Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии

DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-49-66

Чайка Олексій Леонідович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-1678-2580. E-mail: chaykadp@gmail.com

Корнілов Богдан Володимирович, к.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-5544-3023. E-mail: balesan2209@gmail.com

Москалина Андрій Олександрович, к.т.н., н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0001-9552-2853

Меркулов Олексій Євгенович, д.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-7867-0659. E-mail: office.isi@nas.gov.ua

Лебідь Віталій Васильович, к.т.н.,с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0003-3938-3785

Ізюмський Микола Микитович, к.т.н., с.н.с, Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-5164-4450

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ТЕХНОЛОГІЙ ВИКОРИСТАННЯ ПВП, ПРИРОДНОГО ТА КОКСОВОГО ГАЗУ НА ДЕКАРБОНІЗАЦІЮ ДОМЕННОГО ВИРОБНИЦТВА

Анотація. Метою роботи є встановлення закономірностей використання різних паливних добавок, спрямованих на зменшення викидів діоксиду вуглецю з доменної печі. В зв’язку з глобальним потеплінням та пов’язаними з ним негативними наслідками в майбутньому питання зменшення парникових газів (в тому числі СО2) є одними з найважливіших у світі. Таким чином, питання декарбонізації металургійної галузі України, на яку приходиться близько 26 % викидів є актуальним. В Україні при виробництві сталі викиди СО2 на ~8 % більші, ніж в країнах ЄС, що в першу чергу пов’язано з тим, що енергоємність технології доменного виробництва України більша. Тому з введенням квот на викиди СО2 (EU ETS), без впровадження технологій декарбонізації доменного виробництва, українська металургія може стати не конкурентоспроможною. З використанням вдосконалених теплоенергетичної та ексергетичної моделей доменної плавки встановлені закономірності при використанні пиловугільного палива (ПВП) як найбільш економічного замінника коксу, природного та коксового газу на викиди СО2 та техніко-економічні показники доменної плавки. За базовий варіант розрахунку було обрано найкращий період роботи доменної печі №4 об’ємом 2002 м3 ПрАТ «МК «Азовсталь» у 2021 році. Встановлено закономірності впливу застосування різних марок вугілля для ПВП та зміни хімічного складу ПВП при підтримці теоретичної температури горіння на постійному рівні на викиди СО2 та показники доменної плавки, що дозволить раціонально підходити до вибору вугілля для ПВП, що особливо актуально в воєнний час та повоєнного відновлення України в умовах втрати енергетичної бази вугілля для ПВП. Вперше визначено критичні витрати паливних добавок, при яких, згідно з принципом Грюнера, очікується досягнення повного відновлення заліза непрямим шляхом, а значить і мінімальної витрати палива при досягненні rd близького до 0%. В результаті виконаної роботи встановлені граничні значення ефективності використання технологій вдування ПВП, природного та коксового газу на викиди діоксиду вуглецю, вихід ВЕР та витрату коксу.

Ключові слова: доменна піч, декарбонізація, витрати коксу, тепловий баланс, пиловугільне паливо, природний газ, коксовий газ.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-49-66

Посилання для цитування: Дослідження впливу технологій використання ПВП, природного та коксового газу на декарбонізацію доменного виробництва / О. Л. Чайка, Б. В. Корнілов, А. О. Москалина, О. Є. Меркулов, В. В. Лебідь, М. М. Ізюмський // Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 49-66. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-49-66

Перелік посилань

  1. Аналіз тенденцій розвитку уявлень та технологій, спрямованих на зменшення емісії діоксиду вуглецю в доменному виробництві / О. Л. Чайка, Б. В. Корнілов, О. Є. Меркулов, А. О. Москалина, В. В. Лебідь, М. М. Ізюмський // Метал і лиття України. 2022. № 2. (329). С. 8-19.
  2. Парижское соглашение в расках Рамочной конвенции ООН. Париж. 2015. int : веб-сайт. URL: https://unfccc.int/sites/default/files/russian_paris_agreement.pdf.
  3. 25-я сессия конференции ООН по изменению климата. Мадрид. 2019. int: веб-сайт. URL: https://unfccc.int/event/cop-25.
  4. 26-я сессия конференции ООН по изменению климата. Глазго. 2021. int: веб-сайт. URL: https://unfccc.int/ru/peregovornyy-process-i-vstrechi/parizhskoe-soglashenie/klimaticheskiy-pakt-glazgo/itogi-ks-26-voprosy-otchyotnosti#eq-9.
  5. Економічна статистика. Навколишнє природне середовище. Держстат України. 2021. gov.ua: веб-сайт. URL: http://www.ukrstat.gov.ua/operativ/menu/menu_u/ns.htm.
  6. Украина четвертая в мире по сокращению выбросов парниковых газов. GMK Center. 9 серпня 2021. center: веб-сайт. URL: https://gmk.center/infographic/ukraina-chetvertaya-v-mire-po-sokrashheniju-vybrosov-parnikovyh-gazov/.
  7. Як держава підтримує «зелену» енергетику за рахунок підприємств, які інвестують в екологічне виробництво (рос.). Економічна правда. 23 жовтня 2020. epravda: веб-сайт. URL: https://www.epravda.com.ua/rus/columns/
    2020/10/23/666559/.
  8. Эконалог (не) в помощь: почему в Украине не уменьшаются выбросы СО2 в атмосферу (рос.). Видавництво «Дело.юа». 2 грудня 2019. ua: веб-сайт. URL: https://delo.ua/econonomyandpoliticsinukraine/ekonalog-ne-v-pomosch-pochemu-v-ukraine-ne-umen-361322/.
  9. Buergler T., Kofler I. Direct Reduction Technology as a Flexible Tool to Reduce CO2 Intensity of Iron and Steelmaking. Ibid. P. 284-
  10. Курунов И. Ф. Современное состояние и ожидаемые мировые тенденции развития металлургии железа. Бюллетень научно-технической и экономической информации «Черная металлургия». № 2. С. 3-11.
  11. Большаков В. И., Чайка А. Л., Лебедь В. В., Сохацкий А. А. Опыт и перспективы применения пылеугольного топлива на доменных печах Украины. Металл и литье Украины. 2013. № 10. С. 1-6.
  12. Доменное производство с учётом применения прошлых, современных и будущих технологий по сокращению выбросов CO2 / A. K. Агравал, K. П. Кинзель, Б. Роснер, Х. Каппес и др. // METEC & 4th ESTAD (European Steel Technology and Application Days) 24-28 June 2019. Congress Centre Düsseldorf, Germany. 2019.
  13. Жеребин Б. Н., Пареньков А. Е. Неполадки и аварии в работе доменных печей. Новокузнецк, 2001. 275 с.
  14. Чайка А. Л., Сохацкий А. А., Москалина А. А., Авдеев Р. В. Эксергетический анализ эффективности доменной плавки при применении пылеугольного топлива и природного газа. Инновационные пути модернизации базовых отраслей промышленности, энерго- и ресурсосбережение, охрана окружающей природной среды. 2013, С. 17-23.
  15. Люнген Х. Б., Шмёле П. Сравнение режимов работы доменной печи в масштабах всего мира. 8-й Международный научно-технический конгресс по производству чугуна и стали ICSTI 2018. 2018 (Luengen H.B., Schmoele P.: Comparison of blast furnace operation modes in the world: 8th International Congress on Science and Technology of Ironmaking – ICSTI 2018, 2018)
  16. Системная надежность доменного производства, опыт и перспективы освоения технологии доменной плавки с использованием пылеугольного топлива на Украине / В. И. Большаков, А. Л. Чайка, В. В. Лебедь, Б. В. Корнилов, А. Г. Шевелев // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии. 2014. Вып. 28. С. 16-31.
  17. Большаков В. И., Чайка А. Л., Лебедь В. В., Сохацкий А. А. Опыт и перспективы применения пылеугольного топлива в доменном производстве Украины. Металлургическая и горнорудная промышленность. 2015. № 2. С. 6-11.
  18. Системная надежность доменного производства с использованием пылеугольного топлива / В. И. Большаков, А. Л. Чайка, В. В. Лебедь, А. А. Сохацкий, К. С. Цюпа, Б. В. Корнилов // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2015. №7. С. 22-30.
  19. Особенности вдувания пылеугольного топлива и тепловой работы фурменной зоны доменной печи / В. Ю. Шостак, А. Л. Чайка, А. А. Сохацкий, К. С. Цюпа, Б. В. Корнилов, А. А. Москалина // Теория и практика металлургии. 2017. № 3-4 (110-111). С. 21-26.
  20. Тепловая работа доменной печи, полезным объемом 3000 м3, при переходе на технологию применения пылеугольного топлива / В. И. Большаков, А. Л. Чайка, В. В.Лебедь, А. А. Сохацкий, Р. В. Авдеев // VI Международный Конгресс по агло-коксо-доменному производству «Проблемы доменного и смежных производств в современных условиях. Технологии использования разных видов топлива и сырья»: 20-24 мая 2013 г., г. Ялта. С. 261-270.
  21. Освоение работы доменной печи, полезным объемом 3000 м3, с применением пылеугольного топлива / В. И. Большаков, А. Л. Чайка, В. В. Лебедь и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2012. № 4. С. 36-40.
  22. Корнилов Б. В.Совершенствование технологии и повышение энергоэффективности доменной плавки путем улучшения тепло-газодинамической работы фурменной и колошниковой зон доменной печи с применением пылеугольного топлива: дис. канд. техн. наук. ИЧМ. Днепр. 2019.
  23. Пашинский В. Ф., Товаровский И. Г., Коваленко П. Е., Бойков Н. Г. Доменная плавка с вдуванием коксового газа. К. : Техника, 1991. 104 с.
  24. Шаповалов М. А. О вдувании восстановительных газов в горн доменной печи. Сталь. 1958. №5. С. 385-389.
  25. Рамм А. Н. Современный доменный процесс. М. : Металлургия. 1980. 303 с.
  26. Товаровский И. Г. Познание процессов и развитие технологии доменной плавки. Днепропетровск: Журфонд. 2015. 912 с.

No widgets added. You can disable footer widget area in theme options - footer options

Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Logo