" полезной площадью 480 м2 с достигнутой производственной мощностью 2,6 млн. тонн в год окисленных окатышей


16

(пуск в эксплуатацию в 1982 году, проектная мощность 2,43 млн. тонн в год);

- отделения металлизации в составе 4-х установок металлизации "Мидрекс" с суммарной достигнутой производственной мощностью 1,8^-млн.    тонн    в    год    металлизованных    окатышей    (пуск   установок металлизации в 1983-1987 годах, суммарная проектная мощность 1,7 млн. тонн в год).

Практически весь объем окисленных окатышей используется для производства металлизованных, за исключением 24000 тонн окисленных окатышей, подаваемых в сталеплавильный цех.

Указанные мощности отделения металлизации обеспечивают потребности электросталеплавильного производства и позволяют осуществлять реализацию около 0,5 млн. тонн товарных металлизованных окатышей в год.

Этого количества товарных окатышей не достаточно для удовлетворения увеличивающегося спроса на рынке сбыта. Учитывая стабильно высокие спрос и рентабельность от продажи металлизованных окатышей, увеличение объема их производства является наиболее перспективной задачей. Вложение денежных (в том числе инвестиционных) средств в данном направлении позволит быстро окупить затраты и получать стабильную прибыль. Кроме того, планируемое в ближайшие годы увеличение производства стали от 2,10 до 2,55 млн. тонн в год может быть обеспечено существующими мощностями цеха окомкования и металлизации. Но для сохранения прибыльной товарной части и обеспечения возможности повышать удельный расход металлизованных окатышей на производство стали от 0,692 т/т до 0,720 т/т и более необходимо увеличить производительность цеха окомкования и металлизации минимум на 10-15%. Это возможно за счёт модернизации части оборудования, осуществляемой в периоды


17

капитальных ремонтов обжиговой машины и установок металлизации [1].

2.5. План по модернизации и реконструкции цеха окомкования и металлизации

2.5.1. Отделение металлизации

Для обеспечения сохранения существующего объёма производства металлизованных окатышей, в ближайшие годы необходимо провести капитальные ремонты печей металлизации № 3, № 4, аналогичные ремонту печи №1, № 2 проведенным в 1999 - 2001 годах. Данные ремонты включают замену реакционных труб, катализаторов, футеровки печей, сводов реформеров, компрессоров технологического газа. Всё перечисленное оборудование и материалы при замене в период ремонта будут модернизированы или иметь более высокие эксплуатационные характеристики, позволяющие увеличить производительность каждой установки металлизации на 80 тыс. тонн в год. Затраты на ремонт каждой печи составляют 7,2 млн. долл. США. Дооборудование дополнительными секциями рекуператоров и разделение дымовых трактов печей потребует затрат на каждую печь ещё около 0,8 млн. долл. США.

Таким образом, проведение дополнительных мероприятий в составе капитальных ремонтов печей металлизации № 3 и № 4 позволят сохранить объем товарных металлизованных окатышей на уровне 0,3-0,8 млн. тонн в год в зависимости от объёма производства стали и удельного расхода металлизованного сырья при её производстве. Кроме того, мероприятия по модернизации печей позволят существенно сократить удельный расход энергоносителей при производстве металлизованных окатышей (см. табл. 2.1).


18

2.5.2. Отделение окомкования

Достигнутая мощность отделения окомкования составляет 2,6 млн. тонн в год. С целью ее поддержания в течение 2001-2005 года будет произведена замена физически изношенных 18 вакуум-фильтров. Затраты данного характера составят 5 млн. долл. США.

Увеличение производства металлизованных окатышей до 2,0-2,1 млн. тонн в год потребует увеличения производства окисленных окатышей до уровня 3,0 млн. тонн в год или на 0,4 млн. тонн в год по сравнению с существующей производственной мощностью. Данное увеличение возможно путем проведения реконструкции приводов конвейерных систем, части насосов, систем автоматики и замены грохотов окисленных окатышей. Дополнительные затраты оцениваются в 2,83 млн. долл. США Программа модернизации цеха окомкования и металлизации рассчитана на следующие изменения баланса мощностей по годам, тыс. тонн:

Балансы мощностей.

 Таблица 2.1.

Годы осуществления программы 

2000 

2001 

2002 

2003 

2004 

2005 

2006 

Производство окисленных окатышей, т/год 

2620 

2642 

2754 

2754 

2868 

2868 

2960 

Производство металлизованных окатышей 

1920 

1920 

1940 

1960 

2000 

2000 

2080 

Сравнение показателей работы отделений окомкования и металлизации до и после модернизации оборудования показывает, что производительность их увеличивается на 10 %, а удельный расход природного газа и электроэнергии уменьшается на 6-8 % (см. табл.2.2.).


19

Таблица 2.2.

Показатели работы цеха окомкования и металлизации до и после модернизации.

Значение параметра 

Изменение 

п/п 

Наименование показателей 

ДО 

после 

модернизации 

модернизации 

+/- 

1 

Отделение       окомкования 

1.1 

Производительность: 

' 

-т/ч 

330,8 

373,7 

+42,9 

-т/год 

2 620 000 

2 960 000 

+340 000 

1.2 

Удельный расход: 

- природного газа, нм3 

10,5 

9,0 

-1,5 

- электроэнергии, кВт-ч/т 

47,0 

44,0 

-3.0 

2 2.1 

Отделение      металлизации Производительность. 

-т/ч 

232,3 

262,6 

+30,3 

- т/год 

1 840 000 

2 080 000 

+240 000 

2.2 

Удельный расход: 

- природного газа, нм3 

325 

300 

-25 

- электроэнергии, кВтч/т 

115 

105 

-10 

2.6. Возможные направления модернизации установок металлизации с целью увеличения их производительности.

Увеличение производительности должно осуществляться за счет увеличения количества восстановительного газа. Это возможно несколькими путями:

1. Применение     высокоактивного     катализатора     и     более
жаростойких труб.

  1.  Увеличение температуры нагрева смешанного газа и замена
    малоактивного   слоя   катализатора   высокоактивным   полностью   или
    частично.
  2.  Увеличение диаметра реакционных труб с соответствующим
    увеличением объема катализатора и количества конвертируемого газа.

4. Увеличение числа реакционных труб.


20

5. Дополнительная кислородная конверсия природного газа в реформере.

Варианты могут быть реализованы как по отдельности, так и совместно. Однако каждый вариант в отдельности требует набора мероприятий по реконструкции, отличающийся друг от друга как по затратам, так и по экономической эффективности. Первые три варианта, так или иначе, связаны с увеличением теплонапряжения реформера и приводят к увеличению объема дымовых газов на выходе из реформера. Они должны включать дополнительно реконструкцию дымового тракта, тягодутьевых средств и рекуператоров, трубопроводов и коллекторов смешанного газа.

Четвертый вариант может быть реализован в пределах существующего объема реформера или же одновременно с увеличением его объема. Этот вариант также требует реконструкции по вышеуказанной схеме.

Реализация четырех первых вариантов целесообразно по истечению срока эксплуатации катализатора и реакционных труб. Для ОЭМК этот срок составляет 10-15 лет. В настоящий момент произведена замена на 1-й и 2-й установке металлизации. В 2002-2004 годах настанет очередь 3-й и 4-й установок. Самыми дорогостоящими частями установки являются катализатор и реакционные трубы. Суммарная стоимость комплекта превышает 3 млн. $ и если комбинат будет испытывать затруднения в денежных средствах, то реконструкция 3-й и 4-й установок может быть отложена на некоторое время. Кроме того, реконструкция по этим вариантам потребует почти двух месяцев ремонтно-монтажных работ, что отразится на годовом объеме производства.

Пятый вариант модернизации самый привлекательный. Он имеет незначительные, по сравнению с предыдущими вариантами, затраты на изготовление и монтаж реформера.


21

Все варианты модернизации и реконструкции приводят к увеличению количества колошникового газа и тепловой нагрузки на скруббер колошникового газа, что потребует реконструкции как скруббера, так и оборудования третьего оборотного цикла охлаждающей воды, включая градирню. Оригинальным решением позволяющим избежать большого объема реконструкций скруббера и третьего оборотного цикла с одновременным снижением теплозатрат на процесс металлизации и является разработка и установка на трубопроводе колошникового газа рекуператора топливного газа. Он позволит снизить тепловую нагрузку на скруббер. Затраты на изготовление и монтаж рекуператора будут значительно меньше, чем на реконструкцию скруббера колошникового газа и др.

Дипломным заданием определена тема реконструкции установки металлизации по пятому варианту.  ****

(Для   этого   варианта   реконструкции   необходимо   узнать   как изменится гидравлическое сопротивление на топливной части установки с    одновременным    резким    увеличением    объема    топливного    и включением    в     газовую    схему    дополнительного    устройства рекуператора топливного газа.

Таким образом, в специальной части проекта необходимо сконструировать рекуператор, выполнить расчеты теплообмена, а так же рассчитать гидравлическое сопротивление трассы топливного газа.)


3. Техника производства

3.1. Технологическая схема и оборудование отделения

окомкования

Отделение окомкования ЦОиМ имеет в своём составе:

Участок гидротранспорта;

Участок дробления и приготовления бентонита;

Участок фильтрации;

Склад концентрата (ёмкостью 15700 тонн);

Участок окомкования и обжига (участок окомкования, обжига,
участок грохочения окатышей, участок измельчения возврата) [1].

3.2. Установка приготовления пульпы и пульпопровод

Высококачественный концентрат, содержащий 70% Fe и более 3 % S1O2, получают из Лебединской руды после ее тонкого измельчения и магнитной сепарации в несколько стадий.

Крупность получаемого концентрата характеризуется содержанием 87,4 % фракции более 0,04 мм. Это соответствует идеальному гранулометрическому составу частиц для гидротранспорта, так что для руды не требуется дополнительных стадий обработки.

При содержании в пульпе 13 - 17 % (объемн.) концентрата гидротранспорт осуществляется при скоростях 1,3-1,4 м/с.

Система гидротранспорта состоит из трех основных компонентов: насосной станции, пульпопровода и приемной станции.

Пульпа железорудного концентрата с Лебединского горно-обогатительного комбината подается с содержанием твердого 40-45 % (по массе) в сгуститель диаметром 30 м.

Поток из нижней части сгустителя отводится центробежными насосами регулируемой производительности для поддержания


21

постоянной плотности пульпы ~ 1,83 т/м3 и доставляется к двум большим резервуарам с мешалками диаметром ~ 18,3 и высотой ~ 13,7 м. Эти два резервуара оборудованы мешалками с шестью лопастями, диаметр которых составляет ~ 4,5 м. Размер резервуаров выбран с учетом необходимости обеспечения непрерывной работы пульпопровода. Резервуары наполняются и освобождаются поочередно, при этом контролируется плотность пульпы, которая должна поддерживаться на уровне ~ 1,75 т/м3 путем добавки воды.

Железорудная пульпа с помощью центробежных насосов поступает в резервуар высотой 7,3 и диаметром 9,15 м, мешалка в котором имеет диаметр 1,22 м. Уровень пульпы в этом резервуаре поддерживается постоянным при помощи контроля на входе с целью иметь возможность перекрыть простои, связанные с неполадками оборудования выше и ниже по ходу потока [1].

Из резервуара пульпа транспортируется центробежными насосами в загрузочный резервуар перед насосами, обслуживающими пульпопровод. Здесь снова контролируют плотность пульпы, добавляя воду с таким расчетом, чтобы содержание твердого было 50 - 51 % (по массе), или ~ 17 % (объемн.), что необходимо для гидротранспорта.

Подготовленная железорудная пульпа подается к трубопроводным насосам под определенным давлением всасывания, причем твердые частицы подвергаются размагничиванию в специальных устройствах, чтобы противодействовать тенденции усиленного их осаждения в насосах для перекачки пульпы и в самом пульпопроводе. Для обслуживания пульпопровода установлено два насоса; один из них является резервным.

Насосный агрегат приводится от электродвигателя напряжением 10 кВ с максимальной расчетной мощностью 1600 кВт, частоту вращения которого можно регулировать в диапазоне 100—70 % номинала почти без потерь благодаря каскадному преобразователю тока.


 22

Железорудная пульпа, доставленная на ОЭМК, направляется в сгуститель диаметром 55 мм. Чтобы улучшить эффективность осаждения, твердые частицы железной руды перед входом в сгуститель намагничиваются.

3.3. Установка фильтрации и дозирования бентонита

Пульпа, поступающая из сгустителя или в обход сгустителя, вначале собирается в двух резервуарах-хранилищах, где при помощи мешалок поддерживается во взвешенном состоянии. Оба резервуара-хранилища соединены между собой трубопроводами, так что их емкость может быть использована совместно.

На каждом резервуаре-хранилище (танке) для пульпы установлен насос с регулируемой частотой вращения. Каждый из этих насосов в состоянии перекачивать необходимое количество пульпы к ее распределителю и вакуумным дисковым фильтром.

Необходимость регулирования частоты вращения насосов, подающих пульпу на фильтры, обусловливается тем, что уровень жидкости в резервуарах-хранилищах меняется, и тем, что установка не всегда работает с постоянной производительностью [4].

Для поддержания оптимальной плотности пульпы, подаваемой на фильтрацию, в напорных трубопроводах к распределителю пульпы установлены радиометрические плотномеры, которые, находясь в контуре регулирования, с помощью задвижек подают необходимое количество воды из трубопровода разбавляющей воды во всасывающий патрубок того насоса, который в данный момент подает пульпу на фильтры.

Из упомянутого распределителя пульпа самотеком поступает к каждому из дисковых вакуум-фильтров, общее число которых 18.

Дисковые вакуум-фильтры предназначаются для обезвоживания пульпы и получения фильтрационного кека, остаточная влажность.


23

которого (~ 9,5 %) позволяла бы получать сырые окатыши требуемого качества. Для повышения эффективности процесса фильтрации в промежутки между дисками вводится пар. Обеспечиваемое этим повышение температуры влажного пека снижает поверхностное натяжение воды, благодаря чему процесс обезвоживания облегчается.

Чтобы избежать больших потерь пара, вращающиеся диски вакуум-фильтра частично закрыты кожухом. Пар, который тем не менее выходит наружу, улавливается отдельной системой отсоса. У каждого дискового вакуум-фильтра имеется свой водокольцевой насос, создающий -90 % разряжения.

Сбрасывание фильтрационного кека с дисков фильтра, разделенных на отдельные секторы, обеспечивается сжатым воздухом с давлением ~ 0,4 МПа. Более высокое давление заводской пневмосети снижается в редукторах.

Кек, сброшенный с фильтров, после добавления бентонита доставляется системой конвейеров сначала в проходные смесители, а оттуда в бункеры перед окомкователями.

Бентонит, который производят из комовой глины на специальной фабрике, подают пневмотранспортом в бункер отделения окомкования, откуда отбирают заданное его количество при помощи ленточного весового дозатора и подают на сборный конвейер.

Кек и бентонит интенсивно и равномерно перемешивают в непрерывно работающем проходном смесителе. В другом проходном смесителе измельчают крупную фракцию сырых окатышей, получившуюся при окомковании, и мелкую фракцию (провал), отсеянную на роликовом грохоте. Этот материал добавляют в смесь кека с бентонитом [4].


 24

3.4. Установка окомкования

Полученная шихта распределяется плужным сбрасывателем и головной станцией последнего ленточного транспортера в пять бункеров перед барабанными окомкователями. Сырые окатыши приготовляются в пяти идентичных циклах окомкования, работа которых далее описывается на примере одного цикла.

Ленточный весовой дозатор отбирает из бункера постоянное количество шихты, которую подают ленточным конвейером в барабанный окомкователь, и там формируют с добавкой воды окатыши различного

размера. Роликовый грохот, установленный за барабаном, разделяет выгружаемые из него окатыши на три фракции, мм: < 8; 25- 8; > 25. Фракцию 25- 8 мм, как годный продукт, передают реверсивным ленточным конвейером на сборный конвейер. Мелкая фракция (< 8 мм) возвращается другим конвейером обратно на конвейер подачи материала в барабан. Конвейерные весы показывают количество материала (свежей шихты вместе с мелкой фракцией), загружаемого в окомкователь, за вычетом из которого показания задаваемого ленточного дозатора шихты, получают количество возврата, которое характеризует эффективность работы гранулятора. Крупную фракцию (надрешетный продукт > 25 мм) доставляют ленточными транспортерами в проходной смеситель для измельчения.

Если сырые окатыши фракции 25- 8 мм не соответствуют требованиям к качеству, то их тоже можно возвратить реверсивным конвейером в проходной смеситель [4].

3.5. Установка упрочняющего обжига окатышей

Сырые окатыши сборным конвейером подают на челночный конвейер, который движется поперек потока окатышей и загружает

на широкий (4 м) конвейер, на котором установлены весы для регистрации общего количества сырых окатышей.

Через роликовый грохот сырые окатыши загружают на обжиговые тележки.

Упрочнение окатышей проводят на обжиговой машине фирмы "Лурги", имеющей ширину 4 и длину 120 м. В точке загрузки на колосники обжиговых тележек подают по течке из бункера донную постель.

Между сырыми окатышами и боковыми стенками обжиговых тележек засыпается боковая постель, которая доставляется по течкам из бункера. Донная и боковая постели представляют собой отсеянную из готового продукта фракцию 25-10 мм, предназначенную для защиты обжиговых тележек от перегрева.

Сырые окатыши проходят на обжиговых тележках под различными зонтами, перекрывающими всю длину обжиговой машины; при этом в них протекают технологические этапы сушки нагнетанием, сушки просасыванием, нагрева, собственно обжига, дообжига, первого и второго этапов охлаждения [5].

После прохождения последнего технологического этапа тележки опрокидываются на натяжной станции обжиговой машины, и содержимое тележек выгружается в бункер под оборотной станцией. Этот бункер имеет два выпускных отверстия с виброзадвижками, через которые охлажденные окатыши могут поступать на ленточные конвейеры и далее на два виброгрохота, которые выделяют мелкую фракцию (< 5 мм) и обжиговую постель (25—10мм).

Материал для донной и боковой постели от виброгрохота подается конвейером в бункер для постели, а отсеянная мелочь - в установку для измельчения возврата.

Мелочь, выделяющаяся на участке обжиговой машины и в газовоздушных камерах, собирается в бункерах просыпи и доставляется

сборным конвейером через течку и конвейер продукции к двум виброгрохотам.

Газ и технологический воздух поступают в различные зоны обжиговой машины в заданных количествах.

Вентилятор охлаждающего воздуха всасывает свежий воздух через шумоглушитель и нагнетает его под давлением ~ 4,5 кПа через трубопровод и газовоздушные камеры зоны охлаждения и слой окатышей на обжиговых тележках. В результате окатыши охлаждаются, а свежий воздух нагревается и поступает в горн первой и второй зон охлаждения. Преобладающая часть горячего воздуха подводится в зоны нагрева и обжига через прямой рекуперативный трубопровод. Там воздух нагревается до заданной температуры ~ 1300 °С факелом горелок, работающих на природном газе. Образующиеся при этом дымовые газы используются для нагрева и обжига окатышей. Горячий воздух, поступающий в горн второй зоны охлаждения, отсасывается вентилятором для сушки нагнетанием. Патрубок подсоса холодного воздуха поддерживает температуру ~320°С.

Вентилятор для сушки нагнетанием подает горячий воздух под давлением ~ 4 кПа через газовоздушные камеры зоны сушки в слой окатышей, расположенный на обжиговых тележках и сырые окатыши частично подсушиваются. Отходящий воздух улавливается зонтом, расположенным над обжиговыми тележками, и отсасывается эксгаустером через два электрофильтра.

Пыль выгружается и подается в резервуар с мешалкой, где превращается в шлам и возвращается насосом обратно в сгуститель.

Эксгаустер выбрасывает очищенный воздух через шумоглушитель и дымовую трубу в атмосферу.

Отходящие газы первой и второй зон обжига отсасываются рекуперативным вентилятором через газовоздушные камеры.


27

Рекуперативный вентилятор подает эти газы под зонт второй зоны сушки, где они используются для подсушки окатышей просасыванием.

Избыточный газ поступает к вентилятору сбросного воздуха.

'Очищенные отходящие газы (с остаточной запыленностью <80мг/м3) выбрасываются эксгаустером через шумоглушитель и дымовую трубу в атмосферу [1].

3.6. Установка грохочения окисленных окатышей

Обожженные окатыши разделяются двумя виброгрохотами на три фракции: мелочь, донная и боковая постель и готовый продукт. Мелочь (фракция < 5 мм) отсевается и удаляется при помощи первого виброгрохота.

Второй виброгрохот предназначен для отсева донной и боковой постели фракции 25-10 мм, которая подается системой конвейеров в бункер постели.

Остальные окатыши фракции 25-5 мм (т.е. готовая продукция) поступают через перегрузочную течку на конвейер готовой продукции и далее через конвейерные весы на склад.

На участке станции грохочения окатышей предусмотрено устройство позиции и автоматической разделки проб готовой продукции.

3.7. Состав отделения металлизации

В состав отделения металлизации входят следующие установки и участки:

  1.  Установка сероочистки.

Склад окисленных окатышей (расходный) с трактами подачи на
склад и со скляда до шахтных печей, включая станцию грохочения
окисленных окатышей.


28

i

3. Тракт    возврата    мелочи    окисленных    окатышей    в    цех
окомкования, включая бункер мелочи.

4. Конвейерный тракт окисленных окатышей от цеха окомковыния
до склада и склад окисленных окатышей (резервный).

5. Конвейерный   тракт   окисленных   окатышей   от   склада   до
установки отгрузки.

  1.  Установка отгрузки, включая участок обеспыливания.
  2.  Участок шахтных печей.
  3.  Участок конверсии газа, включая реформеры и рекуператоры.
  4.  Дымовая труба.

10. Конвейерный тракт металлизованных окатышей от шахтных
печей до станции грохочения, включая станцию, грохочения.

11. Конвейерный   тракт   подачи   металлизованной   мелочи   в
отделение  брикетирования и отделение  брикетирования  со складом
брикетов.

  1.  Конвейерный тракт металлизованкых окатышей от станции
    грохочения до промежуточных бункеров металлизоваьшых окатышей
    перед установкой отгрузки.
  2.  Склад реметов и конвейерные тракты подачи реметов на склад
    и со склада.
  3.  Бункера металлизованных окатышей (промежуточные) перед
    установкой отгруаки.
  4.  Бункера металлизованных окатышей перед сталеплавильным
    цехом.

16. Конвейерный тракт металлизованных окатышей от станции
грохочения до бункеров перед сталеплавильным цехом.

  1.  Участок подвода и отвода сред.
  2.  Участки обеспыливания.
  3.  Посты управления.
  4.  Оборотные циклы водоснабжения:
  5.  


29

а) установок метеллизации;

б) системы обеспыливания;

21. Электропомещения. \

3.8. Очистка природного газа от серы

Очистка природного газа от серы обеспечивается двухступенчатой адсорбционной системой. На первом этапе очистка выполняется на молекулярных ситах, на втором - - в реакторе с оксидом цинка.

По соображениям эксплуатационной надежности были построены две параллельные линии десульфурации природного газа производительностью по 20 тыс. м /ч, причем мощности каждой нитки достаточно для того, чтобы подавать необходимое количество очищенного природного газа ко всем четырем модулям прямого восстановления.

Установка десульфурации природного газа размещена на открытом воздухе. В каждой линии предусмотрены следующие группы агрегатов: отделитель жидкости на трубопроводе грязного газа; три адсорбера с молекулярными ситами; теплообменники газ - газ; подогреватель газа; реакторы с оксидом цинка; прочее вспомогательное оборудование [1].

Обе линии установки сероочистки занимают площадь около 60X60 м. Дополнительная третья линия займет площадь около 30x60 м.

3.9. Транспортировка и хранение окисленных окатышей

Окисленные окатыши передаются в цех металлизации после станции грохочения цеха окомкования. Отсюда окисленные окатыши перегружаются на двухниточную систему конвейеров.

Резервный склад состоит из двух параллельно расположенных складских площадок, рассчитанных на хранение -160 тыс. т. •


 30

окисленных окатышей, которых достаточно для работы в течение -22 дней цеха металлизации в составе четырех модулей при производительности каждого 52 т/ч без поступления окатышей из цеха окомкования.

Кроме того, предусмотрен аварийный склад вместимостью 6000 т.

Между штабелями резервного склада по всей его длине движется по рельсам реклаймер - комбинированный перегружатель для загрузки в штабель и для отгрузки из него, имеющий производительность на каждой из этих операций ~ 1100 т/ч.

Резервный склад выполняет следующие основные функции:

- при    сокращении    подачи    окисленных    окатышей    в    цех
металлизации и при заполненном расходном складе обеспечивает прием
и хранение окисленных окатышей;

- при перерывах в производстве окисленных окатышей позволяет с
помощью реклаймера передать окатыши на расходный склад.

ЗЛО. Загрузка окатышей в печи металлизации

Для загрузки окисленных окатышей в шахтные печи имеются две комплектные линии конвейеров от расходного склада до промежуточных бункеров над печами. При нормальных условиях обе линии находятся в постоянной эксплуатации, и каждая линия снабжает окатышами два или четыре модуля. При неполадках в одной транспортной линии другая принимает на себя полную нагрузку. Переключение возможно в обоих направлениях, т.е. на ту линию, в которой в данный момент нет неполадок.

Установка загрузки начинается с питателей под расходным складом. Поток окатышей сначала поднимается по двум расположенным рядом сборным конвейерам на станцию грохочения, где на


31

дисбалансных грохотах отсеивают мелочь (<5 мм) и верхний продукт (>50 мм).

За ситом крупного продукта расположена однощековая дробилка для его измельчения.

Мелочь (< 5 мм) возвращается по системе конвейеров обратно в цех окомкования. Установленные конвейерные весы взвешивают возвращаемый материал. Возможно промежуточное хранение мелочи в аварийном бункере вместимостью 440 т, если цех окомкования не может в данное время принять материал.

Станция грохочения соединена двумя линиями конвейеров с устройствами загрузки печей металлизации, расположенными на высоте -60 м.

В каждый из этих сборных конвейеров встроены конвейерные весы, которые непрерывно регистрируют массу подаваемых окатышей и сравнивают ее с заданным показателем производительности цеха металлизации. Окатыши доставляются конвейерами до промежуточных бункеров печей металлизации и через распределительное устройство загружаются в бункер одной из печей или передаются на конвейер, подающий их к следующей шахтной печи.

Загрузка различных модулей осуществляется последовательно системой управления, которая переключает конвейеры в зависимости от запросов, поступающих из промежуточных бункеров.

Конвейеры над модулями работают непрерывно независимо от того, загружены ли они материалом или нет. Поэтому управление воздействует только на переключающие устройства [1].

3.11. Печь металлизации

Восстановительная печь состоит из загрузочного (промежуточного) бункера; верхнего динамического затвора с загрузочным


32

распределителем и загрузочными труботечками; зоны восстановления; промежуточной зоны; зоны охлаждения; огнеупорной футеровки; постоянно действующих питателей; нижнего динамического затвора и маятникового питателя (для выгрузки готового продукта) (см. рис. З.1.).

Цилиндрический загрузочный бункер с конической нижней частью закреплен при помощи двух месдоз и шарнира на каркасе печи. Он принимает поток окисленных окатышей и обеспечивает непрерывное течение материала в верхний динамический затвор. Благодаря этому достигается постоянное во время работы заполнение динамического затвора материалом. Общая емкость бункера составляет ~60 м3.

Система загрузки окисленных окатышей имеет следующие узлы: верхний плоский шибер (с гидравлическим приводом); загрузочную трубу; распределитель подвода затворного газа и загружаемого материала; труботечки.

В загрузочной трубе создается динамический затвор между шибером и распределителем загружаемого материала благодаря потоку затворного газа, который входит в распределитель.

Из распределителя материала окисленные окатыши поступают по 12 труботечкам через свод печи в ее рабочее пространство.

Зона восстановления распространяется от уровня фурм, через которые вдувается восстановительный газ, до поверхности движущегося слоя шихты под сводом печи. Горячий восстановительный газ вводится в зону восстановления по кольцевому каналу на уровне фурм через фурменные блоки.

Фурменные блоки расположены равномерно по всей окружности печи; они направляют восстановительный газ наклонно вниз в движущийся слой материала. Зона восстановления имеет огнеупорную футеровку; ее активный рабочий объем составляет -200 м3. Выше зоны восстановления из печи выходит колошниковый газ через боковой патрубок. Теплоизолированный свод печи выполнен наподобие купола.


33

Зоны восстановления и охлаждения разделены между собой промежуточной зоной. Верхней границей этой зоны является уровень фурм, а нижняя граница определяется уровнем каналов для отсоса охлаждающего газа. Участок промежуточной зоны имеет примерно такой же диаметр, как и зона восстановления, а высота его равна приблизительно 0,5D. Огнеупорная футеровка промежуточной зоны рассчитана на температуру свежего восстановительного газа.

Внизу этой зоны непосредственно над каналами для отсоса охлаждающего газа расположены верхние постоянно действующие питатели.

Зона охлаждения. Уровень каналов отсоса охлаждающего газа является верхней границей, а нижний динамический затвор - нижней границей зоны охлаждения металлизованных окатышей.

К цилиндрической части, имеющей огнеупорную футеровку, примыкает коническая нижняя, не имеющая огнеупорной футеровки. Полезный объем зоны охлаждения составляет -120 м3.

-    о

Рис.3.1. Шахтная печь металлизации

 Шахтная печь металлизации:

  1.  - бункер загрузки печи;
  2.  - верхний динамический затвор;
  3.  - распределитель окисленных
    окатышей;
  4.  - выход колошникового газа,
  5.  - зона восстановления;
  6.  - коллектор восстановительного газа;
  7.  - верхний постоянно действующий
    питатель;
  8.  - выход охлаждающего газа;
  9.  и 10 - средние и нижний постоянно
    действующие питатели;

11- нижний динамический затвор печи; 12 - устройство для выгрузки окатышей из печи;

  1.  - вход восстановительного газа;
  2.  - зона охлаждения;
  3.  - вход охлаждающего газа;
  4.  - распределитель охлаждающего
    газа.


34

Охлаждающий газ входит в зону охлаждения через соответствующий распределитель. Коаксиальные отрезки труб, сужающиеся книзу, образуют коническую конструкцию, которая разделяет общий поток охлаждающего газа на отдельные кольцевые потоки, направленные вниз. Благодаря конической насадке шихта проходит мимо распределителя охлаждающего газа [6].

Трубопроводы, подводящие охлаждающий газ, выполнены в форме выпуклого седлообразного коллектора, через который двухконусный распределитель охлаждающего газа опирается на стальной кожух зоны охлаждения. Нагревшийся охлаждающий газ отводится из печи по трем соответствующим каналам. Эти отсасывающие каналы выполнены из жаростойкой стали и расположены непосредственно под верхними постоянно действующими питателями. Водоохлаждаемые валы питателей воспринимают нагрузку от давления столба шихтовых материалов в печи, так что каналы для отсоса охлаждающего газа должны воспринимать только свою собственную массу и нагрузку от бокового трения.

Кроме того, в зоне охлаждения расположены средние и нижние постоянно действующие питатели, которые благодаря их возвратно-вращательному движению обеспечивают равномерный сход вниз столба шихтовых материалов. Сегментные диски, закрепленные на валах питателей, совершают при этом круговое движение в пределах +45 или ±30°. Скорость вращения может регулироваться при помощи гидравлического привода.

Огнеупорная футеровка. Свод печи футерован с внутренней стороны легковесным огнеупорным бетоном и жаростойким стальным листом. Рабочий слой футеровки цилиндрической части печи металлизации выполнен радиальными кирпичами из плотного шамота с минимальным содержанием оксидов железа и щелочных металлов. За


35

ним располагается теплоизоляционный слой огнеупорного легковесного бетона. Область входа восстановительного газа (кольцевой канал и фурменная зона) футеруются шпунтовым кирпичом из плотного шамота. Фурменные блоки выполненны из высокочистого (с малым содержанием оксидов железа) спеченного муллита и отличаются высокой термостойкостью. Для кладки кирпичей из плотного шамота и муллита применен твердеющий на воздухе огнеупорный раствор с малым содержанием оксидов железа.

Постоянно действующие питатели. Верхние питатели представляют собой три водоохлаждаемых пустотелых вала, которые опираются на несущее кольцо печи. На валах закреплены сегментные диски из жаростойкой и износостойкой стали. Сальники с асбестовой набивкой и подводом затворного газа предотвращают выход газа через отверстия для осей валов. Охлаждающая вода подводится к пустотелым валам и отводится от них по шлангам. Питатели приводятся от двух гидроцилиндров.

Для трех средних питателей водяное охлаждение не требуется. Валы выполнены сплошными и на них наварены сегменты с квадратными ребрами. Эти валы тоже имеют гидропривод.

Внизу конуса зоны охлаждения работает нижний питатель. Скорость его движения изменяется в соответствии с числом ходов в минуту маятникового питателя на выгрузке металлизованного продукта. Вал выполнен сплошным и наваренные на него сегментные диски имеют квадратные ребра, как и у среднего питателя. Нижний питатель тоже имеет гидропривод.

Гидроприводы постоянно действующих питателей каждого уровня (верхнего, среднего и нижнего) могут регулироваться независимо один от другого [6].

Система динамического затвора на выгрузке из печи имеет следующие элементы: камеру подвода затворного газа, трубу выдачи


36

металлизованного продукта, нижний плоский шибер с гидроприводом и погружную трубу (доходящую до корпуса маятникового питателя). Через эту систему губчатое железо из зоны охлаждения попадает на маятниковый питатель. Одновременно в систему нагнетается затворный газ, чем обеспечивается динамический затвор цикла охлаждающего газа по отношению к атмосфере.

Маятниковый питатель. На стол дугообразной формы, расположенный в кожухе, поступает металлизованный продукт, выходящий из погружной трубы динамического затвора. Приводимый гидроприводом толкатель передвигается от одного конца стола к другому и при этом сталкивает за кромку стола постоянное количество материала, который падает на конвейер выгрузки из шахтной печи. Производительность питателя регулируется бесступенчатым изменением числа ходов в единицу времени. Кожух питателя плотно укрывает стол и конвейер выгрузки и подключен к аспирационой системе.

3.12. Скруббер колошникового газа

В состав скруббера входят следующие узлы:

труба Вентури, в которой колошниковый газ из шахтной печи,
поступающий  вертикально   сверху   вниз,   интенсивно   смачивается  и
охлаждается;

насадка, в которой газ и вода движутся в противотоке через элементы
насадки, так что газ охлаждается до температуры охлаждающей;

зумпф, расположенный под насадкой, куда смывается смоченная пыль;

циклонный каплеотделитель, в котором избыточная вода отделяется от
чистого газа.

В трубе Вентури вода впрыскивается в поток газа преимущественно  через  одно  центральное  сопло   большого  поперечного  сечения.

                 37

Несмотря на большую площадь поперечного сечения, в центральном сопле образуются очень тонкие капли, чем обеспечивается интенсивное смачивание частиц пыли. Горловина трубы Вентури смачивается водой, подводимой по касательной без давления.

В циклонный каплеотделитель газ подается через входные направляющие лопатки, движется по спирали вниз и далее по центральной трубе отводится вверх. По трубе, нижний конец которой погружен в зумпф скруббера, капли возвращаются в оборотный цикл воды.

Зумпф скруббера колошникового газа имеет два отвода воды:

- основная часть воды стекает через переливной сифон из верхней части конуса;

-   вода,   стекающая   из   нижней  части   конуса,   несет  с   собой преобладающую часть пыли, поступившей из шахтной печи. Слив из нижней  части  конуса,  выполненный тоже  с  сифоном,  имеет такие размеры, что благодаря высокой скорости течения осаждения шлама в трубопроводах не происходит [1].

3.13. Компрессоры технологического и охлаждающего газа

Для повышения давления технологического и охлаждающего газов применены двухроторные винтовые компрессоры.

Объемная производительность винтовых компрессоров зависит от размеров компрессора, частоты вращения роторов, состояния газа на входе (давления, температуры) и практически не зависит от состояния газа на стороне нагнетания (давления и температуры).

Поскольку частота вращения постоянна, заданная производительность регулируется автоматической задвижкой на байпасе, который соединен со скрубберами соответственно колошникового или охлаждающего газа через их зумпфы.


38

Сжатый газ выходит в систему трубопроводов с пульсирующим давлением. Частота пульсации превышает в четыре раза частоту вращения роторов. Эти пульсации газа уменьшаются целенаправленным использованием байпасного перетока и демпферов пульсаций.

Технологический газ сжимается в две ступени, в результате чего его давление повышается на -0,14 МПа. Благодаря впрыскиванию воды в компрессоры температура газа повышается не более чем на 23°С.

Охлаждающий газ сжимается в одной ступени и его давление повышается примерно на ~0,04МПа. Здесь повышение температуры составляет ~4°С.

3.14. Скруббер охлаждающего газа

По конструкции и принципу действия скруббер охлаждающего газа аналогичен скрубберу колошникового газа. В нем только нет разделительной стенки в насадке и второго циклонного каплеотделителя, поскольку поток очищенного охлаждающего газа подается на всасывание соответствующего компрессора без его разделения на две части.

3.15. Холодильник технологического газа

Холодильник поставлен за группой компрессоров, сжимающих технологический газ, и обеспечивает тонкое регулирование содержания водяного пара в нем.

Цилиндрический вертикальный резервуар диаметром -3,6 м и общей высотой -5м имеет чашеобразные днища сверху и снизу. Погружная труба внутренним диаметром -0,9 м направляет газ сверху вниз, где он совершает поворот над ванной с водой, заполняющей примерно все нижнее чашеобразное днище. Вода спускается из ванны


39

через сифон, размеры которого выбраны с таким расчетом, чтобы в резервуаре можно было поддерживать рабочее давление -260 кПа.

В слое насадки, уложенной на перфорированных тарелках, газ течет снизу вверх. Охлаждающая вода поступает по трубопроводу, который введен через стенку резервуара сбоку, в кольцевое корыто, закрепленное на центральной трубе. Отсюда охлаждающая вода распределяется по насадке через перфорированные тарелки. Переливная труба, соединяющая верх насадки с зумпфом, обеспечивает перелив воды прямо в ванну, если она просачивается через слой насадки недостаточно быстро.

На пути через слой насадки технологический газ охлаждается до температуры охлаждающей воды и одновременно насыщается водяными парами. Заданная температура охлаждающей воды поддерживается добавкой в ее цикл некоторого количества холодной воды. Охлажденный технологический газ выходит через патрубок, расположенный сбоку над слоем насадки.

3.16. Холодильник конвертированного газа

Конвертированный газ, имеющий температуру ~900°С, должен

_    Л ЯЛСА

бытх охлажден  до   заданно» температуры  восстановительного  газа,

/ 4г*~ЪЯ£*Л&)

например до 760°СУДля этого часть потока конвертированного газа охлаждается до ~ 30°С и затем снова смешивается с основным потоком.

По    конструкции    и    принципу    действия    этот    холодильник аналогичен концевому холодильнику технологического газа.

3.17. Система водного хозяйства

Система водного хозяйства состоит, как уже было сказано, из трех оборотных циклов.


40

Оборотный цикл охлаждения машин (оборотный цикл чистой воды I) обеспечивает только косвенное охлаждение оборудования, частично охлаждающая вода после него передается в другой оборотный цикл охлаждения. Охлаждается следующее оборудование: верхние постоянно действующие питатели печи металлизации; змеевиковый холодильник инертного газа; компрессоры технологического газа (охлаждение редукторов, роторов и при необходимости промывочная вода для уплотнений валов); компрессоры охлаждающего газа (как у компрессоров технологического газа); эксгаустер дымовых газов; компрессоры инертного газа (охлаждение роторов или промывочная вода для уплотнения зазоров); система осушки инертного газа охлаждением.

В оборотный цикл технологической воды (или оборотный цикл чистой воды 11) включены теплообменники косвенного теплообмена и те теплообменники прямого теплообмена (со впрыскиванием воды в поток газа), в которых охлаждается уже предварительно промытый газ. Имеются в виду в основном следующие аппараты: концевой холодильник технологического газа; холодильник конвертированного газа; скруббер и охладитель инертного газа

В оборотный цикл грязной воды входят скрубберы, в которых
наряду с охлаждением удаляется также пыль из отходящих газов печи
металлизации. Охлаждаются следующие аппараты: скруббер
технологического газа; скруббер охлаждающего газа; радиальный
скруббер промыватель системы аспирации на выгрузке

металлизованных окатышей из печи [1].

3.18. Система приготовления инертного газа

Системы приготовления инертного газа объединены попарно для двух модулей прямого восстановления, которые и при нормальной


41

работе, и на холостом ходу используют как влажный, так и сухой инертный газ.

Влажный инертный газ имеет точку росы около +5°С, а сухой -около - 20°С. Тот и другой инертный газ подается под давлением -250 кПа. Часть сухого инертного газа компремируют до ~ 1,2 МПа и хранят в резервуаре высокого давления вместимостью - 360 м3. Инертный газ, накопленный в этом резервуаре, используется, например, в случае прекращения подачи электроэнергии для того, чтобы обеспечить установку прямого восстановления достаточным количеством затворного газа, по крайней мере до тех пор, пока от аварийного источника электроэнергии не будет запущен хотя бы один генератор инертного газа.

Для обеих объединенных установок металлизации предусмотрен один двухступенчатый компрессор инертного газа, с помощью которого от реформера одного модуля отсасывается постоянное количество дымового газа. Винтовые компрессоры (первой и второй ступени) приводятся от общего трехфазного электродвигателя с двумя выведенными концами вала. В обе ступени сжатия впрыскивается вода.

Потребителями влажного инертного газа являются в основном верхний и нижний динамические затворы и точки подключения продувочного газа во время остановок.

Сухой инертный газ используют для продувки импульсных трубопроводов, для постоянно действующих питателей, бункеров готового продукта, ресиверов высокого давления в аварийной системе подачи инертного газа и установки брикетирования губчатого железа [4].

3.19. Свеча

Для модулей прямого восстановления 1 и 2 и для модулей 3 и 4 предусмотрено по одной свече. На свечу сбрасывают для сжигания газы


42

в основном из предохранительных клапанов, скрубберов колошникового и охлаждающего газов, тнцеверо холодильника технологического газа, холодильника конвертированного газа, фильтра природного газа (у модулей), а также с некоторых станций регулирования давления природного газа.

Состав этих газов в соответствии с их происхождением различен. Для проектирования свечи была принята за основу характеристика топливного газа.

При превышении давления в газовых системах отдельных модулей в первую очередь срабатывает предохранительный клапан на стороне топливного газа в скруббере колошникового газа, и этот газ выходит на свечу. При сбрасывании давления в газовых системах модулей газы тоже выходят на свечу через трубопровод топливного газа.

Факельный газ подводится по соответствующему трубопроводу к свече высотой 25 м. На пути к горелке свечи факельный газ проходит через водяной затвор. На головке свечи факельный газ, проходя через секторы, снабженные отверстиями, превращается в горючую газовоздушную смесь; три горелки-запальника зажигают эту смесь. Эти три запальника горят постоянно и контролируются при помощи термопар; сигнал о неполадках поступает на пульт управления и на щит зажигания, расположенный у основания свечи.

Проникновение воздуха в трубу свечи, что может вызвать обратный удар пламени, предотвращается вдуванием продувочного газа в нижнюю часть трубы свечи.

Дополнительное предохранение от обратного удара пламени обеспечивается водяным затвором, встроенным у основания свечи. При повышении внутреннего давления в трубе свечи, что может быть вызвано, например, хлопком в этой трубе, вода заполняет погружную трубу, образуя пробку в линии подвода факельного газа, размер которой


43

соответствует   давлению   в   трубе   свечи;   этим   и   предотвращается обратный удар пламени в трубопровод факельного газа [5].

3.20. Реформер

Корпус реформера представляет собой газоплотную сварную стальную конструкцию длиной ~41, шириной -11 и высотой 9м, разделенную на 12 секций. Поскольку рабочая температура внутри составляет ~1100°С, стальная конструкция защищена огнеупорной футеровкой [6]. few**- „*. *^бг<^

В реформере имеется 288 реакционных труб, размещенных вертикально в четыре ряда по 72 трубы в каждом ряду, так что в одной секции располагаются 24 трубы. Трубы, обогреваемые на длине ~8 м, подвешены выше огнеупорного свода к стальной конструкции и могут свободно расширяться вниз через днище реформера. Отверстия для прохода труб через днище и свод корпуса реформера уплотнены.

Трубы реформера заполнены катализатором. Газ проходит через них снизу вверх. Смешанный газ, подогретый до ~ 400°С, входит в трубы снизу; конвертирований газ выходит из верхних концов труб с температурой 900°С и поступает в футерованные коллекторные трубопроводы.

Реформер отапливается с помощью установленных с днища в пять рядов 120 главных горелок и 36 вспомогательных.

Главные горелки работают на топливном газе - смеси колошникового газа с природным, и на воздухе, подогретом до ~600°С. Во вспомогательных горелках сжигается природный газ холодным воздухом.

Стальная конструкция реформера состоит из 13 главных рам с фундаментными плитами, которые образуют 12 секций корпуса реформера. Листовая обшивка для продольных и торцовых стен реформера, состоящая из сваренных между собой секций, снабжена


44

дополнительными элементами жесткости. Стены имеют отверстия для гляделок, люков, измерительных патрубков, для подключения каналов дымовых газов и трубопровода инертного газа.

Свод реформера, как и его днище, выполнены в виде несущей конструкции с листовой обшивкой. Листы свода и днища имеют отверстия для 288 труб реформера, а листы днища также и отверстия с подсоединенными фланцами для главных и вспомогательных горелок.

Трубопроводы дымовых газов и площадки закреплены на кронштейнах корпуса. Кронштейны, расположенные выше свода реформера, предназначены для размещения трубопроводов конвертированного газа.

Реакционные трубы изготовлены методом центробежного литья из жаростойкого материала. На верхнем конце каждой трубы приварен выходной тройник, а на фланце нижнего прикреплен отрезок трубы, который металлорукавом соединяет реакционную трубу с трубопроводом смешанного газа.

Реакционная труба с тройником и загруженным в нее катализатором подвешена к стальной конструкции над сводом корпуса реформера. Герметичное разделение межтрубного пространства и окружающей атмосферы обеспечивает уплотнительная манжетка.

Расположение и мощность (имеются два типоразмера) 120 главных горелок выбраны так, что обеспечивается возможно равномерное выделение тепла в результате сгорания топливного газа в смеси с предварительно подогретым воздухом.

В отдельных горелках горючий газ из подводящей трубы выходит в центре горелочного камня и там смешивается с предварительно подогретым воздухом.

Вспомогательные газовые горелки низкого давления расположены с таким расчетом, что и при вспомогательном отоплении достигается


45

равномерное распределение температур в реформере. Характеристика горелок допускает их работу при полной и неполной нагрузке.

Огнеупорная футеровка. Продольные и торцовые стены реформера футерованы легковесным огнеупорным кирпичом и блочной изоляцией. Легковесные огнеупорные кирпичи закреплены на стальной конструкции корпуса жаростойкими керамическими крючьями. Кронштейны из полосового железа, привинченные к стенам, используют как опоры для кирпичей. Огнеупорные кирпичи уложены на огнеупорном растворе. Температурные швы между кирпичами заполнены огнеупорным войлоком. Футеровка рассчитана так, что температура стального кожуха реформера даже в жаркие летние дни не превышает 100°С.

Футеровка свода газового реформера состоит из шести слоев огнеупорных матов и трех слоев минераловолокнистых плит. Маты удерживаются на своде анкерными болтами из жаростойкого материала. Днище газового конвертера покрыто двумя слоями блочной изоляции. Поверх блочной изоляции уложен один слой легковесного огнеупорного кирпича. Еще, выше уложен слой гранулированного шамота.

Катализатор, загружаемый в трубы реформера, состоит из материала-носителя (например, глинозема высокой чистоты) и активного компонента. В большинстве случаев в качестве катализатора для реакции конверсии применяется никель в различных концентрациях.

Газовые системы реформера соединены с прочими агрегатами установки металлизации восемью трубопроводами (в скобках показана температура внутренней поверхности труб): смешанного газа (400°С); топливного газа (температура окружающей среды); воздуха к главным горелкам (600°С); природного газа к вспомогательным горелкам (температура окружающей среды); потока воздуха к вспомогательным горелкам (температура окружающей среды дымовых газов (1100°С); инертного газа (1100°С); конвертированного газа (900°С) [1].


46

3.21. Рекуператор

В каждом модуле прямого восстановления имеются два рекуператор*?. По направлению потока дымовых газов в них расположены следующие конструктивные узлы: радиационный трубчатый рекуператор для подогрева воздуха (прямотокам дымового газа и воздуха); камера поворота потока дымового газа; двухходовой конвективный рекуператор для подогрева воздуха (перекрестно-противоточная схема); двухходовой конвективный рекуператор для подогрева смешанного газа (перекрестно-противоточная схема); двухходовой конвективный рекуператор для подогрева природного газа (перекрестно-противоточнап схема).

Эти узлы размещены в несущей стальной конструкции, покрытой герметичным стальным кожухом и опирающейся на бетонные фундаменты и опоры.

Часть потока воздуха к главным горелкам подогревается в радиационном трубчатом рекуператоре. Этот рекуператор состоит из подво-дящей коробки трубопровода дымовых газов, кольцевых каналов входа и выхода воздуха, трубчатой насадки и патрубка камеры поворота потока дымовых газов. Нагревательные трубы расположены по кольцу, образуя трубчатую насадку. Они прочно приварены к кольцевым каналам входа и выхода воздуха, которые имеют патрубки и фланцы для последующего подсоединения воздухопроводов. Соединения между кольцевыми каналами и воздухопроводами образованы компенсаторами.

Нагревательные трубы при работе могут свободно расширяться по направлению вниз.

Конвективный рекуператор для остальной части потока воздуха к главным горелкам выполнен двухходовым канальной конструкции. Пучки труб висят вертикально, трубы отчасти изогнуты для компенсаци их различных температурных коэффициентов расширения и прочно вварены в днища входных, выходных и оборотных коробок. В послед-


47

них воздух переходит из первого во второй ход. Оборотные коробки и коробки горячего воздуха теплоизолированы набивной массой.

Подогреватель смешанного газа тоже выполнен двухходовым. Трубы в вертикальных печах изогнуты в змеевики U-образной формы. Свод (крышка) с поддерживающей конструкцией для U-образных труб футерован набивной массой.

Подогреватель природного газа представляет собой двухходовой конвективный рекуператор, поверхность нагрева которого состоит из нескольких параллельно расположенных рядов U-образных труб, прочно вваренных в газовые коллекторы, присоединенные к трубопроводам нагретого природного газа [6].

3.22. Эксгаустер дымового газа

Дымовой газ отсасывается из реформера через рекуператор двухпоточной радиальной газодувкой. Перед обоими всасывающими патрубками расположены пневматически управляемые поворотные направляющие лопатки, обеспечивающие регулирование давления в системе дымового газа.

Стороны нагнетания и всасывания соединены между собой байпасным трубопроводом с регулирующей заслонкой, так что на холостом ходу и во время пуска надежно предотвращаются неконтролируемые рабочие состояния благодаря перепуску с нагнетания на всасывание.

Приводной трехфазный электродвигатель и эксгаустер закреплены на общей раме на фундаменте.


48

3.23. Вентиляторы для подачи воздуха к основным и вспомогательным горелкам

Оба вентилятора выполнены однопоточными радиальными. Они оборудованы регулируемыми поворотными направляющими лопатками, а на стороне всасывания у них поставлены воздушные фильтры.

У всех вентиляторов предусмотрена разъемная конструкция корпуса, что позволяет демонтировать рабочие колеса без затруднений.

3.24. Дымовая труба

Эксгаустер нагнетает дымовой газ по соответствующему трубопроводу в дымовую трубу высотой 250 м. В трубе имеются три дымовых канала, к каждому из которых поступает дымовой гая от двух модулей прямого восстановления. Таким образом, для первой очереди развития пропускная способность дымовой трубы вполне достаточна.

Значительная высота трубы была принята согласно расчету распространения загрязнений по санитарным стандартам РФ. Этим обеспечивается, что даже при самых неблагоприятных условиях вредные компоненты дымового газа NO и диоксид серы (присутствующий в небольших количествах) не причинят вреда для здоровья и не загрязнят окружающую среду даже при работе комбината в недалеком будущем на полную мощность [1].

3.25. Транспортировка, грохочение и хранение металлизованных окатышей

Губчатое железо выгружается из четырех печей металлизации маятниковыми питателями на ленточный конвейер, который транспортирует материал на трехниточный сборный конвейер. Через соответствующее устройство губчатое железо сбрасывается на один из


49

трех конвейеров. Последний доставляет материал на станцию грохочения, где от основного потока отделяются мелочь и крупный (надрешетный) продукт.

Основной поток металлизованных окатышей (фракция 50-3 мм) доставляется по двухниточной конвейерной системе либо в бункера для хранения продукта перед электросталеплавильным цехом, либо на более удаленную бункерную эстакаду, с которой загружаются железнодорожные вагоны.

Металлизованная мелочь (< 3 мм) доставляется на установку брикетирования. Крупный продукт (> 50 мм) измельчается в щековых дробилках, расположенных прямо за грохотами, и возвращается в основной поток металлизованных окатышей.

Реметы доставляются без грохочения на склад. Поскольку они как полупродукт, добавляемый в поток окисленных окатышей, должны быть защищены от атмосферных воздействий, склад реметов выполнен крытым и утепленным. По виброконвейерам, расположенным под полом, материал отбирается и доставляется через грохот крупной фракции на конвейер окисленных окатышей. Крупная фракция измельчается в щековой дробилке и возвращается в поток реметов. Отводимое количество реметов регулируется пропорционально расходу окисленных окатышей.

3.26. Отгрузочная станция

Металлизованные и окисленные окатыши могут быть отправлены с комбината через установку для погрузки железнодорожных вагонов. Над двумя путями располагаются по два отгрузочных бункера. Эти бункера заполняются двумя раздельными конвейерами, так что вагоны на одном пути можно загружать металлизованными окатышами (губчатым железом), а вагоны на другом пути - окисленными окатышами.


50

Материал погружается в вагоны через весовые бункера (воронки-весы) . Чтобы уменьшить выделение пыли при погрузке, над вагонами предусмотрены опускаемые отсасывающие зонты.

Процесс погрузки с отдельными операциями - позиционирование очередного вагона, опускание отсасывающего зонта, заполнение весового бункера и вагона, подъем отсасывающего зонта - контролируется с пульта управления между обоими железнодорожными путями, откуда погрузочное устройство хорошо видно.

3.27. Электротехническое оборудование и электроснабжение

Цех металлизации на первой очереди его развития питается электроэнергией от двух трансформаторов (110/10 кВ) мощностью по 63 МВ-А. Расчет обеспечивает нормальную эксплуатацию четырех модулей прямого восстановления, даже если один трансформатор выйдет из строя.

От распределительной подстанции 10 кВ питаются высоковольтные электродвигатели, трансформатор для шкафов с контакторным управляющим оборудованием мощностью 2 МВ-А и трансформаторы мощностью 0,63 МВ-А для систем освещения.

На случай аварийной работы при прекращении подачи электроэнергии предусмотрен аварийный электрогенератор мощностью 1,8 МВ-А при 380 В для каждых двух модулей. Распределительные устройства и генераторы расположены в помещении распределительной подстанции, где находится и пульт управления процессом.

Предусмотрены следующие уровни напряжения: среднее напряжение 10 кВ; низкое напряжение 380 и 220 В; напряжение в цепях управления; среднее распределительное напряжение постоянного и переменного тока 220 В, приводы переменного тока 220 В, приводы постоянного тока 60 В, напряжение в сигнальных цепях 24 В.


51

Для заземления распределительных сетей с напряжением 10 кВ -предусмотрена изолированная точка звезды с защитой; все участки сети и отводы к электродвигателям оборудованы контролем короткого замыкания на землю.

В сети напряжением 380 В для приводов предусмотрены заземленные точки звезды и системы зануления по нормалям Общества электротехников ФРГ. В соединительных кабелях имеются нулевые провода. Сети управляющего напряжения не заземлены. Все сети имеют контроль короткого замыкания на землю.

Электрическое оборудование выполнено по стандартам ФРГ (VDE) или по шведским стандартам (SEN).

Распределительная установка на 10 кВ имеет следующую

Имеются шесть полей питания на 3150 А и четыре поля на 1250 А для компенсации реактивного тока. Через поля отвода, число которых составляет около 75, снабжаются различные потребители (приводы среднего напряжения 10 кВ, трансформаторы мощностью 2 и 0,63 МВ-А, трансформаторы на 0,25 МВ-А, электродвигатели мощностью до 400 и более 400 кВт и т.д.; некоторые поля являются резервными) .

В зависимости от вида потребителя эти поля оборудованы силовыми выключателями, трансформаторами тока, трансформаторами напряжения, амперметрами, защитой от падения напряжения, превышения максимального тока и короткого замыкания, замыкания на землю, а также измерительными приборами.

Для вспомогательных агрегатов, расположенных за пределами модулей прямого восстановления, предусмотрены местные пульты управления. На передних стенках шкафов выполнены мнемонические схемы с квитирующими выключателями управления, указателями положения и измерительными приборами питания для контроля рабочих состояний отдельных агрегатов.


52

В четырех модулях прямого восстановления первой очереди развития установлены 32 электродвигателя среднего напряжения (10 кВ) мощностью от 370 до 1000 кВт. Поскольку эти приводы работают, как правило, без больших колебаний нагрузки, регулируемой компенсации для них не предусматривается. Улучшение коэффициента мощности до созф= 0,95 достигается при помощи батареи конденсаторов с постоянной степенью компенсации.

Для низковольтных приводов предусмотрены регулируемые конденсаторные батареи для 10-ступенчатой регулируемой компенсации. Для систем электрического обогрева трубопроводов (спутников) и других вспомогательных устройств компенсационные батареи не предусматриваются. Осветительные установки оборудованы лампами дневного света с индивидуальной компенсацией.

Управление приводами осуществляется с пультов управления процессом, а вспомогательными агрегатами - с ближних (местных) пультов. Последовательности операций включения и выключения, критерии защиты (блокировки), обусловленные особенностями процесса и машинного оборудования, и критерии безопасности формируются свободно программируемыми приборами управления. В памяти программ в этих приборах заложены взаимосвязи и порядок операций переключения. Программы отработки в случае необходимости могут быть изменены при помощи программирующего прибора.

Те же приборы управления осуществляют предупреждение о пуске и регистрируют частоту включений и выключении, а также сообщают о неполадках (отказах) приводов. Управление приводами осуществляется при помощи примерно 40 связанных между собой приборов управления.

Для обеспечения надежной работы системы управления и сигнализации, а также для аварийного освещения в различных распределительных помещениях установлены аккумуляторные батареи. В зависимости от постановки задачи они подают напряжение от 24 до .


53

220 В и рассчитаны на продолжительность разрядки 3 ч. Для питания систем управления и аварийных ламп дневного света аккумуляторные батареи оборудованы инверторами.

Для целей ремонта и обслуживания приводы можно включать и выключать при помощи местных приборов управления без блокировки с процессом.

Применены также и другие местные электрические приборы в соответствии с особенностями функционирования: концевые выключатели, аварийный выключатель по сигналу от натяжения каната, реле контроля перекоса движущихся конвейерных лент, реле контроля частоты вращения, выключатели на кранах, кнопки аварийного выключения, гудки.

При ремонте и обслуживании могут применяться электрические инструменты. На участках наиболее частого их использования предусмотрены штепсельные розетки.

Для противопожарной защиты в цехе металлизации имеется установка пожарной сигнализации. Вся территория цеха разделена на 16 участков оповещения. Сообщения о пожаре могут посылаться автоматически или вручную при помощи ионизационных и термодифференциальных датчиков (с сигналом от разности температур) или от нажимных кнопок. Эти сообщения появляются на центральном сигнализационном щите, который расположен в помещении управления транспортными процессами, где всегда имеется обслуживающий персонал. Оттуда тревожное сообщение может быть передано пожарной команде комбината и оттуда же можно координировать действия пожарной команды.

Для связи на территории завода предусмотрены с учетом необходимости телефонные и двусторонние переговорные устройства.

Для процесса "Мидрекс" типично большое количество трубопроводов, по которым в значительной части транспортируются


 54

влажные газы или вода. Для защиты их от замерзания при низких температурах зимой имеется система электрического обогрева (спутники). В зависимости от назначения здесь применены константановые, медные или саморегулирующиеся нагревательные кабели.

Для передачи энергии на большие расстояния все кабели проложены под землей в кабельных туннелях на скобах. При конструировании этих стандартизованных строительных сооружений особое внимание уделяется противопожарной защите и хорошей доступности [1].

3.28. Автоматизация производства

3.28.1. Контроль технологических параметров и автоматическое управление цехом металлизации

Для оптимального управления работой установок прямого восстановления и обеспечения надежной безаварийной работы оборудования в течение длительного времени аппаратура управления процессом выполнена в виде систем контуров регулирования и защиты агрегатов.

Способ контроля и вид используемого оборудования выбираются в зависимости от задач контроля. Используются лабораторные анализы сырья, продукта и состава газов. Контроль за основными показателями процесса осуществляется контрольно-измерительными приборами (КИП). Первичные датчики установлены в различных системах установки в зависимости от измеряемого параметра. На центральном пульте управления (ЦПУ) установлены вторичные указывающие, регистрирующие, регулирующие и сигнализирующие приборы. В качестве вторичных используются панельные приборы. В последнее время все большее распространение получают дисплейные устройства с


55

выдачей по заказу оператора информации в виде таблиц, рисунков и графиков.

В соответствии со структурой цеха задачи по управлению процессом распределены между различными пультами управления. По два модуля прямого восстановления управляются из одного помещения, причем для каждого участка процесса в узком смысле (для печи металлизации, газовых циклов, реформера, трубопровода для отвода дымового газа) имеется свой участок пульта управления. Из общей части, расположенной между этими участками, управляются системы, используемые обоими модулями совместно (оборотные водяные циклы со сгустителем; градирнями и т.п., а также генераторы инертного газа).

Таким образом, для модулей № 1 и 2 и № 3 и 4 имеются по одному распределительному щиту в помещении управления процессом, коммутационные помещения, трансформаторные подстанции и аварийный электрогенератор [1].

3.28.2. Автоматические регуляторы

На установке металлизации используются локальные схемы регулирования. Пять основных стандартных контуров регулирования использованы для управления давлением, температурой, составом газа, соотношениями потоков и расходами. Все эти системы включают следующие элементы: датчик, воспринимающий переменную процесса (термопары, диафрагма, уровнемеры, газоанализаторы и т.д.); преобразователь, преобразующий первичную информацию датчика в стандартные электросигналы; сравнительное устройство (регулятор), где сравниваются показания датчика и заданное на регуляторе значение (задатчик или установка); электропневматический преобразователь, обеспечивающий получение, преобразование и усиление сигнала управления; исполнительный механизм; блок питания регулятора.


56

В первом стандартном контуре регулирование происходит изменением переменной таким образом, чтобы уменьшить величину отклонения с установкой. Этот тип регулирования используется, когда параметр изменяется достаточно медленно и отклонения невелики. Таким контуром регулируются температура восстановительного газа, содержание СО2 в конвертированном газе, давление колошникового газа, температура холостого хода реформера и перепад давлений в газодинамических затворах.

Второй стандартный контур является каскадным (или контуром пропорциональности). Он служит для поддержания заранее предусмотренного отношения одной переменной к другой. Любое отклонение нерегулируемой переменной вызывает пропорциональное изменение измеряемой переменной. Таким образом, поддерживается соотношение расходов технологического и природного газов, поступающих на конверсию, отношение топливного газа и воздуха на главные горелки и т.д.

Третий стандартный контур широко используется для зашиты технологического оборудования и контроля большого числа переменных процесса. Измеряемая переменная поступает в блоки сравнения, где сравнивается с установками. Часто их называют разомкнутыми контурами, так как они не несут функции регулирования. В данной системе работает программируемая вычислительная машина Simatik. За 0,4 с происходит процесс опроса всех переменных. И если хотя бы одна из них превышает заданное значение, то машина выдает сигнал тревоги на ЦПУ, в случае непринятия персоналом соответствующих мер и превышения значения блокировки происходит остановка процесса металлизации. Оповестительная система построена на принципе «первый прибыл - первым обслужен», т.е. сообщает оператору, какая неполадка возникла первой.


57

Четвертый стандартный контур относится к свободно программируемым логическим регуляторам (система PLC) для обеспечения многорежимных блокировок и управления электродвигателями. Это относится к системам транспорта окисленных и металлизованных окатышей, системам оборотного водоснабжения установок и т.д. Основное различие между системой PLC и обычной релейной системой заключается в возможности изменять программу работы электродвигателей без физической модификации схемы соединений. То же можно сказать и о системе Simatik, где можно при помощи программатора, изменять блокировки и очередность работы оборудования.

Пятый стандартный контур - это контур ручного управления.

В качестве исполнительного механизма в системах автоматического регулирования используются пневматические регулирующие клапаны и заслонки мотылькового типа. Основной элемент пневматического исполнительного механизма - мембрана с пружиной. Источником энергии является сжатый воздух, очищенный от масел, пыли и имеющий точку росы -40 °С. По положению клапанов в момент аварийного отключения воздуха КИП их делят на две группы:

О - открытый и 3 - закрытый. Открытие и закрытие клапанов осуществляется под действием пружины.

В качестве переключающих устройств для отсекателей используются электропневматические клапаны, действующие по принципу - ток открывает подачу воздуха в одну из полостей пневмопривода отсечного клапана. При прекращении питания катушки соленоида электрическим током происходит сброс воздуха из пневмопривода в атмосферу. В зависимости от места установки отсечных клапанов и их назначения принцип действия выбирают таким образом, чтобы при прекращении подачи электроэнергии и воздуха отсечные клапаны сработали от пружин. При этом одни клапаны закрываются, обеспечивая надежную отсечку природного газа, топливного газа и т.д., а другие открываются,

               58

обеспечивая подачу инертного газа в газовые системы установки. Особое внимание следует уделять проверке времени срабатывания отсечных клапанов и надежности их срабатывания [6].

Контрольно-измерительная аппаратура и средства автоматизации постоянно изменяются. Уже сейчас на многих заводах прямого восстановления используют компьютеры для сбора технологических данных с установок металлизации. Данные используются для разработки программ и методов управления процессом при помощи ЭВМ.

3.28.3. Основные контуры регулирования в модулях прямого восстановления

Для оптимального управления работой установок прямого восстановления "Мидрекс" необходимо наблюдать за большим числом контуров измерения и регулирования. Ввиду сложности технологических взаимосвязей в процессе эксплуатационный персонал должен иметь глубокие знания и большой опыт работы на установке, чтобы вести процесс по возможности без неполадок и получать хорошие показатели.

3.28.4. Параметры регулирования модулей прямого восстановления

Таблица 3.1.

1 .Регулируемая величина 

Объект воздействия 

Измеряемая величина, место измерения 

2.Давление в системе 

Топливный колошниковый газ к реформеру 

Давление за скруббером колошникового газа 

3. Влажность 

Соотношения между 

Температура 

59

60

3.29. Расчеты потоков газов и материалов после реконструкции установки металлизации

Цель расчета: получить исходные данные для расчетов рекуператора, материально-теплового баланса, технико-экономических показателей и определить какие узлы установки необходимо расшивать или увеличить их производительность.

1,Исходные данные.

61

В проекте приняты следующие допущения:

-   химический состав  окисленных окатышей,  металлизованного продукта,   восстановительного,   колошникового   и   топливного   газов остаются такими же, как и до реконструкции;

- параметры работы реформера и рекуператоров на дымовой части установки не изменяются;

-   для расчетов  за исходную  базу  берутся  результаты  работы установки металлизации №2 за январь 2002 г. (см. табл. 3.2. и 3.3.).

Таблица 3.2. Характеристика потоков материала.

Наименование потока 

Кол ичес тво, т/ч 

Химический состав, % (мае.) 

Степень металли зации 

РЕобщ 

FEO 

02(Fe) 

С 

СаО 

S1O2 

Окисленные окатыши 

88,1 5 

66,70 

0,16 

28,57 

0,0 

1,41 

2,99 

0,00 

Металлизованн ый продукт 

63,6

2 

90,91 

3,66 

0,81 

1,74 

1,95 

3,99 

96,87 

Таблица 3.-

1 

 

 

Порядковый номер и наименование потока 

Расхо

д,

тыс.н мЗ/ч 

Тем пера тура 

Да вле ни е, бар 

Химический состав, % (об.) 

СО 

Н2 

СО2 

Н2О 

спн m 

N2 

02 

1 .Природный газ 

20,697 

20,0 

3,47 

0,0 

0,0 

0,21 

0,00 

97,82 

1,97 

0,0 

1а-на конверсию 

12,756 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16 -на коррекцию 

1,616 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1в -в промзону 

1,483 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1г -в зону охлаждения 

0,00 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1д -на главн. горелки 

2,825 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1е -на вспом горелки 

0,892 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Топливный газ 

25,515 

29,0 

0,10 

24,90 

46,18 

20,39 

3,56 

2,03 

2,94 

0,0 

62

3. Техно логич еский газ 

57,411 

70,0 

1,21 

22,70 

40,48 

18,71 

14,38 

1,37 

2,36 

0,0 

За ас!ррос^ охлая^Йающ. 

0,0 

4. Смешанный газ 

70,167 

443,0 

1,15 

18,57 

33,12 

15,35 

11,76 

18,91 

2,29 

0,0 

5.Конвертиро ванный газ 

95,782 

927,0 

0,89 

36,06 

54,12 

2,53 

5,22 

0,38 

1,69 

0,0 

6. Холод нь^ конвертхГаз 

1,561 

5,00 

0,89 

37,87 

56,85 

2,66 

0,45 

0,40 

1.77 

0.0 

ба.-сбросуй охлЪкрйощ. 

0,0 

7.Охлаждающ ий газ -вход 

57,124 

36,0 

0,97 

6,34 

62,82 

1,40 

3,08 

15,53 

10,83 

0,0 

7а -сброс в топливн. 

0,876 

76 -сброс в восстан. 

0,0 

7в -выход из печи 

57,896 

457,0 

0,82 

6,35 

62,93 

1.40 

2,90 

15,56 

10,85 

0,0 

7г -переток в промзону 

2,333 

8. Восстановит ельный газ 

97.406 

902,00 

0,89 

35,46 

53,22 

2,49 

5,14 

2,00 

1,69 

0,0 

8а -переток в короба (, х,, , 

0,0 

9. Переток в зону восст. 

3,170 

686,0 

0,82 

5,05 

61,34 

0,99 

2,77 

19,27 

10,59 

0,0 

Ю.Исходный газ 

100,641 

893,0 

0,82 

34,44 

53,58 

2,48 

5,02 

2,54 

1,94 

0,0 

11. Отработан ный газ 

99,990 

447,0 

0,36 

19,36 

34,47 

15,77 

27,29 

1,17 

1,95 

0,0 

12. Колошник овый газ 

108,059 

258,0 

0,36 

17,91 

31,90 

14,72 

31,97 

1,08 

2,42 

0,0 

13. Инертный газ^НГДЗ) 

2,924 

5,00 

1,12 

0,0 

0,0 

17,29 

0,41 

0,0 

80,79 

1,51 

13а -переток в печь 

2,632 

14. Инертный газ (ВГДЗ) 

1,074 

5,00 

1,12 

0,0 

0,0 

18,08 

0,41 

0,0 

80,41 

1,10 

1 4а -переток в печь 

0,806 

15. Воздух на главные горелки 

78,569 

550,0 

0,17 

0,0 

0,0 

0,0 

0,99 

0,0 

78,22 

20,7 9 

15а -на всп. горелки 

9,282 

-5,0 

16. Дымовой газ 

108,052 

1312,0 

0,0 

0,0 

0,0 

14,62 

19,50 

0,0 

64,99 

0,89 

16а-в рекуператор 

98,052 

1156,0 


63

3.29.1. Часовой расход окисленных и металлизованных окатышей

Окисленные окатыши.

Согласно заданию прирост производительности составит 10%. Исходный расход (см. табл.3.2) - 88,15 т/ч. Часовой расход окисленных окатышей составит:

88,15x1,1=96,97 т/ч.

Металлизованные окатыши.

Исходный      расход      (табл. 3.2) 63,62      т/ч.      Часовая

производительность после реконструкции:

63,62x1,1= 69,98 т/ч. Округляем до 70 т/ч.

3.29.2. Часовые расходы газовых потоков

Большинство потоков газа в шахтной печи изменится пропорционально изменению производительности, так как технологические параметры процесса металлизации окатышей будут неизменными, исключение составляет поток топливного газа (см. ниже).

. .

Часовой расход восстановительного газа.

.

Исходный расход (табл.3.2) - 97406 нм3/ч. После реконструкции: 97406x1,1-107147 нм3/ч.

64

Отработанный газ.

Исходный расход (табл. 3.2) - 99990 нм3/ч.

Процесс газового восстановления происходит без изменения объема газа, поэтому количество отработанного газа равно количеству восстановительного. К отработанному газу прибавляется небольшая часть перетока из промежуточной зоны шахтной печи.

Расход колошникового газа.

В идеальном случае количества отработанного газа и колошникового равны. В реальности к отработанному газу добавляются пары воды от меловой суспензии, поэтому количество колошникового газа увеличивается, а температура уменьшается.

Исходный расход (табл.3.2) - 108059 нм3/ч.

После реконструкции:

108059x1,1=118865 нм3/ч.

Расход охлаждающего газа

Исходный расход - 57124 нм3/ч. После реконструкции: 57124x1,1= 62836 нм3/ч.

Расход топливного газа.

Расход топливного газа после реконструкции изменится не так как предыдущие газовые потоки, а по-другому.

Это объясняется тем, что дополнительное количество восстановительного газа будет производится не в реформере, а в газо-


 65

кислородной горелке. Газовые потоки в реформере остаются неизменными, в том числе поток технологического газа. А так как поток восстановительного газа увеличивается и соответственно увеличивается поток колошникового газа, то после деления последнего на технологический и топливный газы в топливный перейдет весь добавочный колошниковый газ с учетом удаления влаги в скруббере колошникового газа.

3.29.3. Количество добавочных газов

Количество добавочного колошникового газа.

118865-108059=10806 нм3/ч. Количество сухого добавочного газа.

10806х(1-0,3197)= 7351,3 0,3197 - содержание ШО в колошниковом газе (табл. 3.3.).

Количество добавочного топливного газа.

0,9644 0,9644 - доля сухой части топливного газа, д. ед. (табл. 3.3.).

Количество топливного газа после реконструкции. 25515+7623= 33138 нм3/ч.

66

3.29.4. Количество кислорода и природного газа на кислородную конверсию

Для упрощения расчета принимаем, что природный газ состоит на 98% из метана. В качестве окислителя используется технический кислород ОЭМК с чистотой 99,9%.

Количество кислорода и СН4 на получение 1м3 (Н2 и СО):

СЯ4+-О2-»СО+2Я2,

3    0,5м3 Зм3,

0,333м330,167м33    1м3.

Количество Н2 и СО в добавочном восстановительном газе: (107147 - 97406)х(0,3546 + 0,5322)= 8638 нм3/ч.

Часовое количество кислорода и СН4 необходимое для получения восстановителей (СО и Ш):

О2 - 0,167 м33 х 8638 нм3/ч = 1443 нм3/ч. СН4 - 0,333 х 8638 = 2877 нм3/ч.

Количество кислорода и метана на получение 1м3 окислителей (СО2 + Н2О):

СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О,

3     2м3      (1м3     2м3) = 3м3,

СН4 - 0,333 м33,




О2 - 0,667 м33.

Количество окислителей в добавочном восстановительном газе: \

9741 х (0,0249+0,0514) = 743 нм3/ч.

Количество кислорода и метана на получение окислителей в восстановительном газе:

СН4   0,333 х 743 нм3/ч = 247 нм3/ч. О2      0,667 х 743 нм3/ч = 496 нм3/ч.

Количество метана не прореагированного в дополнительном восстановительном газе.

9741x0,02 = 195м3.

3.29.5. Суммарный расход природного газа и кислорода на кислородную конверсию

Природный газ:

(2877+247+195):0,98 = 3387 нм3/м. Кислород:

1443+496= 1939 нм3/ч. Соотношение О2/СН4

1939/3387x0,98 = 0,561 м33.

 67


68

3.29.6. Количество природного газа, заменяемого дополнительным топливным газом

Химическая теплота добавочного топливного газа:

7623 м3/ч х 8857,64 кДж/м3 = 675217 кДж/м3

Эквивалентное количество природного газа (по теплоте) при теплотворной способности 35669 кДж/м3:

67521790: 35669 = 1893 нм3/ч.

Количество природного газа необходимого в главные горелки:

2825-1893 = 932 нм3/ч.

3.29.7 Снижение расхода природного газа за счет подогрева

топливного газа

Количество тепла топливного газа (энтальпия):

2893868 Вт х 3600 : 1000 = 10417925 кДж/ч.

Количество природного газа, снимаемого с отопления реформера за счет физического тепла топливного газа:

10417925: 35669 - 292,1м3/ч. То же на 1 т. продукта:

292Д:70 = 4,2м3/т.


69

3.29.8. Расход природного газа на установку в целом

К потоку природного газа добавляется газ пошедший в газокислородную   горелку   и   убавляется   снятый   с   горелок   за   счет добавочного топливного газа и подогрева всего топливного газа: 20697 + 3387 - (2825 - 932) - 292,1 = 21898,9 нм3/ч.

Таблица 3.4. Результаты расчетов часовых расходов после реконструкции.

Наименование газа 

Часовой расход, нм3 

До реконструкц

ИИ 

После реконструкц

ИИ 

1 . Восстановительный 

97406 

107147 

2. Отработанный 

99990 

3. Колошниковый 

108059 

118865 

4. Технологический 

57411 

57411 

5. Топливный 

25515 

33138 

6. Природный в газо-кислородную горелку 

3387 

7. Кислород в газо-кислородную горелку 

1939 

8. Природный газ в главные горелки 

2825 

932 

9. Суммарное количество природного газа на установку 

20697 

21899 

10. Часовая производительность по металлизованному продукту,т/ч 

63,62 

70,0 


70

Удельный    расход    природного    газа    на    установку    после реконструкции: 21899: 70 = 312,8 м3/т.

Удельный расход кислорода: 1939: 70 = 27,7 м3/т.

 


70

'асчет и конструирование рекуператора топливного газа

£ Выбор типа и основных параметров рекуператора. На выбор рекуператора влияют следующие факторы:

- тип    нагреваемой    среды    и   требования    к    газоплотности
рекуператора;

температурный уровень окружающей и нагреваемой сред;

степень коррозийной стойкости греющей и нагреваемой среды;

допустимая масса и габариты рекуператора;

максимальный срок службы;

требуемая эффективность теплопередачи;

запыленность и абразивность греющего потока;

стойкость к температурным колебаниям.

Первое из требований определяет метод изготовления рекуператора: он должен быть газоплотный и, следовательно, сварной, т.е. изготовлен из свариваемого металла. Уровень температур определяет тип теплопередачи: рекуператор должен быть конвективным противоточным с развитой поверхностью теплообмена и высокой скоростью течения сред в рекуператоре. Колошниковый газ является влагонасыщенным и с большим содержанием углекислоты, водорода и СО. Это очень агрессивная среда, где можно наблюдать в случае применения стали углекислотную коррозию, водородное охрупчивание, науглероживание металла и изменение его механических характеристик. Топливный газ имеет содержание влаги на порядок меньше, но остальные компоненты остаются теми же, что и у колошникового газа. Таким образом, материал рекуператора должен быть коррозионно-стойким и выполнен из высоколегированного сплава.

Так как рекуператор должен быть вмонтирован в существующий трубопровод, находящийся на высоте около 35-40 м, его масса должна быть минимально-возможной. Габариты рекуператора должны быть такими, чтобы вписаться на вертикальном участке газохода в'


71

промежуток между скруббером колошникового газа и поворотом трубопровода из шахтной печи. Малая высота наталкивает на то, что рекуператор должен иметь поперечное сечение соизмеримое с высотой.

Срок службы рекуператора должен быть не менее 2-х межремонтных периодов, продолжительностью каждый 2 года, т.е. 4 года. Это требование вытекает из сложности демонтажа и замены рекуператора на большой высоте, требующего значительного времени и что возможно только в большой капитальный ремонт печи.

Ограниченность в размерах выдвигает требования о высокой эффективности теплопередачи. Этому требованию из известных конструкций отвечает поперечно-противоточный рекуператор. Для увеличения коэффициента теплопередачи применяют так, же игольчатую конструкцию рекуператора. ВНИИМТ разрабатывает стержневой стальной рекуператор, имеющий коэффициент теплопередачи в 1,5 раза выше, чем у обычных гладкотрубных рекуператоров.

Колошниковый газ является запыленным газом, поэтому конструкция и материал рекуператора должны противостоять абразивному износу. В цветной металлургии применяют кожухотрубные рекуператоры, в которых греющий газ снизу-вверх или сверху-вниз проходит внутри труб, а прогреваемая чистая среда проходит по межтрубному пространству. На установках металлизации HYL-III (ЛГОК) устанавливают противоточный кожухотрубный рекуператор для подогрева восстановительного газа.

Остановим свой выбор на кожехотрубном рекуператоре. Так как установка металлизации может часто останавливаться, то конструкция рекуператора должна быть "плавающей", т.е. иметь возможность внутренней части удлиняться и укорачиваться без нарушения газоплотности.

Таким образом, определяем тип, конструктивные особенности проектируемого рекуператора: конвективный, перекрестно-.


72

противоточный,     четырех    ходовой,    кожухотрубный,    сварной    из коррозионно-стойкой стали.

4.1. Тепловой расчет и определение размеров рекуператора

Объем нагреваемого топливного газа

(при входе в рекуператор), м3/ч 33138

Объем колошникового газа

(при входе в рекуператор), м3/ч 118865

Температура подогрева топливного газа, °С 250

Начальная температура топливного газа, °С 30

Температура колошникового газа перед рекуператором, °С 300

 

 

V =

 3600

118865 3600

 = 33,02 М3/С.

 (4.1) (4.2)

Таблица 4.1.

Средняя объемная теплоемкость топливного газа (см. Табл.П.4.1,114.2).

СО 

Н2 

СО2 

Н2О 

СН4 

N2 

% содержание 

24,90 

46,18 

20,39 

3,56 

2,03 

2,94 

Теплоемкость 

1,312 

1,298 

1,825 

1,530 

1,822 

1,307 

,= 1,312-0,249 + 1,298-0,462 + 1,825-0,204 + 1,53-0,0356 + 1,822-0,0203 +

1,307-0,0294 = 1,429 кДж/(м3-°С). Энтальпия топливного газа после рекуператора:

33138-1,429(250-30)

= 2893868 Вт,     (4.3)

II         • Т   Т \ Т Т / -,   ,

3,6

где vt - расход топливного газа, м3/ч;


73

ct - теплоемкость топливного газа при температуре 250 °С;

tj" - температура топливного газа на выходе из рекуператора, °С;

tr - температура топливного газа на входе в рекуператор, °С;

Принимаю потери тепла в окружающую среду равными 10%. Количество тепла, которое колошниковый газ должен передать в рекуператоре:

2893868

(4.4)

= 3215409 Вт.

Уперед         q <

j*

Энтальпия колошникового газа, входящего в рекуператор, при средней объемной теплоемкости (см. Табл. П.4.1, П.4.2.).

Таблица 4.2. Средняя объемная теплоемкость колошникового газа.

СО 

Н2 

СО2 

Н2О 

СН4 

N2 

% содержание 

17,91 

31,90 

14,72 

31,97 

1,08 

2,42 

Теплоемкость 

1,316 

1,299 

1,862 

1,542 

1,886 

1,310 

ск= 1,316-0,1791 + 1,299-0,3190 + 1,862-0,1472 + 1,542-0,3197 + 1,886-0,0108 + 1,310-0,0242= 1,469кДж/(м3-°С).

118865-1,469-300

JK=VK-cK-fK=- - = 14551057Вт,        (4.5)

3,6

где vk - расход колошникового газа, м3/ч;

ck - теплопроводность колошникового газа кДж/(м3-°С);

ik' - температура колошникового газа на входе в рекуператор, °С.

Энтальпия колошникового газа, уходящего из рекуператора:

<&. =Чк-вперед =14551057-3215409 = 11335648 Вт.       (4.6)

Рассчитаю     объемную     теплоемкость     колошникового     газа, уходящего из рекуператора, предварительно принимая: tK"=200°C, ск=1,448 кДж/(м3-°С).


74

Таблица 4.3. Средняя объемная теплоемкость колошникового газа.

^ 

СО 

Н2 

СО2 

Н2О 

СН4 

N2 

% содержание 

17,91 

31,90 

14,72 

31,97 

1,08 

2,42 

Теплоемкость 

1,307 

1,297 

1,787 

1,522 

1,758 

1,303 

ск= 1,307-0,1791 + 1,297-0,3190 + 1,787-0,1472 + 1,522-0,3197

1,758-0,0108 + 1,303-0,0242= 1,448кДж/(м3-°С). Температура колошникового газа, уходящего из рекуператора:

VK-cK     118865-1,448 Принимаю в рекуператоре схему противотока:

tT'= 30 °С -> tx"=250 °C;

tK"= 237 °С *- tK-300 °C;

тнлч =t'K-t"K =300-250 = 50°С;

т кон =*к-'т= 237 - 30 = 207 °С

Средняя логарифмическая разность температур:

т„-г„        50-207

Т<Р =

2'3'Ig™     2'3'lg2^

 

(4.8) (4.9)

(4.10)

Принимаю условную скорость колошникового и топливного газов в рекуператоре:

юк =15 м/с;    Ют = 10 м/с.

(4.11) (4.12)

Общее сечение каналов для прохождения топливного газа должно быть:

=-     =         = 0,921м2

щ       10

/г ~"        ~    , е    ~ 2,

Ш,,         15

1   Л


75


76

Фактическая скорость топливного газа при температуре 140 °С:

(4.20)

140

1 = 15,12 М/С.

£* I Э

По номограмме [7] ан= 64. Поправочные коэффициенты:

С22=1,0;С5=1,0;СФ=1,0.

ат = \,\ЬЪанС2СвСф = 1,163 - 64 • 1 • 1 • 1 = 74,43 Вт/( м2 °С),   (4.21)

где ан - коэффициент теплоотдачи конвекцией при поперечном омывании шахматных гладкотрубных пучков;

С и Cs - поправочные коэффициенты, учитывающие взаимное

расположение труб;

Сф- коэффициент, учитывающий влияние изменения физических характеристик в зависимости от температуры и состава газа.

Средняя температура колошникового газа в рекуператоре:

300 + 237    _„с (422)

Фактическая скорость колошникового газа:

= 22,9М/С. (4.23)

Таблица 4.4. Коэффициент кинематической вязкости (см. табл. ПАЗ).

 

СО 

Н2 

СО2 

Н2О 

СН4 

N2 

% содержание 

17,91 

31,90 

14,72 

31,97 

1,08 

2,42 

коэф. кинемат. вязк. 

40,45 

278 

23,90 

44,35 

46,50 

40,55 

d = 40,45-0,179 + 278-0,319 + 23,90-0,147 + 44,35-0,3197+

46,50-0,0108 + 40,55-0,0242 * Ш^-Ю^м'/с. Критерий Рейнольдса:

Re = ^=^MZL = I4524. (4.24)

v       115,098 -10~6



78

4.2. Максимальная температура стенки рекуператора

Имеем

ат = 74,43 Вт/(м2 °С);

ая =69,12 Вт/(м20С). Отношение

ат    74,43

= 1,077.

ак    69,12 По графику, изображенному на рис.20 [7], получаем

'/Т 'т *ГТ £О\) /   л     л /ч ч

-21 L. = 0,49 = -^ . (4.30)

/,-/; 300-250

Отсюда максимальная температура стенки ^=274,5 °С.

4.3. Потери давления в рекуператоре на пути топливного газа

Определяю сопротивление рекуператорных труб.

Фактическая  скорость  топливного   газа  в  узком   сечении  при

/ГСР=140°С; а>т =15,12 м/с; ^ = ^ = 1,5.; d = 0,08 м. Общее число рядов

d     d

труб (4 хода) z2 = 4 • 26 = 104.

По этим данным, согласно номограмме, изображенной на рис.21 [7], получаем:

С, =1,4; Cd =0,78; ДА = 2,2.

Аэродинамическое     сопротивление     пучков     труб     (внешнее обтекание)

/г, = 9,8lCsCdAh(z2 +1) = 9,81 • 1,4 • 0,78 • 2,2(104 +1) = 2475 Н/м2.  (4.31)

Определим потери давления на повороты в переходных коробках топливного газа (на 180°).

Скорость топливного газа в переходных коробках принимаю


79

о)т = 8 м/с.

Учитывая    наличие    закруглений    наружных   стенок   коробок, принимаю коэффициент сопротивления при повороте на 90° в коробке 5 =11,0. В нашем рекуператоре всего три коробки, причем в каждой из них струя газа поворачивается на 180°.

Общий   коэффициент   сопротивления   для   всех   трех   коробок составит

5=1,0-2-3=6,0; /f =140°С;

Таблица 4.5. Плотность топливного газа (см. Табл.П.4.4., П.4.5.).

СО 

Н2 

СО2 

Н2О 

СН4 

N2 

% содержание 

24,90 

46,18 

20,39 

3,56 

2,03 

2,94 

плотность 

0,818 

0,0588 

1,287 

1,966 

0,469 

0,818 

уо= 0,818-0,249 + 0,0588-0,4618 + 1,287-0,2039 + 1,966-0,0356 +

0,469-0,0203 + 0,818-0,0294 = 0,597 кг/м3. Потери давления от местных сопротивлений:

1 НУм2.     (4.32)

Определю потери давления в подводящей коробке топливного газа (диффузоре).

Скорость топливного газа в подводящем газопроводе принимаю равной <уг=12м/с.

Отношение сечений подводящего газопровода и подводящей коробки в наиболее широком сечении её принимаю

5. Л

F2    4

 0,5 .Угол раскрытия а = 40°.

р При этом отношении - - коэффициент сопротивления £ = 0,25 [7].

F.


80 .      (4.33)

Определю   потери   давления   в   отводящей   газовой   коробке (конфузоре). Как и для подводящей газовой коробки, принимаю:

А= 2 = 0,5; <уг=12м/с;а = 40°.

F2     4

Коэффициент сопротивления £ = 0,29 [7].

Температура топливного газа на выходе из рекуператора it =250°С.

(4.34)

Сумма потерь давления на пути топливного газа в рекуператоре

S h = 2475 + 1 73,4 1 + 1 1,9 + 23,88 = 2684,1 9 НУм2,

«, или

2684,19

= 273,897 мм вод. СТ.

9,8

4.4. Потеря давления в рекуператоре на пути колошникового

газа

Определяю потерю давления от трения в каналах колошникового газа.

Критерий Рейнольдса Re=14524. Коэффициент трения равен:

(4.35)

-Re"

Для шероховатой металлической стенки А= 0,129; п = 0,12.

= о,041 . (4.36)

Re"     145240-12 Для колошникового газа (L = 6м; d = 0,073) /f = 269°C; <ук=14,89.


81

Таблица 4.6. Плотность колошникового газа (см. табл.П.4.4, П.4.5.).

СО 

Н2 

СО2 

Н2О 

СН4 

N2 

% содержание 

17,91 

31,90 

14,72 

31,97 

1,08 

2,42 

плотность 

1,25 

0,089 

1,978 

0,804 

0,716 

1,251 

уо= 1,25-0,1791 + 0,089-0,319 + 1,978-0,1472 + 0,804-0,3197 +

0,716-0,0108 + 1,251-0,0242 = 0,838 кг/м3. Сопротивление от трения при движении газа по трубам:

= 631Н/М2,

- = 0,041—0,838(1

d 2 273 0,073

где ц. - коэффициент трения; а)0 - средняя скорость газа, м/с;

уо - плотность колошникового газа, кг/м3; 1 + a t - бином расширения; L - длина канала, м; d - диаметр канала, м.

Определю  потерю  давления  при  входе колошникового  газа в трубы рекуператора. Принимаем £ = 3; а)к= 15 м/с; ik' = 300 °С [7]. Потеря давлений от местных сопротивлений

Иг =

= 3— 0,838(1 +   — ) = 594 Н/м2.

2 2 273

Определю потерю давления при выходе колошникового газа из труб рекуператора. Принимаем £ = 1; оот= 15 м/с; 1к"= 237 °С [7].

•J fy

H/M2.

Вычислю геометрический напор.


82

Средняя температура колошникового газа tK= 269 "С. Температура топливного газа tj = 30 °С. Высота подъема газа (длина труб) Н = L = 6

м.

Таблица 4.7. Плотность топливного газа при 30 °С ( см. табл. П.4.4., П.4.5.).

СО 

Н2 

С02 

Н2О 

СН4 

N2 

% содержание 

24,90 

46,18 

20,39 

3,56 

2,03 

2,94 

плотность 

0,65 

0,045 

0,98 

0,663 

0,34 

0,62 

уо= 0,65-0,249 + 0,045-0,4618 + 0,98-0,2039 + 0,663-0,0356 +

0,34-0,0203 + 0,62-0,0294 - 0,431 кг/м3.

А4=9,81-Я-(7г-7^ = 9,81-6-(0,712-0,431) = 16,54НУм2.    (4.37) Направление       геометрического       напора       противоположно направлению движения колошниковых газов. Поэтому в сумме потерь давления геометрический напор войдет со знаком "плюс". Сумма потерь давления на пути колошникового газа ЕЛ = 631+ 594+ 176+ 16,54 = 1417,5 Н/м2. или

1417,5

- = 145 ММ. ВОД. СТ. 9,81

4.5. Тепловой баланс рекуператора

Приход тепла. Колошниковый газ ск= 1,469 кДж/(м3-°С); t'K= 300 °С; Vk= 118865 м3/ч.

(4.38)

Q'K=cK-VK-t'K= 1,469 • 1 18865 • 300 = 52383806 кДж/ч - 14,55 1 1 МВт.


 83

Топливный газ

ст= 1,366 кДж/(м3-°С);  *;= 30 °С; VT = 33138 м3/ч.

Таблица 4.8.

Теплоемкость топливного газа при температуре 30 °С (см. табл. П.4.4., П.4.5.).

СО 

Н2 

СО2 

Н2О 

СН4 

N2 

% содержание 

24,90 

46,18 

20,39 

3,56 

2,03 

2,94 

Теплоемкость 

1,299 

1,279 

1,612 

1,496 

1,580 

1,299 

ст= 1,299-0,249 + 1,279-0,4618 + 1,612-0,2039 + 1,496-0,0356 +

1,58-0,0203 + 1,299-0,0294 = 1,366 кДж/(м3-°С). QT =cT-VT-t'T =1,366-33138-30 = 1357995 кДж/ч = 0,377 МВт.

Расход тепла. Колошниковый газ: ск= 1,452 кДж/(м3-°С); t'K= 237 °С; Vk= 118865м3/ч.

Таблица 4.9.

Теплоемкость колошникового газа.

СО 

Н2 

СО2 

Н2О 

СН4 

N2 

% содержание 

17,91 

31,90 

14,72 

31,97 

1,08 

2,42 

Теплоемкость 

1,309 

1,297 

1,798 

1,528 

1,785 

1,306 

ск= 1,309-0,179 + 1,297-0,319 + 1,798-0,147 + 1,528-0,3197 +

1,785-0,0108 + 1,306-0,0242 = 1,452 кДж/(м3-°С). qk=ck-vk-*'k= !'452' 118865 • 237 = 40904299 кДж/ч = 11,362МВт.


84

Топливный газ:

ст= 1,428 кДж/(м3-°С); t'T'= 250 °С; VT= 33138 м3/ч.

Таблица 4.10.

Теплоемкось топливного газа.

СО 

Н2 

СО2 

Н2О 

СН4 

N2 

% содержание 

24,90 

46,18 

20,39 

3,56 

2,03 

2,94 

Теплоемкость 

1,311 

1,298 

1,825 

1,532 

1,822 

1,307 

ст= 1,311-0,249 + 1,298-0,4618 + 1,825-0,2039 + 1,532-0,0356 + 1,822-0,0203 + 1,307-0,0294 = 1,428 кДж/(м3-°С).

Q'r' = cT-VT-t? (4.39)

q; = ст -VT -t" = 1,428-33138-250 = 11829641кДж/ч = 3,28601 МВт.

Q' +Q' ~qk +qt- (4.40)

14,5511 + 0,3772208 = 11,362 + 3,28601, 14,92832 Вт ==14,64801 Вт.

^14,92832-14,64801^ ^         14,92832         J

(4.41)

Погрешность лежит в пределах нормы (2%). Расчет произведен верно.

4.6.Тепловой баланс скруббера колошникового газа

Влага колошникового газа:

VK • %Н2О = 118865 • 0,3197 = 38001 м3 пара, где 118865 - расход колошникового газа, м3/ч; 31,97 % - содержание влаги в колошниковом газе.


85

Объем технологического газа без учета паров воды:

574П.(1-0.1438) (1-0,1248)

где 14,38 % - содержание воды в технологическом газе на входе в скруббер;

12,48 % - содержание воды в технологическом газе на выходе из скруббера (до компрессии) [9].

Влага технологического газа из скруббера:

VTX • %Н2О = 56164,7 • 0,1248 = 7009 м3 пара. Влага топливного газа:

" ','

VT • %Н2О = зз 138 • 0,0356 = 1179,7 м3 пара, где 33138 - расход топливного газа м3/ч; 3,56 % - содержание влаги в топливном газе. Сконденсировано в технологической части скруббера: 38001-0,6664   =  25324   м3   -   пара  с   колошниковым   газом   на технологический,      где      66,64      %      -      процентное      отношение технологического газа.

25324 - 7009 = 18315 м3 пара, 18315-18

= 14717 кг/ч.

22,4

Сконденсировано в топливной части скруббера: 38001-0,3336   =   12677   м3   -   пара  с   колошниковым   газом   на топливный, где 33,36 % - процентное отношение топливного газа.

12677 - 1179,7 = 11497 м3 пара, 11497-18

= 9239 кг/ч.

22,4

Часть технологического газа. Приход. Колошникового газа на технологический:

79212 м3/ч • 237 °С • 1,439 = 27014698 кДж/ч,

*

где 234 °С - температура колошникового газа на входе в скруббер.


Вода на охлаждение:

V -25 °С • 4,187= V -104,675 кДж/кг.

Расход. Технологический газ:

49155,7м3/ч • 70 °С • 1,388 = 4775968 кДж/ч. Конденсат:

14717 м3/ч • 50 °С • 4,187 - 3081004 кДж/ч. Вода на охлаждение:

V • 50 °С • 4,187= V • 209,35 кДж/кг. Итого:

27014698 + V • 104,675 = 4775968 + 3081004 + V • 209,35;

104,675 V = 19157726; V - 183021 кг/ч или 183,021 м3/ч.

Часть топливного газа. Приход. Колошниковый газ на топливный:

39653 м3/ч • 234 °С • 1,439 = 13523378 кДж/ч. Вода на охлаждение:

V • 104,675 кДж/кг. Расход. Топливный газ:

31958 м3/ч • 29 °С • 1,361 = 1261362 кДж/ч. Конденсат:

9232 м3/ч • 50 °С • 4,187 = 1934185 кДж/ч. Вода на охлаждение:

V • 50 °С-4,187. Итого:

13523378 + V • 25 °С • 4,187 = 1261362 + 1934185 +


87

+ V • 50 °С • 4,187; 104,675 -V= 10327831; V = 98666 кг/ч или (98,666 м3/ч). Всего воды:

183,021 м3/ч + 98,666 м3/ч = 281,687 м3/ч.

В базовом варианте проекта предусмотрен расход воды в размере 500 м3/ч [9]. Следовательно, резерв воды составит 218,313 м3/ч.

4.7. Расчет потерь в газопроводе топливного газа

Сопротивление трения (см. рис. П.4.1.).

Диаметр трубопровода: d = 900 мм.

Длина трубопровода:

L = 256 + 4916 + 5700 + 2840 + 14362 + 2500 - 30 574 мм.

Re'

 , А= 0,129, п = 0,12.

 

Критерий Рейнольдса Re =

 co-d

 

 Площадь сечения F = п d2/4 = 3,14-0,92/4 = 0,63. Скорость движения газа в трубопроводе:

о = yl. = Ml = 14,6 м/с. F    0,63

Таблица 4.11. Кинематическая вязкость топливного газа.

СО 

Н2 

С02 

Н2О 

СН4 

N2 

% содержание 

24,90 

46,18 

20,39 

3,56 

2,03 

2,94 

коэф. кин. вязк. 

40,45 

278 

23,9 

44,35 

46,5 

40,55 


88

v = (40,45-0,249 + 278-0,4618 + 23,9-0,2039 + 44,35-0,0356 + 46,5-0,0203 + 40,55-0,0294)-1Q-6   = 147,041 • 10"6 м2/с.

(o-d        14,6-0,9

=89363.

147,041-10

Отсюда:

Таблица 4.12. Плотность топливного газа при температуре 240 °С.

СО 

Н2 

СО2 

ШО 

СН4 

N2 

% содержание 

24,90 

46,18 

20,39 

3,56 

2,03 

2,94 

плотность 

0,658 

0,0474 

1,03497 

0,4196 

0,3774 

0,6586 

= 0,658-0,249 + 0,0474-0,4618 + 1,035-0,2039 + 0,4196-0,0356 + 0,3774-0,0203 + 0,6586-0,0294 = 0,43873 кг/м3.

L = 0,0328
d 2

 0,43873(14-

 ^)^1 273    900

 = 97,9 Н/м2.

Местные сопротивления (см рис.П.4.1).

Коэффициенты местных сопротивлений (в зависимости от угла поворота [7]): £ 1- 0,02; £ 2= 1,05; £ 3= 0,275; £ 4= 1,05; £ 5= 1,05.

^-y,(! + «/) = (0,02 + 1,05 + 0,275 + 1,05 + 1,05)-   -0,439(1 + - -) = 302,7H/M2
2 2 273

Геометрические потери давления.

™ГЕОМ  ~ ^S\7 В ~~ 7т ) •

Hg(yB-yT) = 4,916-9,81(1,29-0,439) = 41 Н/М2; = Hg(YB - 7Т ) = 8,57 - 9,81(1,29 - 0,439) = 71,6; = 71,6-41 = 30,6 Н/м2.


89


Охрана труда и окружающей среды

 

 

 Охрана труда - это система законодательных актов и соответствующих им социально-экономических, технических, гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Задача охраны труда - свести к минимуму вероятность поражения и заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда. Реальные производственные условия характеризуются, как правило, наличием некоторых опасностей и вредностей.

Законодательной базой охраны труда являются:

Федеральный закон об основах охраны труда в Российской Федерации (от 23 июня 1999 года), .закон Белгородской области об охране труда (от25 марта 1999 года), кодекс законов о труде с изменениями и дополнениями.

Настоящий Федеральный закон устанавливает правовые основы регулирования отношений в области охраны труда между работодателями и работниками и направлен на создание условий труда, соответствующих требованиям сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности.

Законодательство Российской Федерации об охране труда основывается на Конституции Российской Федерации и состоит из настоящего Федерального закона, других федеральных законов и иных нормативных правовых актов Российской Федерации, а также законов и иных нормативных правовых актов субъектов Российской Федерации.

Государственными нормативными требованиями охраны труда устанавливаются правила, процедуры и критерии, направленные на сохранение жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности.

Требования охраны труда обязятельны для исполнения юридическими и физическими лицами при осуществлении ими любых видов деятельности, в том числе при проектировании, строительстве (реконструкции) и эксплуатации объектов, конструировании машин, механизмов и другого оборудования, разработке технологических процессов, организации производства и труда.

Порядок разработки и утверждения подзаконных нормативных правовых актов об охране труда, а также сроки их пересмотра устанавливаются Правительством Российской Федерации.


Таблица 6.1.

Перечень видов нормативных правовых актов, содержащих государственные нормативные требования охраны труда

(утвержден постановлением Правительства Российской Федерации от 23 мая 2000 г. N 399).

Федеральный орган

исполнительной власти,

утверждающий документ

 

  1.  Межотраслевые правила по охране
    труда (ПОТРМ), межотраслевые типовые
    инструкции по охране труда (ТИРМ)
  2.  Отраслевые правила по охране труда
    (ПОТРО), типовые инструкции по охране
    труда (ТИРО)
  3.  Правила безопасности (ПБ), правила
    устройства и безопасной эксплуатации
    (ПУБЭ), инструкции по безопасности
    (ИБ)
  4.  Государственные стандарты системы
    стандартов безопасности труда (ГОСТ Р
    ССБТ)
  5.  Строительные нормы и правила
    (СНиП), своды правил по
    проектированию и строительству (СП)
  6.  Государственные санитарно-
    эпидемиологические правила и
    нормативы (санитарные правила (СП),
    гигиенические нормативы (ГН),
    санитарные правила и нормы (СанПин),

Минтруд России

Федеральные органы исполнительной власти

Госгортехнадзор России Госатомнадзор России

Госстандарт России Госстрой России

Госстрой России

Минздрав России

По характеру протекающих процессов производство металлизо-ванного продукта в шахтных печах относится к токсичным, пожаро- и взрывоопасным. В связи с этим выполнение правил безопасности труда технологическим и ремонтным персоналом является одним из основных условий нормальной работы агрегатов.

Каждый рабочий должен знать общие правила безопасности, относящиеся к поведению трудящихся на территории предприятия, инструкцию по бирочной системе (ОСТ 1455-79) и инструкции по безопасным приемам труда на рабочем месте. Работы по обслуживанию установок металлизации по характеру проводимых работ относятся к работам повышенной опасности. Рабочие должны иметь соответствующую квалификацию (газовщик, горновой, водопроводчик шахтной печи), дополнительно проходить обучение по эксплуатации сосудов, работающих под давлением, компрессоров, правилам


 безопасного обслуживания газового хозяйства заводов черной металлургии (ПБГЧМ-86). Должны уметь пользоваться индивидуальными защитными средствами, газоизолирувщими аппаратами и уметь оказать первую (доврачебную) помощь пострадавшему [12].

В цехе ежегодно пересматривается план ликвидации возможных аварий, и рабочие должны четко знать его части, относящиеся к месту их работы.

В целях предотвращения производственных травм и поражения токсичными газами необходимо, чтобы обслуживающий персонал знал свойства веществ и опасные участки на рабочих местах.

К самостоятельной работе газовщиком шахтной печи отделения металлизации допускаются лица не моложе 20 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, соответствующую профессионально-техническую подготовку, сдавшие экзамены, получившие удостоверения и проинструктированные. Кроме настоящей инструкции газовщик обязан знать и выполнять требования следующих инструкций:

"Безопасность   труда.   Общая   инструкция   для   рабочих   и служащих" БТИ 0-01-99,

"Обслуживание   и   эксплуатация   газового   хозяйства"   ПТИ
00187895-ЭГ-788-97,

"План  ликвидации  возможных  аварий  в   газовом  хозяйстве
ЦОиМ" по отделению металлизации,

"Отраслевой стандарт. Бирочная система на предприятиях и
организациях черной металлургии" ОСТ 14.55-99,

- "Правила безопасности в газовом хозяйстве предприятий черной
металлургии" (ПБГЧМ-86),

- "Инструкция для слесарей-ремонтников по ремонту газового
оборудования" БТИ 43.30-99,

- "Инструкция по пожарной безопасности ЦОиМ" БТИ 43.42-99.
При движении по территории комбината, цеха или на рабочем

месте газовщик обязан выполнять требования изложенные в "Общей инструкции по технике безопасности для рабочих и служащих на ОЭМК" БТИ 0-01-99. Обход оборудования производить по установленному маршруту [10].

Опасные и вредные производственные факторы - это факторы, воздействие которых на работающих в условиях производства приводит к травме или заболеванию [13].

К опасным и вредным факторам в отделении металлизации ОЭМК в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 относятся:

загазованность;    

запыленность;

- движущиеся и вращающиеся части механизмов оборудования;           - работа на значительной высоте относительно уровня пола;

шум;


 

вибрация;

опасность поражения электрическим током;

опасность радиационного облучения.

В технологическом процессе установок металлизации применяются следующие виды газов: природный, технологический, смешанный, конвертированный, восстановительный, колошниковый, охлаждающий, топливный, сбросной, инертный и азот.

Природный газ используется для получения конвертированного и восстановительного газов, для главных и вспомогательных горелок реформера, для получения заданного содержания углерода в металлизованных окатышах и для ремонтных нужд.

Технологический газ - это очищенный, охлажденный и скомпремированный колошниковый газ. Используется в качестве окислителя при конверсии природного газа.

Смешанный газ получается в результате смешивания технологического и природного газов и, подогретый в рекуператоре до 450°С, используется для получения конвертированного газа.

Конвертированный газ получается в результате пароуглекислотной конверсии на никелевом катализаторе в реакционных трубах реформера. Используется для получения восстановительного газа.

Восстановительный газ получается в результате корректировки конвертированного газа по содержанию в нем природного газа. Используется для восстановления окисленных окатышей.

Колошниковый газ получается после восстановления окисленных окатышей. Используется как топливный газ для главных горелок реформера и для получения технологического газа.

Охлаждающий газ получается в результате корректировки по азоту части восстановительного газа. Используется для охлаждения восстановленных окатышей.

Топливный газ получается после охлаждения колошникового газа. После увеличения калорийности за счет добавления природного газа используется для главных горелок реформера.

Сбросной газ получается после регенерации молекулярных сит адсорберов сероочистки. Используется в качестве топлива в котельной ОЭМК и цехе обжига извести.

Инертный газ получается путем охлаждения и осушки части дымового газа реформера. Используется, в основном, для газодинамических затворов в установке металлизации и для инертизации печи и газопроводов.

Азот используется для частичной замены инертного газа. 1.8 Свойства газов, применяемых в технологическом процессе. В газообразном состоянии азот не имеет цвета и запаха. Плотность азота -1,183 кг/м3 . Смешиваясь с воздухом, азот понижает концентрацию кислорода в окружающей атмосфере, что может вызвать удушье.


Колошниковый, технологический, смешанный,

конвертированный, восстановительный, охлаждающий газы содержат от 20 до 60% водорода и от 18 до 40% окиси углерода, поэтому обладают отравляющи ми свойствами.

Таблица 6.2.

Пределы взрываемости газов, участвующих в технологическом процессе.

Наименование газа 

Нижний предел 

Верхний предел 

Конвертированный 

5,7% 

70,3% 

Восстановительный 

5,4% 

60,5% 

Топливный                          и технологический 

10,1% 

58,3% 

Охлаждающий 

6,2% 

39,3% 

Природный газ не имеет цвета и запаха, взрывоопасен. Удельный вес по отношению к воздуху - 0.55. При повышении содержания в воздухе до 10% и более, а также при большом содержании продуктов его полного сгорания происходит удушье от недостатка кислорода. ПДК СИ в воздухе - 1%. Пределы взрываемости - от5% до 1 5%.

Окись углерода - газ без цвета, вкуса и запаха. Удельный вес примерно равен удельному весу воздуха. Пределы взрываемости - от

Предельно допустимая концентрация окиси углерода в воздухе -20 мг/м . Смертельная доза -250 мг/м3. На организм человека оказывает общеядовитое действие, так как при вдыхании активно соединяется с гемоглобином крови в легких в достаточно устойчивое соединение, от чего наступает кислородное голодание и паралич дыхания.

Водород - бесцветный газ, без запаха, горит синеватым пламенем. Плотность по отношению к воздуху - 0,07. Пределы взрываемости - от 4 до 75%. В больших концентрациях вызывает удушье вследствие снижения концентрации кислорода.

Углекислый газ - бесцветный газ. Не имеет запаха, не горит. Удельный вес - 1.871 кг/м3. Входит в состав инертного газа. В больших количествах в воздухе приводит к удушью.

В состав сбросного газа входит метанол - побочный продукт регенерации молекулярных сит установки сероочистки природного газа. Метанол - бесцветная, легковоспламеняющаяся жидкость. Удельный вес - 0.79 кг/м , температура кипения +64.7°С. Плотность паров метанола по отношению к воздуху - 1.1, с водой смешивается во всех отношениях, са_мовоспламеняется при +436°С, пределы взрываемости - от 6 до 34.7 % объемных


В помещениях, в которых производятся работы с хладоном 22, запрещается курить, включать электронагревательные приборы, производить работы с использованием открытого огня.

В случае аварии емкостей с хладоном 22 всем работающим необходимо покинуть помещение и продолжать работу только после полного проветривания помещения (до исчезновения специфического запаха) или в изолирующих аппаратах.

В катализаторах фирмы "Мидрекс" для загрузки реакционных труб реформеров содержится никель в окисленной форме, связанный с оксидом алюминия.

Катализаторы нетоксичны, но никельсодержащая пыль обладает канцерогенным действием, поэтому все работы по подготовке и загрузке катализатора необходимо производить в респираторе. Работающие с катализатором лица должны иметь закрытую пыленепроницаемую одежду, сапоги, защитные перчатки и защитные очки.

Молекулярные сита для загрузки адсорберов установки сероочистки природного газа содержат двуокись кремния. Молекулярные сита нетоксичны, но пыль молекулярных сит способна вызвать изменения в легких вследствие действия двуокиси кремния.

При работе с молекулярными ситами обязательно использование средств защиты органов дыхания [10].

Электротравматизм может быть вызван многими причинами: неправильной эксплуатацией электрооборудования, неисправностью изоляции токоведущих частей, защитных устройств, необученностью лиц обслуживающих устройства, нарушения правил устройства электроустановок. По этому необходимо всегда помнить о смертельной опасности электрического тока для человеческого организма, даже кратковременно оказавшегося под напряжением. Знать, что сила тока величиной в 0,03 А вызывает угрозу здоровью, а в 0,1 А может привести к поражению со смертельным исходом. Устранение повреждений и неисправностей в электрических устройствах должно производиться только электриком. Электрический удар вызывается случайным прикосновением человека к токоведущей части. При этом происходит поражение всего организма. Возникает судорожная реакция мышечных волокон сердца с прекращением его действия [14].

Анализируя существующие методы предотвращения пожаров и взрывов, легко увидеть, что вся современная техника пожаровзрывоопасности основывается на трех основных принципах предотвращения воспламенения. Первый, позволяющий полностью решить проблему, состоит в исключении возможности образования взрывоопасной среды. Это предотвращение утечки горючего газа и его движения в направлениях, не предусмотренных технологическим процессом, предотвращение пылевыделения при перегрузки и работе с порошкообразными горючими материалами и др. Второй, это исключение возможности возникновения источников воспламенения


взрывоопасной среды. В иных случаях взрывоопасность технологических процессов обеспечивается использованием такого оборудования, при котором очаг горения в случае его воспламенения будет локализован в пределах агрегатов и газоходов, могущих выдерживать последствия сгорания внутри них (третий принцип) [13]. Мероприятия и средства коллективной и индивидуальной защиты.

Безопасное ведение технологического процесса металлизации обеспечивается за счет применения автоматического регулирования и дистанционного управления.

Для борьбы с выделяющимися вредностями (пыль, газ, тепло) предпринимаются следующие мероприятия:

- укрытие и аспирация узлов оборудования, работа которых сопровождается выделением пыли.

В тех местах, где применение системы обеспыливания затруднительно, используется промышленный пылесос.

Для предотвращения скопления пыли пол конвеерных галерей выполнен решетчатым;

механическая вытяжная вентиляция в зоне возможных газовыделений;

приточная вентиляция (совмещается с отоплением) всех помещений
цеха;

кондиционирование воздуха в помещениях с постоянным присутствием обслуживающего персонала.

С целью обеспечения нормативных уровней шума в помещениях предусматривается установка вентиляторов на виброизоляторах, устройства гибких вставок на воздуховодах около вентиляторов, установка шумоглушителей в системе воздуховодов, звукоизоляция помещений управления, комнат отдыха и др. помещений, оснащение компрессорного и тягодутьевого оборудования звукопоглащающими колпаками и установка на стороне всасывания и нагнетания резонансных глушителей, размещение в отдельных помещениях (воздуходувки расположеных в одном здании с насосами и установкой инертного газа).

Строительные решения (рабочие площадки, ограждения, размещение оборудования, проходы, запасные выходы и др.) предусмотренны с учетом создания безопасных условий труда.

Для создания безопасных условий труда предусматривается следующие мероприятия:

- все оборудование и трубопроводы перед вводом в эксплуатацию
используется в соответствии с определенными нормами;

для безопасного сброса давления технологического и природного газов
предусматривается использование редукционных клапонов и сжигание
газов на свече;

для взрывозащиты предусмотренны предохранительные клапаны;

- конструкция скрубберов и холодильников использует прохождение
технологических газов через водоспускной сифон;


все горелочные устройства снабжены предохранителями, сробатывающими при недостатке газа и воздуха, клапанами мгновенного действия и защитными блокировками;

- опасные зоны  оснащаются специальной автоматикой,  перед ними
устанавливаются предупреждающие таблички.

Для улучшения условий труда предусматривается механизация всех технологических процессов и транспорта. На участке шахтных печей предусмотрена установка грузопасажирского лифта грузоподъемностью 2,5 т.

Для улучшения условий труда при ремонте технологического и вспомогательного оборудования на всех участках предусматривается установка электроталей и кранбалок, а для обслуживания оборудования цеха предусматривается устройство стационарных лестниц и площадок.

Обслуживающий персонал обеспечивается необходимыми бытовыми помещениями, медпунктом, пунктом приема пищи и др.

Предусматриваются следующие системы противопожарной сигнализации:

кнопочная, приводимая в действие в ручную;

автоматическая с применением температурных датчиков.

Сигналы от обоих систем поступают в центральную диспетчерскую пожарную службы.

Работа системы сигнализации дублируется системами связи и специальными устройствами тревожной сигнализации.

На всех участках цеха металлизации для пожаротушения используется вода, поступающая по двум трубопроводам, к которым присоединяются гидранты. Для защиты от пожара на участках, связанных с применением газа используется также порошковое огнетушение, а в электоропомещения автоматические установки СО2.

На взрывоопасных участках предусматриваются мероприятия, способствующие защите от взрыва. Например, распределительные устройства выносятся за приделы взрывоопасных участков:

- устанавливаются   двигатели   во   взрывозащищаемом   исполнении;
температура  узлов   оборудования   ограничивается   значениями   более
низкими, чем температура воспламенения возможной готовой смеси;
искрящее оборудование заключается в специальные кожухи; лампы и
светильники      выполняются      с      соответствующими      защитными
устройствами [16].

Газовщик должен работать в спец. одежде, спец. обуви и средствах индивидуальной защиты согласно утверждённой норме

выдачи:

костюм х/б         ГОСТ 11.6.4.085-80 12 мес.

костюм суконный    ГОСТ 11.6.4.045-78 36 мес.

куртка ватная       ГОСТ 11.6.4.084-80 24 мес.

ботинки кожаные    ГОСТ 11.6.4.085-80 12 мес.

сапоги утеплённые   ГОСТ 11.6.4.060-78 12 мес.


Требования безопасности в аварийных ситуациях.

План ликвидации аварий в газовом хозяйстве отделения металлизации ЦОиМ.

и I. Weeta «omwmmmx aw»w ъ «,«*« пгаммъаадм.

б

Рис.6.1.

  1.  Прогар змеевика в газонагревателе с выделением газа в его
    полость и возгоранием на установки сероочистки.
  2.  Прогар трубок со смешанным газом в конвективной части
    рекуператора.
  3.  Разрыв металлорукова для подвода нагретого смешанного газа к
    реакционным трубам в подреформенном пространстве с выделением
    большого количества газа. Есть опасность возгорания газа.

4. На    сборном    газопроводе    конвертированного    газа    от
температурных   колебаний   лопнул   сварочный   стык.   Воспламенение
выделяющегося газа.

  1.  В результате грузового разряда и других явлений природы
    повреждены  газопроводы  обеих  линий  установки  сероочистки.  Нет
    возможности    закрыть    задвижки    04/8    газопроводов    очищенного
    природного газа обеих линий установки сероочистки.
  2.  Воспламенение колошникового газа в промежуточном бункере
    шахтной  печи при нарушении  верхнего газодинамического  затвора.
    Заклинило верхний отсечной шибер.
  3.  Потеря нижнего газодинамического затвора из-за кострения
    материала на выгрузке печи. Заклинило нижний отсечной шибер. Есть
    выделение газа на маятниковом разгрузочном устройстве с опасностью

 


возгорания.

  1.  Загорание металлизованного продукта на конвейере 35/1 32Т
    31.01 из-под шахтной печи.
  2.  Нарушение плотности кислородопровода в любых точках, на
    эстакадах, на газораздаточных постах.

10. Загорание пыли металлизованных окатышей в трехходовой
течке в угловой башне [11].

Газовщик обязан при возникновении аварийных ситуаций руководствоваться Планом ликвидации аварий.

При появлении трещины в реакционной трубе необходимо остановить установку металлизации, проинертизировать газопроводы и шахтную печь путем подачи инертного газа в каплеуловитель технологического газа и азота в нижний газодинамический затвор. Затем, поддерживая давление в установке металлизации не менее 5 мбар, установить заглушки на верхнем и нижнем концах реакционной трубы.

В случае появления продува с возгоранием гибкого металлорукава топливного газа необходимо остановить установку металлизации, установить заглушку на клапане 14106.1, открыть топливный клапан того коллектора, на котором произошло возгорание, и продуть коллектор инертным газом. После получения положительного анализа газа, взятого из конденсатоотводчика, установленного на конце коллектора, заменить металлорукав топливного газа.

В случае обнаружения сильной утечки газа внутри шумопоглоща-ющего колпака компрессора технологического или охлаждающего газа (порыв конденсатной линии, свищ на гибком металлорукаве подачи инертного газа в полость компрессора и так далее) необходимо немедленно остановить установку металлизации, снизить давление, открыть клапана автоматической или ускоренной продувки для инертизации компрессоров. Если не сработала вентиляция шумопоглощающего колпака, необходимо включить её в ручном режиме и после этого приступить к ликвидации аварии.

При необходимости заварки свищей на газопроводах, следует остановить установку металлизации и заварить свищи при избыточном давлении в газопроводе не менее 5 мбар и не более:

для газопроводов природного газа -1 кПа (10 мбар),

для газопроводов других газов - 3 кПа (30 мбар).

При производстве газовой резки или сварки на действующих газопроводах во избежание образования большого пламени места выхода газа необходимо чеканить асбестовым шнуром, металлическими клинышками и обмазывать мягкой шамотной глиной, смешанной с асбестовой крошкой.

На месте проведения работ необходимо иметь первичные средства пожаротушения.


При производстве сварки или газовой резки в помещениях (местах), где проложены газопроводы и где имеются газопотребляющие агрегаты, должна проводиться проверка воздуха на загазованность, при этом содержание кислорода в пробах должно быть не менее 99 % от содержания кислорода в окружающем воздухе.

В течение всего времени проведения сварки или газовой резки указанные помещения (места) должны хорошо проветриваться.

В случае подвисания шихты все ремонтные работы на шахтной печи должны быть прекращены, все лица, находящиеся вблизи печи, должны быть удалены в безопасное место [17].

Расчет взрываемое i и газов.

Природный, конвертерный, восстановительный и колошниковый газы, используемые в цехе, представляют собой смеси горючих и инертных газов. Их пределы взрываемости могут быть вычислены по формулам:

НП=100/(С1/П1+С2/П2+СЗ/ПЗ+....) ВП=1 00/(С 1/П1 *+С2/П2*-КЗ/ПЗ*+. - ••)>

где С 1 ,С2,СЗ-содержание газа в смеси,%; Ш, ГО, ПЗ-нижний предел взрываемости каждого из составляющих смеси,%; Ш*, П2*,ПЗ*-соответственно верхние пределы,%; НП и ВП - нижний и верхний пределы взрываемости смеси газов с воздухом,%.

Состав газов.

 Таблица 6.3.

Компонент 

Конвертированный газ 

Восстановительный газ 

Колошниковый газ 

СО 

36,09 

35,69 

19,63 

СО2 

2.49 

2.46 

18.52 

 

53,93 

53,33 

29,33 

№О 

5,08 

4,98 

28,98 

СН4 

0,94 

2,08 

1,46 

N2 

1,46 

1,46 

2,08 

Состав природного газа.

 Таблица 6.4.

Компонент 

С№ 

С2Нб 

СзН8 

С4Н 

СО2 

N2 

S 

% 

96.21 

2.89 

0.27 

0.01 

0.5 

0.06 

<10ppm 


 7Организация производства и экономика

                                       7.1. Формы управления

Форма управления предприятием адекватна структуре самого предприятия и соответствует масштабам и функциональному назначению управляемых объектов.

Известны следующие формы управления предприятиями: линейная, линейно-штабная, функциональная, матричная (по продукту) и смешанная. Каждая из пяти указанных структур в целом определяется и конкретизуется масштабами и структурой объектов управления.

Линейное управление - наиболее упрощенная система, предусматривающая единоначалие.

Между руководителем и непосредственно исполнителями отсутствуют какие-либо промежуточные звенья. Руководитель единолично отдает распоряжения, контролирует и руководит работой исполнителей. Простота формы обеспечивает оперативность линейного управления, повышает степень ответственности руководителей, снижает расходы на содержание управленческого аппарата.

Недостаток линейного управления состоит в том, что руководитель не может быть универсальным специалистом и учитывать все стороны деятельности сложного объекта. Поэтому данная структура используется главным образом на малых предприятиях с простейшей технологией производства и в нижнем звене крупных предприятий - на уровне бригады производственного участка.

Линейно-штабное управление используется на средних по масштабам предприятиях, а также на крупных - в управлении цехами и отделами.

В этом случае линейное единоначалие сохраняется, однако руководитель подготавливает решения, приказы, задания для исполнителей не только единолично, но и с помощью штабных специалистов, которые осуществляют сбор информации, ей анализ и по поручению руководителя разрабатывают проекты необходимых распорядительных документов. Специалисты отвечают только лично перед руководителем, который, в свою очередь, несет персональную ответственность за обоснованность подписанных им распоряжений.

Функциональное управление состоит в том, что руководитель предприятия передает часть своих полномочий функциональным заместителям или руководителям функциональных отделов. Такие полномочия могут передаваться не только директором своему заместителю, но и заместителем своим подчиненным - руководителям отделов н цехов.

Функциональное управление позволяет рассредоточить административно-управленческую работу и •вручить её наиболее квалифицированным кадрам. Вместе с тем использование подобной структуры приводит к необходимости сложных сопвооиншй между уирюяеядрс"""» органами при подготовке почти каждого документа. Это снижает оперативность работы, удлиняет сроки прохождения документации и сроки принятия решений.

Матричное управление по пугртапяу отличается от функционального лишь объектами управления. Данная структура состоят в том, что на предприятии назначается лицо или подразделение, ответственное, например, за освоение провзаодства нового изделия, которому передаются полномочия по организации освоения изделия Распоряжения назначенного лица или руководителя этого подразделения становятся обязательными для всего предприятия, на уровне приказов директора.

Из всех перечисленных форм управления в чистом виде применяются только линейное управление. В подавляющем большинстве случаев используется смешанный вид управления - иногда это простое сочетание перечисленных четырех форм, однако чаще встречается синтез различных форм, действующих светло на всех уровнях хозяйственной иерархии.

7.2. Характеристика производственной структуры предприятия

Под производственной структурой промышленного предприятия понимается состав и характеристика его подразделении (цехов, хозяйств, служб), их соотношения, формы построения и взаимосвязь. Главными элементами пронзводсгвенной структуры предприятия являются рабочие места, участки, цехи.

Рабочее место - первичное звено производственной структуры - это зона приложения труда, оснащение оборудованием и шюнзмвствешю-техническими средствами с использованием которых, исполнитель выполняет производственную операцию. Рабочее место, предназначенное для выполнения отдельной операции, является простым. При использовании сложного оборудования, в аппаратурных процессах рабочие места объединяются в комплексные с определенным разграничением выполняемых функций.

В   зависимости  от  территориального  закрепления  выделяют  рабочие  места  стационарные  и

В   зависимости   от   разнообразия   выполняемых   работ   рабочие   места   подразделяются   на универсальные и специализированные.

Группа рабочих мест,  связанных единством выполняемой части производственного процесса или одинаковые операции, объединяются в производственный участок.


 7.3. Структура и функции аппарата управления металлургическим предприятием

Структура управления металлургическим предприятием определяется объемом и характером производства и строится в соответствии с типовыми структурами. Современное крупное металлургическое пред- приятие имеет разветвленную структуру управления с многочисленным аппаратом.

Металлургическое предприятие само разрабатывает структуру управления и определяет штаты управленческого аппарата. Структура и штаты аппарата управления утверждается директором предприятия.

Комбинат возглавляется генеральным директором. Директор, в зависимости от формы собственности (ЗАО или ОАО), либо назначается держателем контрольного пакета акций, либо избирается из числа предложенных кандидатур на ежегодном собрании акционеров. Он осуществляет общее руководство всей работой комбината и несет полную ответственность за его деятельность. Директор руководит непосредственно работой по планированию, техническому контролю качества продукции, учету работы предприятия, финансированию, капитальному строительству и подбору и расстановке руководящих кадров. Непосредственное руководство другими областями деятельности комбината осуществляется подчиненными генеральному директору директорам (коммерческим, техническим, по труду и кадрам и т. д. ). Генеральный директор представляет комбинат во всех организациях, действует от его имени, распоряжается, в соответствии с законом, имуществом и средствами комбината, заключает договоры, выдает доверенности, открывает в байке расчетные и другие счета предприятия. Исполнительные директора (коммерческий директор, главный нндигдф, гдзишыи энергетик, директор по строительству, по труду и кадрам и т. д.) назначается на ^""pc по рекомендации генерального директора и/или держателей контрольного пакета акций. В соответствии со своей компетенцией они действуют от имени предприятия, представляют его в других организациях, могут совершать хозяйственные операции и заключать договоры, выдавать доверенности работникам предприятия.

Главный иим^мц осуществляет руководство производственно-технической деятельностью и несет ответственность за нее нвраив? с генеральным директором предприятия. Главный инженер руководит разработкой и осуществлением планов технического развития предприятия; внедрением передовой технологии и органняиин производства, достижений науки и техники, передового опыта; работой по улучшению качества продукции, экономному расходованию материально-технических ресурсов; научно-исследовательской и рапипна i»nai nprrnii работой; обеспечением эффективного использования производственных мощностей; разработкой проектов реконструкции цехов и модернизации оборудования, механизации и автоматизации производственных процессов.

В ведении главного ниш • §и находятся технический, производственный и проектный отделы, управление главного механика, отделы главного энергетика, механизации и автоматизации, технической информации, техники безопасности н 'T^'jMF"^* заводская лаборатория.

Технический отдел разрабатывает н осуществляет совместно с заводской лабораторией и цехами мероприятия по rn^fr^ iниihhmj техники и технологии, автоматизации и механизации производственных процессов, улучшению качества продукции и рациональному использованию сырья, материалов, топлива и полуфабрикатов, улучшению использования производственных мощностей, разрабатывает производственно-технические инструкции по ведению технологических процессов.

Производственный отдел осуществляет оперативное планирование (устанавливает задания цехам по производству продукция, jiBin him r во времени работу кооперированных цехов и др.) и контролирует выполнение планов-графиков

Проектный отдел разрабатывает проекты и составляет сметы нового строительства, капитальных ремонтов, механизация н автоматизации производственных процессов, модернизации оборудования и т. д.

Бюро по рвяиовавмзации н изобретательству осуществляет мера- приятия по внедрению в производство изобретений н рационализаторских предложений, разрабатывает тематические планы по изобретательству н рнииналвзацни.

Управление глввиого механика руководит ремонтным хозяйством комбината. Оно разрабатывает производственные влаиы ремонтно-механическнх цехов, составляет графики проведения ремонтов, решает вопросы обеспечения няиияиша запасными частями.

Отдел главного энергетика руководит энергетическим хозяйством комбината. Этот отдел организует бесперебойное снабжение предприятия всеми видами энергии, организует рациональную эксплуатацию в ремонт электрооборудования, осуществляет контроль использования энергии.

Отдел исхаинзацнн н автоматизации разрабатывает перспективные и текущие планы механизации и дственных процессов, участвуе! в ра-.работке проектов механизации и авгоматиза-внедрению.

Слива ввучно-технической информации знакомит работников предприятия с сообщениями о новой

; тежиошвгня, достижениях в области экономики производства в России и за рубежом, информирует

: организации о своем предприятии, его продукции.

Отдел юянвжн безопасности контролирует состояние на предприятии техники безопасности охраны труда, промышленной санитарии, знакомит поступающих на предприятие работников с правилами техники безопасности, контролирует обеспечение трудящихся спецодеждой и спецпитанием.


Центральная заводская лаборатория объединяет общезаводские лаборатории:

механическую, металлографическую и др. Эти лаборатории проводят исследования по совершенствованию технологии, улучшению качества продукции, производят анализы и испытания пребывающего на предприятие сырья, материала, топлива, собственных полуфабрикатов и готовой продукции.

Директор по коммерческо-финансовым вопросам руководит материально-техническим снабжением завода, реализацией готовой продукции, финансовой и юридической работой на комбинате.

Отдел сырья и топлива обеспечивает комбинат сырьем и топливом, основными материалами, а отдел материально-технического снабжения -вспомогательными материалами, сменным оборудованием, запасными частями, инструментом.

Отдел сбыта реализует продукцию предприятия. В его функции входят заключение договоров с потребителями металла, контроль выполнения договоров, оформление документов на отгруженную продукцию.

Финансовый отдел осуществляет планирование финансовой деятельности, связь с банками, ведет оперативную финансовую работу по обеспечению предприятия денежными средствами, производит своевременную оплату счетов поставщиков и выплату заработной платы работникам завода.

Юридический отдел ведет договорную и арбитражную работу, связанную с деятельностью комбината. В его задачи входит укрепление законности в работе предприятия.

Замесi и i ель директора по труду и кадрам руководит работой по техническому нормированию, планированию труда и заработной платы, комплектованию и обучению кадров.

Отдел научной организации труда и управления осуществляет техническое нормирование труда, разработку мероприятий по улучшению организации его в цехах, внедрение совместно цехами и нормативно исследовательской лабораторией передовых методов труда и организации производства, установление штатов и систем оплаты труда, планирование труда и заработной платы.

Лаборатория научной организации труда и управления (НОТ и У) разрабатывает и внедряет прогрессивные методы организации и планирования производства.

Отдел кадров оформляет прием, перевод и увольнение работников, осуществляет организованный набор рабочих, производит учет личного состава трудящихся.

Отдел технического обучения осуществляет техническое обучение и повышение уровня технических знаний и квалификации работников предприятия.

Главный экономист осуществляет методическое руководство всей экономической работой, возглавляет работу7 по экономическому анализу производственно-хозяйственной деятельности комбината.

Плановый отдел осуществляет текущее технико-экономическое планирование работы предприятия и цехов, организует внутрипроизводственный хозрасчет.

Лаборатория экономического анализа выявляет и намечает пути использования внутренних резервов, проводит технико-экономический анализ работы комбината, определяет экономическую эффективность новой техники.

Заместитель директора по капитальном} строительству осуществляет непосредственный контроль за строительством объектов, осуществляемым сторонними организациями.

Заместители директора - начальники транспортного управления, огнеупорного производства, заместитель по горному производству непосредственно руководят соответствующими подразделениями комбината.

Отдел технического контроля (ОТК) осуществляет постоянный контроль качества поступающих на завод сырья, материалов, топлива, сменного оборудования, полуфабрикатов и готовой продукции.

Главная бухгалтерия осуществляет бухгалтерский учет всей хозяйственной деятельности комбината, производит расчеты с поставщиками и потребителями продукции, работниками предприятия.


7.4. Организационная структура ОЭМК

Оскольский злектрометаллургический комбинат является акционерным обществом открытого типа. Управление предприятием осуществляется централизованно. Общее собрание является главным органом управления предприятием. Ему подотчетны - председатель правления - генеральный директор, заместитель генерального директора по социальным вопросам, заместитель генерального директора -главный экономист, заместитель генерального директора по быту, главный инженер и заместитель генерального директора по коммерции.

В ведении директора по социальным вопросам находятся социальный отдел, агрофирма «Металлург», торгово-промышленная палата, физкультурно-оздоровительный комплекс, лечебно-профилактический комплекс, дворец Молодежи.

Директор по быту осуществляет управление: УЖКХ, управлением скоростного трамвая, отделом дошкольного учреждения, АХО.

Главному экономисту подотчетны: директор по труду и кадрам, который руководит отделом труда и зарплаты и отделом кадров и ТО; финансовый директор - главный бухгалтер, в ведении которого находятся финансовый отдел, отдел налогообложения и расчетов с бюджетом, отдел расчетно-финансовых операций, отдел учета финансирования и учета затрат, отдел ревизий, методологии и автоматизации, отдел учета затрат на производство и сводной отчетности;

экономическое управление, в ведении которого находятся отдел анализа и прогнозирования, плановый отдел, отдел планирования строительства и ремонта, отдел недвижимости; директор по капитальному строительству руководит управлением строительства, трестом «Металлург-строй», строительно-монтажным управлением; отделом ценообразования.

Главному инженеру подотчетны: технический директор (ТУ-служба качества, ОГТ ОСМиБТ); директор по производству в ведении которого ПРО, ЦОМ, ЭСПЦ-2, СПЦ-1, ЦОИ, директор ОСМиБТ (ЦККиЧ, ЦКП, ЦСКИ); УАМ, УГМ, ЭУ, ТЖО, ООТиБТ.

Заместителю генерального директора по коммерции подотчетны: УС и МТО, в ведении которого находятся ОР и МО, отдел оборудования, ОМТО, ОСМ и ЦПП; отдел планирования договоров и балансов; ОССМ; транспортный отдел; ЖДЦ и АТЦ; начальник УВС, отвечающий за отдел экспорта, отдел импорта, экономический отдел (см. рис.7.1.).


7.5. Организационная структура управления цехом окомкования и металлизации

Управление цехом осуществляется централизованно начальником цеха,, которому помогают: помощник начальника цеха по подготовке производства (в его подчинении завхоз, водитель, и кладовщик), экономист, инженер по нормированию, техник, инспектор, секретарь машинист, инженер по ТБ, заместитель начальника цеха по производству - 1-й заместитель

1-му Заместителю помогают: заместитель начальника цеха по технологии;

заместитель начальника цеха по ремонту оборудования, в распоряжении которого группа ТШР; начальник отделения металлизации; начальник смены цеха, начальник отделения окомкования, механик цеха, энергетик цеха, электрик цеха.

В подчинении у начальника отделения металлизации: начальник участка шахтных печей газового хозяйства; мастер шахтных печей; начальник участка транспорта отгрузки (мастер транспорта отгрузки и мастер брикетирования).

В расположении начальника отделения окомкования: начальник участка окомкования и обжига; старший мастер дневной; мастер участка гидротранспорта;

начальник участка дробления и фильтрации; старший мастер смены, в подчинении которого мастер смены.

Механик цеха руководит: техническим бюро; механиком отделения металлизации, в ведении которого мастер участка; механиком отделения окомкования (мастер участка и мастер по смазке).

В распоряжении энергетика цеха: энергетик отделения металлизации и мастер участка; энергетик отделения окомкования и мастер участка.

Электрик цеха руководит старшими мастерами по электрооборудованию цехов металлизации и окомкования и мастерами участков (см. рис.7.2.).


124

6.6. Расчеты плановой калькуляции и экономического эффекта

* В стоимость рекуператора входят:

материалы и оборудование - 750 тыс. руб.;

стоимость отсечных клапанов по прейскуранту (3 шт.) - 600 тыс.

руб.

Итого: 1350 тыс. руб.

Монтаж составляет 38% от стоимости рекуператора горелки: 1350-0,38 = 513 тыс. руб.

Капитальные затраты состоят из стоимости оборудования и затрат на монтаж:

1350+ 513= 1863 тыс. руб. Удельные капитальные затраты:

1863

= 2,49 руб./т.

748 Производительность труда:

объем _ производства(б) _ 680000 _,~-Q  / численность _ рабочих         442

объем _производства(пр) _ 748000 _ ,

численность   рабочих 442

Годовая производительность после реконструкции (одной печи):

£Г'!Г0 . т. -1,1 = J4#Tbic. т.

'.« Амортизация после реконструкции на 1 т.:

1863000-0,11    Л„„^ f- , „.',   = 0,2*Груб./Т.

Экономический эффект от снижения себестоимости:

J.T0 "_5 -Э, =(Сб -CV)-VV =(897,37-884,194>74^)0СГ= 9^8^1йлн. руб./год.

Г>~х ~~^ "^

ЧП = 0,2-Спр = 0,2-884,194 = 176,839 руб./год - чистая прибыль. Экономический эффект по чистой прибыли:

Эз = ЧП-AV = 176,839;£&^12,р2Гмлн. руб.


Годовой экономический эффект составит:

Эг = Э1 + Э2 =^9,856+12,025 = 21,881 млн. руб. Срок окупаемости:

 125

'1 -Я

= 0,085 года.

Результаты   расчетов   калькуляции   себестоимости   и   технико-экономических показателей представлены в табл. 6.1. и табл.6.2.

Плановая калькуляция себестоимости металлизованных окатышей

 Таблица 6.1.

Статьи затрат 

Цена, руб 

Базовый вариант на 1 т. 

Проектный вариант на 1 т. 

Отклон ения 

количест во 

сумма 

количест во 

сумма 

1.      Сырье     и     осн. Материалы Окисленные окатыши Металлосодержащие отходы 

458,69 

1,4 

642,63 

1,4 

642,63 

- 

Итого: 

1,4 

642,63 

1,4 

642,63 

- 

2. Отходы (-) Шламы газоочистки Мелоч мет. Окатышей Безвозвратные потери в том числе потери при восстановлении Механические потери 

53 360 

0,0141 0,0097 0,3736

0,3719 0,004 

0,75 3,48

_ 

0,0141 0,0097 0,3736

0,3719 0,004 

0,75 3,48 

Итого отходов 

0,401 

0,401 

3.    Итого    задано    за вычетом отходов 

1 

638,1 

1 

638,1 

 

4. Вспомогательные материалы Мел, т Шлам техно л., т Реагент "Налко", кг 

175,2 183 163,68 

0,007 0,007 0,0418 

1,77

1,22 1,28 6,84 

0,007 0,007 0,0418 

5,53

1,22 1,28 4,65 

1,89 


126

Й

 dK

 

5. Топливо 

'"> V^i 

^v 

^ уэ о t 

технологическое 

156,02 

44чЦё« 

-6,5*9* 

Газ природный 1000 м3 

-    .     -          , 

тариф 

465,19 

0,3304 

153,71 

0,3128 

114,27 

-8Д99 

подача газа 

1,35 

0,3304 

0,45 

0,3128 

0,419 

-0,03 

Сбросной газ 1000 м3 

550 

-0,0048 

-2,66 

-0,0048 

-2,3 

- 

На регенерацию 1000 м3 

466,54 

0,0048 

"'2,26 

0,0048 

2,31 

- 

тариф 

465,19 

0,0048 

"l^TSA 

0,0048 

2,3 

- 

подача газа       /-'у^й,л 

1,35 

0,0048 

0,01; 

0,0048 

&°1 

3. *f°9 

Оплата труда     4.L, 

5138,9 

О 

14,97 

$   tj   £~- V

f - 

4ф9 

-0,6tf ' 

Отчисления                на 

1901,4 

5,64 

5,33 

-0,31 

соцнужды 

Износ инструмента, 

приспособления 

целевого назначения 

90 

0,5 

0,495 

-0,005 

Содержание основных 

1071,3 

3,35 

2,964 

-0,386 

средств 

Внутризаводское 

перемещение грузов 

3,64 

3,64, 

- 

Грузовой транспорт, м/ч 

232,07 

0,0026 

0,59 

0,0026 

0,59 

- 

Спец. транспорт, м/ч 

144,56 

0,0025 

0,36 

0,0025 

0,36 

- 

Технологический, м/ч 

632,98 

0,0037 

2,34 

0,0037 

2,34 

- 

Амортизация           осн. 

7,63 

6,94 

-0,69 

средств 

Резерв на ремонты 

30,30 

28,51 

-1,79 

Прочие расходы 

1,61 

1,49 

0,12 

Итого по переделу 

70,93 

66,949 

-3,981 

Цеховая себестоимость 

871,34 

860,53 

-10,81 

Общезаводские расходы 

26,03 

23,664 

-2,366 

Производственная 

897,37 

884,194 

-13,176 

себестоимость 

Ниже     приведен    расчет    условно-постоянных    расходов     в соответствии с данными по плановой калькуляции.

Таблица 6.2. Расчет условно постоянных расходов.

Статьи 

Базовый вариант, руб/т 

Проектный вариант, руб/т 

Отклоне ния 

1 . Оплата труда 

14,97-0,6=8,982 

14,29-0,6=8,574 

-0,408 

2.Износ               инструмента, приспособления        целевого назначения 

0,5-0,5=0,25 

0,495-05-0,2475 

-0,0025 

3. Внутризаводское перемещение 

3,64 

3,64 

- 

4. Грузовой транспорт 

0,59 

0,59 

- 

5. Спец. транспорт 

0,36 

0,36 

- 

6. Технологический 

2,34 

2,34 

- 

'


127

7. Амортизационные отчисления 

7,63 

6,94 

-0,69 

8. Резерв на ремонт 

30,3-0,9=27,27 

28,51-0,9=25,659 

-1,611 

9. Прочие расходы 

1,61-0,8=1,288 

1,49-0,8=1,192 

-0,096 

1 0. Общезаводские расходы 

26,03 

23,664 

-2,366 

Итого. 

78,38 

73,2065 

-5,17 

Таблица 6.3.

Сравнительные технико-экономические показатели

Показатели 

Единицы имерения 

Базовый вариант 

Проектный вариант 

Отклоне ния 

1 . Объем производства 

т.      (L 

680000 

748000 

+68000 

2. Капитальные затраты 

млн. руб. 

- 

1,863 

3. Удельные капитальные затраты 

руб/т. 

- 

2,49 

- 

4. Себестоимость продукции 

руб/т. 

897,37 

884,194 

-13,176 

5. Численность 

человек 

442 

442 

- 

6. Производительность труда 

т/чел. 

1539 

1692 

+153 

7. Удельный расход природного газа 

руб/т. 

153,71 

145,5 

-8,21 

8. Экономия УПР 

руб/т. 

78,38 

73,2065 

-5,17 

9. Экономия от снижения себестоимости 

млн. руб. 

- 

9,856 

- 

10. Прибыль от дополнительной реализсции 

млн. руб. 

- 

12,025 

- 

1 1 . Годовой экономический эффект 

млн. руб. 

- 

21,881 

- 

12. Срок окупаемости 

лет 

- 

0,085 

- 


Таблица 7.3. Сравнительные технико-экономические показатели

7

Показателйх \ 

чЕдиницы ймерения 

Базовый/ вариант 

Проектный вариант 

Отклоне ния 

1. Объем производства  \ \\ 

\ 

5000SO 

565000 

+65000 

2. Капитальные затраты    \ \\ 

млн. руб. 

//-    \ 

4,15794 

- 

3 . Удельные капитальные     \ \\ за.траты    \                            \ V 

рув/т.\ 

/- : 

7,359 

- 

4. Себестоимость продукции   \ \ 

\ РУб/т. / 

\763,57 

^0,662 

-2.908 

5. Численность\                          \ 

\ ^елов^с 

^Ц2 

4Ц2 

- 

6. Производительность труда 

\\т)^л. 

113\ 

127К 

+147 

7. Удельный-расходчкисяорвда____ 

YwCffc 

J4 

  *я-^*а— X 

^дшо^— 

S 

2Г1?30 -\ 

8, Удельный расход \ природного газа          \              / 

^?Ч 

122,76 

\ 114,27 

4-8,49 

9. Экономия УПР           \       // 

руб/т\ 

103,213 

92$9\ 

-10у722 

1 0. Экономия от снижениях./ себестоимости                  /\ 

млн. руб\ 

S 

1, 643182 

-\ 

1 1 . Прибыль от дополнш^льж^й реализсции                 /               \ 

млн. руб. 

\\ 

9,888    \ 

\    ' 

1 2. Годовой экономический эффект              / 

\млн. руб. 

\\\