Андрей Виноградов Руководитель направления металлургия ОАО "Линде Газ Рус"
ПЕРЕДОВЫЕ ГАЗОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕПЛАВА АЛЮМИНИЯ
Преимущества использования кислорода в процессах плавки и переработки рассмотрены во многих статьях, патентах и книгах. Самые значимые из них -повышение скорости расплава благодаря более сильному излучению и более высокой эффективности использования энергии обогащенного кислородом сгорания, а также возможность уменьшить количество выбросов с помощью кислородных форсунок или нестехиометрического сгорания.
Компания The Linde Group как лидер рынка в области разработки и внедрения новых кислородных технологий перевела более 250 печей в цветной металлургии с воздушно-топливной на кислородно-топливную смесь. Большинство таких проектов (130) было реализовано в алюминиевых компаниях. В частности, в промышленности по переработке алюминия, где используются роторные печи, было успешно установлено 88 кислородных систем.
В данной статье описаны наиболее перспективные из доступных современных технологий переработки и переплава алюминия.
FLEXFLAME (tm) шаг вперед в технологии кислородных горелок
Разработка кислородных горелок стала существенным элементом для всей металлургической промышленности. Полученные преимущества, такие как повышение производительности/ эффективности в сочетании с меньшим количеством выбросов и меньшими затратами на топливо, значительно сократили производственные издержки. К тому же надежный старт и полноценное сгорание открыли для кислородной технологии рынок вторичной металлургии, в частности, алюминия.
Переплав алюминия и алюминиевого лома часто осуществляется в отражательных печах, которые обычно потребляют больше энергии и в которых образуется больше шлака, чем в роторных печах. Задавшись целью обеспечить лучший контроль теплопередачи в отражательных и наклонных роторных печах, в 2003 и 2004 годах компанией Linde была разработана технология FLEXFLAME(tm). Благодаря регулировке длины факела до уровня заполнения печи стало возможным избежать прямого контакта между горячими областями пламени и материалом, тем самым значительно сократить образование шлака. Впервые установка FLEXFLAME(tm) была запущена на заводе ALUESSEN в 2004 году. В настоящее время имеется возможность подобрать решения с тепловой мощностью 1,0, 2,0 и 3,0 МВт.
AIROX(r) - сокращение затрат за счет гибкости обработки
Долгое время специалисты пытаются найти наиболее эффективные решения по переплаву алюминия, сочетающие высокую производительность и низкие энергетические затраты. Если рассматривать процесс переплава в разрезе двух этапов плавления и выдержки, то налицо несколько ограничивающих факторов. Во-первых, при использовании системы сжигания топливо-воздух невысокие энергетические затраты не обеспечивают должной интенсивности расплава исходного материала. Во-вторых, при использовании кислорода работа печи в режиме выдержки связана с его ненужным избыточным расходом, что в конечном итоге негативно влияет на стоимость продукта. Компания Linde предлагает передовое решение AIROX(r), объединяющее достоинства и исключающее недостатки кислородно-топливного и воздушно-топливного сжигания. В качестве преимуществ необходимо отметить интенсификацию плавки, гибкость параметров расплава, что подразумевает зависимость затрат на кислород от производительности печи. Оператор имеет возможность динамического переключения от высокопроизводительного режима расплава с кислородом к высокоэкономичному режиму выдержки с воздухом и наоборот. Как результат - снижение затрат плюс более высокая энергетическая эффективность вследствие низких потерь на дымовые газы. Благодаря продуманной системе контроля система обеспечивает оптимальный расход кислорода.
WASTOX(r) - снижение потребления энергии без увеличения количества выбросов
В конце 1980 годов инженеры компании Linde обнаружили, что добавление потока кислорода в отверстие для отходящих газов в роторной печи с фиксированной осью значительно сокращает количество вредных компонентов в отходящем газе. Иными словами, органические соединения сжигались внутри барабана печи. Это изобретение было запатентовано и выведено на рынок под торговой маркой WASTOX(r).
Переработка алюминия в роторных печах с фиксированной осью и наклонных роторных печах ограничена образованием СО и летучих органических соединений в начальные периоды процесса плавки. С одной стороны, более низкое качество лома, используемого при плавке, уменьшает затраты на материалы. С другой, безопасность эксплуатации и разрешенное количество выбросов являются главным аргументом в пользу ограничения количества органики в ломе. Дальнейшее уменьшение качества лома часто компенсируется использованием дорогих систем дожигания, которые сжигают выбросы после печи, чтобы соблюсти установленные экологические стандарты. Технология WASTOX(r) вносит значительный вклад в уменьшение количества выбросов за счет внутреннего сжигания СО и летучих органических соединений в горячей зоне печи. Кислородные форсунки WASTOX(r) специальной конструкции позволяют избежать использования дорогих систем дожигания.
Потребление кислорода для внутреннего сжигания загрязняющих веществ контролируется во многих случаях с помощью современной технологии лазеров на СО. Она уменьшает количество выбросов и использует энергию загрязняющих веществ в процессе плавки. WASTOX(r) дает более чистый отходящий газ, позволяя использовать в современных процессах переработки загрязненный лом. Кислородные форсунки вводят дополнительный кислород в районе дымового отверстия, благодаря чему в отходящем газе содержится меньше СО и намного меньше летучих органических соединений.
