Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Цветная металлургия - одна из ведущих отраслей народного хозяйства России. Применение цветных металлов способствует техническому прогрессу в других отраслях и укрепляет экономический потенциал страны. Одновременно, цветная металлургия является одной из наиболее энергоемких отраслей промышленности и значительным источником выбросов вредных веществ ( SOg , СО, N0%, пыли) в окружающую среда'.
Актуальность решения задач рационального использования энергоресурсов, сокращения их потерь, совершенствования теплотехно-логичееких процессов и теплоиспользующего оборудования медеплавильного производства (МП) обосновывается необходимостью снижения себестоимости меди и защиты окружающей среды.
Анализ работ, посвященных исследованиям теплотехнологических процессов МП, показывает, что до настоящего времени к комбинированным производствам недостаточно применялся системный подход, позволяющий оценить влияние технологических, энергетических и организационно-технических мероприятий на повышение энергоэкономичности как в головном процессе, так и по остальным производственным переделам технологической цепочки.
Высокоэффективные технические решения, связанные с нагревом дутьевого воздуха высокотемпературными отходящими газами ( tor « 1300С), не применяются в связи с отсутствием надежно работающих конструкций воздухонагревателей, что приводит к низкой энергоэкономической эффективности как отдельных процессов, так и комплексного производства меди в целом.
Представленная работа выполнялась в Ереванском политехническом институте (ЕрПИ) по планам НИР ЕрПИ на Алавердском горнометаллургическом комбинате (АлГМК) в период с 1.09.84 по 31.12.87г. в соответствии с договорами между ЕрПИ и АлГМК, х/д Н-236/Э "Нормативные характеристики и оптимизация режимов работы оборудования Алавердского ГМК" (№ Г.р. 01870057296).
Дальнейшее развитие работа получила на кафедре промышленной теплотехники (ПТ) Саратовского государственного технического университета (СГТУ) по программе СПИ-4 "Разработка научных основ энергосбережения и использования ВЭР в промышленности " (№ Г.р. 0I9200069T2) в период с 1.02.93 по 31.12.94 и по планам НИЧ НИР СПИ-І7І по теме: "Разработка высокоэффективных схем,
способов и конструкций установок для использования теплоты отходящих газов промышленных высокотемпературных агрегатов" (F Г.р. 0Ї9200Ї7725) в период с 1.02.93 по 31.12.94 г.
даль И ЗДЦАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.
-
Определить предельные возможности энерго- и ресурсосбережения в схеме МЛ.
-
Оценить перспективность энерготехнологического комбинирования наиболее эффективных технических решений по основному и вспомогательным производствам с учетом их взаимосвязей в схеме производства.
-
Определить наиболее эффективные способы энергообеспечения головного процесса.
-
Разработать теоретические основы и принципиальные технические решения высокоэффективных и надежных рекуперативных устройств для использования теплоты высокотемпературных технологических и отходящих газов с высоким содержанием уноса.
Научная новизна выполненной работы состоит в разработке методики системного эксергетического анализа сложных комбинированных теплотехнологических систем МП, включающей оптимизацию схемных решений, аппаратурного оформления и режимных параметров комбинируемых процессов, определение энергоэкономичности реальных агрегатов и аппаратов с учетом их взаимных связей и экологических факторов.
Разработаны теоретические основы и принципиальные технические решения рекуперативного воздухоподогревателя (РП) для использования теплоты отходящих газов с высоким содержанием уноса - для высокотемпературных агрегатов МП.
Разработана новая методика расчета теплотехнологических процессов производства анодной меди (AM) по минимизации расходов топлива.
Методы исследования включают системный эксергетический анализ комбинированного МП, позволяющий оценить предельные возможности энергетического совершенствования объекта и выявить перспективные пути его достижения.
Технико-экономическая эффективность (ТЭЭ) лучших технических решений оценивалась по критерию максимальной величины расчетной прибыли при соблюдении основных принципов энергосбережения и экологических нормативов.
предложена и апробирована методика, расчета термодинамической и ТЭЭ теплотехнологических процессов МП. В результате ее применения определены оптимальные схемные решения, внутренние связи к основные технологические характеристики МП с головным процессом взвешенной плавки медного концентрата (НК);
показано, что максимальная ТЭЭ МП с взвешенной плавкой обеспечивается при условии рекуперативного использования теплоты отходящих газов для подогрева дутьевого воздуха. Обоснованы принципиальные основы создания РП воздуха для печи взвешенной плавки (ПЗП);
выполнена конструкторская проработка РП для печей цветной металлургии, работающих в условиях высокой температуры отходящих газов (до Т300С) и пылеуноса (до 300 г/м3). Новизна и оригинальность технического решения подтверждены приоритетным решением
по заявке на выдачу патента. РФ на изобретение.
Разработаны рекомендации для практического применения РП с высокотемпературным промежуточным теплоносителем в ПВП.
создан программный продукт, позволяющий проводить оперативные расчеты теплотехнологических процессов производства AM , имеющий удобный интерфейс;
предложены номограммы для определения оптимальных сочетаний длительностей основных теплотехнологических процессов производства AM.
Реализация результатов работы. Рекомендуемые методические положения и результаты исследований будут использованы при разработке оперативного и перспективного планов реализации энергосберегающих мероприятий на предприятиях цветной металлургии РФ (Государственный Научный Центр - Гинцветмет).
Результаты исследований по оптимизации режимов работы оборудования огневого рафинирования меди на АлГМК, согласно договору В-236/3 (F Г.р. 01870057296) переданы заказчику для использования.
В учебный процесс кафедры ПТ СТТУ (лекции, практические занятия, курсовое и дипломное проектирования) включены результаты термодинамической и технико-экономической оптимизации (ТЭО) теплотехнологических процессов МП.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы
докладывались на ежегодных научных конференциях энергетического факультета ЕрПИ (г.Ереван, 1985-88 г.г.); на кафедре Ш СГТУ (г.Саратов, 1991-94 г.г.); на межвузовском научном семинаре по проблемам теплоэнергетики (г.Балаково, 25-28 октября 1994 г.); на научном семинаре кафедры ЭЗТ Московского энергетического института (МЭИ) "Интенсивное энергосбережение в промышленной теплотехнологии" (г.Москва, 24 марта, 1995 г.).
Публикация. Результаты исследований опубликованы в восьми печатных работах.
Структура диссертации. Диссертация состоит кз введения, пяти глав, заключения и приложения. Объем работы 196 страниц.
