Автоматизация получения горячебрекетированного железа

1. Задание на проектирование. Исходные данные и материалы.

1.1 Основание для проектирования и задача проекта.

Процесс прямого восстановления железа это новый процесс. Используется лишь в нескольких странах мира. В основе получения горячебрикетировонного железа лежит химическая реакция. А химические процессы должны протекать в определенных условиях. Человек не сможет проконтролировать процесс настолько точно, как сделает это за него автоматизированная система. В данном технологическом процессе без САР не обойтись. Если процесс будет протекать с ошибками качество, получаемого продукта снизится и упадет его стоимость. Что может привести к удару по экономике региона. Например, экономику Костанайской области планируют поднять на новый уровень, построив завод данного типа.

В объем автоматизации технологического процесса прямого восстановления железа входит:

-        автоматический контроль и учет количества перерабатываемого металлического продукта;

-        автоматический контроль за температурой в шахтной печи;

-        автоматический контроль работы ПТС и приложенных к ним электродвигателей, блокировка и защита;

-        автоматическое контроль и учет подаваемого газа.    

1.2 Описание технологического процесса получения горячебрикетированного железа.

В настоящее время в мире используется несколько видов технологий прямого восстановления железа в шахтной печи. Наиболее распространенными являютсятся технология американской компании Midrex (входит в корпорацию Cobe Steel)  и мексиканвкой компании HYLSA – процесс HYL ].

Процесс Midrex использует природный газ, и поэтому является наиболее экономичной технологией производства высококачественного железа прямого восстановления с использованием в качестве сырья железной руды. Начиная с 1970 года, специалисты компании Midrex построили 53 производства на основе одноименной технологии в 21 стране мира. Предметом особой гордости компании является тот факт, что технологические линии Midrex способны работать на полную мощность или даже с ее превышением в различных погодных условиях: от Саудовской Аравии до Канады и России.

Заводы, оснащенные технологическими линиями «Midrex Direct Reduction», используют в качестве сырья железооксидные окатыши и кусковую руду из 50 различных источников (шахт), расположенных по всему миру. Сырье варьируется от 100% окатышей до 100% кусковой руды, включая промежуточные комбинации. Такая гибкость позволяет заводам Midrex подбирать сырье, наиболее полно отвечающее потребностям конкретного производства. Для повышения производительности в процессе также можно использовать до 10% железооксидной мелочи определенной величины.

Схема процесса Midrex приведена на рисунке 1.

 [pic 1]

Рисунок 1. Схема процесса прямого восстановления железа Midrex

Процессы восстановления  в шахте протекают в твердофазном состоянии. Основным источником тепла является физическое тепло газовой смеси, поступающей из реформера (700-800˚С). При слабо экзотермическом процессе восстановления оксидом углерода и слабо эндотермическом процессе восстановления водородом, общий тепловой эффект реакций восстановления несущественен. Температура в шахте обычно не превышает 800˚С, чтобы избежать процесса спекания сырья и нарушения движения материалов. Металлизованный продукт проходит охлаждение и науглероживание в нижней части печи и выгружается в виде окатышей или брикетов (после брикетировочной машины). Степень металлизации продукта достигает 90-92%.

Процесс Midrex является примером замкнутой технологии, в которой углекислый газ, как продукт реакций восстановления, используется для конверсии природного газа.

Согласно расчетам, для производства тонны восстановленного железа требуется 600 нм3 природного газа. Этот фактор предопределил в последние годы повышенный интерес ряда стран, не имеющих собственного природного газа, в том числе, Украины, к разработке процессов производства металлизованного сырья с использованием в качестве восстановителя продуктов газификации низкосортных углей.