Ποια είναι η ισορροπία θερμότητας στο EAF;

Οι φούρνοι ηλεκτρικών τόξων (EAFs) αποτελούν ακρογωνιαίο λίθο της σύγχρονης χάλυβα, προσφέροντας ευελιξία, ενεργειακή απόδοση και ικανότητα ανακύκλωσης παλιοσίδερων. Μία από τις πιο κρίσιμες πτυχές της λειτουργίας EAF είναιισορροπία θερμότητας-Η ισορροπία μεταξύ εισόδου ενέργειας και εξόδου. Η κατανόηση της ισορροπίας θερμότητας είναι απαραίτητη για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης του κλιβάνου, τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και τη βελτίωση της ποιότητας του χάλυβα.

Σε αυτό το άρθρο, θα καταργήσουμε την έννοια της ισορροπίας θερμότητας στα EAFs, θα διερευνήσουμε τα βασικά της συστατικά και θα συζητήσουμε πώς οι Steelmakers μπορούν να το βελτιστοποιήσουν για καλύτερη απόδοση.

Η ισορροπία θερμότητας αναφέρεται στη λογιστική όλων των θερμικών ενέργειας που εισέρχεται και αφήνει το φούρνο. Ο στόχος είναι να διασφαλιστεί ότι η παρεχόμενη ενέργεια (κυρίως ηλεκτρική ενέργεια) χρησιμοποιείται αποτελεσματικά για την τήξη των θραυσμάτων, τον εξευγενισμό του χάλυβα και την αντιστάθμιση των απώλειας θερμότητας.

Μια απλοποιημένη εξίσωση ισοζυγίου θερμότητας μπορεί να εκφραστεί ως:

Εισαγωγή ενέργειας=έξοδος ενέργειας + απώλειες θερμότητας

Ας εξετάσουμε λεπτομερώς κάθε στοιχείο.

Η κύρια πηγή ενέργειας στοEAF χάλυβαείναι η ηλεκτρική ενέργεια, αλλά οι σύγχρονοι κλιβάνοι χρησιμοποιούν επίσης χημική ενέργεια από εξωθερμικές αντιδράσεις και βοηθητικά καύσιμα.

α) Ηλεκτρική ενέργεια (ισχύ τόξου)

Το ηλεκτρικό τόξο μεταξύ των ηλεκτροδίων και των θραυσμάτων παράγει έντονη θερμότητα (~ 3.500 βαθμοί).

Η είσοδος τροφοδοσίας εξαρτάται από την χωρητικότητα του μετασχηματιστή, την τοποθέτηση ηλεκτροδίων και τη σταθερότητα του τόξου.

Τυπική κατανάλωση:350-500 kWh ανά τόνο χάλυβα.

β) Χημική ενέργεια (εξωθερμικές αντιδράσεις)

Η οξείδωση στοιχείων όπως ο άνθρακας (C), το πυρίτιο (SI) και το αλουμίνιο (AL) απελευθερώνουν θερμότητα.

Παράδειγμα:

SI+O2 → SIO 2+ Heatsi+O2 → SiO2+Θερμότητα

Η έγχυση οξυγόνου και η έγχυση άνθρακα (για αφρώδη σκωρία) ενισχύουν αυτές τις αντιδράσεις.

γ) Βοηθητικό καύσιμο (καυστήρες και καύσιμα οξυ)

Οι καυστήρες φυσικού αερίου ή πετρελαίου προθερμαίνονται για να μειώσουν τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι καυστήρες καυσίμων οξυμάτων βελτιώνουν την αποδοτικότητα τήξης στοχεύοντας τα κρύα σημεία.

Η χρήσιμη θερμότητα είναι η ενέργεια που καταναλώνεται για:

α)

Ο μεγαλύτερος καταναλωτής ενέργειας (~ 60-70% της συνολικής εισόδου).

Εξαρτάται από τον τύπο θραυσμάτων (πυκνά έναντι ελαφρού θραυσμάτων).

β) Θέρμανση υγρού χάλυβα

Αύξηση του τετηγμένου χάλυβα στην επιθυμητή θερμοκρασία πατώματος (~ 1.600-1.650 βαθμούς).

γ) Σχηματισμός σκωρίας και αντιδράσεις διύλισης

Η ενέργεια χρησιμοποιείται για σχηματισμό σκωρίας (CAO, MGO) και διύλιση (αποταμβαλαίωση, αποφωσφοροποίηση).

Παρά τις τεχνολογικές εξελίξεις, οι EAF εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν απώλειες ενέργειας:

α) Απώλειες συστήματος ψύξης (~ 10-15%)

Τα πάνελ, η στέγη και τα ηλεκτρόδια που απορροφούν τη θερμότητα.

Τα προηγμένα συστήματα ψύξης ανακτώνται κάποια θερμότητα για την προθέρμανση των θραυσμάτων.

β) Απώλειες και απώλειες ακτινοβολίας (~ 8-12%)

Τα καυτά καυσαέρια μεταφέρουν σημαντική ενέργεια.

Η σύγχρονη χρήση EAFSανάκτηση θερμότηταςσυστήματα για την αποτύπωση αυτής της ενέργειας.

γ) Απώλειες σκωρίας και εκτόξευσης (~ 5-10%)

Η καυτή σκωρία διατηρεί τη θερμότητα και αφαιρείται περιοδικά.

Η μεταλλική πιτσίλισμα (λόγω αστάθειας τόξου) οδηγεί σε απώλεια υλικού.

Η βελτίωση της ισορροπίας θερμότητας μειώνει το κόστος ενέργειας και αυξάνει την παραγωγικότητα. Οι βασικές στρατηγικές περιλαμβάνουν:

1.

Προθερμάνοντας θραύσματα με θερμότητα εκτός αερίου (π.χ.CONSTEEL® EAF) μειώνει τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας από20-30%.

2. Πρακτική σκωρίας αφρού

Η έγχυση του άνθρακα και του οξυγόνου δημιουργεί ένα αφρώδες στρώμα σκωρίας που εγκαταλείπει το τόξο, βελτιώνοντας τη μεταφορά ενέργειας.

3. Καυστήρες καυσίμων οξυμάτων και μετα-combustion

Οι καυστήρες μειώνουν τα κρύα σημεία, ενώ η μετά την εμπλοκή Burns Co στο Off-Gas για να ανακτήσει επιπλέον θερμότητα.

4. Προηγμένος έλεγχος της διαδικασίας

Τα συστήματα που βασίζονται σε AI βελτιστοποιούν το μήκος τόξου, την έγχυση οξυγόνου και την κατανομή ισχύος σε πραγματικό χρόνο.

5. Ανάκτηση θερμότητας απορριμμάτων

Η μετατροπή της θερμότητας εξάτμισης σε ατμό ή ηλεκτρική ενέργεια βελτιώνει τη συνολική απόδοση.

Η ισορροπία θερμότητας στη δημιουργία χάλυβα EAF είναι μια δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ της εισόδου ενέργειας, της χρήσιμης θερμότητας και των αναπόφευκτων απώλειων. Με τη βελτιστοποίηση των θραυσμάτων προθέρμανσης, διαχείρισης σκωρίας και προηγμένων συστημάτων ελέγχου, οι Steelmakers μπορούν να επιτύχουν χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, μειωμένο κόστος και υψηλότερη παραγωγικότητα.

Καθώς εξελίσσεται η τεχνολογία EAF, καινοτομίες όπως η χαλύβδινη παραγωγή με υδρογόνο και τα έξυπνα χειριστήρια φούρνου θα επαναπροσδιορίσουν περαιτέρω την αποτελεσματικότητα της ισορροπίας θερμότητας.

Ghosh, Α., & Chatterjee, Α. (2008).Σιδηρόδρομος και χάλυβα: Θεωρία και πρακτική. Phi Learning.

Jones, Jat, & Bowman, Β. (2019).Ηλεκτρικό φούρνο τόξου χάλυβα. Aist.

Modaresi, R., & Müller, DB (2014). "Παγκόσμια ανακύκλωση χάλυβα: ο ρόλος των EAFs."Εφημερίδα της βιομηχανικής οικολογίας.

Θα θέλατε μια βαθύτερη κατάδυση σε οποιαδήποτε συγκεκριμένη πτυχή της ισορροπίας θερμότητας EAF;Επικοινωνήστε μαζί μαςτώρα.

Xi'an Huachang Metallurgical Technology Co., Ltd.

Διεύθυνση:9ος όροφος, κτίριο C\/VanMetropolis, No.1 Tangyan Rd. Περιφέρεια Gaoxin, xi'an, επαρχία Shaanxi, Κίνα

Τηλ: +86 029 8886 4421

Mob & WeChat & Whatsapp: +86 18729567376

Φαξ:+86 029 8886 2650

E-mail:sales3@xahcdl.com/ candiceyang@xahcdl.com

Δικτυακός τόπος: www.hc-furnace.com