Deep bath – the way to intensify heat and mass transfer processes and increase energy efficiency of the electric arc furnace.

Abstract

Для зниження втрат теплоти випромінюванням провідні компанії «Siemens-VAI» (ФРН, Австрія) і «Danieli» (Італія) використовують теплоакумулюючі і теплоізоляційні властивості гарнісажу, що утворюється завдяки конструктивним особливостям водоохолоджуваних панелей [5, 6]. Проблеми засвоєння енергії в ДСП надвисокої потужності (≥1,2 МВА/т) актуалізують задачі зниження і утилізації втрат теплоти, диверсифікації енергозабезпечення. Компанії «Tenova» (Італія), «Siemens-VAI», «JP Steel Plantech» (Японія), «SMS Siemag» (ФРН) розвивають концепцію FAF (fuel arc furnace) з широким (до 40-50 % потрібної енергії) використанням в ДСП більш дешевих первинних джерел енергії [7-9]. Інноваційні «flat bath» процеси «Consteel», «EcoArc», «COSS», «Quantum» передбачають утилізацію теплоти відхідних газів ДСП для попереднього нагріву скрапу [7, 10, 11]. Поширення технологій стримує емісія парникових газів та PCDD/F. В ступ. Дугові сталеплавильні печі (ДСП) забезпечують близько третини світового виробництва сталі, головним чином, завдяки гнучкості щодо вихідної шихти, відносної незалежності окислювального потенціалу в робочому просторі від енергогенерації і можливості диверсифікаціі джерел енергозабезпечення. Низький тепловий коефіцієнт корисної дії (ККД) на рівні 70-75 % при ритмічній роботі ДСП, і значно менший-в печах ливарного класу через тривалі простої обумовлює актуальність зменшення теплових втрат і, таким чином, підвищення енергоефективності. Аналіз останніх досліджень і публікацій. Постановка проблеми. Згідно з дослідженнями Ю. Тулуєвського і І. Зінурова [1, 2], H. Pfeifer і M. Kirschen [3, 4], до 90 % втрат енергії в ДСП «великої» металургії відбувається з відхідними газами і випромінюванням, що поглинається водоохолоджуваними елементами робочого простору.

Energy-efficient solutions of foundry class steelmaking electric arc furnace

“…1, b). The arc energy efficiency ratio in the well h w , as sessed within the model using (3,4), is 0.68-0.70 [15]. Dura tion of well formation t w , s in conditions of uniform active power release in the arcs is determined by the energy balance of melting scrap with a mass…”

“…where C s , T ms , g s are heat capacity, kJ/(kg K), melting tem perature, K and fusion heat of scrap, kJ/kg, respectively; T 0 is the initial temperature of media, K; k s is the scrap consump tion factor; S is transformer specific capacity, MVA/t; k 1 = = 0.80 is the power factor during scrap melting [11]. Coefficient k g = 0.07 takes into account heat loss with dust and gas environment, which is formed mainly by the inflow of cold air into the furnace under the action of rarefaction [15]. The parameter k w = 1 -(ΔH/H k ) characterizes the reduction of…”

“…Dephosphorization of steel is combined with melting of the charge and does not encounter kinetic difficulties in con nection with decrease in bath shape factor during moderniza tion of the furnace [15].…”

“…Equation ( 14) assumes definition of β S in the steelmaking bath from the criterion equation of mass transfer [4], taking into account different process intensity in active spot area above the purge unit and at the bath periphery [15]. Active spot radius r s = r 0 + H b ⋅ tg (q) (Fig.…”