Нагрев металлолома перед плавкой: плюсы и минусы

Для создания любого продукта нужны ресурсы: интеллектуальные, материальные, финансовые. Но ресурсы, как правило, ограничены. Поэтому все хотят затратить как можно меньше ресурсов и получить как можно больше продукта. Для этого совершенствуют или создают новую технологию, заменяют одни ресурсы на другие, оптимизируют процесс и т.д.

Одним из таких способов экономии ресурсов и увеличения производительности является предварительный нагрев металлолома для выплавки полупродукта в дуговой сталеплавильной печи (ДСП). Основная идея этого метода – сокращение времени расплавления металла за счет загрузки в ДСП уже горячего металлолома. Источником тепла для нагрева металлолома служат горячие отходящие газы от предыдущей плавки, включая химическую энергию их горючих компонентов, а также тепло от сжигания топлива.

Существует несколько вариантов нагрева ме-таллошихты, которые можно объединить в следующие группы [2]:

• -    системы подогрева шихты в бадьях – Bucket Scrap Preheating Systems;

• -    вращающиеся нагревательные печи - Rotary Kiln Preheater;

• -    шахтные печи – с одной или сдвоенной шахтой с удерживающими пальцами – Shaft Furnaces – Single, Double and Finger Shafts;

• -    шахтно-дуговые печи – EcoArc Shaft Furnace;

• -    шахтные печи с толкателями – Shaft Furnace with pusher;

• -    шахтно-дуговые с перемещаемым подогревателем – COSS (Continuous Optimized Shaft System) Shaft Furnace;

• -    подогреватели непрерывного действия (подогрев шихты на конвейере) - Continuous Scrap Preheating System;

• -    сдвоенные (двухкорпусные) печи – Twin Shell Furnace;

• -    бадьевые высококорпусные печи – Single Bucket High Shell Furnace

Однако данный способ сэкономить ресурсы, а именно электроэнергию, имеет как плюсы, так и минусы. Ниже представлены основные плюсы от применения горячего металлолома перед плавкой в ДСП:

• -    нагрев металлического лома перед загрузкой в ванну печи на каждые 100 ^oC позволяет снизить расход электроэнергии на выплавку стали на 19,4 кВт·ч/т[1];

• -    увеличение производительности и снижение расхода электродов за счет сокращения времени расплавления металлолома [5];

• -    уменьшение шума за счет более стабильного горения дуги.

Основными минусами этой технологии являются:

• -    интенсивное образование летучих углеводородов, диоксинов и фуранов в интервале температур от 300 до 600 ^oC [3];

• -    использование подготовленного лома с ограничением по размеру и весу и меньшим содержанием мусора;

• -    организация мер для соблюдения экологических требований по выделению вредных веществ, для чего необходимо вводить энергию в системы дожигания газов от 10 до 15 кВт ч/т [4] резко охлаждать высокотемпературные отходящие газы и производить вдувание активированного угля;

• -    окисление лома при нагреве выше 600 ^oC.

Исходя из соотношения плюсов и минусов, нельзя сделать однозначное решение. Можно нагревать лом до температур, не превышающих 300 oC, исключая образование вредных веществ и имея экономию электроэнергии около 60 кВт·ч/т. Нагрев в интервале от 300 до 600 oC требует дополнительных затрат для соблюдения экологических требований и выглядит неперспективно. Также возможен вариант с нагревом лома выше 600 oC, экономя при этом от 120 кВт·ч/т и больше, но в этом случае нужно предусмотреть условия для равномерного нагрева металлолома и оценить потери от окисления металла.