Повышение эффективности учета и использования горючих технологических газов на металлургическом комбинате

1.

Повышение эффективности учета и
использования горючих
технологических газов на
металлургическом комбинате
Аспирант: Бахвалов Максим Андреевич

2.

Цели и задачи
Цель:
Целью диссертационной работы является совершенствование учета
доменного и коксового газа на ЧерМК ПАО «Северсталь» и дальнейшей оптимизации
режимов работы котлоагрегатов ТЭЦ-ПВС по критерию минимального расхода
природного газа.
Задачи:
алгоритма расчета
1. Разработка модели и
баланса доменного газа между
потребителями ЧерМК.
2. Разработка модели и алгоритма расчета баланса коксового газа между
потребителями ЧерМК.
3. Разработка модели и алгоритма расчета баланса доменного, коксового, природного
газов между потребителями ТЭЦ-ПВС.
4. Разработка оптимизационной модели топлива на ТЭЦ-ПВС.
2

3.

Горючие газы
Состав
Обозначение
Доменный газ
Коксовый газ
Природный газ
Конвертерный газ
Оксид углерода
СО
24
6,9
-
67
Углекислый газ
СО2
18
2,6
0,3
18,4
Водород
Н2
6
59,4
-
-
Метан
CH4
-
24,8
98
-
Азот
N2
52
3,5
1,7
13-14
Тяжелые углеводороды
CnHm
-
2,4
-
-
Кислород
O2
-
0,4
-
0,6
Низшая теплотворная способность доменного газа
Низшая теплотворная способность коксового газа
3

4.

Схема учета доменного газа
4

5.

Влагосодержание и расход газа
Определение рабочего
производится по формуле:
состава
газа
100
X X
100 0,124 d г
p
c
где dг - влагосодержание газа, г/м3; X содержание компонента( CO2, CO, H2,
N2, H2O и т.д.), %
Корректировка расхода по плотности:
расч
Gпр Gк
факт
Зависимость d(г/м3) от t
5

6.

Балансовые точки доменного газа
6

7.

Программа расчета баланса доменного газа
7

8.

Программа расчета баланса доменного газа
8

9.

Результаты расчета баланса доменного газа
Небаланс доменного газа
Приход с физическим теплом газа на ТЭЦ-ПВС
9

10.

Схема учета коксового газа
10

11.

Балансовые точки коксового газа
11

12.

Программа расчета баланса коксового газа
12

13.

Программа расчета баланса коксового газа
13

14.

Результаты расчета баланса коксового газа
Небаланс коксового газа
Приход с физическим теплом газа на ТЭЦ-ПВС
14

15.

Схема газоснабжения ТЭЦ-ПВС
15

16.

Расчет КПД ТЭЦ-ПВС
1. V0 0.0476 0.5 CO 0.5 H 2 1.5 H 2 S 2 CH 4 n m Cn H m O2
2. V o N2 0.79 V0 0.01 N2
4
3. VRO 0.01 CO2 CO H 2 S CH 4 n Cn H m
2
4. V 0в.п. 0.01 H 2 H 2 S 2 CH 4 m Cn H m 0,124 d топл 0,00161 dв V0
2
5. Vсм VПГ VКГ V ДГ
6. Vс.г. V 0с.г. 2 1 V 0с.г.
7. Vв.п. V 0в.п. 0,0161 2 1 V0
8. Vг Vв.п. Vс.г.
16

17.

Расчет КПД ТЭЦ-ПВС
9.
H 2O
Vв.п. 100
Vг
100 H 2O
CO2 сух
100
100 H 2O
O2 сух
11. O2
100
10. СO2
12. N2 100 H 2O CO2 O2
13. Qвент iв V0 2
14. Qг iг Vг Qвент
15. qг
Q г 100
VдПГ qПГ VдКГ qКГ VдДГ q ДГ
16. обр 100 qг qокр
17

18.

Программа расчета баланса ТЭЦ-ПВС
18

19.

Модель оптимизации природного газа на ТЭЦ-ПВС
19

20.

Оптимизация природного газа на ТЭЦ-ПВС
20

21.

Выводы
Небаланс доменного
газа составил 3,0%
Небаланс коксового газа
составил 1,1%
Приход с физическим
теплом газов на ТЭЦ-ПВС
составил 9,5 Гкал/час
Потенциал по сокращению
природного газа на
ТЭЦ-ПВС - 0,6 тыс.м3/ч
21

22.

Список литературы и Интернет-ресурсов
1. Бахвалов М.А., Рыбаков Д.И., Лукин С.В. Повышение эффективности использования доменного газа на металлургическом комбинате //
Череповецкие научные чтения-2017. - Череповец: Череповецкий государственный университет, 2017. - С. 24.
2. Бахвалов М.А., Лукин С.В. Оценка эффективности использования подогрева доменного газа перед ГУБТ-12 // Автоматизация и
энергосбережение в машиностроении, энергетике и на транспорте. - Вологда: Вологодский государственный университет, 2021. - С. 56-61.
3. Лукин С.В., Бахвалов М.А. Учет химического тепла коксового газа при пропаривании газопроводов // Автоматизация и энергосбережение
в машиностроении, энергетике и на транспорте. - Вологда: Вологодский государственный университет, 2022. - С. 117-120.
4. Лукин С.В., Бахвалов М.А., Антонова Ю.В. Математическое моделирование тепловой работы доменного воздухонагревателя при
сжигании в нем конвертерного газа // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (Бенардосовские чтения). - Иваново:
Ивановский государственный энергетический университет имени В.И.Ленина, 2019. - С. 297-300.
5. Лукин С.В., Бахвалов М.А., Антонова Ю.В., Мухин В.В., Кузьминов А.Л. Модель сжигания доменного газа в смешивающем подогревателе
перед газовой утилизационной безкомпрессорной турбиной // Вестник Череповецкого государственного университета. - 2018. - №2(83). - С.
18-24.
6. Лукин С.В., Бахвалов М.А., Породовский Д.В. Моделирование работы кауперов доменных печей при обогреве конвертерным газом //
Наукоемкие технологии и инновации. - Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2019. - С. 2529.
7. Лукин С.В., Бахвалов М.А., Шестаков Н.И. Математическая модель и алгоритм оценки энергетического потенциала влажного коксового
газа на металлургическом предприятии // Вестник Череповецкого государственного университета. - 2022. - №3(108). - С. 34-46.
8. Лукин С.В., Породовский Д.В., Разинков А.А., Бахвалов М.А. Математическая модель и алгоритм расчета теплового состояния
регенератора для аккумулирования теплоты сжигания конвертерного газа и нагрева воздуха для котла-утилизатора // Вестник Череповецкого
государственного университета. - 2021. - №3(102). - С. 38-55.
22

23.

Спасибо за внимание!