BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BAO CAO TONG KET DE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC CONG NGHE CAP BO NAM 2008 Tén dé tai: “NGHIEN CUU THIET KE HE THONG PHUN BOT THAN LO CAO, CHE TAO MOT SO BO PHAN QUAN TRONG CUA HE THONG” Ký hiệu : 249.RD/HĐ-KHCN Cơ quan chủ quản : Bộ Công Thương Cơ quan chủ trì đề tài : Viện Nghiên cứu Cơ khí Chủ nhiệm đề tài : Nguyễn Lâm Tuấn Anh 7265 30/3/2009 Hà Nội - 2008 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ BAO CAO TONG KET DE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC CONG NGHE CAP BO NAM 2008 Tén dé tai: “NGHIEN CUU THIET KE HE THONG PHUN BOT THAN LO CAO, CHE TAO MOT SO BO PHAN QUAN TRONG CUA HE THONG” Ký hiệu : 249.RD/HĐ-KHCN Thủ trưởng đơn vị Chủ nhiệm đề tài (Ký tên, đóng dấu) (Ký, ghi rõ họ tên) Nguyễn Lâm Tuấn Anh Hà Nội - 2008 MỤC LỤC Trang 908 (96.Tình hình nghiên cứu ở nước ngoải 1.Tình hình nghiên cứu trong NƯỚC.-- 5: c2 S131 *23 + SE SE SstEekrsereerree 5 1. Nội dung nghiÊn CỨU.---- -- + 1312 3533238153 1511518111111 11118 11 1 nh ng ry 6 CHƯƠNG 2. LUYỆN GANG LÒ CAO.1 Sơ qua về công nghệ sản xuất gang thép.2 Lò cao Luyện gang, đặc điểm quá trình công nghệ.1 Sơ đồ hệ thống lò cao luyén gang?. Các quá trình cơ ban trong 10 CaO? oo.
Qua trinh ta0 Xi 10 ŒAO:.19112111111053 11110 11g11 vn ng rưy 12 ",ñŸ ¿ao an. Hệ thống gió nóng lò CaO. 2-55 St EEE SE EE11111021111111e 111. Các thông số cơ bản của lò b0 nh hon.
Cân bằng liệu và cân bằng nhiệt lò cao. Tính phối liệu lÒ caO. Ảnh hưởng của các yếu tố đến tiêu hao than cốc theo. Chế độ thao tác lò caO.ccccc2 tt trttrrrrrrrrrrrrrrrrie 31 CHUONG 3 THIET KE CONG NGHE DAY CHUYÊN PHUN THAN LÒ CAO.
Cơ sở thiết kẾ. Thiết kế cung cấp điện và điều khiến. Hệ thống chống sét và tiếp đất. Hệ thống cung cấp Oxy, nitơ.
Danh mục thiết bị hệ thống phun than CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN. NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN HỆ THÓNG CÁP BỘT THAN.1 Hệ thống thiết bị:. Một số vẫn đề về hệ thống vận chuyền vật liệu bằng khí nén:.
Tinh toán thiết kế hệ thống vận chuyên khí nén đưa bột than đến lò: .2 NGHIEN CUU VE DIEU KHIEN PHUN THAN LO CAO 4. Cấu trúc điều khiển hệ thống phun bột than:. ¿+ +5+5s+s+<+ 60 ' SEN co nẽ .3 NGHIÊN CỨU TUYERE PHUN BỘT THAN,,. Giới thiệu về thiết bị phun, tuyere:.
Chế độ làm việc của thiết bị phun, tUy©F€:. Cải tiễn thiết bị tuyere, tăng lượng phun than và hiệu suất đốt cháy. Một số chỉ tiêu thiết kế thiết bị tuyere. Thiết kế thiết bị tuyere - đầu phun bột than.
Chế tạo đầu phun bột than.---- ¿2s ềEEE+EEEEEESEEEEE1111111171 1e Exee, 73 4. VẬN HÀNH LÒ CAO VỚI CÔNG NGHỆ PHUN THAN. Dat luong phun 218kg/TMH tại lò cao số 4 Fukuyama Japan. 84 PHU LUC oe cessesssessssessssssssessssessvecssscsssesssscssssssusssssssuesssssssvesssessseessseesseessuesssesssesseesasess 85 LOI CAM ON ooeecssssessssssssessssessvessssessvesssssssssssnssssssuessssessuessssssseesssessseessussssesssesseseasess 86 DANH SÁCH CÁC THÀNH VIÊN THAM GIA Học hàm, học VỊ, TT Họ và tên chuyên môn Cơ quan công tác 1 Nguyễn Lâm Tuấn Anh Thạc sỹ kỹ thuật Viện NCCK 2_ | Nguyễn Văn Miên Tiến sỹ kỹ thuật Viện NCCK 3 | Nguyễn Đức Toàn Thạc sỹ kỹ thuật Viện NCCK 4_ | Nguyễn Đăng Hiếu Ky su Co tin Viện NCCK LỜI MỞ ĐÀU Năm 1963 mẻ gang đầu tiên ra lò tại Nhà Máy Gang thép Thái Nguyên đánh dấu bước khởi đầu của ngành luyện kim Việt Nam.
Quá trình từ đó đến nay ngành thép Việt Nam trải qua giai đoạn khó khăn (1976 —1989) do kinh tế đất nước lâm vào khủng hoảng, sản lượng thép cả nước chỉ đạt 40 ngàn đến 85 ngàn tắn/năm; đến thời kỳ 1989 — 1995 sản lượng thép trong nước đã vượt trên 100ngàn tấn/năm; những năm 1996-2000 ngành thép vẫn giữ mức tăng trưởng cao, sản lượng thép cả nước đạt 1,57 triệu tấn, tăng gấp 3 lần năm 1995 và 14 lần so với năm 1990. Tuy nhiên, ngành thép Việt Nam được đánh giá vẫn trong tình trạnh kém phát triển so với một số nước trong khu vực và trình độ chung của thế giới. Sự yếu kém này thể hiện qua các mặt: Năng lực sản xuất phôi thép (thép thô) quá nhỏ bé, chưa sử dụng có hiệu quả các nguồn quặng sẵn có trong nước để sản xuất phôi. Chi phí sản xuất lớn, năng suất lao động kém, mức tiêu hao nguyên liệu, năng lượng cao, chất lượng sản phẩm chưa ổn định.
Trang thiết bị của Tổng Công ty thép Việt Nam phần lớn thuộc thế hệ cũ, trình độ công nghệ thấp, thiếu đồng bộ, mức độ tự động hoá thấp. Quan điểm và mục tiêu phát triển ngành thép giai đoạn năm 2000 -2010 là từng bước đáp ứng nhu cầu thông thường về thép xây dựng của Việt Nam để không bị phụ thuộc hoàn toàn vào nước ngoài; cụ thể trong chiến lược thể hiện: -_ Ngành thép cần được xác định là ngành công nghiệp được ưu tiên phát triển; - _ Kết hợp chặt chẽ giữa phát huy nội lực và tranh thủ có hiệu quả các nguồn vốn nước ngoài (trước hết về thiết bị và công nghệ). - _ Về công nghệ: Trong giai đoạn đến năm 2002 vẫn sử dụng công nghệ truyền thống là sản xuất lò cao luyện thép. Hệ thống phun bột than lò cao là là một ứng dụng biện pháp công nghệ tiên tiến trong lò cao luyện gang nhằm thay thế một phần nhiên liệu đắt tiền bằng than Antraxít hiện có và phổ biến ở Việt Nam.
Hiện tại 02 lò cao luyện gang lớn nhất của ta tại Nhà máy Gang — Công ty Gang thép Thái sắp tới sẽ được cải tạo bổ sung hệ thống phun bột than lò cao. Thời gian sắp tới gần đây, trong dự án giai đoạn 2 mở rộng nhà máy gang thép mà trong đó có xây dựng mới 02 lò cao với dung tích 500m” (lớn gấp 5 lần lò cao cũ hiện có) cũng sẽ được trang bị hệ thống phun bột than này. Để làm chủ công nghệ và thiết bị tiên tiến, tăng cường năng lực trong nước bằng cách chủ động nghiên cứu hệ thống, tận dụng công nghệ nước ngoài đưa vào ở mức độ có thể tự thiết kế hệ thống, thiết kế, chế tạo thiết bị sẽ có ý nghĩa thực tiễn quan trọng. Vì vậy nhóm nghiên cứu Viện nghiên cứu Cơ khí đã mạnh dạn đề xuất đề tài “ Nghiên cứu thiết kế hệ thống phun bột than cho lò cao, thiết kế chế tạo một số bộ phận quan trọng của hệ thống”.Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài.
Kỹ thuật phun nhiên liệu lò cao thay thế một phần nhiên liệu cốc đắt tiền đã trở thành biện pháp công nghệ phô biến ở các nước phát triển. Vào đầu thập kỷ 60 của thé kỷ 20, kỹ thuật phun thổi được thực hiện thành công ở Pháp, Mỹ, Liên Xô - chủ yếu là phun thôi khí đốt tự nhiên. ở các nước Đức, Nhật đến những năm 80 thập kỷ 20 đã chuyển thành công phun dầu nặng thành than cám. Trong kỹ thuật luyện gang, phun than lò cao là một kỹ thuật quan trọng.
Thuật ngữ “phun than lò cao” chính là chỉ sự phun thôi trực tiếp cám than không khói, than có khói hoặc cám trộn của hai loại trên và than nâu được nghiền nhỏ qua cửa gió lò cao để thay thể một phần cốc, cung cấp nhiệt lượng và chất hoàn nguyên cho lò cao, các mục đích công nghệ đạt được là: - Thay thế cốc (nhiên liêu đắt tiền) bằng nhiên liệu rẻ tiền, làm giá thành luyện gang giảm rõ rệt. - Phun than lò cao có thể được xem là biện pháp điều chất trạng thái lò. - Cải thiện trang thái làm việc ô định của nồi lò, làm cho lò cao vận hành ô định. - Tạo điều kiện cho lò nâng cao nhiệt độ gió và là giàu oxy.
- Hàm lượng Hydro trong thanh cám nhiều hơn so với than cốc, khí hydrô nâng cao khả năng hoàn nguyên và năng lực khuyêch tán, thâm thâu của khí than cải tạo chỉ tiêu thao tác của lò. Đối mặt với nhu cầu sử dụng nhiên liệu có hiểu quả, sử dụng nhiên liệu rẻ tiền sẵn có thay thé cho nhiên liệu đắt tiền dé giảm chỉ phí sản xuat, giảm thiêu phát thải khí CO2, đã thúc đây các quá trình nghiên cứu cải tiến không ngừng về kỹ thuật và công nghệ phun than lò cao. Tại hãng thép Kobe Japan, bắt đầu áp dụng phun than lò cao từ năm 1980, lượng phun than được nâng dần, bắt đầu 60-70kg/tMH và đến nay đã đạt 230 kg/tMH.Tình hình nghiên cứu trong nước. Đối với sản xuất thép công đoạn hạ tầng (sản xuất thép thô từ quặng) đòi hỏi sự đầu tư lớn, từ công đoạn khai thác tài nguyên, gia công quặng, nấu luyện; trong điều kiện phát triển ngành thép theo định hướng của nhà nước, những năm đầu của giai đoạn 2000-2010 ưu tiên phat trién công đoạn sản xuất thép “thượng tầng“ (sản xuất từ thép thô - phôi thép thành thép sản phẩm); sau đó phải phát triển công đoạn sản xuất thép“hạ tầng“.
Do việc tập trung giải quyết sản xuất về sản lượng đáp ứng nhu cầu thị trường trong nước nên hầu hết các doanh nghiệp ngành thép đi theo hướng nhập dây chuyền thiết bị đồng bộ; còn việc nghiên cứu công nghệ và thiết bị trong nước rất hạn chế. Điều này dẫn đến sự phụ. thuộc của ngành thép vào nước ngoài, không chủ động được công nghệ, thiết bị và nguồn thay thế trong nước. Đối với hệ thống phun bột than, mặc dù ở các nước ngành thép phát triển, công nghệ này đã được áp dụng từ khá lâu, nhưng đến nay Việt Nam mới có điều kiện tiếp cận.
Nội dung nghiên cứu. Đối tượng: Hệ thống phun bột than cho lò cao được áp dụng tại nhà máy gang thép thái nguyên. Phạm vi: Thiết lập các báo cáo tổng quan, quy trình công nghệ, thiết kế chế tạo 01 dau phun than đạt chât lượng tương đương nhập ngoại. Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu tông quan: + Công nghệ luyện gang hiện tại ở nhà máy Gang thép Thái Nguyên.
+ Công nghệ luyện Gang tiên tiến với lò cao có hệ thống phun bột than. - Nghiên cứu thiết kế hệ thống phun bột than. - Nghiên cứu thiết kế các bộ phận thiết bị của hệ thống. - Nghién cứu quy trình công nghệ chế tạo một số bộ phận quan trọng của hệ thống, chế tạo 01 đâu phun than.
LUYỆN GANG LÒ CAO 2.1 Sơ qua về công nghệ sản xuất gang thép Sản xuất gang thép là ngành công nghiệp quan trọng, vẫn đề này được đánh giá qua các số liệu sau: trong giai đoạn từ 1900 đến 2005, sản lượng thép thô tăng từ 40 triệu Tấn tới trên 1,1 ty Tan.
