Електрическите пещи (EAFs) са крайъгълен камък на съвременната стоманодобивна, предлагаща гъвкавост, енергийна ефективност и възможност за рециклиране на скрап метал . Един от най -критичните аспекти на работата на EAF етоплинен баланс-Да равновесието между вход на енергия и изход . Разбирането на топлинния баланс е от съществено значение за оптимизиране на производителността на пещта, намаляване на консумацията на енергия и подобряване на качеството на стоманата .
В тази статия ще разрушим концепцията за топлинен баланс в EAFs, ще проучим ключовите му компоненти и ще обсъдим как производителите на стомана могат да го оптимизират за по -добра ефективност .
Основите на топлинния баланс в EAF
Топлинният баланс се отнася до отчитането на цялата топлинна енергия, която влиза и оставя пещта . Целта е да се гарантира, че доставената енергия (предимно електричество) е ефективно използвана за топене на скрап, рафиниране на стомана и компенсиране на топлинните загуби .
Опростено уравнение на топлинния баланс може да бъде изразено като:
Вход на енергия=Изход на енергия + топлинни загуби
Нека разгледаме подробно всеки компонент .
1. Вход на енергия в EAF
Основният източник на енергия вИзработка на стомана EAFе електрическа енергия, но съвременните пещи също използват химическа енергия от екзотермични реакции и спомагателни горива .
а) Електрическа енергия (мощност на дъгата)
Електрическата дъга между електродите и скрапа генерира интензивна топлина (~ 3500 градуса) .
Входът на мощността зависи от капацитета на трансформатора, позиционирането на електрода и стабилността на дъгата .
Типична консумация:350–500 kWh на тон стомана .
б) Химическа енергия (екзотермични реакции)
Окисляване на елементи като въглерод (С), силиций (Si) и алуминий (Al) освобождава топлина .
Пример:
Si+O2 → Sio 2+ Heatsi+O2 → SiO2+топлина
Инжектирането на кислород и инжектирането на въглерод (за пенеста шлака) засилват тези реакции .
в) Спомагателно гориво (горелки и окси-гориво)
Природен газ или горелки за масло предварително загрейте, за да намалите търсенето на електрическа енергия .
Горещите с гориво за гориво подобряват ефективността на топенето, като насочват студени петна .
2. енергия (полезна топлина)
Полезната топлина е консумираната енергия за:
а) топене на скрап
Най -големият потребител на енергия (~ 60-70% от общия вход) .
Зависи от типа скрап (плътен vs . лек скрап) .
б) Отопление течна стомана
Повишаване на разтопената стомана до желаната температура на потупване (~ 1600–1,650 градуса) .
в) Реакции за образуване на шлаки и рафиниране
Енергията се използва за образуване на шлаки (CAO, MGO) и рафиниране (декарбуризация, дефосфоризация) .
3. Топлинните загуби в EAF
Въпреки технологичния напредък, EAF все още изпитват загуби от енергия:
а) Загуби на охлаждащата система (~ 10-15%)
Водно охладени панели, покрив и електроди абсорбират топлина .
Разширените охлаждащи системи възстановяват малко топлина за предварително загряване на скрап .
б) Изключени и радиационни загуби (~ 8-12%)
Горещите изпускателни газове пренасят значителна енергия .
Съвременни EAF използватВъзстановяване на отпадъчната топлинаСистеми за улавяне на тази енергия .
в) Загуби на шлаки и пръски (~ 5-10%)
Горещата шлака запазва топлина и периодично се отстранява .
Метално пръскане (поради нестабилност на дъгата) води до загуба на материал .
Оптимизиране на топлинния баланс за ефективност
Подобряването на топлинния баланс намалява енергийните разходи и увеличава производителността . Основните стратегии включват:
1. Предварително загряване на скрап
Предварително нагряване на скрап с оф-газна топлина (e . g .,Consteel® EAF) отрязва използването на електричество от20-30%.
2. пенеста шлако
Инжектирането на въглерод и кислород създава пенеста шлаково слой, който изолира дъгата, подобрявайки трансфера на енергия .
3. горелки за гориво и след сключване
Горелките намаляват студените петна, докато след сключването изгаря CO в оф-газ, за да възстанови допълнителна топлина .
4. Усъвършенстван контрол на процеса
AI-базирани системи оптимизират дължината на дъгата, инжектирането на кислород и разпределението на мощността в реално време .
5. Възстановяване на отпадъчната топлина
Преобразуването на топлината на отработените газове в пара или електричество подобрява общата ефективност .
Топлинният баланс при изработването на стомана на EAF е динамично взаимодействие между вложената енергия, полезната топлина и неизбежните загуби . чрез оптимизиране на предварително загряване на скрап, управление на шлаковете и усъвършенствани системи за управление, стоманодобивните могат да постигнат по -ниско потребление на енергия, намалени разходи и по -висока производителност .
С развитието на EAF технологията иновации като производство на стомана на базата на водород и интелигентна пещ ще предефинират допълнително ефективността на баланса на топлината .
Референции и допълнително четене
Ghosh, A ., & Chatterjee, A . (2008) .Изработване на желязо и правене на стомана: Теория и практика. phi обучение .
Jones, J . a . t ., & bowman, b . (2019) .Електрическа дъгова пещ стомана. aist .
Modaresi, R ., & Müller, D . B . (2014) . "Global Steel Recycling: Ролята на EAFS ."Списание за индустриална екология.
Бихте ли искали по -задълбочено гмуркане в някакъв специфичен аспект на топлинния баланс на EAF?Свържете се с нассега .
Свържете се с нас
Xi'an Huachang Metallurgical Technology Co ., Ltd .
Адрес:9 -ти етаж, сграда c/vanmetropolis, no .1 Тангийски rd . Област на Гаоксин, Xi'an, провинция Шанси, Китай, Китай
Тел: +86 029 8886 4421
Mob & WeChat & WhatsApp: +86 18729567376
Факс:+86 029 8886 2650
Електронна поща:sales3@xahcdl.com/ candiceyang@xahcdl.com
Уебсайт: www . hc-furnace . com