XLIX. évfolyam 1. szám (153.) TARTALOM Kézirat lezárva: 2009. február ISD DUNAFERR MÛSZAKI GAZDASÁGI KÖZLEMÉNYEK A szerkesztőbizottság elnöke: Valeriy Naumenko Farkas Ottó, Tóth László, Cseh Ferenc, Móger Róbert, Harcsik Béla Az ISD Dunaferr Zrt. II. számú nagyolvasztójában végzett kísérletek a diókoksz hatásainak és felhasználhatóságának meghatározására Experiments Made at Blast Furnace No. 2 of ISD Dunaferr Co. Ltd. for Determination of the Effects and Usability of Egg Coke 3 A szerkesztőbizottság tagjai: Bocz András Bucsi Tamás Cseh Ferenc Gyerák Tamás Kozma Gyula László Ferenc Lontai Attila Lukács Péter Mészáros Géza Nyikes Csaba Szabados Ottó Orova István Dr. Sándor Péter Rokszin Zoltán Szepessy Attila Tarány Gábor Farkas Ottó, Tóth László, Cseh Ferenc, Móger Róbert, Harcsik Béla A ~60 kg/t nyersvasmennyiségû diókoksz-felhasználás hatásainak kutatása lebegyinszki, illetve mihajlovszki pellet kohósítása esetén az ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztóiban Investigation of 60 kg/t Pig Iron Quantity Egg Coke Consumption Effects on Metallurgical Operation of Lebedinsky and Mikhailovsky Pellet in the ISD Dunaferr Co. Ltd. Blast Furnaces Móger Róbert, Cseh Ferenc, Kvárik Sándor Környezetvédelmi beruházások az ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztómûnél Environment Protection Investments at ISD Dunaferr Co. Ltd. Blast Furnace Plant Istenes Sándor, Józsa Róbert, Lukácsi István, Nagy Sándor Az LD acélgyártás CO- és poremissziójának csökkentése az ISD Dunaferr Zrt.-nél 20 Reduction of carbon monoxide and dust emission of LD steel making at ISD Dunaferr Co. Ltd. 8 14 Főszerkesztő: Dr. Szücs László Felelős szerkesztők: Jakab Sándor Várkonyi Zsolt Olvasószerkesztő: Dr. Szabó Zoltán Technikai szerkesztő: Kővári László Grafikai szerkesztő: Késmárky Péter Rovatvezetők: Felföldiné Kovács Ágnes Hevesiné Kővári Éva Szabó Gyula Szente Tünde Bak János, Katona József A TÜKI Zrt. által az ISD Dunaferr Zrt. részére végzett fejlesztések rövid ismertetése Short Presentation of Developments Realised by TÜKI Co. Ltd. for ISD Dunaferr Co. Ltd. Felföldiné Kovács Ágnes, Fülöp József Tüzelési hatásfok javításának lehetõségei a Dunaferr léghevítõinél Possibilities of Heating Efficiency Improvement at the Cowpers of Dunaferr Bocz András, Dr. Pallósi József, Várady Tamás Nemzetközi együttmûködés az acélipari analitikában International cooperation on analytical chemistry at the steel industry Mikó József, Szemmelveisz Tamásné, Winkler László A biomasszák és az elégetésük során képzõdõ hamu tulajdonságainak vizsgálata Examination of properties of biomasses and ash produced during their burning Project Management Do We Need It? Szebényi Zoltán Projektmenedzsment kell ez nekünk!? 25 30 36 39 48 Szente Tünde Cseh Ferenc az Év Menedzsere 53
ISD DUNAFERR MÛSZAKI GAZDASÁGI KÖZLEMÉNYEK Az ISD Dunaferr Dunai Vasmû Zártkörûen Mûködõ Részvénytársaság megbízásából kiadja a Dunaferr Alkotói Alapítány Felelõs kiadó: Lukács Péter, az alapítvány kuratóriumának elnöke Nyomdai elõkészítés: P. Mester Anikó HU ISSN: 1216-9676 Nyomtatás: Innova-Print Kft. Felelõs vezetõ: Komornik Ferenc 2009
Farkas Ottó, Tóth László, Cseh Ferenc, Móger Róbert, Harcsik Béla * Az ISD Dunaferr Zrt. II. számú nagyolvasztójában végzett kísérletek a diókoksz hatásainak és felhasználhatóságának meghatározására A nagyolvasztók nagyon költséges és nagy fajlagos energiafogyasztása folyamatosan arra ösztönzi a nyersvasgyártás mûvelõit, hogy az igen drága koksz részbeni helyettesítésére megfelelõ, de kisebb költségigényû tüzelõ-, illetve redukálóanyag felhasználhatóságának lehetõségeit kutassák és megoldják. Ebben a törekvésben a szokványos nagyolvasztókoksz granulometriai és metallurgiai feltételrendszerét a szokásos adagolási módozatokban csak részben kielégítõ, s ezért nem használatos kis szemnagyságú koksz (un. diókoksz) került a vizsgálatok tárgyává. A diókokszok nagyolvasztói várható magatartásának (anyagelrendezõdés, gázárameloszlás, levonulási útvonal, reakcióképesség érvényre jutása és annak tartománya) elõzetes meghatározása érdekében végzett hazai elméleti és külföldi szimulációs vizsgálatok eredményeinek felhasználásával tervezett diókoksz-adagolási szisztémák mûködtetésével és az adagolt mennyiségek lépcsõzetes növelésével végrehajtott üzemi kísérletekre, és azok mért illetve számított eredményeinek feldolgozására került sor az ISD Dunaferr Zrt. II. számú nagyolvasztójánál. (Lásd még a témában az 8. oldalon kezdõdõ cikket.) The very costly and high specific energy consumption of blast furnaces urges the doers of pig iron production that for partial substitution of the rather expensive coke to search and solve the possibilities of usability of proper but lower cost requiring fuel or reducing material. In this endeavour the subject of examinations was the granulometric and metallurgic condition system of the conventional blast furnace coke in the usual charging modes only partly satisfying small grain size coke the so called egg coke. Plant experiments by operating the egg coke charging modes planned by utilizing the results of domestic theoretical and foreign simulation examinations made in order to previously determine the expected blast furnace behaviour of egg cokes (material arrangement, gas flow distribution, running route, prevailing of reactivity and its range) and by increasing step by step the charged amounts, as well as processing the measured and calculated results of these experiments were effectuated at the blast furnace no. 2 of ISD Dunaferr Co. Ltd. (In this subject see also the article on page 8.) A nagyolvasztók nagyon költséges és nagy fajlagos energiafogyasztása folyamatosan arra ösztönzi a nyersvasgyártás mûvelõit, hogy az igen drága koksz részbeni helyettesítésére megfelelõ, de kisebb költségigényû tüzelõilletve redukálóanyag felhasználhatóságának lehetõségeit kutassák és megoldják. Ebben a törekvésben a szokványos nagyolvasztókoksz granulometriai és metallurgiai feltételrendszerét a szokásos adagolási módozatokban csak részben kielégítõ, s ezért nem használatos kis szemnagyságú koksz (un. diókoksz) került a vizsgálatok tárgyává. A diókokszok nagyolvasztói, várható magatartásának (anyagelrendezõdés, gázárameloszlás, levonulási útvonal, reakcióképesség érvényre jutása és annak tartománya) elõzetes meghatározása érdekében végzett hazai elméleti és külföldi szimulációs vizsgálatok eredményeinek felhasználásával tervezett diókoksz-adagolási szisztémák mûködtetésével és az adagolt mennyiségek lépcsõzetes növelésével végrehajtott üzemi kísérletekre és azok mért, ill. számított eredményeinek feldolgozására került sor az ISD Dunaferr Zrt. II. számú nagyolvasztójánál. A tervezett konkrét, üzemi vizsgálatok az alábbi négy feladatkörre terjedtek ki: a) Alapkísérletek, az értékeléshez szükséges bázishelyzet meghatározása érdekében, diókoksz-felhasználás nélküli üzemben (2007.04.01 30.); b) Elõkísérletek, átlagosan 20 kg/t nyv diókoksz-mennyiség felhasználásával (2007.06.16. 06.26.); c) I. fázisú kísérletsorozat 40 kg/t nyv diókokszmennyiség adagolásával, az adagolási szisztémáknak, ill. a torokpáncél-pozícióknak az elméleti megállapítások, valamint az elõkísérletek eredményei alapján tervezett változtatásaival, azok hatásainak feltárásával, és a fajlagos diókoksz-mennyiség további növelési lehetõségének és technológiai feltételeinek meghatározásával (2007.09.01. 10.10.). d) II. fázisú kísérletsorozat, azaz a ~60 kg/t nyersvasra növelt diókokszmennyiség hatásvizsgálata lebegyinszki, illetve mihajlovszki pellet kohósításakor. A jelen szakcikk az a., b. és c. pontokban jelölt vizsgálatokról nyújt tájékoztatást. A d. pontban megadott kísérletek egy következõ szakcikk témakörét képezik. 1. Az alap- és elõkísérletek eredményeinek összehasonlításával szerzett legfõbb tapasztalatok Az átlagosan 20 kg/t nyv diókoksz-adagolással végzett elõkísérletek adagolástechnológiai jellemzõje az volt, hogy * Dr. Farkas Ottó, professor emeritus, a mûszaki tudományok doktora, Miskolci Egyetem Tóth László, gyárvezetõ, ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztómû Cseh Ferenc, gyárvezetõ, ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztómû Móger Róbert, termelésvezetõ-helyettes, ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztómû Harcsik Béla, doktorandusz hallgató, Miskolci Egyetem ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1. 3
a diókoksz a pellettel együtt adagolva, gyakorlatilag pellet-diókoksz-keverék formájában került a nagyolvasztóba, mégpedig annak kerületi tartományába azért, hogy az ott kialakuló kisebb gáztérfogatáram-sûrûség következtében is érvényre juthasson a diókoksz darabos kokszénál nagyobb reakcióképessége, s annak következtében, darabos kokszot kiváltó hatása. Az elõkísérleti és az alapkísérleti eredmények összehasonlító értékelései azt mutatták, hogy ilyen kis fajlagos mennyiségben, a diókoksznak a darabos kokszhoz viszonyított, részben eltérõ tulajdonságai kerületi adagolás esetén sem a fajlagos tüzelõanyag-fogyasztásban, sem a nyersvastermelésben nem jelentek meg. Ezért a diókoksz pellettel történõ kerületi együtt adagolása egyik fontos szempont volt, a diókoksz-felhasználás fokozását szolgáló további (I. és II. fázisú) kísérletekben. 2. Az alap- és az I. fázisú kísérletek eredményeinek összehasonlító elemzése 2.1. A kísérleti adatok rendszerezése, feldolgozása, értékelése Az alapkísérletek (2007.04.01 30.) 30 napos idõtartama, s a c. jelû, I. fázisú kísérletsorozat (2007.09.01. 10.10.) 40 napos idõszaka együttesen 2100 adat feldolgozását igényelte. A meghatározott és azokból származtatott, esetenként több napra vonatkozó további átlagértékeket az 1. sz. táblázat tartalmazza, kiegészítve a számításokkal meghatározott paraméterértékekkel (η CO, k, CWI). A táblázatban k, a felhasznált földgázmennyiség által kiváltott kokszmennyiséget is számításba veszi a bruttó, fajlagos tüzelõanyag-fogyasztásban. A táblázat utolsó oszlopában szereplõ CWI (központi járat indexe) értéke a központi járat fokozódásával, s egyben az elegyfelszín feletti, radiális hõmérsékleteloszlást jelzõ profilgörbe jóságával arányosan növekszik. Az 1. táblázat elkülönítve mutatja be a diókoksz nélküli üzem, azaz az alapkísérletek és az I. fázisú kísérletek különbözõ eredményeit. Feltûnik, hogy a nyersvasgyártás fajlagos energiafogyasztására utaló, illetve azzal kapcsolatos paraméterek összességükben kedvezõbb eredményeket mutatnak a 40 kg/t nyv diókokszot felhasználó, I. fázisú kísérletekben, mint az alapkísérletekben, részben ércelegyminõségi változások hatására. Így például a súlyozott átlagszámítással meghatározott fajlagos tüzelõanyagfogyasztás (k ) az alapkísérletekben átlagosan 531,23 kg/t, az I. fázisú kísérletekben pedig csak 517,02 kg/t volt. Hasonlóképen alakultak a CO-kihasználás (44,91, ill. 47,48%), továbbá a torokgáz-hõmérsékletek (245,7, ill. 181,5 C) átlagszámai is. Feltûnik, hogy a fajlagos földgázmennyiség és a torokpáncél-pozíciók változása az I. fázisú kísérletekben sokkal nagyobb mértékû mint az alapkísérletekben. Ez részben a kísérleti jelleggel van összefüggésben, csakúgy mint az, hogy a CWI értékeinek átlaga is az I. fázisú kísérletekben nagyobb (1,73), mint az alapkísérletekben (1,65). Az 1. ábra vizuálisan érzékelteti a két kísérleti szakasz eltérõ, s a 40 kg/t nyv diókoksszal mûködõ kísérleti üzem kedvezõbb üzemi eredményeit. Látható, hogy az egyes idõszakok eltérõ hosszúsága, és az azokra jellemzõ torokpáncél-pozíciók változásainak függvényében módosuló fajlagos koksz- (k) és tüzelõanyag- (k ) fogyasztás, vala- 1. táblázat: A maximálisan és gazdaságosan felhasználható fajlagos diókokszmennyiség meghatározására, az ISD Dunaferr Zrt. II. számú nagyolvasztójában végzett alap (diókoksz nélküli) és elsõ fázisú (40 kg diókoksz/t nyv) kísérletek, idõszakonként, konstans torokpáncél-pozícióra átlagolt mért és számított eredményei 2007.04.01. 30. (diókoksz nélkül) Napok Torokgáz Tüzelõanyag-fogy. Tor. pánc. Közp. j. T., C CO,% CO 2,% η CO,% p, bar k, kg/t földg., m 3 /t k, kg/t K É CWI 04.01 10. 244 20,88 16,67 44,40 1,11 503,3 34,54 534,3 6 4 1,60 11 15. 233 22,34 18,41 45,17 1,25 487,4 34,52 518,5 5 4 1,75 16. 260 22,06 18,94 46,20 1,34 481,5 33,62 511,8 6 4 1,75 17 20. 273 22,55 17,96 44,34 1,15 500,7 33,99 531,3 5 4 1,65 21 22. 255 22,02 17,95 44,91 1,25 517,5 34,88 548,4 6 4 1,68 23. 247 21,75 17,78 44,99 1,39 493,7 34,96 526,2 5 4 1,66 24 25. 231 21,19 18,61 46,75 1,49 509,2 34,00 539,8 6 4 1,74 26 30. 239 22,18 18,24 45,12 0,97 501 34,61 532,2 5 4 1,64 2007.09.01. 10.10. (diókoksz: 40 kg/t nyv) 09.01 06. 190 21,48 19,32 47,36 1,05 472,9 29,71 499,7 8 3 1,77 07 11. 155 21,17 19,83 48,37 1,09 486,5 26,51 510,3 7 3 1,82 12 20. 172 21,82 19,27 46,90 1,15 506,0 20,33 524,3 6 3 1,68 21 27. 178 21,64 19,34 47,19 0,93 490,5 26,08 514,0 7 3 1,63 28 30. 180 22,12 19,16 46,42 0,69 510,6 27,09 535,0 8 3 1,66 10.01 07. 194 20,87 19,29 48,02 1,06 486,7 40,63 523,3 7/8 4/3 1,80 08 10. 218 20,65 19,36 48,39 1,34 477,2 42,64 515,5 7 3 1,73 4 ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1.
1. ábra: A tüzelõanyag-fogyasztás és a CO-kihasználás változása diókoksz-felhasználás nélkül (a) illetve a 40 kg/t nyv diókoksz-felhasználással (b) mûködõ ISD Dunaferr Zrt. II. számú nagyolvasztóban, a két kísérleti idõszak megadott idõtartamában. k = fajlagos kokszfogyasztás, k = k + 0,9. Vfg, azaz a földgázfelhasználás beszámításával értelmezett, nagyobb kokszfogyasztás. mint a CO-kihasználás csaknem kivétel nélkül szakmailag helyes összhangot mutatnak. Általánosságban megállapítható, hogy a központi kokszadagolást, illetõleg a kerületi zsugorítvány- és pelletadagolást (utóbbi a diókoksszal együtt) segítõ, azt fokozó adagolási szisztémák, illetõleg torokpáncél-pozíciók kedvezõbb energiafogyasztást eredményeznek a vizsgált adagolási pozíciók tartományában. 2.2. Az ércelegy-alkotók részesedésében bekövetkezett változások hatása A 1. táblázatban, ill. az 1. ábrán rögzített eredményeknek a reális értékelése érdekében figyelembe kell venni, hogy az I. fázisú kísérleti idõszak nemcsak a diókokszfelhasználás és a fokozottabb központi járat tekintetében különbözik az alapkísérlettõl, hanem abban is, hogy elõzõben a korábban nem használt svéd pelletmennyiség kísérleti szándékkal növekedett az ércelegyben az alábbi idõbeosztás szerint, a lebegyinszki pelletadagolás egyidejû csökkenésével. A svéd pellet nagyobb Fetartalma (65% helyett 66,9%) és kisebb SiO 2 -tartalma (4,4% helyett 2,5%) a részesedés arányában növelte az elegykihozatalt és a CO kémiai kihasználását, ill. csök kentette a fajlagos ércelegysúlyt és a fajlagos kokszfogyasztást (2. táblázat). 2. táblázat: Ércelegyalkotók részesedésének változása és hatása Idõszak Elegyalkotók, % Elegysúly Elegykihoz. dátum zsug. leb. svéd pellet pellet % % szept. 1 2. 47,0 49,0 1622 61,65 szept. 3 7. 46,2 37,8 12,9 1590 62,89 szept. 8 14. 44,9 2,1 50,5 1577 63,41 szept. 15 30. 47,0 49,0 1622 61,65 okt. 1 10. 47,0 49,0 1622 61,65 szept. 1. okt. 10. súlyozott átl. 46,53 39,39 10,45 1610 62,11 A végzett számítások alapján levonható az a következtetés, hogy az I. fázisú és az alapkísérlet során tapasztalt k = 531,23 517,02 = 14,21 kg/t nyv tüzelõanyag-megtakarításból 8,25, ill. 9,46, átlagosan 8,85 kg/t nyv rendelhetõ a nagyobb központi járat hatáskörébe, míg 14,21 8,85 = 5,36 kg/t nyv megtakarítás az adott mennyiségû svéd pellet hatásaként volt elérhetõ. ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1. 5
Hasonló arányú elkülönítésekre van lehetõség a COkihasználás értéktartományában is. A két kísérletsorozat η CO = 47,48 44,91 = 2,57%-os különbségébõl 2,21% az I. fázisú kísérletek (diókoksszal) nagyobb központi járatának, míg 0,36% a beadagolt svéd pelletmennyiség hatásának tulajdonítható. A 40 kg/t diókoksszal dolgozó üzem a leírt s a központi járatot erõsítõ adagolási szisztéma esetén a CO-kihasználás 2,21%-nyi növekedéséhez és a fajlagos tüzelõanyag-fogyasztás 8,85 kg/t nyv értékü csökkenéséhez vezetett, a diókoksz nélküli báziseredményekhez képest. 3. Az alap- és az I. fázisú kísérleteken belül a CO-kihasználásban és a fajlagos tüzelõanyag-fogyasztásban mutatkozó változások és azok okainak elemzése A 2. ábra egyes pontjai a kísérletek az 1. ábra szerint felbontott részidõtartamaihoz tartozó torokpáncél-pozíciókhoz rendelt paraméteradatainak átlagértékeit jelzik. Nyilvánvaló, hogy a függõ változó értékeit (k, η CO ) nem kizárólag a független változó (CWI) nagysága, hanem még konstans elegyviszonyok mellett is más tényezõk is befolyásolják. Így például az η CO kiugróan nagy értékeihez (alapkísérletben 46,75%; I. fokozatú kísérletben 48,39%), a szokásoshoz képest nagyobb toroknyomás (1,49 és 1,34 bar) is hozzájárult. Ezért az ábrázolásban megjelenített összefüggések trend jellegét célszerû értelmezni. A 2/a ábra arról tanúskodik, hogy a központi járat mértékének a vizsgált tartományon belüli növekedésével a szén-monoxid kémiai kihasználása egyre nagyobb lesz. Ez a fontos megállapítás mind a két kísérleti idõszakra igaz, de jól látható, hogy az I. fokozatú (40 kg diókoksz/t nyv) kísérletek során 1,5 2,0%-os értékkel nagyobb volt a CO-kihasználás mint az alapkísérletekben, azonos CWIértékeknél is. Ezeknek az összefüggéseknek a következményei jutnak érvényre a 2/b ábrán bemutatott eredményekben, melyek szerint a CWI-értékek növekedése kisebb fajlagos tüzelõanyag-fogyasztást von maga után, de a diókoksszal mûködõ üzemmódban kisebb, vagyis kedvezõbb értéktartományban. 4. Az elegyfelszín feletti hõmérséklet-eloszlás kísérleti profilgörbéi, azok jellemzõi és függõségei A 3. ábra a. ábrarésze szemlélteti az alapkísérletek 30 napjában beállított K-É = 6-4 és 5-4 torokpáncél-pozíciókhoz tartozó hõmérsékletek átlagosított értékei alapján készült két hõmérséklet-profilgörbét. A 3. ábra b. ábrarésze az I. fázisú kísérletek (40 kg diókoksz/t nyv) torokpáncél-pozícióival (K-E = 6-3; 7-3; 8-3) harmonizáló hõmérsékleteloszlások átlagosított profilgörbéit tartalmazza. 2. ábra: A központi járat mértékének hatása a CO-kihasználásra (a) és az összevont tüzelõanyagfogyasztásra (b) diókoksszal (40 kg/t nyv), illetve anélkül dolgozó, ISD Dunaferr Zrt. II. számú nagyolvasztóban (2007.09.01 10.10, ill. 2007.04.01. 30.) 3. ábra: Elegyszint feletti azonos torokpáncél-pozíciókra vonatkoztatott átlagos radiális hõmérsékleteloszlás, a torokpáncél-pozíciók illetve a központi járat mértékének függvényében, a diókoksz nélkül (a), ill. diókoksszal mûködõ (b) ISD Dunaferr Zrt. II. számú nagyolvasztóban 6 ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1.
Megállapítható, hogy a hõmérséklet-profilgörbék jósági foka (CWI) kismértékben kedvezõbbek (1,68 1,74) a diókokszot felhasználó, mint az azt nem használó (1,67 1,69) üzemmódban. Eltekintve attól, hogy a szakirodalom által javasolt CWI-értéktartomány (2,6 3,0) feltehetõen függvénye a nagyolvasztó nagyságának is, nyilvánvaló, hogy az ISD Dunaferr Zrt. II. számú nagyolvasztójában, az alap- és az I. fázisú kísérletek során meghatározott elegyfelszín feletti hõmérséklet-eloszlási profilgörbék jósági foka a forrón adagolt zsugorítvány hatására is jelentõsen elmarad az ideálistól. Az is látható, hogy az alapkísérleti idõszak (a) elegyfelszín feletti átlaghõmérséklete lényegesen nagyobb (262 C), mint a diókokszot felhasználó kísérletekben (b) mért hõmérsékletek átlagértéke (203 C). Ezek az eredmények azt a meggyõzõdést erõsítik, hogy a diókoksz felhasználásával dolgozó nagyolvasztó üzemi eredményei is jobbak az elegyfelszín feletti hõmérsékleteloszlást jelzõ profilgörbe CWI-értékszámának növekedésével, azaz a központi járat erõsödésével és koncentráltságának fokozódásával. 5. A központi járat mértékének változása az állítható torokpáncél pozícióinak függvényében 4. ábra: A központi járat mértékének változása az állítható torokpáncél helyzetének függvényében kismértékben csökken, s a járatintenzitás változatlansága következtében termeléscsökkenés se következik be. A központi járat erõsítésével minden bizonnyal lehetõség nyílik, a 40 kg/t nyv mennyiséget jelentõsen meghaladó diókoksz-adagolás esetleges kedvezõtlen hatásainak kompenzálására is. Erre a választ egy következõ szakcikk adja. A 4. ábra nyújt tájékoztatást arról, hogy a két eltérõ idõszakban végrehajtott alap- és I. fázisú (40 kg diókoksz/t nyv) kísérletek során, a különbözõ torokpáncél-helyzetek milyen mértékben hatnak a központi járat nagyságát jelzõ CWI-értékszámra. A mindenkori gyakorlat által kialakuló szórástartomány szem elõtt tartásával megállapítható, hogy a diókokszot adagoló üzemmódban is, a központi, azaz a nagyobb pozíciószámú torokpáncél segítségével végzett kokszadagolás számottevõen növeli a központi járat indexszámát. Ha figyelembe vesszük a kísérletek során kisebb CWIértékszámú (K-É = 5-4; 6-4) és nagyobb CWI értékszámú (K-É = 6-3; 7-3; 8-3), diókokszot felhasználó üzemvitel átlagos üzemi eredményei (η CO = 44,91% és 47,48%, illetve k = 531,23 kg/t nyv és 517,02 kg/t nyv) közötti a svéd pellet mennyiségi növekedésének hatását (2.2. fej.) is tartalmazó különbségeket, valamint azt a szakirodalmi állítást, hogy a CWI-értékszám növekedése 0,1-del, ~5 kg/t nyv. kokszfogyasztás-csökkenést von maga után, akkor levonható az a következtetés, hogy a kísérletek alatt bekövetkezett 1,60 1,82 átlagosan 1,65 1,75 közötti 0,1-es CWI-értékszám-növekedés jelentõs eredményekhez vezet. Ezek a vizsgálatok tehát azt mutatják, hogy a kedvezõbb gázárameloszlást biztosító fokozottabb központi kokszadagolás, valamint a diókoksz kerületi (pellettel együtt megvalósított) adagolása, s a mindezek összhatásaként kialakuló kedvezõbb, azaz nagyobb CWI-értékkel rendelkezõ, elegyfelszín feletti hõmérséklet-profilgörbe, ill. az ebbõl fakadó jobb gázkihasználás, és végül a diókoksz nagyobb mértékû részesedése a Boudouard-folyamatban, együttesen azt eredményezi, hogy a fajlagos tüzelõ-, ill. redukálóanyag-fogyasztás, a diókokszadagolással (legalábbis 40 kg/t nyersvas mennyiségben) mûködõ nagyolvasztóban ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1. 7
Farkas Ottó, Tóth László, Cseh Ferenc, Móger Róbert, Harcsik Béla * A ~ 60 kg/t nyersvasmennyiségû diókoksz-felhasználás hatásainak kutatása lebegyinszki, illetve mihajlovszki pellet kohósítása esetén az ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztóiban A diókoksz nagyolvasztói felhasználhatóságának és az azt kielégítõ feltételrendszernek konkrét meghatározása érdekében az ISD Dunaferr Zrt. II. számú nagyolvasztójában korábbiakban végzett alap-, valamint a 20 kg/t nyv és a 40 kg/t nyv diókoksz-felhasználásával végbement kísérleteknek mind a fajlagos tüzelõ-, illetve redukálóanyag-fogyasztásban, mind a termelési teljesítményben és az üzemvitelben mutatkozó kedvezõ eredményei biztató alapot adtak tovább növelt, fajlagos diókoksz-mennyiség hatásainak, ill. felhasználhatóságának meghatározására, eltérõ ércelegyviszonyok között is. (Lásd az ezzel kapcsolatos cikket a 3. oldalon!) A kutatás alapcélkitûzése annak megállapítása volt, hogy a ~60 kg/t nyersvasra növelt, s a pellettel együtt adagolt diókoksszal mûködõ nagyolvasztókban jelentkezik-e változás a fajlagos tüzelõ-, ill. redukálóanyag-fogyasztásban, a kohójárat minõségében, a gázáram jellemzõiben, valamint a termelési teljesítményben, illetõleg ezen esetleges diókokszhatások mértéke összefüggésben áll-e a használt pelletek minõségével (lebegyinszki/mihajlovszki pelletek). The favourable results of the basic experiments for blast furnace usability of egg coke and for determination of condition system satisfying this, realized previously at blast furnace number 2 of ISD Dunaferr Co. Ltd., as well as of the experiments made with 20 kg/t and 40 kg/t pig iron egg coke consumption, showing up in the specific fuel or reducing material consumption, production output and operation, have given an encouraging basis for determination of the effects and usability of further increased specific egg coke quantity also among different ore charge conditions. (In this context see the article on page 3.) The basic aim of the investigation was to determine whether in the blast furnace operating with egg coke increased to ~60 kg/t pig iron and charged together with pellet is there any change in the specific fuel or reducing material consumption, in the quality of blast furnace running route, the characteristics of gas flow, as well as in the production efficiency, moreover whether the measure of these occasional egg coke effects is there in any relation with the quality of the used pellets (Lebedinsky and Mikhailovsky pellets). A diókoksz nagyolvasztói felhasználhatóságának és az azt kielégítõ feltételrendszernek konkrét meghatározása érdekében, az ISD Dunaferr Zrt. II. számú nagyolvasztójában korábbiakban végzett alap-, valamint a 20 kg/t nyv és a 40 kg/t nyv diókoksz-felhasználásával végbement kísérleteknek mind a fajlagos tüzelõ-, ill. redukálóanyagfogyasztásban, mind a termelési teljesítményben és az üzemvitelben mutatkozó kedvezõ eredményei biztató alapot adtak tovább növelt, fajlagos diókokszmennyiség hatásainak, ill. felhasználhatóságának meghatározására, eltérõ ércelegyviszonyok között is. A kutatás alapcélkitûzése annak megállapítása volt, hogy a ~60 kg/t nyersvasra növelt, s a pellettel együtt adagolt diókoksszal mûködõ nagyolvasztókban jelentkezik-e változás a fajlagos tüzelõ-, ill. redukálóanyag-fogyasztásban, a kohójárat minõségében, a gázáram jellemzõiben, valamint a termelési teljesítményben, illetõleg ezen esetleges diókokszhatások mértéke összefüggésben áll-e a használt pelletek minõségével (lebegyinszki/mihajlovszki pelletek). 1. A vizsgált idõszak részidõtartamaira jellemzõ elegyviszonyok A vizsgált 24 napos idõszak a kohósított pellet minõsége szerint, mind az I. számú, mind a II. számú kohóban, két részre osztható (1. táblázat). Az elsõ részidõszak (2008.04.01. 2008.04.11.) lebegyinszki pelletet használt a zsugorítvány mellett, továbbá nagyon kevés mészkövet, valamint mészkövet pótló (~17% Fe-tartalmú) acélmûi salakot adagolt. A második részidõszakban (2008.04.13. 2008. 04. 23.) a lebegyinszki pelletet mihajlovszki pellet váltotta fel, részben megnövelt zsugorítvány- és jelentõsen (különösen az I. kohóban) megnövelt mészkõmennyiség, valamint az acélmûi salak elhagyásával számottevõ halnai anyag (max. 60% Fe-tartalmú) felhasználásával. Megállapítható, hogy a pelletváltással, ill. azzal együtt: az elegykihozatal az I. kohónál 2,327-es, míg a II. kohónál 2,62-es százalékértékkel, vagyis közel azonos mértékben csökkent; a diókoksz-felhasználás 58,145 kg/t-ról 60,101 kg/tra változott, azaz 1,956 kg-mal volt nagyobb az I. * Dr. Farkas Ottó, professor emeritus, a mûszaki tudományok doktora, Miskolci Egyetem Tóth László, gyárvezetõ, ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztómû Cseh Ferenc, gyárvezetõ, ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztómû Móger Róbert, termelésvezetõ-helyettes, ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztómû Harcsik Béla, doktorandusz hallgató, Miskolci Egyetem. 8 ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1.
kohónál, és 55,994 kg/t-ról 57,325 kg/t-ra módosult, vagyis 1,331 kg-mal adagoltak többet a II. kohónál a pelletváltás után. A torokpáncél-pozíciók a vizsgált idõszakban kohónként változatlanok, azaz az I. kohóban K8 É4, a II. kohóban pedig K7 É3 voltak. 1. táblázat: A vizsgált idõszakokra jellemzõ elegyviszonyok átlagértékei 2008.04.01. 2008.04.11. 2008.04.13. 2008.04.20. Elegykihozatal (szállópor) (%) 62,999 60,672 I. kohó Fajlagos zsugorítvány felhasználás (kg zsug/t nyv) 847,850 883,725 Fajlagos lebegyinszki pellet felhasználás (kg pellet/t nyv) 746,513 0,000 Fajlagos mihajlovszki pellet felhasználás (kg pellet/t nyv) 0,000 704,514 Fajlagos diókoksz (kg diók/t nyv) 58,145 60,101 Fajlagos mészkõ (kg mészkõ/t nyv) 1,951 29,821 Elegykihozatal (szállópor) (%) 61,637 59,021 Fajlagos zsugorítvány felhasználás (kg zsug/t nyv) 816,978 828,845 II. kohó Fajlagos lebegyinszki pellet felhasználás (kg pellet /t nyv) 799,557 0,000 Fajlagos mihajlovszki pellet felhasználás (kg pellet /t nyv) 0,000 795,212 Fajlagos diókoksz (kg diók/t nyv) 55,994 57,325 Fajlagos mészkõ (kg mészkõ/t nyv.) 8,398 41,361 2. táblázat: A fajlagos tüzelõanyag-fogyasztás változása a vizsgálati idõtartam napjaiban I. kohó Fajlagos Fajlagos koksz DÁTUM (kg/t nyv) földgáz (m 3 /t nyv) 2008.04.01 482,1 32,83 2008.04.02 516,4 35,36 2008.04.03 472,9 32,93 2008.04.04 489,3 28,93 2008.04.05 498,8 23,81 2008.04.06 492,9 25,60 2008.04.07 486,4 24,34 2008.04.08 495,7 25,06 2008.04.09 505,2 27,27 2008.04.10 499,1 27,47 2008.04.11 479,0 26,25 2008.04.12 493,2 27,18 2008.04.13 494,4 27,42 2008.04.14 521,5 28,14 2008.04.15 2008.04.16 487,9 22,30 2008.04.17 487,6 26,20 2008.04.18 496,1 28,56 2008.04.19 496,5 33,54 2008.04.20 511,9 35,35 2008.04.21 491,1 34,05 2008.04.22 500,8 28,02 2008.04.23 488,2 26,00 Lebegyinszki pellet Mihajlovszki pellet II. kohó Fajlagos DÁTUM Fajlagos koksz (kg/t nyv) földgáz (m 3 /t nyv) 2008.04.01 463,9 33,76 2008.04.02 462,5 32,91 2008.04.03 477,6 33,33 2008.04.04 486,9 29,68 2008.04.05 475,2 25,19 2008.04.06 520,2 28,45 2008.04.07 483,3 25,94 2008.04.08 534,5 27,36 2008.04.09 534,7 29,79 2008.04.10 490,8 27,23 2008.04.11 480,1 27,67 2008.04.12 479,1 26,80 2008.04.13 514,3 28,83 2008.04.14 503,2 28,44 2008.04.15 464,4 26,72 2008.04.16 509,7 28,86 2008.04.17 505,5 27,14 2008.04.18 495,7 30,19 2008.04.19 514,5 34,89 2008.04.20 495,2 35,91 2008.04.21 511,9 37,10 2008.04.22 472,0 29,94 2008.04.23 493,9 25,39 ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1. 9
2. A pelletváltással változó fajlagos tüzelõanyag-fogyasztás esetleges függése a diókoksz-felhasználástól A II. kohóban végzett (elõzõ szakcikkben közölt), diókoksz nélküli alapkísérletekben mért 531 kg/t nyv, majd a 40 kg/t nyv diókokszot felhasználó I. fázisú kísérletek során tapasztalt 517 kg/t nyv (~10% svéd pellet az ércelegyben) bruttó tüzelõ-, ill. redukálóanyag-fogyasztást az itt tárgyalt, ~57 kg/t nyv diókokszmennyiséget felhasználó II. fázisú kísérletsorozat lebegyinszki pellet esetében 517 kg/t nyv, mihajlovszki pellet kohósításakor 525 kg/t nyv (2. táblázat) bruttó tüzelõ-, ill. redukálóanyag-fogyasztásával összehasonlítva egyértelmûen megállapítható, hogy a diókoksz a használt mennyiségi határokban, s a kidolgozott adagolási rendszerben a fajlagos energiafogyasztás növekedése nélkül felhasználható, azonos mennyiségû darabos koksz kiváltásával. 2.1. A fajlagos tüzelõanyag-fogyasztás tényleges változásai A 2. táblázat adataiból megállapítható, hogy a lebegyinszki pelletrõl a mihajlovszki pelletre váltó II. kohó kokszfogyasztásának növekedése: k = 498,21 490,73 = 7,48 kg/t nyv volt, de a földgázmennyiség átlagosan fg = 30,31 29,01 = 1,3 m 3 /t nyv mennyiségi növekedését 0,9-es szorzóval figyelembe véve, a korrigált kokszfogyasztás-növekedés ( k ): k = 7,48 + 1,3.0,9 = 8,65 kg/t nyv Az I. kohó kokszfogyasztása a lebegyinszki pelletrõl a mihajlovszki pelletre történt átállás hatására: k = 497,60 492,58 = 5,02 kg/t nyv. növekménnyel járt, ami a fg = 28,96 28,08 = 0,88 m 3 /t nyv. földgázmennyiség többlet beszámításával k = 5,02 + 0,88.0,9 = 5,90 kg/t nyv. korrigált kokszfogyasztás-növekedést vont maga után. a II. számú kohóban, az elegykihozatal csökkenése alapján várható 20,63 kg/t nyv helyett csak 8,65 kg/t nyv; az I. számú kohóban pedig a várható 18,35 kg/t nyv helyett csak 5,90 kg/t nyv volt az üzemi mérések szerint. Ezek alapján egyértelmûen és megalapozottan megállapítható, hogy a fajlagos diókoksz-felhasználás adott idõszakra érvényes értékeinél (II. kohó: 55,99-57,32; I. kohó: 58,14-60,10 kg/t nyv), a lebegyinszki pelletet felváltó kisebb értékû mihajlovszki pellet jelenléte az ércelegyben nem váltott ki a saját, rosszabb minõségébõl következõ hatásokat meghaladó olyan káros, energiafogyasztási következményeket, melyeket a diókoksz egyes kedvezõtlen tulajdonságainak, a mihajlovszki pellet jelenlétében esetlegesen bekövetkezõ, fokozottabb érvényre jutása okozhatna. A diókoksz-felhasználás mennyiségi vonatkozásait az ércelegy összetétele legalábbis ezek alapján tehát nem befolyásolja, a pellettel együtt történõ kerületi diókoksz-adagolás és fokozott központi járat esetén. 3. A pelletváltással változó nagyolvasztói hõmérsékletviszonyok 3.1. Az elegyfelszín feletti hõmérsékletek változása Az I. kohóban mért hõmérsékletek irreálisan kis értékeket mutattak, mérési hibák következtében, ezért következtetések levonására alkalmatlanok. A II. kohóra és a megjelölt idõszakokra érvényes hõmérsékletek átlagértékeinek radiális irányú változásait az 1. ábra szemlélteti. A hõmérséklet-görbék maximumpontjai gyakorlatilag egy pozíciótávolsággal balra tolódnak, valószínûleg az 2.2. A fajlagos tüzelõanyag-fogyasztás várható változásai A fajlagos, korrigált kokszfogyasztás-növekedést alapvetõen a pelletváltással bekövetkezõ elegykihozatal-csökkenés okozza. Az elegykihozatal 1%-os csökkenése a szakirodalom szerint ~1,5%-os, a DV tapasztalata alapján pedig 7,5 8,5 kg/t nyersvas tüzelõ-, ill. redukálóanyagnövekedést von maga után, mely értékek (525 kg/t nyersvas korrigált kokszfogyasztást véve alapul, 7,875 kg/t nyv kokszfogyasztás-növekmény) jó összhangban vannak. Ennek megfelelõen a II. sz. kohóban, ahol az elegykihozatal (lásd az 1. táblázatot) 61,64 59,02 = 2,62%-kal csökkent, a várható kokszfogyasztás-növekedés: k = 2,62 7,875 = 20,63 kg/t nyv, míg az I. kohó elegykihozatalának 63,00-60,67 = 2,33%-os (1. táblázat) csökkenése esetén a k = 2,33 7,875 = 18,35 kg/t nyv. lehetett volna. 2.3. A diókoksz-felhasználás ez irányú hatástalansága A tényadatok és az azokat korrigáló, elõzõ számítások azt mutatják, hogy a lebegyinszki pelletrõl a mihajlovszki pelletre történõ átállást követõ ~10 üzemnap alatt korrigált kokszfogyasztás-növekedés: 1. ábra: Elegyszint feletti hõmérsékletek átlagértékei II. kohó (2008.04.01. 23.) 10 ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1.
anyagelrendezõdés, vagy az oxidációs zóna kiterjedésének részbeni egyenlõtlensége következményeként. A hõmérsékletprofilok alakja láthatóan nem felel meg a karcsúsági követelményeknek. Fontos észrevétel, hogy a lebegyinszki, ill. a mihajlovszki pelletet kohósító két idõszakra (2008.04.01. 2008.04.12., ill. 2008.04.13. 2008.04.23.) érvényes átlagos hõmérséklet-változások csaknem teljesen azonos, egymást fedõ képet mutatnak. Minthogy a különbözõ pelletet felhasználó két idõszakra jellemzõ elegyfelszín feletti hõmérsékletprofil gyakorlatilag azonos voltának realitását a lebegyinszki pellet kohósításakor kialakult 47,60% és a mihajlovszki pellet kohósításakor tapasztalt 47,30%-os CO-kihasználás csaknem egybe esõ értékei megerõsítik, megállapítható, hogy a nagyolvasztóban áramló gáz fizikai és kémiai hasznosításának mértéke számottevõen nem függ a kohósított két pelletfajtától. A torokgáz hõmérsékletei is majdnem azonosak (188, ill. 184 C) a II. kohóban végzett vizsgálatok eredményei szerint. 3.2. A II. sz. kohó elegyrétegében mért DDS - hõmérsékletek változása A mért adatok részidõszakokra átlagolt eredményeit a 2. ábra szemlélteti. Az eredményeket az elegyfelszín feletti hõmérsékletváltozásokkal (1. ábra) összehasonlítva megállapítható, hogy a DDS -hõmérsékletek: ~300 400 C-kal nagyobbak, mint az elegyfelszín felettiek; maximum-értékeik az elegyfelszíniek pozícióival azonos helyzetben jelennek meg; a két mérésszint hõmérséklet-maximumai (a tengelyhez közel) és hõmérséklet-minimumai közötti különbségek gyakorlatilag azonosak (~250 C), ami a mérési eredmények megbízhatóságát erõsíti ; a mihajlovszki pellet kohósítása során kb. 40 80 Ckal nagyobbak, mint a lebegyinszki pelletek adagolásának idõszakában. Ez utóbbi megfigyelés nincs teljes összhangban az elegyfelszíni hõmérsékletek változásainak, pelletminõségtõl független, gyakorlatilag azonos lefutásaival (1. ábra). De valószínûsíthetõ, hogy a két mérési szint között lévõ, átlagosan 4,15 m-es magasságkülönbség gázáramlási útvonalán, a hidegebb felsõ rétegekben, kiegyenlítõdnek a mihajlovszki pellet lebegyinszki pelleténél feltehetõen nagyobb gázpermeabilitásából fakadó, mérsékeltebb hõfelvevõ képessége következtében, a méréshelyre érkezõ forróbb gáz hõmérsékletei. Ennek helyességét támasztják alá a gyakorlatilag azonos átlagos torokgáz-hõmérsékletek (lebegyinszki pelletnél: 188 C, mihajlovszki pellet esetén 184 C), sõt részben a CO-kihasználás (lebegyinszki pelletnél: 47,60%, mihajlovszki pellet esetén 47,30%) átlagértékei is. 3.3. Összefüggéshiány a diókoksz-felhasználással A II. kohóban mért különbözõ (elegyfelszín feletti és elegyrétegi) hõmérsékletek összevontan értékelhetõ eredményei annak megállapításához vezetnek, hogy a lebegyinszki pellet kiváltása mihajlovszki pellettel a gáz/szilárd anyag érintkezés kinetikai és hõátadási folyamatában gyakorlatilag nem okozott számottevõ eltéréseket, így: 2. ábra: DDS -hõmérsékletek átlagértékei II. kohó (2008.04.01. 23.) a gáz hõtechnikai hasznosulása egyáltalán nem csökkent (torokgáz-hõmérséklet: 188 és 184 C); a kohóban kialakuló hõátadási, ill. hõmérsékleti viszonyok gyakorlatilag változatlan volta következtében a mihajlovszki pellet 1. táblázatban megadott mennyiségû kohósítása nincs kedvezõtlen hatással a diókoksz-felhasználásra, ill. az azzal elérhetõ eredményekre és viszont. Megjegyzésre érdemes, hogy ráadásul a diókoksz felhasznált mennyisége a lebegyinszki/mihajlovszki pelletváltáskor a II. kohóban 55,99-ról 57,32 kg/t nyv-ra növekedett (1. táblázat). 4. A C-tartalmú gázalkotók pelletváltással bekövetkezõ mennyiségi változásai a II. kohó elegyrétegében Az átáramló gáz CO- és CO 2 -tartalmának és radiális irányú kiterjedésének változása szoros és ismert hõtani, ill. metallurgiai összefüggésben van egymással, valamint a kapcsolódó hõmérsékletek módosulásaival. Erre utalnak a II. kohóban végzett DDS -mérések eredményei. 4.1. A DDS -CO-tartalom változása a 29 m-es kohószint-magasság rádiuszában A CO-tartalom átlagértékeinek radiális irányú módosulásait a 3. ábra mutatja, a kísérleti periódus lebegyinszki, majd mihajlovszki pelletet kohósító két (2008.04.01. 12., majd 2008.04.13. 23.) idõszakára vonatkozóan. Látható, hogy a CO-koncentráció radiális irányú módosulása: jó tartalmi összhangot mutat a 2. ábrán bemutatott hõmérséklet-profil változásaival; a mihajlovszki pellet feldolgozásának idõszakában és elsõsorban a kohó közbensõ zónájában nagyobb ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1. 11
értékeket jelenít meg, jól harmonizálva a 2. ábrán látható hõmérséklet-profilok ugyanezen vonatkozásaiban tapasztalt elhelyezkedésével. Ez utóbbi megfigyelés azt támasztja alá, hogy a mihajlovszki pellet legalábbis a méréshely alulról számított szintjéig (29 m-es kohószint-magasság) valamivel kevesebb CO-ot képes a vasoxid-redukcióhoz felhasználni, mint a lebegyinszki pellet. Minthogy a CO-kihasználás mértékében (47,3, ill. 47,6%) a lebegyinszki pelletnek ez az elõnye alig észrevehetõ, feltételezhetõ, hogy amint azt a radiális irányú hõmérséklet-változásoknál valószínûsítettünk (3.2. fejezet) a DDS -mérési hely feletti elegytartomány alsó zónarészében a mihajlovszki pellet csekély mértékben még csökkenti a gáz többlet COtartalmát térben elhúzódó redukciója révén. Ebben a folyamatban a beadagolt diókoksznak nincs szerepe. 4.2. A DDS -CO 2 -tartalom változása a 29 m-es kohószint-magasság rádiuszában A CO 2 -tartalom radiális irányú változásait az átlagértékek alapján készült két diagramvonal szemlélteti az 3. ábrán. Nyilvánvaló, hogy ezek a görbék értékeiben nem, de alakjukban csaknem tükörképei a CO-tartalmakat mutató diagramvonalaknak és tendenciájukban ellentétesek a hõmérsékletprofilokkal (2. ábra). A CO 2 -tartalmak alakulásainak diagramvonalai jelzik, hogy a mihajlovszki pellet adagolásának idõszakában kisebb CO 2 -tartalmak jelentek meg, mint a lebegyinszki pellet kohósításakor. Ez, a mihajlovszki pellet korábban már feltételezett kisebb redukálhatóságával, azaz nagyobb reakcióidõ-igényével, vagyis hosszabb reakcióúthossz-szükségletével magyarázható. Ez utóbbi gondolatsor valószínûsíti, hogy az adott körülményekre érvényes valódi reakció-egyensúly eléréséhez a mérési szint közelében, afelett elhelyezkedõ elegytartományban a gáz még további redukciót végez a 3. ábra: DDS -CO, -CO 2 -tartalom átlagértékei II. kohó (2008.04.01. 23.) mihajlovszki pelletben, vagyis a térben és idõben elhúzódó redukciós folyamata kisebb hõmérsékleten indul. Csak ezzel a feltételezéssel magyarázható, hogy a DDS -mérések szintjén a mihajlovszki pelletek esetében a lebegyinszkiéhez képest nagyobb CO- és kisebb CO 2 - tartalom, azaz kisebb CO-kihasználás gyakorlatilag kiegyenlítõdik (47,6 és 47,3%). A CO 2 -tartalom módosulásában tehát csak a mihajlovszki pellet redukálhatóságának eltérõ jellemzõi játszanak szerepet, függetlenül a jelenlévõ diókoksztól. A megadott mennyiségû mihajlovszki pellet (1. táblázat) kohósítása a nagyobb kokszfogyasztás mellett a megnövelt diókokszmennyiség (57,32 kg/t nyv) jelenlétében se okozott mûködési zavarokat. 5. A diókoksz-felhasználás hatásának kutatása a nyersvastermelésre pelletváltás után Az I. és II. számú kohók termelési teljesítményeinek alakulását a vizsgált idõszakokban a 3. táblázat foglalja össze napokra, illetve a lebegyinszki, valamint a mihajlovszki pelletek kohósításának két idõszakára (2008.04.01. 12. és 2008.04.13. 23.) vonatkozóan, naptári és üzemnapokra megadott mennyiségekben. 5.1. Az I. sz. kohó termelési teljesítményének változása Megállapítható, hogy az I. kohó elsõ idõszakának 12 napjából 11,452 azaz 95,43% bizonyult üzemnapnak, míg a II. idõszakban 11 napból 9,472 üzemnap volt, ami csak 86,11%-os kihasználást jelent. A mihajlovszki pelletet felhasználó második idõszak jelentõsen kisebb idõkihasználása nem a lebegyinszki/mihajlovszki pelletváltással van oksági összefüggésben. (A II. sz. kohó üzemnap-részesedésében az a különbség nem jelent meg). A két idõszakasz üzemnapi nyersvastermelése között elegykihozatali eltérés (62,99, ill. 60,67%) miatt nem elhanyagolható különbség van. A 2050,541 1973,959 = 76,582 t nyersvastermelés-csökkenés üzemnaponként 3,734%-os hiányt jelent. A lebegyinszki pellet kohósításának idõszakára jellemzõ üzemnapi elegyáthajtás, azaz 2050,54 / 0,6299 = 3255,34 t/üzemnap értéket a mihajlovszki pellet felhasználásának idõtartamára is érvényesnek feltételezve, ez utóbbi idõszak várható üzemnapi nyersvastermelése: P = 3255,34 60,67 10-2 = 1975,01 t/üzemnap. Minthogy a tényleges termelés (1973,96 t/üzemnap) és az azonos járatintenzitás esetén várható (1975,01 t/üzemnap) termelés között gyakorlatilag nincs különbség, megállapítható, hogy a pelletváltással bekövetkezõ termeléscsökkenés (76,58 t/üzemnap, 3,734%) csak az elegykihozatalban elõálló különbség (62,99 60,67 = 2,32%-os csökkenés) következménye, amiben tehát sem járatintenzitás-csökkenés, sem a diókoksz-felhasználás nem játszhatott szerepet. A diókoksz-adagolás tehát (melynek mértéke a pelletváltás után 58,14 kg/t-ról 60,10 kg/t-ra növekedett az I. kohóban) nem módosította károsan a mihajlovszki pellet nyilvánvaló termeléscsökkentõ hatását, azaz a diókoksz ilyen mértékû felhasználásának nincs termelést fékezõ 12 ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1.
3. táblázat: A kohók termelési teljesítményeinek alakulása a vizsgálati részidõszakok napjaiban és átlagértékeiben (A: lebegyinszki pellet kohósítása, B: mihajlovszki pellet kohósítása) I. kohó II. kohó A Termelés (t nyv) Üzemidõ (nap) Üzemnapi termelés (t nyv/nap) Termelés (t nyv) Üzemidõ (nap) Üzemnapi termelés (t nyv/nap) 2008.04.01 2137,51 1 2137,51 1972,48 0,931 2118,66 2008.04.02 1943,57 1 1943,57 2209,28 1 2209,28 2008.04.03 2147,90 1 2147,90 2215,82 1 2215,82 2008.04.04 2102,56 1 2102,56 2146,02 1 2146,02 2008.04.05 1403,13 0,74 1896,12 2173,55 1 2173,55 2008.04.06 2031,68 1 2031,68 1998,12 1 1998,12 2008.04.07 2096,62 1 2096,62 2162,06 1 2162,06 2008.04.08 1412,93 0,712 1984,45 1531,04 0,813 1883,19 2008.04.09 2013,36 1 2013,36 1938,62 1 1938,62 2008.04.10 2020,49 1 2020,49 2146,52 1 2146,52 2008.04.11 2112,66 1 2112,66 2094,64 1 2094,64 2008.04.12 2060,39 1 2060,39 2167,11 1 2167,11 04.01.- 04.12. 23482,80 11,452 2050,54 24755,25 11,744 2107,91 B 2008.04.13 2069,60 1 2069,60 2015,34 1 2015,34 2008.04.14 1891,00 1 1891,00 2078,70 1 2078,70 2008.04.15 0 0,09 0,00 2141,37 1 2141,37 2008.04.16 1358,78 0,708 1919,17 2035,14 1 2035,14 2008.04.17 1952,87 0,962 2030,01 1729,33 0,903 1915,10 2008.04.18 1975,35 1 1975,35 2078,01 1 2078,01 2008.04.19 2054,05 1 2054,05 1760,02 0,917 1919,33 2008.04.20 1980,99 1 1980,99 2066,13 1 2066,13 2008.04.21 1975,74 1 1975,74 1969,11 1 1969,11 2008.04.22 1381,45 0,712 1940,23 2218,49 1 2218,49 2008.04.23 2057,52 1 2057,52 1703,30 0,833 2044,77 04.13.- 04.23. 18697,34 9,472 1973,96 21794,95 10,653 2045,90 hatása gyengébb minõségû vasércbetét kohósításakor, sem a kidolgozott adagolási rendszerben. 5.2. A II. sz. kohó termelési teljesítményének változásai A 3. táblázatban szereplõ adatsorok tanúsítják, hogy mind a lebegyinszki pelletet kohósító idõszakasz (2008.04.01. 2008.04.12.), mind pedig a mihajlovszki pelletet felhasználó idõtartam (2008.04.13. 2008.04.23.) üzemnapjainak száma a naptári napok számához (11,744 / 12 = 0,9787; ill. 10,653 / 11 = 0,9685) 97,87, ill. 96,85%-os, azaz a kohó gyakorlatilag azonos idõkihasználással, a gyártási folyamatot lényegesen zavaró körülmények nélkül dolgozott. Az egy üzemnapra vonatkoztatott termelés azonban a két pellettel elérhetõ elegykihozatal közötti különbség következtében természetesen eltér egymástól a lebegyinszki pellet elõnyére, mégpedig 2107,906 2045,898 = 62,01 t nyv/üzemnap, ill. 2,94%-os értékekkel. A lebegyinszki pellethez és a mihajlovszki pellethez tartozó elegykihozatal (61,64% és 59,02%) közötti különbség 2,62%, az elegyáthajtás pedig 2107,91 / 0,6164 = 3419,71 t/üzemnap volt a lebegyinszki pellet kohósításakor. A pelletváltás hatására várható termeléscsökkenést az I. kohóra elõzetesen (5.1. fejezet) használt módon számítva azaz változatlan elegyáthajtást ill. járatintenzitást feltételezve a következõ eredmény jelent meg: P = 3419,71 59,02 10-2 = 2018,31 t/üzemnap. A tényleges és a várható termelés közötti különbség (2045,90-2018,31 = 27,59 t/üzemnap) kismértékû többlettermelésre utal, amibõl következik, hogy a pelletváltás nem járt nagyobb termeléscsökkenéssel, mint amennyi a kisebb elegykihozatalból következik. Ez az eredmény még inkább alátámasztja az I. kohóra vonatkozóan megállapított azon következtetést, mely szerint a diókoksz-felhasználás nem befolyásolja károsan a mihajlovszki pellet kohósításának természetes velejárójaként bekövetkezõ termeléscsökkenés mértékét, azaz a diókoksz-adagolásnak (legalábbis 60 kg/t nyv mennyiségig) nincs termeléscsökkentõ hatása a kialakított diókokszot pellettel a kerületre együtt adagoló adagolási rendszerben, gyengébb minõségû vasércpelletek kohósításakor sem. A ~60 kg/t nyersvasra növelt diókoksz-mennyiséggel végzett üzemi kísérletek, illetve az azokat követõ kohósítási gyakorlat kedvezõ eredményei valószínûsítik, a 60 kg/t nyv-nál meghatározható mértékben nagyobb diókoksz-mennyiség gazdaságos felhasználhatóságát is. ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1. 13
Móger Róbert, Cseh Ferenc, Kvárik Sándor * Környezetvédelmi beruházások az ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztómûnél A nagyolvasztómû több mint egy évtizede egy környezetvédelmi programot indított, melynek keretében mind az ércelõkészítõ és -darabosító üzemben, mind a kohó üzemben jelentõs légszennyezés csökkenést sikerült elérni. Ezeket a nagyolvasztómû a saját mûszaki-technológiai-anyagi keretein belül valósította meg. Ilyen volt a jelentõs környezetterhelést okozó mészégetõ üzemrész leállítása, illetve a csillagtörõ berendezésnél keletkezett szállópor zsugorítószalagra történõ visszaforgatása. Azonban ezek nem voltak elégségesek ahhoz, hogy a szigorodó környezetvédelmi elõírásoknak minden esetben megfeleljünk. Így további jelentõs anyagi erõforrást igénylõ beruházások történtek, melyeket az alábbiakban foglalunk össze. The Blast Furnace Works started an environment protection programme more than a decade in the frame of which they managed to reach significant air pollution reduction at both the Ore Preparing and Sintering Plant and the Blast Furnace Plant. The Blast Furnace Works has realized these investments within its own technical-technological-material frames. Such there were the stop of lime kiln division that caused earlier significant load of environment, as well as the recirculation on the sintering belt of flying dust produced by the starcrushing equipment. Nevertheless these were not sufficient to correspond every time to the more and more severe environmental prescriptions. Thus important material resources needing further investments were realized that we sum up in the followings. 1. Bevezetés A nagyolvasztómûben hosszú ideje arra törekszünk, hogy a lehetõ legkisebb mértékben károsítsuk a környezetet, mindezt a munkavállalók, a városlakók és természetesen önmaga a környezet érdekében. A nyersvasgyártás az egyik legnagyobb por- és CO-kibocsátó forrás az integrált acélgyártás során. Ennek tudatában folyamatosan azt célozzuk meg, hogy az elérhetõ legjobb, leghatékonyabb eszközök felhasználásával csökkentsük a környezetterhelés mértékét. Ez a munka több mint egy évtizeddel ezelõtt, a Dunaferr Acélmûvek Kft. keretén belül kezdõdött, majd a tulajdonosváltást követõen immár ISD Dunaferr Zrt. néven új lendületet kapott. A nagy horderejû környezetvédelmi beruházások szakasza a léghevítõk átépítésével kezdõdött, és az ércdarabosító üzemrészbe telepített elektrosztatikus porleválasztó átadásával befejezõdött. Azonban további kisebb fajsúlyú környezetvédelmi fejlesztések még elõttünk állnak. Az alábbiakban az elmúlt közel 13 év legfontosabb környezetvédelmi beruházásait, fejlesztéseit szeretnénk bemutatni, kiemelve a legutóbbi elektrosztatikus porleválasztó berendezés kivitelezését, eredményeit. 2. A kohó öntõcsarnoki porelszívó berendezés A kohók csapolása során nagymértékû a porkibocsátás a csapolónyílás kifúrása, az olvadék- csapolócsatornákban, nyersvasüstbe és salaktálba történõ áramlása és a csapolónyílás bezárásából adódóan. Az igen nehéz fizikai munkák közé tartozó olvasztár tevékenység munkakörülményeinek javítására 1997-ben megállapodás született a Dunaferr Acélmûvek Kft. és a svéd ABB Environmental System AB között az öntõcsarnoki porelszívó berendezés tervezésére. A cég a nagyolvasztómû számára zsákos porleválasztó berendezést ajánlott, melynek beruházási költsége közel egy milliárd forint volt. A zsákos porleválasztó ünnepélyes avatására 1998. november 26-án került sor. A porelszívó berendezés az átadáskor csak a II. sz. kohót szolgálta ki. Az I. sz. kohón 2000 augusztusában elvégzett torokzáróberendezés-csere alatt megtörtént a porelszívóra történõ rákötés, így ettõl az idõponttól kezdve mindkét kohói öntõcsarnok levegõje nagymértékben javult. A porelszívó berendezés a kohó csapolónyílása fölé, a vas- és salakoldali billenõcsatornákhoz épített ernyõkön keresztül szívja el a képzõdött port. Ezek vezetékrendszer segítségével kerültek összekötésre a II. sz. kohó léghevítõi mellé telepített elszívó berendezéssel (1. ábra). A poros gáz elsõként az axiális ciklonba kerül, ahol a por egy része leülepszik, valamint ez tölti be a szikrafogó szerepét is. Ezt követõen a két nagy teljesítményû ventilátor (1000 kw/985 ford.) által elszívott közeg a hat egységbõl álló zsákos szûrökbe kerül, ahol a felfüggesztett 2322 db szûrõzsák felületén (7430 m 2 ) a nyersgáz portartalmának közel 98%-a összegyûlik. A megtisztított gáz egy kéményen keresztül a légtérbe távozik. A zsákok tisztítása meghatározott feltételek teljesülése esetén automatikusan történik sûrített levegõ segítségével. A képzõdött por kiadagolását a zsákos szûrõk alján elhelyezett csigás konvejorral oldották meg. A por szállítása az axiális ciklontól a zsákos szûrõkön át egy csõvezetékben történik a por tárolására szolgáló porsiló felé, egy porszállító ventilátor segítségével. A porsilóból a port rendszeres idõközönként egy konténerbe ürítik. Ezen berendezés segítségével éves szinten közel 1400 t portól kíméljük meg a környezetet. * Móger Róbert, termelésvezetõ-helyettes, ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztómû Cseh Ferenc, gyárvezetõ, ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztómû Kvárik Sándor, üzemvezetõ, ISD Dunaferr Zrt. nagyolvasztómû ércelõkészítõ és -darabosító 14 ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1.
1. ábra: A kohó öntõcsarnoki porelszívó sematikus rajza 3. A léghevítõk CO-kibocsátásának csökkentése A léghevítõk regeneratív kialakítású tüzelõ berendezések, amelyek a kohók forrószélellátását biztosítják. A felfûtési periódus során a tûzaknában égetjük el a kohógáz-kamragáz keveréket, a képzõdött füstgáz a kupolán átáramolva a tûzálló rácsozatot felmelegíti. A fúvatási periódusban a turbófúvó felõl érkezõ hideg (100 C) levegõt átvezetjük a felhevített rácsozaton, az felmelegszik, így cca. 1100 C-os forrószéllel tudjuk a kohók levegõellátását biztosítani. A léghevítõk mûködési elvét a 2. ábra mutatja. A léghevítõk egyik legfontosabb része a gáz-levegõ keverék elõállítására szolgáló égõ. Megfelelõ égõvel biz- 2. ábra: A léghevítõk felfûtési- és fúvatási periódusa ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1. 15
3. ábra: A Hoogovens keramikus égõ metszeti képe és mûködési vázlata tosítható a jó hatásfok és minimálisra csökkenthetõ a káros anyag kibocsátás. 1996-ban az I. sz. kohón egy olyan szisztematikus fejlesztési sorozat kezdõdött, melynek során a léghevítõk teljes tûzálló falazata átépítésre került. A korábban alkalmazott Didier-típusú égõt a Hoogovens cég által tervezett keramikus égõ váltotta fel (3. ábra). 2008-ban az utolsó II/1.sz. léghevítõ befejezésével pontot tettünk a 8 db-ból álló léghevítõpark átépítésének végére. Mindeközben 2007 nyarán elvégeztük a léghevítõk automatikus tüzelés szabályozásához szükséges eszközök beszerzését, beépítését is. Ezt követõen egy intenzív 3 hónapos beüzemelési folyamat következett, amely során valamennyi léghevítõre külön-külön el kellett végezni a begyújtás-tüzelés optimalizálását. Az I. sz. és a II. sz. kohó léghevítõinek füstgázelemzését Servomex 4900 típusú berendezés biztosítja, melynek folyamatosan mért O 2 és CO értékeit egy a Ferrocontrol Kft. által elkészített program felügyeli. Abban az esetben, ha az elõírt értékhez képest eltérést észlel, beavatkozik úgy, hogy biztosítva legyen az optimális égési folyamat és ennek következtében az alacsony CO-kibocsátás. Minderre azért volt szükség, mert a szigorodó környezetvédelmi szabályok következtében a nagyolvasztómûnek tetemes légszennyezési bírságot kellett volna fizetnie a nagymértékû CO-kibocsátás következtében. Hatósági mérésekre az I. sz. kohó esetében 2006 és 2007-ben, míg a II. sz. kohónál 2005 és 2007-ben került sor, melynek eredményei az 1. táblázatban találhatók. Látható, hogy a léghevítõk (keramikus égõk) átépítésével és a tüzelésszabályozás automatizálásával sikerült a CO-kibocsátást jóval az elõírt határérték alá csökkenteni. Így évente közel 7000 t szén-monoxidtól mentesítjük a környezetünket, és nagymértékben csökkentjük az ISD Dunaferr Zrt. környezetvédelmi bírsággal kapcsolatos kiadásait. 1. táblázat: Az I. sz. és a II. sz. kohó léghevítõinek füstgáz koncentráció Mérési hely I. sz. léghevítõ (P73) II. sz. léghevítõ (P74) Határérték Koncentráció (mg/nm 3 ) Emisszió (kg/t nyv) SO 2 NO x CO CO 178,0 / 50,7 195,6 / 35,6 2053,5 / 270,8 47,0 / 47,2 8,7 / 9,1 8833,0 / 1246,0 6,4* / 0,9 500 500 3,0 * Az I. sz. kohó 2006. évi és a II. sz. kohó 2005. évi mérési eredményei alapján számított érték. 4. Az ércdarabosító üzemrész elektrosztatikus porleválasztó beruházása Az egészség- és környezettudatos gondolkodás hosszú ideje megkívánta az ércdarabosító üzemrész légszennyezésének csökkentését. Ezt a szigorodó jogszabályi háttér is kikényszerítette, mivel abban az esetben, ha az üzem porkibocsátását nem sikerült volna a határérték alá csökkenteni, a környezetvédelmi hatóság kötelezte volna a légszennyezõt a tevékenység azaz a zsugorítványgyártás megszüntetésére. A zsugorítványgyártás rendkívüli rugalmasságot biztosít a nagyolvasztómû, és ezen keresztül ISD Dunaferr Zrt. számára. A kohói érces betét több mint 50%-át biztosító ércelõkészítõ és -darabosító üzemben igen változatos, a 16 ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1.
4. ábra: Az ISD Dunaferr Zrt. ércdarabosító üzemrészbe telepített elektrosztatikus porleválasztó sematikus rajza nyersvastermelés igényeit kielégítõ optimális összetételû zsugorítvány gyártása néhány órán belül megvalósítható. A zsugorítószalagra feladott elegyet különbözõ ércek, vállalaton belül képzõdött Fe-tartalmú hulladékok, salakképzõ anyagok, valamint a tüzelõanyagként szolgáló kokszpor elegye alkotja. A zsugorítványgyártás tûzi úton történõ ércelõkészítés, melynek során az elõkészített elegyet az adagoló rendszer segítségével a zsugorítószalagra feladják, majd a tüzelõanyag tartalmát a gyújtókemence felülrõl begyújtja, miközben a keletkezõ füstgázt alulról az exhausztorok segítségével elszívják. Az égés következtében felszabaduló hõmennyiség hatására az ércszemcsék felületi rétege meglágyul, aminek következtében összetapadnak, azaz megtörténik a darabosodás. Az elszívott füstgáz bizonyos mennyiségû port ragad magával, aminek nagy részét az eddigi gyakorlatnak megfelelõen fõként a multiciklon választotta le. Azonban, ahogy a 9. ábra igazolja, ez nem volt elégséges ahhoz, hogy a porkibocsátás az elõírt határérték alatt maradjon. Ezért az ISD Dunaferr Zrt. 2007. május 30-án szerzõdést írt alá az ércdarabosító üzemrészbe telepítendõ elektrosztatikus porleválasztó berendezés tervezésére és kivitelezésére az Azov EKO céggel. A szerzõdésben leírt követelményeknek megfelelõen a por maximális tömegkoncentrációja a gázokban az elektrofilter kimenetén 30 mg/nm 3 értékben határozták meg. Az elektrosztatikus porleválasztók igen népszerûek viszonylag egyszerû konstrukciójuk és nagy (>98 %) porleválasztási hatásfokuknak köszönhetõen. Az elektrofilterekben a nagyfeszültséggel táplált koronaelektródákból és a földelt gyûjtõelektródákból álló nagyméretû acélszerkezet képezi a leválasztó kamrát. A poros gáz a belépõoldali osztott diffúzoron jut a leválasztó térbe. A leválasztó tér több, villamosan külön táplált zónából áll, melyekben egymás mellett, párhuzamos elrendezésben találhatók a földelt gyûjtõelektródák és a közöttük elhelyezett koronaelektródák. A koronaelektródák a porszemcséket villamosan feltöltik, így azok a villamos erõtér (elektrosztatikus erõ) hatására gyorsuló mozgást végezve a földelt gyûjtõelektródákon válnak ki, miközben elveszítik töltésüket. A gyûjtõelektródákon lerakodott port az elektródák periodikus kopogtatásával lehet eltávolítani, amit a porgyûjtõ bunkerek fognak fel. A megtisztított gáz a kilépõoldali konfúzoron át távozik az elektrofilterbõl, és a füstcsatornán keresztül a kéménybe kerül. A leválasztott por kihordása cellás adagoló és szállítószalag segítségével történik. A szerzõdésben vállalt kibocsátási határértéknek megfelelõen egy négymezõs EA 198-4 típusú elektrofilter került kiválasztásra, amely 600 000 m 3 /óra térfogatáramú gáz megtisztítására alkalmas (4. ábra). ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1. 17
5. ábra: Az alap alá épített vasbeton cölöpmezõ A berendezés munkálatainak megkezdéséhez szükséges területátadásra 2007. október 3-án került sor. Ezt követõen azonnal megkezdõdtek az alapozási munkálatok. Az elektrofilter alapja monolit vasbeton lemez, alá 135 db-ból álló vasbeton cölöpmezõ került (5. ábra). A cölöpök egyenként 14 m hosszúak, melyekbe összesen cca. 850 m 3 beton került beépítésre. Ezt követõen a füstcsatorna áttörése, valamint a filterbe és az onnan elvezetõ csonkok beépítése következett. Az elektrofilter fõ tömegét 15 db acél tartóoszlop hordozza, melynek kivitelezési munkái közben a porgyûjtõ tartályok összeszerelését, majd beemelését is elvégezték (6. ábra). A mintegy 700 t acélfelépítmény beemelését 200 t teherbírású daruval végezte a kivitelezõ. 7. ábra: A ventilátorok szerelése A berendezés készre szerelését követõen az elektrosztatikus porleválasztót rá kellett csatlakoztatni a füstgázvezetékre, amely 2008. szeptember 1 4. között történt meg. A rendelkezésre álló rövid idõ alatt egy terelõfalat kellett beépíteni a füstcsatornába, valamint a be- és kilépõ csonkok elektrofilterre történõ rákötését is meg kellett valósítani. A nyers- és a megtisztított gáz tökéletes szétválasztását biztosító terelõfal kivitelezésével a füstgáz a tisztítást követõen a szétválasztott füstgázcsatorna kémény felõli oldalára került visszavezetésre, majd onnan a 103 m magas kéményen keresztül a légtérbe távozik. A leválasztott finomszemcsés port az elegyelõkészítés folyamatába visszajáratjuk, így megtörténik az újrahasznosítása. A por elszállítását (8. ábra) 8 db cellás adagolóból és 5 db szállítószalagból álló porkihordó rendszer biztosítja. Az elektrosztatikus porleválasztó berendezés ellenõrzõ mûszerei, automatikus beavatkozást biztosító folyamatirányító rendszere, valamint a programba beépített biztonsági reteszfeltételek biztosítják a technológiai folyamat ember felügyelete nélküli automatikus üzemelését. Természetesen a berendezés idõszakos ellenõrzése karbantartó személyzetet igényel. Az elektrosztatikus porleválasztó ünnepélyes avatására 2008. október 30-án került sor. Ettõl az idõponttól datálható a berendezés próbaüzeme. 6. ábra: Az elsõ porbunker beépítése Az oldalfalak rögzítése és szigetelése után a bunkerek alján található porkihordó rendszert szerelte fel az ukrán kivitelezõ. Ezt követõen az elektródák és az elektródákról a por eltávolítására hivatott kopogtató kalapácsok beemelését és rögzítését kellett elvégezni. A füstgáz megfelelõ áramlásának biztosításához nem elegendõ az exhausztorok teljesítménye és a kéményhatás, így az elektrosztatikus porleválasztó beüzemelésével 2 x 355 kw teljesítményû, 0,4 kv feszültségû, 1000 ford/perc fordulatszámú ventilátor alkalmazására volt szükség (7. ábra). 8. ábra: Porelszállító rendszer 18 ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1.
porleválasztó berendezés üzembe helyezésével a porkoncentráció megközelítõleg a 100-ad részére zuhant az azt megelõzõ méréshez képest! A fentebb említett számszerû eredményeknél azonban sokkal szemléletesebb a 10. ábra, melyen az ércdarabosító üzemrész nagy kéménye látható a porleválasztó berendezés bekapcsolása elõtt, majd azt követõen. A beruházás megvalósításával a nagyolvasztómû és a város levegõjének porterhelése éves szinten mintegy 2000 t-val csökkent. 6. Összefoglalás 9. ábra: Az ércdarabosító üzemrész nagy kéményén (P51) a füstgáz porkoncentráció mérések eredményei Az elvégzett hatósági mérések bizonyítják, hogy a berendezés képes betölteni a szerepét, a porkibocsátás óriási mértékben 5,6 mg/nm 3 értékre csökkent, ami jóval az 50 mg/nm 3 határérték alatt van. Az ércdarabosító üzemrész nagy kéményén eltávozó füstgáz porkoncentrációja látható 2000-tõl kezdve a 9. ábrán. Jól látható, hogy a porkibocsátás jelentõs mértékben változott a mérések között, ami azt jelzi, hogy a zsugorítószalagokra kerülõ elegy minõsége és a termelt zsugorítvány mennyisége nagymértékben befolyásolta a kéményen távozó por mennyisé gét. Ez az ingadozás, és természetesen a kéményen távozó por mennyisége, az elektrofilter beüzemelését követõen ugrásszerûen csökkent. Az elektrosztatikus Az elmúlt több mint egy évtizedben jelentõs környezetvédelmi beruházások történtek a nagyolvasztómû területén. Ezek együttes hatásaként éves szinten cca. 3400 t por- és cca. 7000 t szén-monoxid szennyezéstõl óvtuk meg a környezetet illetve az itt élõ és dolgozó embereket. Természetesen további környezetvédelemmel kapcsolatos feladatok állnak még a nagyolvasztómû elõtt. Többek között a visszatérti hûtõkéményen távozó por további csökkentése, valamint a kohói szállópor kiporzásmentes leürítése kíván hatékony megoldást. A nagyolvasztómû a rendelkezésére álló eszközök felhasználásával továbbra is igyekszik olyan beruházások megvalósítását elõsegíteni, kivitelezni, amelyek segítségével minimalizálni lehet a környezetszennyezés mértékét. 10. ábra: Az ércdarabosító üzemrész nagy kéménye (P51) az elekrofilter bekapcsolása elõtt és után ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1. 19
Istenes Sándor, Józsa Róbert, Lukácsi István, Nagy Sándor * Az LD acélgyártás CO- és poremissziójának csökkentése az ISD Dunaferr Zrt.-nél A Dunaferr konverter üzemében az acélgyártás fúvatási (oxidáló) periódusában a nagy sebességgel befúvatott oxigéngáz hatására a magas hõmérsékleten nagy mennyiségû szén-monoxid gáz, és a ferrum párolgásából nagyon finom szemcseméretû szállópor képzõdik. A konverterbõl távozó gáz magas hõmérsékletû, amely még növekszik a konvertergáz CO-tartalmának, a gázelvezetõ rendszerbe beépített elszívó ventilátor által beszívott levegõvel történõ elégése után. A fúvatás idejének középsõ harmadában azonban, a C-oxidáció legnagyobb sebességénél, olyan nagy mennyiségû a CO-képzõdés, hogy a kialakított paraméterekkel üzemelõ folyamatban, nem tud teljes egészében széndioxiddá elégni. A környezetvédelmi határértékek szigorodása után új elszívási technológiát kellet bevezetni az elõírt határértékek betartásának biztosítása érdekében. Ezt a folyamatot és az elért eredményeket mutatja be a cikk. At the Dunaferr converter plant in the blowing (oxidizing) phase of steel making due to the effect of high speed blown oxygen gas at the high temperature high quantity of carbon monoxide gas and from iron evaporation very fine grain size flying dust is generated. The gas leaving the converter has a high temperature that even increases further after burning the CO-content of converter gas with the suction air produced by the exhaustion ventilator built into the gas off-take system. But in the middle third of blowing, at the highest speed of C-oxidation, the CO generation is of so high quantity that it can not completely burn out in the process operating with the set parameters. After tightening up the environmental protection limits a new exhaustion technology had to be introduced in order to meet the prescribed limits. This process and the reached results are presented in this article. 1. Az LD acélgyártás rövid bemutatása Az ISD Dunaferr Zrt. acélmûvében 2 db 135 t kapacitású LD konverterben történik az acél elõállítása. A konverterek 2/1, esetenként 2/2-es üzemmódban dolgoznak. Az éves gyártott acélmennyiség ~1,7 Mt. Az LD konverterbõl gyártott acélt üstmetallurgiai kezelõállomáson kezeljük, majd a folyamatos öntõmû 2 db vertikális öntõgépén öntjük brammává. A konverteracél-gyártás közben keletkezõ füstgáz hõtartalmát egy OKG-130 típusú kazánban hasznosítjuk. A füstgázhasznosító kazán nyitott rendszerû, amely alkalmas a füstgáz CO-tartalmának és portartalmának csökkentésére. A porleválasztás nedves, Venturi gáztisztító berendezésen történik. 2. Az acélgyártásnál keletkezõ konvertergáz tisztításának megoldása Dunaújvárosban 2.1. A Venturi-gáztisztító feladata A konverteres acélgyártás során keletkezõ és az OKG- 130-as típusú hõhasznosító kazánból távozó szilárd anyagi részecskék leválasztása, illetve a füstgáz lehûtése a Venturi-gáztisztítóban történik. 2.2. A füstgáz hûtés-tisztítás technológiai folyamata Az acélgyártás folyamán keletkezõ konvertergáz, a benne lévõ szilárd anyagi részecskéktõl eltekintve, gyakorlatilag 100% (CO) szén-monoxid, hõmérséklete kb. 1700 C. A konvertergázt fizikai-kémiai hõmennyiségének hasznosítására az OKG-130 típusú kazánon vezetjük át. A kazánban az exhausztor (szívó-nyomó ventilátor) által 170 190.000 m 3 /h levegõ beszívásával a konvertergázt elégetjük. Az érzékelhetõ és az égés során keletkezõ hõmennyiséget telített gõz termelésével hasznosítjuk, ezáltal a füstgáz hõmérsékletét csökkentjük. Az égés során a füstgáz hõmérséklete a 2400 C-t is eléri, amely a hûtõkazánon átvezetve a leszállóág aljáig 650 750 C-ra hûl. Ez a füstgáz a magas hõmérséklet és a benne lévõ nagy mennyiségû szilárd szennyezõdés miatt nem bocsátható ki a szabadba. Belépve a háromfokozatú Venturigáztisztító I-es és II-es fokozatába 10 10 db fúvókából 300 m 3 /h vizet juttatunk a rendszerbe. A II. fokozatot elhagyva a ferde átmeneti részén keresztül érkezik a füstgáz a III. fokozatba, az ún. Venturi-toronyba. Itt 7 fúvókából további 300 m 3 /h víz beporlasztásával fejezzük be a füstgáz hûtését. A torony aljában van a rendszer szabályzó eleme, a Venturi-gomba. A gomba által szabályozott füstgázmennyiség két részre választódik, és a Venturi diffúzorán áthaladva a gázáram sebessége lecsökken, a porlasztott vízcseppek és rá kiülõ porszemcsék mérete megnövekszik. A gáz a Venturi-toronyból a cseppleválasztók keverõterébe jut, ahol a centrifugális erõ hatására elválnak egymástól a folyékony szennyezett vízcseppek és a gáznemû anyag. A megtisztított és kb. 60 C-ra lehûtött gázt a füstgázvezetéken keresztül az exhausztor a 100 m magas kéményen át a szabadba továbbítja. A szennyezett és felmelegedett vizet a II-es fokozat, valamint a cseppleválasztók alján lévõ csõvezetéken át szállítjuk a konverter-vízmû területére, ahol mechanikus és * Istenes Sándor szakértõ, minõség- és környezetvédelmi igazgatóság, ISD Dunaferr Zrt. Józsa Róbert fõosztályvezetõ, technológiai igazgatóság, ISD Dunaferr Zrt. Lukácsi István termelésvezetõ, acélmû, ISD Dunaferr Zrt. Nagy Sándor üzemvezetõ, acélmû, ISD Dunaferr Zrt. 20 ISD DUNAFERR Mûszaki Gazdasági Közlemények 2009/1.