За последние 3 года компания М ТЕХНОЛОГИЯ приняла участие более чем в 30-ти проек-тах реконструкций доменных печей.Более десятка проектов были связаны с решением одной из самых актуальных проблем современного доменного процесса – значительным снижением срока эксплуатации неподготов-ленных (стандартных) систем охлаждения и как следствие быстрым выходом из строя холодиль-ных плит в условиях вдувания ПУТ.
Эффективность работы системы охлаждения определяет сегодня период кампании до-менной печи, именно поэтому к современным системам охлаждения предъявляются повышен-ные требования по обеспечению надежности и бесперебойности работы.
Что мы понимает под современной системой охлаждения и какие требования предъявляются к ней сегодня? Система охлаждения в условия применения ПУТ должна обеспечить:

— эффективный отвод тепла от холодильных плит и футеровки;
— формирование и поддержание необходимого слоя гарнисажа на поверхности футеровки;
— энергоэффективность, снижение тепловых потерь с системой охлаждения, экономию до-рогостоящего кокса;
— снижение негативного воздействия на окружающую среду за счет использования за-мкнутых (бессточных) систем охлаждения или снижения нагрузки на оборотный цикл предприя-тия;
— продление периода компании до 15 лет.

Применяя инновационный подход для решения этой задачи, использую современные расчетные комплексы и трехмерное моделирование, ООО «М ТЕХНОЛОГИЯ», разработала целый ряд мероприятий, который был успешно реализован на целом ряде доменных печей
После реализации объектов специалисты нашей компании проводят мониторинг работы систем охлаждения на всем периоде эксплуатации объекта. Осуществляя сбор данных о ходе работы, принимая во внимание опыт эксплуатационного персонала, мы проводим постоянное совершенствование принятых решений.
Гордостью нашей компании является применение запатентованной ООО «М ТЕХНОЛО-ГИЯ» системы регулирования интенсивности охлаждения в качестве стандартного решения при осуществлении ремонтов и строительстве новых доменных печей МЕТИНВЕСТ ХОЛДИНГА.

Среди вышеописанных проектов можно выделить следующие:
ДП №2, ДП№3, ДП№4, ДП№5 ЧАО «Запорожсталь», ДП №3, ДП№4 и ДП№6 ЧАО «Азовсталь», ДП№4 ЧАО «ММК им. Ильича», ДП№5 ЧАО «ЕМЗ».

ДП №2 ЧАО «Запорожсталь»

На ДП №2 ЧАО «Запорожсталь» нашей компанией были впервые применены решения, которые позволяют эффективно бороться с негативным влиянием технологии вдувания ПУТ и процессами интенсификации доменной плавки на продолжительность кампаний и энергоэффек-тивность доменных печей.
Наша компания выполнила следующий объем работ:
— впервые применена автоматическая система охлаждения, позволяющая менять интен-сивность охлаждения в зависимости от тепловой нагрузки в доменной печи. Это была так назы-ваемая система охлаждения «горячей» химочищенной водой, при которой отвод тепла от нагре-той воды производится не через теплообменные аппараты, а при помощи отвода пара от бара-бана-сепаратора. Данная система охлаждения имеет 3 режима работы: охлаждение в замкнутом контуре «горячей» химочищенной водой, испарительное охлаждение с естественной циркуляци-ей, резервирование технической водой.
— впервые в Украине были установлены медные холодильные плиты в 2-й и 3-й ряды шах-ты доменной печи. Установить медные плиты в заплечики помешала конструкция доменной пе-чи с маратором, позже мы нашли решение и для мараторных доменных печей на ДП№5 ЧАО «ЕМЗ», однако данный проект так и не был реализован, в связи с выходом ЕМЗ из состава Ме-тинвеста.
— на данной печи была применена толстостенная высокотеплопроводная футеровка: за-плечики и 3 ряда шахты — карбид кремния, выше алюмоуглерод и шамот.
— построена новая насосная станция с электронасосными агрегатами с частотным регули-рованием частоты вращения двигателя.
— установлена современная система АСУ ТП.
Все вышеперечисленные решения позволили исключить прогары холодильных плит, в не-сколько раз уменьшить тепловые потери с печи и как следствие сократить расход кокса.
Комплексное применение медных холодильных плит, высокотеплопроводной футеровки и автоматической системы охлаждения сделало возможным наращивание и поддержание необ-ходимого слоя гарнисажа на поверхности футеровки, а не на поверхности холодильных плит, что позволяет сделать работу доменной печи максимально надежной, а кампанию максимально продолжительной.

Принципиальная схема системы охлаждения «горячей» химочищенной водой ДП№2:

ДП№4 ЧАО «Запорожсталь»

Объем наших работ по ремонту данной печи, а так же принятые решения были схожими с ремонтом на ДП№2, однако имели несколько отличий:
— медные холодильные плиты были установлены в зоне распара и двух нижних рядов шахты, установка медных холодильных плит в зоне заплечиков была затруднительной в связи с мараторной конструкцией доменной печи, поэтому там остались чугунные холодильные плиты.
— на данной печи впервые были применены предварительно зафутерованные холодиль-ные плиты (огнеупорный карбидкремнеевый кирпич вставлялся в медную холодильную плиту до ее монтажа, кирпич и плита имели выступы по типу «ласточкин хвост»). Данное решение позво-лило сократить сроки монтажа, исключить возможность обрушения всей кладки в результате местных разрушений, увеличить плотность и площадь поверхности прилегания карбидкремния к стенке холодильной плиты, что значительно увеличивает теплопередачу от плиты к кладке, и как следствие более эффективно защищает кладку и поддерживает необходимый слой гарнисажа.

Предварительно зафутерованные карбидкремнеевым кирпичом медные холодильные плиты:

ДП №2 и ДП №4 ЧАО «Запорожсталь»

В связи с планами на комбинате по постоянному увеличению количества вдуваемого ПУТ в горны доменных печей и достижения показателей в 180÷200 кг/т чугуна было принято реше-ние по переводу ДП№2 и ДП№4 на охлаждение «холодной» химочищенной водой в замкнутом контуре.
Для этих целей наша компания выполнила проект по установке на данных печах пластин-чатых теплообменных аппаратов типа «вода/вода», для возможности снижения температуры охлаждающей воды до 35÷45°С. На всех теплообменниках была применена технология регули-ровки расхода технической воды в зависимости от сезонных температурных колебаний, а так же тепловой нагрузки в доменной печи. Данное решение позволяет экономить до 50% технической воды в зимний период времени.
При реализации этого проекта доменные печи смогут работать с 4-мя независимыми ре-жимами охлаждения:
— охлаждение «холодной» химочищенной водой;
— охлаждение «горячей» химочищенной водой;
— испарительное охлаждение с естественной циркуляцией;
— резервное охлаждение технической водой.

Принципиальная схема системы охлаждения «холодной» химочищенной водой:

ДП №5 ЧАО «Запорожсталь»

В рамках данной работы предполагается реализовать автоматическую систему охлажде-ния «холодной» химводой в замкнутом контуре, со строительством новой насосной станции и помещения пластинчатых теплообменных аппаратов по типу вода/вода.
В самые теплонагруженные зоны (заплечики, распар и 1-й – 3-й ряд шахты) было принято решение установить стальные холодильные плиты, предварительно футерованные карбидкрем-ниевым кирпичом. Стальные холодильники являются альтернативой применению медных холо-дильных плит, они позволяют организовать надежный теплоотвод и обеспечить качественное охлаждение футеровки. Основная особенность стальных холодильных плит — отсутствие границы между залитой трубой и телом холодильника. Материал литого стального холодильника – низко-углеродистая сталь с содержанием углерода 0,2÷0,3%.
Это будет первая доменная печь на постсоветском пространстве, оборудованная сталь-ными холодильными плитами.

Предварительно зафутерованные карбидкремнеевым кирпичом стальные холодильные пли-ты:

ДП №3 ЧАО «Запорожсталь»

В ходе эксплуатации, при работе с вдуванием в горн печи пылеугольного топлива (уста-новка ПУТ введена в эксплуатацию в 2011г.), кардинально возросли тепловые нагрузки на систе-му охлаждения, особенно в напряженных зонах, что неизбежно привело к выходу из строя холо-дильных плит и перегревам кожуха печи с образованием трещин и диплонаций.
По этой причине было принято решение о демонтаже доменной печи и строительстве на том же месте, на новом фундаменте, новой доменной печи того же объема, Vn=1513м³.

Охлаждение печи выполнено как технической водой, так и химочищенной водой в за-мкнутом контуре.
Технической водой охлаждается лещадь печи, холодильники лещади, горна, чугунных ле-ток, а также холодильники верхней шахты и колошника.
Химочищенной водой охлаждаются холодильные плиты заплечиков, распара, нижней и средней шахты, леточные холодильные плиты.
В связи с высокими тепловыми нагрузками на систему охлаждения, характерными для работы при вдувании пылеугольного топлива, печь оборудована медными холодильниками в заплечиках, распаре и нижней шахте.
Кроме того, медные холодильники установлены вокруг чугунных леток, это решение было впервые реализовано на территории Украины именно в рамках данного ремонта.
Остальные холодильники традиционные плитовые, чугунные.
Как медные, так и чугунные холодильники шахты имеют пазы «ласточкин хвост» для воз-можности установки в них огнеупорных кирпичей.
Огнеупорная футеровка печи китайского производства (ф. «Gongyi AR Co»).
Низ печи – один ряд графитированных блоков производства «Укрграфит», четыре ряда микропористых углеродистых блоков, прикрытых керамическим стаканом. Периферийные блоки – углеродистые микро- и супермикропористые блоки, также прикрытые керамическим стаканом. Фурменная зона выложена из карборундового огнеупорного кирпича на сиалоновой связке.
Заплечики, распар, низ и середина шахты – карбидокремниевый кирпич, верх шахты и колошник-кирпич ШПД.
Для заполнения пространства между металлическим днищем печи и трубами водяного охлаждения предусмотрен углеродистый бетон и карбидокремниевый бетон.
Заполнение зазора между холодильниками и периферийными блоками предусмотрено холоднонабивной массой повышенной теплопроводности.
Зазор между кожухом печи и холодильниками заполняется низкотеплопроводной безуса-дочной массой.

Монтаж холодильных плит горна и лещади:

ДП №5 ЧАО «ЕМЗ»

В рамках данного проекта было выполнено:
— строительство новой насосной станции включающую в себя установку насосов и теплообмен-ных аппаратов в количестве необходимых для обеспечения стабильной работы системы охла-ждения, с учетом резервных насосов и теплообменников, а также резервирование при отключе-нии электрической энергии.
— предусматривается автоматическая система регулирования интенсивности охлаждения холо-дильных плит;
— строительство наружной и внутренней трасс трубопроводов с установкой запорной, предохра-нительной и регулирующей арматуры;
— установка и подключение КИПиА: датчиков расхода воды, давления и температуры воды с вы-ведением сигналов в помещение дежурных водопроводчиков и машинистов водоподготовки ДП№5;
— установку и подключение к КИП термопары шахты печи;
— подключение РУ насосной станции от трансформаторов 1600кВА подстанции 4ТП5Д;
— реконструкция ЩСУ 4ТП5Д в части установки дополнительных коммутационных аппаратов, но-минальные характеристики определяются проектом;
— в проектируемой РУ насосной станции предусматривается установка АВР как для электроснаб-жения, так и для пуска резервных агрегатов;
— система АСУ ТП:
а) управление насосными агрегатами, вентиляторами теплообменных аппаратов по сети Ethernet;
б) использование технологии сети DLR для повышения надежности и отказоустойчивости систе-мы;
в) обеспечивает возможность замены оборудования контроллеров помодульно без остановки управления;
г) обеспечивает возможность диагностики оборудования системы и замкнутого контура, под-ключенного к ПЛК;
д) подсистема отображения температуры кожуха ДП№5;
е) интегрированная подсистема вибромониторинга насосных агрегатов по сети Ethernet;
— замена чугунных холодильных плит заплечиков и 4-х рядов шахты печи на медные, конструк-ция медных холодильников плит выполняется с учетом профиля печи. Повязка холодильных плит выполняется при помощи гибких металлорукавов;
— система автоматизированного контроля разгара футеровки шахты ДП№5.
— применение высокотеплопроводной карбидокремниевой футеровки для зоны заплечиков, рас-пара и шахты печи.
На данной печи были впервые реализованы решения, позволившие установить медные холодильные плиты, как в заплечиках, так и в нижних рядах шахты на печи мараторного типа.

ДП №3 ЧАО «Азовсталь»

В проекте предусматривается замена кожуха печи на кожух самонесущей конструкции с учетом максимального давления под колошником 2,0 ати с применением современных износо-абразиво-теплоустойчивых защитных материалов.
То есть, фактически предусматривается строительство новой доменной печи на существу-ющем фундаменте, с сохранением отметки колошникового фланца и с сохранением отметки осей чугунных леток.
Профиль печи разработан с учетом работы доменной печи с вдуванием пылеугольного топлива.
Новый профиль ДП №3 предполагает увеличение высоты заплечиков и уменьшение высо-ты распара при увеличении отношения диаметра распара к диаметру горна; увеличение димет-ров колошника, распара и горна при сохранении угла наклона шахты и уменьшении угла накло-на заплечиков.
Футеровка центральной части лещади от отметки +2,500 выполнена следующим образом:
— нижний ряд из графитированных блоков высотой 400 мм;
— над ними 4 ряда малопористых углеродистых блоков общей высотой 2000 мм;
— над ними расположен ряд микропористых углеродистых блоков высотой 500 мм;
— над ними два ряда высокоглиноземистых огнеупоров высотой 1000 мм до отметки +6,400.
Футеровка стен горна от отметки 4,900 до отметки 10,200 выполнена из микропористых уг-леродистых блоков. Рабочая поверхность горна защищена керамическим стаканом толщиной 400 мм.
Футеровка фурменной зоны выполняется из сложных алюмокарборундовых огнеупорных блоков соответствующих форме элементов фурменных приборов. Это обеспечивает уменьшение количества швов между огнеупорными изделиями, что позволяет повысить стойкость футеровки фурменной зоны.
Футеровка заплечиков и шахты предусматривается огнеупорным кирпичом:
— заплечики карбидкремниевым кирпичом;
— распар и нижняя часть шахты — карбидкремниевым кирпичем толщиной 150 мм (кирпи-чи вставляются в холодильные плиты, которые выполнены с пазом по типу «ласточкин хвост») и слоем карбидкремниевого торкретбетона на основе гидравлической связки;
— средняя часть шахты — микропористым алюмоуглеродистым кирпичом;
— верхняя часть шахты — шамотным кирпичом.
Колошник футеруется защитными водоохлаждаемыми плитами с залитым шамотным кирпичом.
Пространство между кожухом доменной печи и холодильными плитами должно запол-няться огнеупорной специальной массой, которая обладает высокой степенью текучести для за-полнения зазора между кожухом печи и холодильниками, обеспечивает хорошую газоплотность печи и изоляцию кожуха
Купол печи футеруется торкретбетоном и стальными футеровочными плитами. Зазоры между футеровочными плитами забиваются чугунной замазкой.

Охлаждение печи предусматривается химочищенной водой в замкнутом контуре. Для ре-ализации данной системы необходимо выполнить:
строительство новой циркуляционной насосной станции хим. очищенной воды, включа-ющую в себя установку насосов и теплообменных аппаратов в количестве необходимых для обеспечения стабильной работы системы охлаждения, с учетом резервных насосов и теплооб-менников, а также резервирование при отключении электрической энергии;
— строительство новой фильтровальной станции морской воды;
— внедрение автоматической системы регулирования интенсивности охлаждения холо-дильных плит (патент № 105036 ООО «М ТЕХНОЛОГИЯ»);
— строительство наружной и внутренней трасс трубопроводов с установкой запорной, предохранительной и регулирующей арматуры;
— установка медных холодильных плит в зоне заплечиков, распара, 1-го и 2-го рядов шах-ты;
— установка одного стального ряда холодильных плит (3-й ряд шахты);
— установка медных холодильных плит в районе чугунных леток.

Конструкция холодильных плит предусматривается следующая:
Низ печи (лещадь, горн и фурменная зона) до отметки 13,650 выполнен из гладких чугун-ных холодильных плит. Плиты изготавливаются из чугуна марки СЧ 15-32 ГОСТ 1412-85, охла-ждающие трубки стальные «змеевиковые» диаметром Ø 70х8 мм. Плиты вокруг чугунных леток и 7 плит под чугунными летками выполняются медными со сверленными каналами Ø 50 мм.
В зоне воздействия максимальных тепловых нагрузок – 2 ряда заплечиков, 1 ряд распара и 2 ряда шахты предусматривается установка медных холодильных плит со сверленными кана-лами Dэкв.= 50 мм. На огневой стороне плиты выполнен паз «ласточкин хвост» для футеровки карбидкремниевым кирпичом.
Над медными холодильными плитами устанавливается один ряд стальных плит из стали конструкционной углеродистой 15Л., с залитыми прямыми охлаждающими стальными трубами Ø70х10мм.
Далее 2 ряда чугунных холодильных плит с залитыми прямыми охлаждающими трубками. Материал чугуна ВЧ 450-10 ДСТУ 3925-99, охлаждающие трубы стальные Ø 76х9 мм.
С отметки +29,050 и до отм. 36,690 установлены 6 рядов чугунных холодильных плит с за-литыми змеевиковыми охлаждающими трубками. Материал чугуна ВЧ 450-10 ДСТУ 3925-99, охлаждающие трубы стальные Ø 76х9 мм.
Система подлещадного водяного охлаждения заключается в следующем: 44 трубы диа-метром Ø 60×8 с шагом между трубами 250-350 мм прокладываются под донышком лещади. Трубы охлаждения объединяются в 10 секций и заливаются углеродистым бетоном.

ДП №4 ЧАО «Азовсталь»

В рамках реализации данного проекта планируется установка медных холодильных плит в самые теплонагруженные зоны – заплечики, 1 ÷ 4-й ряды шахты, стальных холодильных плит 5, 6 ряд шахты, с реконструкцией насосной станции и установкой насосов, обеспечивающих ско-рость движения охлаждающей воды 2÷3 м/с. Так же планируется перевод холодильных плит фурменной зоны на охлаждение химочищенной водой в замкнутом контуре с увеличением ско-рости охлаждения в змеевиках холодильных плит до 2÷3 м/с.
Для реализации системы охлаждения холодной химочищенной водой будет выполнена установка теплообменных аппаратов типа вода/воздух, что позволит полностью исключить рас-ход морской воды на данные зоны.
Будут реализованы следующие системы: автоматические системы охлаждения заплечи-ков, шахты и фурменной зоны, система контроля тепловых нагрузок на холодильные плиты, си-стема контроля состояния футеровки шахты и заплечиков, автоматическая система обнаружения прогара холодильных плит.
Для компенсации тепловых нагрузок между холодильными плитами, выполненными из разных материалов (медь, сталь, чугун) предлагается использовать металлорукава с силиконо-вым покрытием.
Все холодильные плиты выполняются с выступами по типу «ласточкин хвост», для воз-можности футеровки в домонтажный период.
2 ряда заплечиков и 4 ряда шахты (зона медных холодильных плит), а так же 2 ряда стальных холодильников футеруется карбид-кремниевым кирпичом на нитридной связке (со-держание SiC не менее 70%, SI3N4 не менее 21%), толщина футеровки не менее 190 мм.

ДП №4 ЧАО «ММК им. ИЛЬИЧА»

В рамках реализации данного проекта была разработана автоматическая система охла-ждения заплечиков, маратора и распара холодной химочищенной водой. Шахта печи выполня-лась в виде «шахтопанелей» и оставалась на испарительной системе охлаждения с естественной циркуляцией. В качестве аварийного охлаждения для обоих систем предусмотрен подвод техни-ческой воды.
Согласно проекта автоматической системыохлаждения заплечиков, маратора и распара химочищенной водой были выполнены следующие работы:
— установка медных холодильных плит в заплечиках;
— строительство новой циркуляционной насосной станции химводы, с установкой насос-ных агрегатов с частотными преобразователями, для возможности регулирования интенсивно-сти охлаждения в зависимости от тепловой нагрузки;
— установка теплообменных аппаратов по типу «вода/вода» для отвода тепла от химводы технической водой;
— установка регулирующего клапана на трубопроводе технической воды, позволяющего изменять количество подаваемой технической воды на теплообменные аппараты в зависимости от температуры окружающей среды и тепловой нагрузки в доменной печи. Данное решение поз-воляет сэкономить до 400 м³/ч технической воды в зимний период времени и впервые в Укра-ине была применена именно в этом проекте;
— установка современная система АСУ ТП.

Коллектор химводы: