[go: up one dir, main page]

RU2775066C1 - Method for producing electricity, ferrosilicon and aluminiferous cement - Google Patents

Method for producing electricity, ferrosilicon and aluminiferous cement Download PDF

Info

Publication number
RU2775066C1
RU2775066C1 RU2021122385A RU2021122385A RU2775066C1 RU 2775066 C1 RU2775066 C1 RU 2775066C1 RU 2021122385 A RU2021122385 A RU 2021122385A RU 2021122385 A RU2021122385 A RU 2021122385A RU 2775066 C1 RU2775066 C1 RU 2775066C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
chamber
boiler
melt
roll
Prior art date
Application number
RU2021122385A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Ласанкин
Original Assignee
Сергей Викторович Ласанкин
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Викторович Ласанкин filed Critical Сергей Викторович Ласанкин
Application granted granted Critical
Publication of RU2775066C1 publication Critical patent/RU2775066C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engineering.
SUBSTANCE: invention relates to the production of electricity, ferrosilicon and aluminiferous cement within a single power engineering complex. Method includes burning the organic fuel component in the boiler of a thermal power plant so as to produce electricity. Processing the mineral fuel component in the form of slag melt and ash in roll chambers. Conducting liquid phase reduction of the slag melt and ash in a melting roll chamber, resulting in ferrosilicon and slag melt, further supplied into a saturation roll chamber containing burnt lime, wherein said melt is saturated with lime, resulting in an aluminiferous clinker melt. Performing finishing processing of the ferrosilicon and aluminiferous clinker outside of the roll chambers by pouring and cooling. Forming a cement mix from the aluminiferous clinker and process additives and purifying said mix from metal inclusions. The dust and gas phase from the melting roll chamber is after-burned in the boiler of the thermal power plant. The furnace mode of the boiler therein determines the consumption of primary and auxiliary fuel.
EFFECT: reduction in the energy costs and emission of carbon dioxide into the atmosphere.
6 cl, 2 dwg, 36 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к энергетике, металлургии и цементному производству. Способ может быть использован для производства: электроэнергии, ферросилиция и глиноземистого цемента в соответствии с действующими техническими требованиями. При реализации способа используют первичные источники сырья и энергии: уголь, железную руду и известняк. Кроме этого, используют вторичные материальные и энергетические ресурсы (ВМР и ВЭР), полученные в процессе энергетического, металлургического и цементного производства. К ним относятся: электроэнергия, раскаленные печные газы, шлаковые расплавы, пыли системы воздухоочистки, некондиционные сплавы, отвальные шлаки, металлолом, отходы угольной энергетики и т.д.The invention relates to energy, metallurgy and cement production. The method can be used to produce: electricity, ferrosilicon and aluminous cement in accordance with current technical requirements. When implementing the method, primary sources of raw materials and energy are used: coal, iron ore and limestone. In addition, they use secondary material and energy resources (VMR and VER) obtained in the process of energy, metallurgical and cement production. These include: electricity, hot furnace gases, molten slag, dust from the air cleaning system, substandard alloys, waste slag, scrap metal, coal energy waste, etc.

Известен способ получения электроэнергии на тепловой электростанции [1. Кудинов А.А. Тепловые электростанции. Схемы и оборудование: учебное пособие. - М.: Инфра-М. 2015. - 325], [2. Жихар Г.И. Котельные установки тепловых электростанций: учебное пособие. - Минск. «Вышэйшая школа». 2015. - 525] и [3. Кизильштейн Л.Я. Следы угольной энергетики (статья) // Наука и жизнь - 2008. - №5. - С. 42-47], включающий сжигание органической составляющей: угля, получение пара, преобразование энергии пара в электрическую энергию и переработку минеральной составляющей угля посредством охлаждения шлакового расплава, смешивания его с золой и захоронение золошлаковой смеси, с последующей разработкой захоронения как техногенного месторождения. Недостатком данного способа является потеря в процессе охлаждения шлаковых расплавов значительной части ВЭР, что делает нерентабельной переработку золошлаковой смеси в энергоемкие продукты, такие как ферросилиций и глиноземистый цемент. Данный способ не является аналогом, заявляемому способу, так как не относится к металлургии и цементному производству.A known method of generating electricity at a thermal power plant [1. Kudinov A.A. Thermal power plants. Schemes and equipment: a tutorial. - M.: Infra-M. 2015. - 325], [2. Zhikhar G.I. Boiler installations of thermal power plants: a tutorial. - Minsk. "The Highest School". 2015. - 525] and [3. Kizilstein L.Ya. Traces of coal energy (article) // Science and Life - 2008. - No. 5. - S. 42-47], including combustion of the organic component: coal, steam production, conversion of steam energy into electrical energy and processing of the mineral component of coal by cooling the slag melt, mixing it with ash and burying the ash and slag mixture, followed by the development of the burial site as a technogenic deposit . The disadvantage of this method is the loss in the process of cooling the slag melts of a significant part of the VER, which makes it unprofitable to process the ash and slag mixture into energy-intensive products, such as ferrosilicon and aluminous cement. This method is not analogous to the claimed method, since it does not apply to metallurgy and cement production.

Известен способ совместного получения ферросилиция и глиноземистого цемента [4. Бутт Ю.М., Окороков С.Д., Сычев М.М., Тимашев В.В. Технология вяжущих веществ: учебник для вузов / под ред. Ю.М. Бутта - М.: «Высшая школа», 1968. - 620 с.]. Способ включает плавку лома с одновременным восстановлением кремния в электродуговой печи. В способе не производят электроэнергию, поэтому он не может быть аналогом заявляемого способа.A known method of joint production of ferrosilicon and aluminous cement [4. Butt Yu.M., Okorokov S.D., Sychev M.M., Timashev V.V. Technology of binders: a textbook for universities / ed. Yu.M. Butta - M .: "Higher School", 1968. - 620 p.]. The method includes melting scrap with simultaneous reduction of silicon in an electric arc furnace. The method does not produce electricity, so it cannot be analogous to the proposed method.

Известно устройство «рол-камера для реализации термохимических процессов» [5. RU 2692532 C1, 2018], которое используют для аппаратурного оформления различных технологических процессов. Рол-камера имеет корпус, представляющий собой пустотелый ролик с симметричной цилиндрическо-конической поверхностью с бóльшим диаметром в центральной по его длине зоне. Внутренняя рабочая поверхность корпуса футерована. Рол установлен с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси. С обеих сторон в него введены невращающиеся вставки, в которых сформированы подводящие каналы, обеспечивающие подачу в камеру материалов и газовых смесей и отводящий канал, по которому из камеры отводят образующуюся пылегазовую смесь. Кроме этого на невращающихся вставках размещают видеокамеры и приборы, позволяющие контролировать процессы в камере и каналах вставок. Каждая вставка установлена с образованием щели между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью вставки. Щель используют в качестве канала для подачи в рол-камеру газовых смесей. Вставки выполнены с возможностью их выведения из камеры, а в местах контакта вставок с вращающимся корпусом установлены уплотнительные манжеты. В центральной части корпуса камеры установлен загрузочный люк. В частных случаях исполнения в центральной части корпуса устанавливают шиберный затвор для выпуска жидких продуктов плавки и механизм для отбора проб, а на невращающихся вставках устанавливают горелки для сжигания дополнительного топлива. Кроме этого, в отводящем канале рол-камеры устанавливают систему затворов, позволяющую регулировать логистику отходящей пылегазовой смеси. Устройство не может быть аналогом способа.Known device "roll-camera for the implementation of thermochemical processes” [5. EN 2692532 C1, 2018], which is used for hardware design of various technological processes. The roll-camera has a body, which is a hollow roller with a symmetrical cylindrical-conical surface with a larger diameter in the central zone along its length. The inner working surface of the body is lined. The roll is installed with the possibility of rotation around a horizontal axis. On both sides, non-rotating inserts are introduced into it, in which inlet channels are formed, ensuring the supply of materials and gas mixtures to the chamber and an outlet channel, through which the resulting dust-gas mixture is removed from the chamber. In addition, video cameras and devices are placed on non-rotating inserts, which make it possible to control the processes in the chamber and channels of the inserts. Each insert is installed with the formation of a gap between the inner surface of the housing and the outer surface of the insert. The slot is used as a channel for supplying gas mixtures to the roll chamber. The inserts are made with the possibility of their removal from the chamber, and sealing cuffs are installed at the contact points of the inserts with the rotating body. A loading hatch is installed in the central part of the chamber body. In particular cases of execution, a sliding gate is installed in the central part of the body for discharging liquid products of melting and a sampling mechanism, and burners for burning additional fuel are installed on non-rotating inserts. In addition, a system of shutters is installed in the outlet channel of the roller chamber, which makes it possible to regulate the logistics of the outgoing dust-gas mixture. The device cannot be analogous to the method.

Известен способ совместного получения стали и портландцемента [6. RU 2710088 C1, 2017]. В способе используют технологические камеры: камеру плавления (КП) и камеру насыщения (КН). Камеры является аналогом рол-камеры [5. RU 2692532 C1, 2018]. Согласно способу, в КП проводят жидкофазное восстановление чугуна, окислительное рафинирование и раскисление-легирование стали, а в КН получают портландцементный клинкер, посредством насыщения известью шлаковых расплавов, полученных в КП. Цементную смесь очищают от металлических включений в процессе избирательного измельчения и воздушной сепарации. Кроме этого, пылегазовую фазу из КП отводят и дожигают в котле-утилизаторе. Данный способ не может быть аналогом заявляемому способу, поскольку он относится к другой области техники.A known method of joint production of steel and Portland cement [6. RU 2710088 C1, 2017]. The method uses technological chambers: a melting chamber (KP) and a saturation chamber (KN). The camera is an analogue of a roll-camera [5. RU 2692532 C1, 2018]. According to the method, liquid-phase reduction of cast iron, oxidative refining and deoxidation-alloying of steel are carried out in KP, and Portland cement clinker is obtained in KN by saturating slag melts obtained in KP with lime. The cement mixture is cleaned from metal inclusions in the process of selective grinding and air separation. In addition, the dust-gas phase is withdrawn from the CP and burnt out in the waste heat boiler. This method cannot be analogous to the claimed method, since it belongs to another field of technology.

Таким образом, предлагаемое изобретение не имеет аналогов.Thus, the present invention has no analogues.

Задачей изобретения является предложение способа производства электроэнергии, ферросилиция и глиноземистого цемента в рамках одного энерготехнологического комплекса (ЭТК). В этом комплексе энергетическая подсистема должна производить электроэнергию, а технологическая - ферросилиций и глиноземистый цемент. При этом энергетическая подсистема будет перерабатывать ВЭР и ВМР, образующиеся в технологической подсистеме, а технологическая подсистема будет перерабатывать ВЭР и ВМР, образующиеся в энергетической подсистеме. Такое взаимодействие материальных и энергетических потоков в рамках единого ЭТК открывает широкие возможности для снижения энергетических затрат на указанных производствах и, в случае необходимости, позволит произвести их углеродную нейтрализацию, то есть прекратить эмиссию СО2 в атмосферу.The objective of the invention is to propose a method for the production of electricity, ferrosilicon and aluminous cement within a single energy technology complex (ETC). In this complex, the energy subsystem should produce electricity, and the technological subsystem - ferrosilicon and aluminous cement. In this case, the energy subsystem will process the SER and SMR generated in the technological subsystem, and the technological subsystem will process the SER and SMR generated in the energy subsystem. Such an interaction of material and energy flows within the framework of a single ETC opens up wide opportunities for reducing energy costs in these industries and, if necessary, will make it possible to carry out their carbon neutralization, that is, to stop the emission of CO 2 into the atmosphere.

Поставленная задача решается заявляемым способом производства электроэнергии ферросилиция и глиноземистого цемента. В предложенном способе электроэнергию, ферросилиций и глиноземистый цемент получают в рамках одного ЭТК. Электроэнергию получают на тепловой электростанции, посредством сжигания органической составляющей топлива, получения излучающего газового тела, передачу тепловой энергии от газового тела воде, получение водяного пара и преобразование энергии пара в электрическую энергию. А ферросилиций и глиноземистый клинкерный расплав получают в рол-камерах, посредством переработки минеральной составляющей топлива. Сначала в рол-камере плавления проводят жидкофазное восстановление ферросилиция, а затем в рол-камере насыщения производят насыщение известью шлакового расплава из рол-камеры плавления, получая при этом глиноземистый клинкерный расплав. Финишную обработку ферросилиция и глиноземистого клинкера проводят за пределами рол-камер посредством их разливки и охлаждения. При этом режим охлаждения клинкерного расплава выбирают таким образом, чтобы получить заданный минералогический состав глиноземистого клинкера. Цементную смесь формируют из клинкера и технологических добавок. Очистку цементной смеси от металлических включений проводят в процессе избирательного измельчения и воздушной сепарации. Кроме этого, пылегазовую фазу из рол-камеры плавления дожигают в топке котла тепловой электростанции, при этом сжигание органической составляющей топлива проводят в соответствии с топочным режимом котла (ТРК), обеспечивая постоянную штатную работу турбины электрогенератора. Топочный режим котла определяет расход основного топлива, вспомогательного топлива - пылегазовой фазы из рол-камеры плавления и окислителя. Пылегазовую смесь с рол-камеры насыщения используют в качестве теплоносителя для обжига извести за рол-камерой насыщения, при этом все образующиеся в процессе реализации способа газовые смеси после их использования обеспыливают и подвергают десульфурации.The problem is solved by the claimed method for the production of electricity from ferrosilicon and aluminous cement. In the proposed method, electricity, ferrosilicon and aluminous cement are produced within one ETC. Electricity is obtained at a thermal power plant by burning the organic component of the fuel, obtaining a radiating gaseous body, transferring thermal energy from the gaseous body to water, obtaining water vapor and converting the steam energy into electrical energy. And ferrosilicon and aluminous clinker melt are obtained in roll-chambers by processing the mineral component of the fuel. First, the liquid-phase reduction of ferrosilicon is carried out in the melting roll-chamber, and then the slag melt is saturated with lime from the melting roll-chamber in the saturation roll-chamber, thereby obtaining aluminous clinker melt. The finishing treatment of ferrosilicon and aluminous clinker is carried out outside the roll chambers by pouring and cooling them. In this case, the cooling mode of the clinker melt is chosen in such a way as to obtain a given mineralogical composition of the alumina clinker. The cement mixture is formed from clinker and technological additives. Cleaning of the cement mixture from metal inclusions is carried out in the process of selective grinding and air separation. In addition, the dust-gas phase from the melting roll-chamber is burnt out in the furnace of the boiler of the thermal power plant, while the combustion of the organic component of the fuel is carried out in accordance with the combustion mode of the boiler (TRK), ensuring the constant regular operation of the turbine of the electric generator. The combustion mode of the boiler determines the consumption of the main fuel, auxiliary fuel - the dust-gas phase from the melting roll-chamber and the oxidizer. The dust-gas mixture from the saturation roll-chamber is used as a heat carrier for lime calcination behind the saturation roll-chamber, while all gas mixtures formed during the implementation of the method are dedusted and subjected to desulfurization after their use.

В частных случаях реализации способа в котел тепловой электростанции дополнительно подают газ-охладитель и корректирующие добавки, для корректировки содержания в шлаковом расплаве CaO, FeO, SiO2 и Al2O3, а их расход определяют топочным режимом котла.In particular cases of the implementation of the method, a coolant gas and corrective additives are additionally supplied to the boiler of a thermal power plant to adjust the content of CaO, FeO, SiO 2 and Al 2 O 3 in the slag melt, and their consumption is determined by the combustion mode of the boiler.

В частных случаях реализации способа при жидкофазном восстановлении ферросилиция используют: пыли, шлаковые расплавы, металлолом и техногенные отходы с золошлаковых отвалов.In particular cases of the implementation of the method in the liquid-phase reduction of ferrosilicon, the following are used: dust, slag melts, scrap metal and man-made waste from ash and slag dumps.

В частных случаях реализации способа при сжигании органической составляющей топлива используют комплексный окислитель, включающий кислород и наполнитель газового тела. Кислород в окислитель вводят пропорционально органической составляющей топлива, обеспечивая требуемую полноту её сгорания, а расход, состав и температуру наполнителя регулируют таким образом, чтобы сформировать, в процессе сжигания, излучающее газовое тело, способное обеспечить требуемый режим испарения воды и получения пара с заданными параметрами.In particular cases of the implementation of the method, when burning the organic component of the fuel, a complex oxidizer is used, including oxygen and a gaseous body filler. Oxygen is introduced into the oxidizer in proportion to the organic component of the fuel, ensuring the required completeness of its combustion, and the flow rate, composition and temperature of the filler are regulated in such a way as to form, during the combustion process, a radiating gaseous body capable of providing the required mode of water evaporation and steam production with specified parameters.

В частных случаях реализации способа, образующиеся в процессе реализации способа газовые смеси, после обеспыливания и десульфурации, используют в качестве наполнителя газового тела. С этой целью, из них удаляют избыточный азот и вводят недостающую воду.In particular cases of the implementation of the method, the gas mixtures formed during the implementation of the method, after dedusting and desulfurization, are used as a filler of the gas body. To this end, excess nitrogen is removed from them and the missing water is introduced.

В частных случаях реализации способа часть образующихся на тепловой электростанции газовых смесей, после обеспыливания и десульфурации, подвергают криогенной чистке с получением сухого льда. Одну часть, полученного льда подвергают сублимации и используют в приготовлении наполнителя газового тела, а другую - отправляют потребителям или накапливают в хранилищах. Для охлаждения очищаемых газовых смесей используют продукты криогенной ректификации воздуха и сублимируемую часть льда, а мощность тепловой электростанции подбирают таким образом, чтобы минимизировать энергозатраты связанные с производством сухого льда.In particular cases of the implementation of the method, part of the gas mixtures formed at a thermal power plant, after dedusting and desulfurization, is subjected to cryogenic cleaning to obtain dry ice. One part of the resulting ice is subjected to sublimation and used in the preparation of a gas body filler, and the other is sent to consumers or accumulated in storage facilities. To cool the gas mixtures to be cleaned, the products of cryogenic air rectification and the sublimated part of the ice are used, and the power of the thermal power plant is selected in such a way as to minimize the energy costs associated with the production of dry ice.

Уголь - один из древнейших видов топлива, который до середины ХХ века был основным источником энергии. Сегодня доля угля в мировом производстве энергии сократилась. Это вызвано тем, что уголь, в отличие от природного газа, не сгорает полностью. При производстве энергии используется только органическая составляющая угля, а его минеральная составляющая, в процессе сжигания преобразуется в золу и шлак. Шлак образуется в топке котла тепловой электростанции (ТЭС), а зола-унос задерживается системой аспирации за котлом. При этом зола-унос, кроме минеральной составляющей, содержит в себе несгоревший углерод, содержание которого зависит от условий сжигания топлива. Образование золы и шлака происходит при температуре (1500-1800)°С. Процесс преобразования минеральной составляющей угля в золу и шлак включает в себя эндотермические процессы, связанные с разложением исходных минералов. В связи с этим, после завершения этого процесса отходы угольной энергетики превращаются в более ценный сырьевой материал для производства цемента, чем традиционное сырье. Чтобы еще больше повысить их привлекательность необходимо максимально сохранить тепло, полученное ими при производстве энергии. Если зола-унос, в процессе ее извлечения из газового потока уже успевает остыть, то шлак вовлекают в производство в виде расплава с температурой (1400-1600)°С. Для этого используют топки с жидким шлакоудалением. Расплав накапливают в накопителе котла ТЭС и периодически выпускают для переработки. Химический состав традиционных цементов и ВМР, образующийся при сжигании угля на ТЭС, более чем на 90% состоят из SiO2, CaO, Al2O3 и Fe2O3. В связи с этим, для получения цемента заданного состава необходимо из шлакового расплава восстановить избыточные оксиды и внести недостающие. Так как CaO и Al2O3 восстановить сложно, то восстанавливают либо Fe2O3, либо Fe2O3 и SiO2. Таким образом, содержание во ВМР трудновосстановимых оксидов (CaO и Al2O3) является определяющим фактором при выборе технологии переработки. В предлагаемом способе перерабатывают минеральную составляющую и отходы угольной ТЭС, где Al2O3>CaO.Coal is one of the oldest types of fuel, which until the middle of the twentieth century was the main source of energy. Today, the share of coal in world energy production has declined. This is because coal, unlike natural gas, does not burn completely. In the production of energy, only the organic component of coal is used, and its mineral component, during the combustion process, is converted into ash and slag. Slag is formed in the boiler furnace of a thermal power plant (TPP), and fly ash is retained by the aspiration system behind the boiler. At the same time, fly ash, in addition to the mineral component, contains unburned carbon, the content of which depends on the conditions of fuel combustion. The formation of ash and slag occurs at a temperature of (1500-1800)°C. The process of converting the mineral component of coal into ash and slag includes endothermic processes associated with the decomposition of the original minerals. In this regard, after the completion of this process, coal energy waste turns into a more valuable raw material for cement production than traditional raw materials. To further increase their attractiveness, it is necessary to preserve as much as possible the heat received by them during energy production. If the fly ash, in the process of its extraction from the gas stream, already has time to cool down, then the slag is involved in production in the form of a melt with a temperature of (1400-1600) ° C. For this, furnaces with liquid slag removal are used. The melt is accumulated in the storage tank of the TPP boiler and is periodically released for processing. The chemical composition of traditional cements and VMP, formed during coal combustion at thermal power plants, consists of more than 90% SiO 2 , CaO, Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 . In this regard, in order to obtain cement of a given composition, it is necessary to restore excess oxides from the slag melt and add the missing ones. Since it is difficult to restore CaO and Al 2 O 3 , either Fe 2 O 3 or Fe 2 O 3 and SiO 2 are restored. Thus, the content of hard-to-recover oxides (CaO and Al 2 O 3 ) in SMR is a determining factor in the choice of processing technology. In the proposed method, the mineral component and waste from a coal thermal power plant are processed, where Al 2 O 3 >CaO.

Для удаления из расплава избыточных компонентов в способе используют жидкофазное восстановление, то есть восстановление металла производят из жидкой фазы (шлакового расплава). Очевидно, что расплав шлака должен содержать как минимум оксиды восстанавливаемого металла. В связи с этим, для активизации и управления восстановительным процессом, в расплав вводят шихтовые материалы. Шихтовая смесь включает восстановитель, металлосодержащие материалы и (если это необходимо) флюс. Плавление твердых шихтовых материалов происходит в процессе жидкофазного восстановления.To remove excess components from the melt, the method uses liquid-phase reduction, that is, metal reduction is carried out from the liquid phase (slag melt). Obviously, the slag melt must contain at least oxides of the metal being reduced. In this regard, to activate and control the reduction process, charge materials are introduced into the melt. The charge mixture includes a reducing agent, metal-containing materials and (if necessary) a flux. The melting of solid charge materials occurs in the process of liquid-phase reduction.

Для получения ферросилиция из шлакового расплава необходимо восстановить не только все железо, но и часть кремния. В начале, восстановительной плавки из шлакового расплава восстанавливается железо, а затем, в его присутствии восстанавливается и кремний. Для восстановления кремния в рол-камере плавления (КП) создают условия, при которых активность SiO2 будет выше, чем активность CaO. Из теории металлургических процессов известно, что кремний имеет более высокую активность в расплавах, где основность, то есть соотношение B=

Figure 00000001
<1. При этом восстановление SiO2 идет до тех пор, пока B≤1. В связи с этим в рассматриваемом способе проводят кислый восстановительный процесс. Для этого КП футеруют кислыми или нейтральными огнеупорами, а расход шихтовых материалов регулируют таким образом, чтобы основность реакционной среды (расплава) была меньше единицы. В предлагаемом способе при жидкофазном восстановлении ферросилиция в камеру плавления вносят шлаковый расплав и золу-унос, образующиеся при производстве электроэнергии на ТЭС. Шлаковый расплав используют как реакционную среду (жидкую фазу) и металлосодержащий материал, а золу-унос ТЭС как восстановитель и металлосодержащий материал. Таким образом, в предлагаемом способе в товарный продукт перерабатывают все золошлаковые отходы, образующиеся при производстве электроэнергии на угольной ТЭС.To obtain ferrosilicon from molten slag, it is necessary to recover not only all the iron, but also part of the silicon. At the beginning of the reduction melting, iron is reduced from the molten slag, and then, in its presence, silicon is also reduced. To restore silicon in a roll melting chamber (CM), conditions are created under which the activity of SiO 2 will be higher than the activity of CaO. It is known from the theory of metallurgical processes that silicon has a higher activity in melts where the basicity, that is, the ratio B=
Figure 00000001
<1. When this recovery of SiO 2 goes as long as B≤1. In this regard, in the considered method, an acidic reduction process is carried out. To do this, the CP is lined with acidic or neutral refractories, and the consumption of charge materials is regulated so that the basicity of the reaction medium (melt) is less than one. In the proposed method, during the liquid-phase reduction of ferrosilicon, melted slag and fly ash, which are formed during the production of electricity at thermal power plants, are introduced into the melting chamber. Slag melt is used as a reaction medium (liquid phase) and metal-containing material, and fly ash from TPP as a reducing agent and metal-containing material. Thus, in the proposed method, all ash and slag waste generated during the production of electricity at a coal-fired thermal power plant is processed into a commercial product.

В частных случаях реализации способа, при жидкофазном восстановлении ферросилиция использую: пыли, металлургические шлаковые расплавы, некондиционные сплавы, металлолом, отвальные шлаки и т.д. Использование этих металлосодержащих и углеродсодержащих материалов в процессе жидкофазного восстановления повышает эффективность металлургического производства и позволяет параллельно решать проблему переработки отходов.In particular cases of the implementation of the method, in the liquid-phase reduction of ferrosilicon, I use: dust, metallurgical slag melts, substandard alloys, scrap metal, waste slag, etc. The use of these metal-containing and carbon-containing materials in the process of liquid-phase reduction increases the efficiency of metallurgical production and simultaneously solves the problem of waste processing.

Рол-камера плавления (КП) [6. RU 2710088 C1, 2017], в которой проводят жидкофазное восстановление ферросилиция, представляет собой полупериодический химический реактор, где одна часть продукта накапливается, а другая часть, газовая фаза, непрерывно отводится в топку котла тепловой электростанции ТЭС. Поскольку отвод газа проходит в реальном масштабе времени, то параметры газового потока являются важным информационным каналом при управлении процессами в КП и в топке котла ТЭС. Так температура и химический состав газа позволяют оценить энергетику процесса, а изменение его расхода - оценить интенсивность восстановительных процессов (MeO+C=Me+CO) в камере и уточнить расход материалов, вносимых в топку котла ТЭС. На Фиг. 1 показан график изменения расхода газа в отводящем канале камеры в течение восстановительной плавки, от начала ввода шихтовых материалов до выпуска продуктов. График представляет собой трапецию ABCD. τ2 - время подачи шихтовых материалов. Угол наклона стороны АВ характеризует скорость нарастание расхода газа по мере внесения в камеру шихтовых материалов, а τ1 - время выхода на штатный режим плавки. ВС=τ3 - время работы при штатном режиме плавки. Его определяют, как разницу τ2 - τ1. Высота трапеции qг - секундный расход газа через отводящий канал при штатном режиме плавки. Этот расход постоянен, поскольку при штатном режиме выработавшие свой ресурс угольные частицы замещаются вновь вводимыми в камеру. Угол наклона стороны CD характеризует скорость затухания восстановительных процессов в камере, после прекращения подачи шихтовых материалов, а τ4 - время затухания процесса. Если в процессе плавки фракционный и марочный состав восстановителя не меняется, то τ1=τ4, а трапеция ABCD является равнобедренной. Основание трапеции AD=τ5=τ2+τ1 - это полное время плавки, от начала подачи материала до выпуска продуктов. Площадь трапеции равна расходу газа через отводящий канал за плавку Vг, Расход газа определяют из материального баланса плавки.Roll-melting chamber (KP) [6. RU 2710088 C1, 2017], in which liquid-phase reduction of ferrosilicon is carried out, is a semi-batch chemical reactor, where one part of the product is accumulated, and the other part, the gas phase, is continuously discharged into the boiler furnace of a thermal power plant at a thermal power plant. Since the gas is removed in real time, the parameters of the gas flow are an important information channel for managing processes in the CP and in the furnace of the TPP boiler. So the temperature and chemical composition of the gas make it possible to evaluate the energy of the process, and the change in its consumption - to evaluate the intensity of the reduction processes (MeO + C = Me + CO) in the chamber and clarify the consumption of materials introduced into the furnace of the TPP boiler. On FIG. 1 shows a graph of the change in gas flow in the outlet channel of the chamber during reduction melting, from the beginning of the introduction of charge materials to the release of products. The graph is a trapezoid ABCD. τ2 - time of supply of charge materials. The angle of inclination of the side AB characterizes the rate of increase in gas consumption as charge materials are introduced into the chamber, and τ1 is the time it takes to reach the normal melting mode. ВС=τ3 - operating time in normal melting mode. It is defined as the difference τ2 - τ1. The height of the trapezoid q g - second gas flow through the outlet channel in the normal mode of melting. This flow rate is constant, since in the normal mode, the exhausted coal particles are replaced by newly introduced into the chamber. The angle of inclination of the side CD characterizes the decay rate of the reduction processes in the chamber after the supply of charge materials is stopped, and τ4 is the decay time of the process. If during the melting process the fractional and grade composition of the reducing agent does not change, then τ1=τ4, and the trapezoid ABCD is isosceles. The base of the trapezoid AD=τ5=τ2+τ1 is the total melting time, from the beginning of the material supply to the release of products. The area of the trapezoid is equal to the gas flow rate through the discharge channel for melting V g , the Gas flow rate is determined from the material balance of the melting.

В рассматриваемом способе пылегазовую фазу, образующуюся в КП, в течение восстановительной плавки (жидкофазного восстановления ферросилиция), используют в качестве вспомогательного топлива при производстве пара для турбины электрогенератора. Расход пылегазовой фазы из КП в течение всего металлургического цикла меняется. Чтобы, в этих условиях, обеспечить заданную паропроизводительность котла, в топку вводят основное топливо. Обычно в качестве основного топлива в способе используют уголь, зола которого имеет повышенное содержание Al2O3. Однако, в частных случаях реализации способа, в качестве основного топлива используют: торф, горючие сланцы, мазут, природный газ и т.д.In the method under consideration, the dust-gas phase formed in the CP during reduction melting (liquid-phase reduction of ferrosilicon) is used as an auxiliary fuel in the production of steam for the turbine of an electric generator. The consumption of the dust-gas phase from the CP during the entire metallurgical cycle varies. In order, under these conditions, to ensure the specified steam output of the boiler, the main fuel is introduced into the furnace. Usually, coal is used as the main fuel in the method, the ash of which has a high content of Al 2 O 3 . However, in particular cases of the implementation of the method, peat, oil shale, fuel oil, natural gas, etc. are used as the main fuel.

Каждому периоду металлургической плавки в КП соответствует свой топочный режим котла (ТРК). ТРК - это определенный расчетным путем расход основного топлива, вспомогательного топлива (пылегазовой фазы из КП) и окислителя. Each period of metallurgical melting in the KP corresponds to its own furnace mode of the boiler (TRK). The fuel dispenser is the consumption of the main fuel, auxiliary fuel (dust-gas phase from the CP) and oxidizer determined by calculation.

Дожигание в топке котла раскаленных газов из камеры плавления приводит к чрезмерному росту температуры, образующегося газового тела. В связи с этим, в частных случаях реализации способа для оптимизации технологических параметров излучающего газового тела ТРК определяет расход, химический состав и температуру газа-охладителя. Обычно в качестве газа-охладителя используют воздух или наполнитель газового тела (трехатомные газы). Введение газа-охладителя позволяет удержать температуру излучающего газового тела на комфортном, для радиационной камеры котла, уровне.Afterburning in the boiler furnace of hot gases from the melting chamber leads to an excessive increase in the temperature of the resulting gaseous body. In this regard, in particular cases of implementing the method for optimizing the technological parameters of the radiating gaseous body, the fuel dispenser determines the flow rate, chemical composition and temperature of the coolant gas. Usually, air or a filler of a gaseous body (triatomic gases) is used as a coolant gas. The introduction of a gas-cooler makes it possible to keep the temperature of the radiating gaseous body at a comfortable level for the radiation chamber of the boiler.

В рассматриваемом способе используют котлы с жидким шлакоудалением. При этом шлак не удаляют сразу, а накапливают до определенного объема. После выпуска шлаковый расплав сначала участвует в производстве ферросилиция, а затем, в производстве цемента. В связи с этим, в частных случаях реализации способа в топку котла вносят корректирующие добавки, а ТРК определяет их расход, температуру и химический состав. Добавки корректируют содержание в шлаковом расплаве: CaO, FeO, SiO2 Al2O3. Это позволяет с одной стороны оптимизировать вязкость расплава в накопителе котла, а с другой, получить требуемый химический состав расплава для последующей переработки. Внесение корректирующих добавок в топку котла снижает КПД тепловой электростанции, но повышает энергетическую эффективность металлургического и цементного производства в энерготехнологическом комплексе.In the method under consideration, boilers with liquid slag removal are used. In this case, the slag is not removed immediately, but accumulated to a certain volume. After tapping, the melted slag is first involved in the production of ferrosilicon, and then in the production of cement. In this regard, in particular cases of the implementation of the method, corrective additives are introduced into the boiler furnace, and the fuel dispenser determines their consumption, temperature and chemical composition. Additives correct the content in the slag melt: CaO, FeO, SiO 2 Al 2 O 3 . This allows, on the one hand, to optimize the viscosity of the melt in the boiler storage tank, and, on the other hand, to obtain the required chemical composition of the melt for subsequent processing. The introduction of corrective additives into the boiler furnace reduces the efficiency of a thermal power plant, but increases the energy efficiency of metallurgical and cement production in the energy technology complex.

Для обеспечения заданной паропроизводительности котла в конкретный период металлургической плавки в рол-камере плавления. Разделяют три основных ТРК. ТРК-1 на восстановительном этапе плавки в КП. В частных случаях реализации способа он может включать основное топливо, вспомогательное топливо (пылегазовая фаза из КП), окислитель, охладитель и корректирующие добавки. ТРК-2 на окислительном этапе плавки, если проводят окислительное рафинирование восстановленного металла. ТРК-3 - при автономной работе котла, когда котел отделен затвором от КП. В этот момент пылегазовая фаза из рол-камеры насыщения в котел не поступает, и он работает только на основном топливе. Кроме этого в топку вносят: окислитель, охладитель и корректирующие добавки. Для более точного расчета технологических параметров ТЭС ТРК-1, ТРК-2 и ТРК-3 уточняют, разделяя на несколько режимов. Так ТРК-1 разделяют, по числу плавок на восстановительном этапе. Обычно в способе используют только одну восстановительную плавку - ТРК1-1. При этом следует отметить, что в ТРК1-1 участвует пылегазовая фаза, которая поступает из КП, в период, когда плавка проходит в штатном режиме (см. Фиг. 1). Если восстановительная плавка в КП еще (уже) не в штатном режиме, то используют ТРК1-0 - включающий соответствующий ВЭР из КП. При более точном расчете ТРК-3 разделяют на три режима ТРК3-1, когда потребителем пара является только турбина электрогенератора, ТРК3-2, когда пар расходуется не только на работу турбины, но и на работу пароэжекторного вакуумного насоса и ТРК3-3, когда пар расходуется на турбину и на производство тепловой энергии. Таким образом, используя ТРК, определяют технологические параметры ТЭС, в течение всего металлургического цикла работы КП от начала подачи шихтовых материалов, до выпуска ферросилиция и шлакового расплава.To ensure the specified steam capacity of the boiler in a specific period of metallurgical melting in a roll melting chamber. Shared by three main fuel dispensers. TRK-1 at the recovery stage of melting in the KP. In particular cases of the implementation of the method, it may include the main fuel, auxiliary fuel (dust-gas phase from the CP), oxidizer, coolant and corrective additives. TRK-2 at the oxidative stage of melting, if oxidative refining of the reduced metal is carried out. TRK-3 - during autonomous operation of the boiler, when the boiler is separated from the gearbox by a shutter. At this moment, the dust-gas phase from the saturation roll-chamber does not enter the boiler, and it operates only on the main fuel. In addition, the following are added to the furnace: an oxidizing agent, a coolant and corrective additives. For a more accurate calculation of the technological parameters of TPPs, TRK-1, TRK-2 and TRK-3 are specified, divided into several modes. So TRC-1 is divided according to the number of heats at the recovery stage. Usually, only one reduction melt, TRK1-1, is used in the process. At the same time, it should be noted that the dust-gas phase, which comes from the CP, is involved in TRK1-1 during the period when the melting takes place in the normal mode (see Fig. 1). If the reduction melting in the CP is still (already) not in the normal mode, then TRK1-0 is used - including the corresponding VER from the CP. With a more accurate calculation, TRK-3 is divided into three modes TRK3-1, when the steam consumer is only the turbine of the electric generator, TRK3-2, when steam is consumed not only for the operation of the turbine, but also for the operation of the steam jet vacuum pump and TRK3-3, when steam is spent on the turbine and on the production of thermal energy. Thus, using the TRC, the technological parameters of the thermal power plant are determined during the entire metallurgical cycle of the CP operation from the start of the supply of charge materials to the production of ferrosilicon and slag melt.

Полученный в процессе жидкофазного восстановления ферросилиций выпускают из КП (рол-камеры насыщения) и отправляют на финишную обработку, которая включает: разливку, охлаждение, дробление, сортировку и т.д. В частных случаях реализации способа при выпуске ферросплава из рол-камеры, а также при его разливке и охлаждении защищают инертным газом от окисления.The ferrosilicon obtained in the process of liquid-phase reduction is released from the CP (saturation roll-chamber) and sent for finishing, which includes: pouring, cooling, crushing, sorting, etc. In particular cases of the implementation of the method, when the ferroalloy is released from the roll chamber, as well as during its pouring and cooling, it is protected from oxidation by an inert gas.

Глиноземистый цемент - гидравлическое вяжущее вещество, предназначенное для изготовления быстротвердеющих, строительных и жаропрочных растворов и бетонов. Содержание основных окислов в глиноземистом цементе колеблется в следующих пределах: Al2O3 - (35-80)%; CaO - (18-32)%; SiO2 - (0.5-2)%; Fe2O3 - (0.5-1)% [9]. Основными минералами глиноземистого цемента являются алюминаты кальция, которые определяют процессы гидратации и нарастания прочности цементного камня. Важнейшим минералом является однокальциевый алюминат CaO.Al2O3.Aluminous cement is a hydraulic binder intended for the manufacture of quick-hardening, building and heat-resistant mortars and concretes. The content of basic oxides in aluminous cement varies within the following limits: Al 2 O 3 - (35-80)%; CaO - (18-32)%; SiO 2 - (0.5-2)%; Fe 2 O 3 - (0.5-1)% [9]. The main minerals of aluminous cement are calcium aluminates, which determine the processes of hydration and increase in the strength of the cement stone. The most important mineral is the single calcium aluminate CaO . Al 2 O 3 .

Шлаковый расплав, полученный в результате жидкофазного восстановления, имеет повышенное содержание Al2O3, основность B=

Figure 00000002
и FeO
Figure 00000003
. Чтобы привести шлаковый расплав к заданному составу глиноземистого цемента в него необходимо внести CaO, Fe2O3 и т.д. При этом основным вносимым компонентом (по вносимой массе) является СаО. Насыщение расплава известью производят в рол-камере насыщения (КН) [6] в два этапа. Сначала в КН обжигают известь, которую предполагается внести в шлаковый расплав, а затем в известь заливают шлаковый расплав из камеры плавления. В результате интенсивного перемешивания в КН получают клинкерный расплав, который выпускают из камеры насыщения, разливают в изложницы и направляют на охлаждение.The slag melt obtained as a result of liquid-phase reduction has an increased content of Al 2 O 3 , basicity B=
Figure 00000002
and FeO
Figure 00000003
. To bring the slag melt to a given composition of aluminous cement, it is necessary to add CaO, Fe 2 O 3 , etc. to it. In this case, the main introduced component (according to the introduced mass) is CaO. Saturation of the melt with lime is carried out in a saturation roll chamber (KN) [6] in two stages. First, lime is fired in the KN, which is supposed to be introduced into the slag melt, and then the slag melt is poured into the lime from the melting chamber. As a result of intensive mixing in KN, a clinker melt is obtained, which is discharged from the saturation chamber, poured into molds and sent for cooling.

Важную роль при производстве глиноземистых цементов играет режим охлаждения клинкерного расплава, который определяют, исходя из химического состава расплава и заданных прочностных характеристик цемента. Обычно охлаждение клинкера в изложницах производят на специальном участке. На этом участке устанавливают холодильники, обогреватели и нагревательные колодцы для отжига закаленного клинкера. Каждому составу клинкера соответствует свой режим охлаждения.An important role in the production of aluminous cements is played by the mode of cooling of the clinker melt, which is determined based on the chemical composition of the melt and the specified strength characteristics of the cement. Usually, the cooling of clinker in molds is carried out in a special area. Refrigerators, heaters and heating wells for annealing hardened clinker are installed at this site. Each clinker composition has its own cooling mode.

Полученный в процессе охлаждения расплава клинкер может содержать металлические включения. Присутствие металла в цементе нежелательно, поскольку строительный материал, полученный с использованием данного цемента, и металл могут иметь различные коэффициенты объемного расширения. Это может привести к разрушению строительных конструкций. Очистку цементной смеси от металла проводят в два этапа. Сначала производят избирательное измельчение цементной смеси, а затем, в процессе воздушной сепарации, отделяют более плотный металл от хорошо измельченного и менее плотного цемента.The clinker obtained during the cooling of the melt may contain metal inclusions. The presence of metal in cement is undesirable, since the building material obtained using this cement and the metal may have different coefficients of volumetric expansion. This can lead to the destruction of building structures. Cleaning the cement mixture from the metal is carried out in two stages. First, selective grinding of the cement mixture is carried out, and then, in the process of air separation, the denser metal is separated from the well-ground and less dense cement.

Отходящую из рол-камеры насыщения пылегазовую фазу используют в качестве теплоносителя для обжига извести. Для этого за камерой насыщения устанавливают агрегат для обжига с возможностью подачи в него пылегазовой смеси. Сначала в агрегат подают пылегазовую фазу, образующуюся в процессе обжига извести в самой камере, а затем - пылегазовую смесь, образующуюся в процессе насыщения расплава известью. Если в процесс такого обжига энергии отходящих из КН газов не хватило для окончательного обжига заданного объема извести, то эту некондиционную известь окончательно обжигают в КН на следующем производственном цикле реализации способа.The dust-gas phase leaving the roll-chamber is used as a heat carrier for lime calcination. To do this, a firing unit is installed behind the saturation chamber with the possibility of supplying a dust-gas mixture into it. First, the dust-gas phase, which is formed during the burning of lime in the chamber itself, is fed into the unit, and then the dust-gas mixture, which is formed during the saturation of the melt with lime. If in the process of such firing, the energy of the exhaust gases from the KN was not enough for the final firing of a given volume of lime, then this substandard lime is finally burned in KN at the next production cycle of the method.

При реализации способа образуется большое количество газовых смесей, которые отделяют от пыли и подвергают десульфурации. Для обеспыливания газовых смесей используют: циклоны, фильтры, электростатические осадители и другие агрегаты и аспирационные комплексы. Извлеченную пыль, в зависимости от её состава, возвращают в производство или реализуют как товарный продукт. When implementing the method, a large amount of gas mixtures are formed, which are separated from dust and subjected to desulfurization. For dust removal of gas mixtures, cyclones, filters, electrostatic precipitators and other units and aspiration complexes are used. The extracted dust, depending on its composition, is returned to production or sold as a commercial product.

Зола-унос ТЭС, содержит в своем составе железо и углерод. Поэтому её используют как шихтовой материал при жидкофазном восстановлении ферросилиция. Кроме этого зола может иметь повышенное содержание: Na, K, Zn, Pb и т.д. Это следствие двукратной возгонки этих компонентов сначала в рол-камере плавления, а затем в топке котла ТЭС. Задавая повторно материал в производство, мы способствуем еще большему накапливанию возгоняемых компонентов в смеси. В связи с этим, перед очередной подачей золы ТЭС в производство, определяют состав возгоняемых компонентов. При достижении содержания отдельными компонентами заданных значений, материал снимают с производства и отправляют потребителю. Пыли отправляют как сырьевой материал на предприятия цветной металлургии или как удобрение в сельское хозяйство.Fly ash from thermal power plants contains iron and carbon. Therefore, it is used as a charge material in the liquid-phase reduction of ferrosilicon. In addition, ash may have an increased content of: Na, K, Zn, Pb, etc. This is a consequence of the double sublimation of these components, first in the melting roll-chamber, and then in the furnace of the TPP boiler. By re-assigning the material to production, we contribute to an even greater accumulation of sublimated components in the mixture. In this regard, before the next supply of TPP ash to production, the composition of the sublimated components is determined. When the content of the individual components reaches the specified values, the material is removed from production and sent to the consumer. Dust is sent as a raw material to non-ferrous metallurgy enterprises or as fertilizer to agriculture.

Пыль, извлеченная из газовых смесей, участвующих в обжиге извести, содержит много CaO и используется как сырьевой материал, при десульфурации газовых смесей, при насыщении расплава известью или отгружается потребителям.The dust extracted from the gas mixtures involved in the burning of lime contains a lot of CaO and is used as a raw material in the desulfurization of gas mixtures, when the melt is saturated with lime, or is shipped to consumers.

Для удаления из газовых смесей серы (SO2) используют различные десульфураторы и скрубберы, действие которых основано на интенсивной промывке газов известковыми суспензиями. В частных случаях реализации способа, полученный в результате такой промывки гипс используют в качестве добавки при приготовлении цементных смесей.To remove sulfur (SO 2 ) from gas mixtures, various desulfurizers and scrubbers are used, the operation of which is based on intensive washing of gases with lime suspensions. In particular cases of the implementation of the method, the gypsum obtained as a result of such washing is used as an additive in the preparation of cement mixtures.

В частных случаях реализации способа при сжигании органической составляющей основного и дополнительного топлива в котле ТЭС используют комплексный окислитель, в состав которого входит кислород и наполнитель газового тела. Таким образом, в топочном режиме котла (ТРК) вместе с кислородом появляется еще один компонент - наполнитель газового тела.In particular cases of the implementation of the method, when the organic component of the main and additional fuel is burned in a TPP boiler, a complex oxidizer is used, which includes oxygen and a gaseous body filler. Thus, in the combustion mode of the boiler (TRK), along with oxygen, one more component appears - the filler of the gaseous body.

Под кислородом, в рассматриваемом способе, следует понимать технический кислород, содержащий по меньшей мере 95% О2. Сжигание топлива в кислороде позволяет исключить из образующегося газового тела балластный (не участвующий в теплообмене излучением) N2 и радикально решить проблему выброса в атмосферу таких вредных соединений, как NxOy. Кислород вводят в топку котла пропорционально органической составляющей топлива, обеспечивая требуемую полноту её сгорания. В рассматриваемом способе, как правило, не стремятся к полному сжиганию углерода в топливе, поскольку зола-унос ТЭС используется как углеродсодержащий компонент шихты при жидкофазном восстановлении чугуна.Under oxygen, in this method, should be understood as technical oxygen containing at least 95% O 2 . Combustion of fuel in oxygen makes it possible to exclude ballast (not participating in heat exchange by radiation) N 2 from the resulting gaseous body and radically solve the problem of emission of such harmful compounds as N x O y into the atmosphere. Oxygen is introduced into the boiler furnace in proportion to the organic component of the fuel, ensuring the required completeness of its combustion. In the method under consideration, as a rule, they do not strive for complete combustion of carbon in the fuel, since fly ash from thermal power plants is used as a carbon-containing charge component in the liquid-phase reduction of cast iron.

Важным недостатком сжигания топлива в кислороде является высокая температура горения. Чтобы удержать температуру в топке на комфортном для котла уровне, в комплексный окислитель вводят наполнитель газового тела. Расход, состав и температуру наполнителя регулируют таким образом, чтобы получить в процессе сжигания топлива излучающее газовое тело, способное обеспечить требуемый режим испарения воды и получения пара с заданными параметрами. Иногда наполнитель газового тела вводят ещё и как газ-охладитель (см. выше). Введение наполнителя двумя частями, позволяет уберечь от переохлаждения и загущения минеральную составляющую топлива. В этом случае первую часть наполнителя вводят, как обычно, вместе с окислителем. Расход этой части регулируют таким образом, чтобы не перегреть и не переохладить минеральную составляющую топлива (шлак в накопителе котла ТЭС). Вторую часть наполнителя (газ-охладитель) вводят в газовое тело на выходе из топки, когда минеральная составляющая уже находится в накопителе котла и температура газового тела уже не оказывает на неё влияния.An important disadvantage of burning fuel in oxygen is the high combustion temperature. To keep the temperature in the furnace at a level comfortable for the boiler, a gas body filler is introduced into the complex oxidizer. The flow rate, composition and temperature of the filler are regulated in such a way as to obtain a radiating gaseous body in the process of fuel combustion, capable of providing the required mode of water evaporation and steam production with specified parameters. Sometimes the filler of the gaseous body is also introduced as a gas-cooler (see above). The introduction of the filler in two parts, allows you to protect the mineral component of the fuel from hypothermia and thickening. In this case, the first part of the filler is introduced, as usual, together with the oxidizing agent. The consumption of this part is regulated in such a way as not to overheat or supercool the mineral component of the fuel (slag in the storage tank of the TPP boiler). The second part of the filler (gas-cooler) is introduced into the gas body at the outlet of the furnace, when the mineral component is already in the boiler storage and the temperature of the gas body no longer affects it.

Известно, что при передаче тепла излучением хорошо работают трехатомные газы, такие как: CO2, H2O и т.д., именно эти газы и являются основными при формировании наполнителя газового тела. Таким образом, в результате использования комплексного окислителя, в топке котла образуется излучающее газовое тело, в состав которого входит первичный газ - результат окисления органических компонентов топлива кислородом и наполнитель газового тела. Это позволяет: во-первых, повысить эффективность теплообменных процессов в котле, за счет замены азота трехатомными газами, а во-вторых, открывает широкие возможности по управлению мощностью котла, что очень важно в условиях меняющегося энергопотребления. Так, для уменьшения паропроизводительности котла, первичный газ частично замещают наполнителем газового тела, а для увеличения паропроизводительности, наполнитель частично замещают первичным газом. Такая регулировка позволяет изменять температуру излучающего газового тела, сохраняя неизменным его объемный расход, что важно для стабилизации пылеотвода из низкоскоростных газовых каналов котла.It is known that triatomic gases, such as: CO 2 , H 2 O, etc., work well when transferring heat by radiation, and it is these gases that are the main ones in the formation of the filler of a gaseous body. Thus, as a result of the use of a complex oxidizer, a radiating gaseous body is formed in the boiler furnace, which includes primary gas - the result of oxidation of organic fuel components by oxygen and a gaseous body filler. This allows: firstly, to increase the efficiency of heat exchange processes in the boiler, by replacing nitrogen with triatomic gases, and secondly, it opens up wide opportunities for controlling the boiler power, which is very important in conditions of changing energy consumption. So, to reduce the steam output of the boiler, the primary gas is partially replaced by a filler of the gas body, and to increase the steam output, the filler is partially replaced by the primary gas. This adjustment allows changing the temperature of the radiating gaseous body, keeping its volume flow unchanged, which is important for stabilizing dust removal from the low-velocity gas channels of the boiler.

В процессе сжигания топлива в котле ТЭС образуется газовая смесь, которую после обеспыливания и десульфурации выпускают в атмосферу. Такая смесь при традиционном окислении топлива воздухом содержит примерно 70 об.% N2 и только 30 об.% CO2 и Н2О. Переход на предложенный в способе комплексный окислитель, позволяет получать газ с содержанием (96-99) об.% трехатомных газов (CO2 и Н2О) и только (1-4) об.% N2. Наличие в этой газовой смеси азота объясняется его присутствием в органическом топливе.In the process of fuel combustion in the TPP boiler, a gas mixture is formed, which, after dedusting and desulfurization, is released into the atmosphere. Such a mixture in the traditional oxidation of fuel with air contains approximately 70 vol.% N 2 and only 30 vol.% CO 2 and H 2 O. The transition to the complex oxidizer proposed in the method makes it possible to obtain a gas containing (96-99) vol.% triatomic gases (CO 2 and H 2 O) and only (1-4) vol.% N 2 . The presence of nitrogen in this gas mixture is explained by its presence in organic fuel.

Газовые смеси, образующиеся на цементном производстве, в рол-камере насыщения, содержат (99-100) об.% трехатомных газов и всего (0-1) об.% N2, так как в рол-камеру вносят значительно меньше топлива. Обычно газ с рол-камеры насыщения в количественном выражении составляет всего (1-10) мас.% от газа с ТЭС.The gas mixtures formed in the cement production in the saturation roll-chamber contain (99-100) vol.% triatomic gases and only (0-1) vol.% N 2 , since much less fuel is introduced into the roll-chamber. Usually, the gas from the saturation roll chamber in quantitative terms is only (1-10) wt.% of the gas from the TPP.

Состав результирующей газовой смеси, образующейся в процессе производственного цикла, будет близок к составу газа с тепловой электростанции. Газовую смесь с таким содержанием трехатомных газов можно использовать в качестве наполнителя газового тела. Однако при многократной циркуляции такого газа, в нем будет расти содержание азота (он содержится в топливе), что приведет к снижению эффективности работы котла. Чтобы обеспечить заданный состав наполнителя газового тела, необходимо, перед каждым новым циклом использования газовой смеси, удалять из нее избыточные компоненты (азот) и вводить недостающие (Н2О). Влага частично переходит в конденсат.The composition of the resulting gas mixture formed during the production cycle will be close to the composition of gas from a thermal power plant. A gas mixture with such a content of triatomic gases can be used as a gas body filler. However, with repeated circulation of such gas, the content of nitrogen will increase in it (it is contained in the fuel), which will lead to a decrease in the efficiency of the boiler. To provide a given composition of the gas body filler, it is necessary, before each new cycle of using the gas mixture, to remove excess components (nitrogen) from it and introduce the missing ones (H 2 O). Moisture partially turns into condensate.

Удаление избыточных компонентов проводят, например, адсорбционным или мембранным способом. При этом, как правило, чистке подвергают только газ, поступающий с ТЭС, а газ с рол-камеры насыщения используют при формировании наполнителя газового тела без очистки.Removal of excess components is carried out, for example, by adsorption or membrane methods. In this case, as a rule, only the gas coming from the thermal power plant is subjected to cleaning, and the gas from the saturation roll-chamber is used in the formation of the filler of the gas body without purification.

Потерянную влагу возмещают подачей в результирующую смесь пара. Это позволяет не только воспроизвести требуемый состав наполнителя газового тела, но и поднять его температуру, чтобы не нарушить тепловой режим котла. Lost moisture is compensated by supplying steam to the resulting mixture. This allows not only to reproduce the required composition of the gas body filler, but also to raise its temperature so as not to disturb the thermal regime of the boiler.

В частных случаях реализации способа для удаления из газовой смеси избыточных компонентов проводят её криогенную чистку. Суть чистки заключается в последовательной десублимации и отделении компонентов газовой смеси. В результате получают чистый СО2 (сухой лед) с плотность 1561 кг/м3. На Фиг. 2 показана принципиальная технологическая схема подготовки НГТ и криогенной чистки дымовых газов в рамках ЭТК.In particular cases of the implementation of the method, to remove excess components from the gas mixture, it is cryogenically cleaned. The essence of cleaning is the sequential desublimation and separation of the components of the gas mixture. The result is pure CO 2 (dry ice) with a density of 1561 kg/m 3 . On FIG. Figure 2 shows a schematic flow diagram for the preparation of NGT and cryogenic cleaning of flue gases within the framework of the ETC.

Ключевой идеей, лежащей в основе совместного производства стали, электроэнергии и цемента, является взаимное использование союзными производствами образующихся здесь вторичных ресурсов. При криогенной чистке газовых смесей используют «холодные» вторичные ресурсы - продукты криогенной ректификации воздуха. Чтобы максимально увеличить их охлаждающую способность, на кислородной станции 1 производят не только жидкий кислород и жидкий аргон, но и жидкий азот. The key idea underlying the joint production of steel, electricity and cement is the mutual use of secondary resources formed here by the allied industries. During cryogenic cleaning of gas mixtures, "cold" secondary resources are used - products of cryogenic air rectification. To maximize their cooling capacity, Oxygen Station 1 produces not only liquid oxygen and liquid argon, but also liquid nitrogen.

На переработку поступают дымовые газы с ТЭС 2 и цементного производства 3 (чистый газ). Газ с металлургического производства используют в ТЭС. Газовую фазу с ТЭС 2 направляют в газгольдер 4, а с цементного производства 3 - в газгольдер 5. При этом часть газа с ТЭС (газ без очистки) и, основную часть чистого газа направляют в смесительный газгольдер 6, где формируют состав НГТ. Оставшуюся часть газа с ТЭС из газгольдера 4 направляют на криогенную чистку (газ на очистку).Flue gases from TPP 2 and cement production 3 (clean gas) are supplied for processing. Gas from metallurgical production is used in thermal power plants. The gas phase from TPP 2 is sent to gas tank 4, and from cement production 3 - to gas tank 5. At the same time, part of the gas from TPP (gas without purification) and the main part of pure gas is sent to mixing gas tank 6, where the composition of the CNG is formed. The rest of the gas from the TPP from the gas holder 4 is sent for cryogenic cleaning (gas for cleaning).

В процессе криогенной чистки различают два этапа: этап предварительного охлаждения газовой смеси и этап фазового превращения (получения льда). На этапе предварительного охлаждения из газовой смеси извлекают компоненты, которые переходят в другое агрегатное состояние раньше СО2, а на этапе фазового превращения уже углекислый газ отделяют от избыточных компонентов, посредством перевода его в твёрдое состояние (сухой лед).In the process of cryogenic cleaning, two stages are distinguished: the stage of preliminary cooling of the gas mixture and the stage of phase transformation (obtaining ice). At the stage of pre-cooling, components are removed from the gas mixture that pass into another state of aggregation before CO 2 , and at the stage of phase transformation, carbon dioxide is already separated from excess components by transferring it to a solid state (dry ice).

На первой стадии предварительного охлаждения в теплообменнике 7 из газовой смеси удаляют водяной конденсат. Температура газовой смеси в теплообменнике 7 - Tсм≥273 K. На второй стадии предварительного охлаждения в теплообменниках 8, 9 и 10, отделяют остатки H2O и SO2, по мере перехода их в твердую фазу. Температура газовой смеси в этот период находится в диапазоне Тсм=(273-195) K. Подготовленная, таким образом, газовая смесь с температурой Тсм≈195 K поступает на этап фазового превращения (образования льда). На этом этапе в качестве охладителей используют первичные (жидкие) продукты криогенной ректификации воздуха, а именно жидкий азот, жидкий кислород и жидкий аргон. Схема получения льда зависит от того какой продукт криогенной ректификации воздуха используют в качестве охладителя: At the first stage of pre-cooling in the heat exchanger 7, water condensate is removed from the gas mixture. The temperature of the gas mixture in the heat exchanger 7 - T cm ≥273 K. In the second stage of pre-cooling in heat exchangers 8, 9 and 10, H 2 O and SO 2 residues are separated as they pass into the solid phase. The temperature of the gas mixture during this period is in the range of T cm =(273-195) K. Thus prepared, the gas mixture with a temperature of T cm ≈195 K enters the stage of phase transformation (ice formation). At this stage, primary (liquid) products of cryogenic air distillation, namely liquid nitrogen, liquid oxygen and liquid argon, are used as coolants. The scheme for obtaining ice depends on which product of cryogenic air rectification is used as a cooler:

При использовании жидкого азота. Очищаемую газовую смесь сжимают в компрессоре 11, вводят в неё жидкий азот и направляют в детандер 12. При этом образуется гетерогенная термодинамическая система «очищаемая газовая смесь - жидкий азот». Основные компоненты этой системы находится в процессе фазового перехода. Жидкий азот, взаимодействуя с компонентами очищаемой газовой смеси, нагревается и переходит в газообразное состояние, забирая тепло фазового перехода у углекислого газа. В результате такого теплообмена значительная часть диоксида углерода переходит в твердое состояние. Поскольку процесс происходит с образованием новой фазы (сухого льда), то его можно считать изотермическим (Т=194К). Оставшийся в газообразном состоянии диоксид углерода переводят в твердое состояние, посредством совершения газовой смесью механической работы в детандере. Работа детандера в изотермическом процессе определяется формулой When using liquid nitrogen . The gas mixture to be purified is compressed in the compressor 11, liquid nitrogen is introduced into it and sent to the expander 12. In this case, a heterogeneous thermodynamic system "the gas mixture to be purified - liquid nitrogen" is formed. The main components of this system is in the process of a phase transition. Liquid nitrogen, interacting with the components of the gas mixture being purified, heats up and passes into the gaseous state, taking the heat of the phase transition from carbon dioxide. As a result of this heat exchange, a significant part of the carbon dioxide is converted into a solid state. Since the process occurs with the formation of a new phase (dry ice), it can be considered isothermal (T=194K). The carbon dioxide remaining in the gaseous state is converted into a solid state by performing mechanical work by the gas mixture in the expander. The work of the expander in an isothermal process is determined by the formula

L дт =RT ln

Figure 00000004
(Дж/кг) (1) L dt =RT log
Figure 00000004
(J/kg) (1)

где p1 и p2 соответственно исходное и конечное давление рабочего тела в детандере.where p1 and p2 , respectively, are the initial and final pressures of the working fluid in the expander.

Таким образом, сжимая в компрессоре 11 очищаемую газовую смесь, получают необходимое исходное давление рабочего тела, обеспечивая, тем самым, перевод оставшегося газообразного диоксида углерода в лед. Совершенную в детандере 12 механическую работу преобразуют в электрическую энергию, которую используют в рамках ЭТК.Thus, by compressing the gas mixture to be purified in the compressor 11, the necessary initial pressure of the working fluid is obtained, thereby ensuring the transfer of the remaining gaseous carbon dioxide into ice. The mechanical work done in the expander 12 is converted into electrical energy, which is used within the ETC.

Таким образом, в результате теплообмена и расширения газовой смеси, производят отвод тепла фазового перехода от углекислого газа. Образующаяся при этом твердая фаза (сухой лед) и вторичный азот (газ), попадают в осадительную камеру детандера 13, где сухой лед СО2 задерживают, а вторичный азот с температурой ТвтN=194 K отводят. Вместе с вторичным азотом из осадительной камеры уходит азот и кислород, содержавшийся в очищаемой газовой смеси.Thus, as a result of heat exchange and expansion of the gas mixture, the phase transition heat is removed from carbon dioxide. The resulting solid phase (dry ice) and secondary nitrogen (gas) enter the settling chamber of the expander 13, where dry ice CO 2 is retained, and secondary nitrogen with a temperature of T wN =194 K is removed. Together with the secondary nitrogen, the nitrogen and oxygen contained in the gas mixture to be purified leave the settling chamber.

При использовании жидкого кислорода и аргона. Часть вторичного азота, из осадительной камеры 13, охлаждают в рекуперативных теплообменниках 14 и 15. В качестве охладителей здесь используют соответственно жидкий кислород и жидкий аргон, которые в процессе теплообмена меняют свое агрегатное состояние. Охлажденный, таким образом, вторичный азот, вместе с жидким азотом, вводят в очищаемую газовую смесь после компрессора 11 и направляют в детандер 12. В образовавшейся термодинамической системе «очищаемый газ - охлажденный вторичный азот - жидкий азот», в результате теплообмена и совершения механической работы, образуется сухой лед (СО2) и новый вторичный азот (газ). Сухой лед задерживают в осадительной камере детандера 13, а вторичный азот с температурой ТвтN=194 K удаляется из камеры, унося с собой азот и кислород из очищаемой газовой смеси. When using liquid oxygen and argon . Part of the secondary nitrogen from the settling chamber 13 is cooled in recuperative heat exchangers 14 and 15. Liquid oxygen and liquid argon are used as coolants, respectively, which change their state of aggregation during heat exchange. The thus cooled secondary nitrogen, together with liquid nitrogen, is introduced into the gas mixture to be purified after the compressor 11 and sent to the expander 12. , dry ice (CO 2 ) and new secondary nitrogen (gas) are formed. Dry ice is retained in the settling chamber of the expander 13, and secondary nitrogen with a temperature of T WN =194 K is removed from the chamber, taking with it nitrogen and oxygen from the gas mixture being purified.

Образующиеся на этапе фазового превращения вторичные теплоносители (N2, O2 и Ar) используют в качестве охладителей на стадии предварительного охлаждения очищаемой газовой смеси. После чего азот направляют, например, на производство удобрений, а кислород и аргон используют в способе. Кислород используют как окислитель, а аргон - как инертный газ, в металлургическом производстве.The secondary coolants (N 2 , O 2 and Ar) formed at the stage of phase transformation are used as coolants at the stage of pre-cooling of the gas mixture to be purified. After that, nitrogen is sent, for example, to the production of fertilizers, and oxygen and argon are used in the process. Oxygen is used as an oxidizing agent, and argon as an inert gas, in metallurgical production.

Полученный в результате криогенной чистки лед поступает на склад 16. Одну порцию, подлежащего сублимации льда, направляют сначала в теплообменник 7, где он меняет свое агрегатное состояние, охлаждая газовую смесь, поступающую на очистку, а затем в смесительный газгольдер 6, где производят формирование НГТ. Другую порцию льда через шлюз 17 подают в сублимационную камеру 18, где он меняет свое агрегатное состояние, охлаждая воду с конденсатора ТЭС. Регулируя подачу льда, в сублимационной камере создают избыточное давление. Газ, с повышенным давлением, из камеры 18 подогревается в теплообменнике 19 и совершает работу, вращая турбину электрогенератора 20. Произведенная здесь электроэнергия используется в рамках ЭТК, а СО2 с заданным давлением и температурой поступает в смесительный газгольдер 6, где формируют НГТ.The ice obtained as a result of cryogenic cleaning enters warehouse 16. One portion of the ice to be sublimated is first sent to heat exchanger 7, where it changes its state of aggregation, cooling the gas mixture supplied for cleaning, and then to mixing gas holder 6, where CNG is formed . Another portion of ice is fed through lock 17 to sublimation chamber 18, where it changes its state of aggregation, cooling water from the TPP condenser. By adjusting the supply of ice, excess pressure is created in the sublimation chamber. High-pressure gas from the chamber 18 is heated in the heat exchanger 19 and performs work by rotating the turbine of the electric generator 20. The electricity produced here is used within the framework of the ETC, and CO 2 with a given pressure and temperature enters the mixing gas holder 6, where the gas turbine is formed.

Расход газовых смесей, используемых при формировании НГТ, регулируют таким образом, чтобы содержание азота, в результирующем составе, не превысило допустимого значения. Полученную газовую смесь подают из газгольдера 6 к котлу ТЭС 2 через смешивающий подогреватель 21, где в неё вводят водяной пар. Температуру и расход пара регулируют таким образом, чтобы обеспечить заданный состав НГТ и не нарушить температурный режим работы подогревателя в котле ТЭС. Полученный в результате криогенной очистки, но неиспользуемый в способе лед (СО2) перевозят к месту дальнейшей переработки или захоронения.The flow rate of gas mixtures used in the formation of CPG is regulated in such a way that the nitrogen content in the resulting composition does not exceed the allowable value. The resulting gas mixture is fed from the gas holder 6 to the boiler TPP 2 through the mixing heater 21, where water vapor is introduced into it. The temperature and steam flow rate are regulated in such a way as to ensure the specified composition of the NGT and not disturb the temperature regime of the heater in the TPP boiler. Received as a result of cryogenic cleaning, but not used in the method of ice (CO 2 ) is transported to the place of further processing or disposal.

Важным фактором, определяющим жизнеспособность этого частного случая реализации способа, является энергоемкость производства льда, которая зависит от соотношения энергетической и технологической подсистемы в составе ЭТК. При достижении оптимального соотношения энергоемкость производства льда будет минимальна. Это соотношение уникально для каждого конкретного ЭТК. Кроме этого, оно может меняться в зависимости от качества сырья, состава производимых продуктов, технологических режимов производства и так далее. В связи с этим, на этапе проектирования энерготехнологического комплекса, когда определены условия его эксплуатации, выбирают мощность тепловой электростанции, чтобы приблизить соотношение энергетической и технологической подсистемы к оптимальному значению. Оценить соразмерность этих подсистем можно по расходу в них кислорода, или, что, то же самое, по расходу энергии на производство кислорода.An important factor determining the viability of this particular case of the implementation of the method is the energy intensity of ice production, which depends on the ratio of the energy and technological subsystems in the composition of the ETC. When the optimal ratio is reached, the energy intensity of ice production will be minimal. This ratio is unique for each specific ETC. In addition, it may vary depending on the quality of raw materials, the composition of the products produced, the technological modes of production, and so on. In this regard, at the design stage of the energy technological complex, when the conditions for its operation are determined, the power of the thermal power plant is chosen in order to bring the ratio of the energy and technological subsystems closer to the optimal value. The proportionality of these subsystems can be assessed by the consumption of oxygen in them, or, which is the same, by the energy consumption for oxygen production.

Углекислый газ играет важную роль в формировании климата на нашей планете. Находясь в атмосфере, он задерживает инфракрасное излучение. В связи с этим, снижение содержания СО2 в атмосфере приводит к понижению средней годовой температуры на земле, а рост - к повышению. Для поддержания баланса в природе существуют как источники, так и потребители углекислого газа. Крупнейшими природными производителями СО2 являются вулканы, а основными потребителями - растения (фитопланктон, леса и т.д.). Таким образом, на нашей планете существует замкнутый биогеохимический цикл обращения углерода. С началом промышленной революции человек тоже заявил о себе как о крупном производителе СО2. Тепловая энергетика, металлургия и цементная промышленность - основные производители углекислого газа. В настоящее время мы наблюдаем беспрецедентный рост диоксида углерода в атмосфере. Это может привести к экологической катастрофе.Carbon dioxide plays an important role in shaping the climate on our planet. Being in the atmosphere, it delays infrared radiation. In this regard, a decrease in the content of CO 2 in the atmosphere leads to a decrease in the average annual temperature on earth, and an increase - to an increase. To maintain balance in nature, there are both sources and consumers of carbon dioxide. The largest natural producers of CO 2 are volcanoes, and the main consumers are plants (phytoplankton, forests, etc.). Thus, on our planet there is a closed biogeochemical cycle of carbon circulation. With the beginning of the industrial revolution, man also announced himself as a major producer of CO 2 . Thermal power, metallurgy and the cement industry are the main producers of carbon dioxide. We are currently seeing an unprecedented rise in carbon dioxide in the atmosphere. This can lead to an ecological disaster.

Одной из задач изобретения является предложение способа, позволяющего провести углеродную нейтрализацию: сталеплавильного, энергетического и цементного производств в рамках ЭТК. Для решения этой задачи необходимо провести отделение, образующегося здесь СО2 и организовать его транспортировку к месту переработки или захоронения. Как было показано выше, криогенная очитка газовой смеси позволят отделить СО2 из дымовых газов и превратить его в лед с плотностью 1561 кг/м3. Такая плотность продукта делает возможной его перевозку к месту переработки или захоронения обычным транспортом. Это, в свою очередь, открывает широкие возможности по переработке СО2 как природными, так и промышленными потребителями. Следует отметить, что перевод газообразного диоксида углерода в твердое состояние, решает целый ряд проблем и при геологическом захоронении СО2.One of the objectives of the invention is to propose a method that allows carbon neutralization: steelmaking, energy and cement industries within the ETC. To solve this problem, it is necessary to separate the CO 2 formed here and organize its transportation to the place of processing or disposal. As shown above, cryogenic sedum of the gas mixture will allow CO 2 to be separated from flue gases and turn it into ice with a density of 1561 kg/m 3 . This density of the product makes it possible to transport it to the place of processing or disposal by conventional transport. This, in turn, opens up wide opportunities for the processing of CO 2 by both natural and industrial consumers. It should be noted that the conversion of gaseous carbon dioxide into a solid state solves a number of problems in the geological disposal of CO 2 .

Таким образом, предложенный способ, в частных случаях его реализации, позволяет провести углеродную нейтрализацию энергетического, ферросплавного и цементного производства в рамках ЭТК. Thus, the proposed method, in particular cases of its implementation, allows for carbon neutralization of energy, ferroalloy and cement production within the framework of the ETC.

Далее, упомянутые выше существенные признаки, достоинства и преимущества заявляемого способа будут проиллюстрированы на примерах. Приведенные примеры не ограничивают всех возможностей способа.Further, the above-mentioned essential features, advantages and benefits of the proposed method will be illustrated by examples. The given examples do not limit all possibilities of the method.

Пример 1Example 1

В качестве примера рассмотрим работу энерготехнологического комплекса (ЭТК), который производит электроэнергию [7. ГОСТ 32144-2013 Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: «Стандартинформ», 2014. – 16 с.], ферросилиций ФС75 [8. ГОСТ 1415-93 «Ферросилиций. Технические требования и условия поставки. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1993 - 14с], глиноземистый цемент ГЦ [9. ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия. - М.: «Стандартинформ», 2007. – 6 с.].As an example, consider the operation of the energy technology complex (ETC), which produces electricity [7. GOST 32144-2013 Power quality standards in general purpose power supply systems. - M.: "Standartinform", 2014. - 16 p.], ferrosilicon FS75 [8. GOST 1415-93 Ferrosilicon. Technical requirements and terms of delivery. - Minsk: Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification, 1993 - 14c], aluminous cement HZ [9. GOST 969-91 Aluminous and high aluminous cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2007. - 6 p.].

Производство электроэнергииPower generation

Производство электроэнергии осуществляют на ТЭС мощностью 50МВт. В качестве топлива используют бурый уголь марки «Б2», добываемый в Тульской, Смоленской, Рязанской, Калужской и Тверской областях низшая теплота сгорания

Figure 00000005
МДж/кг. Технический состав угля и состав золы, усреднено по Подмосковному угольному бассейну, приведен в таблицах 1 и 2.Electricity is produced at TPPs with a capacity of 50 MW. Brown coal of the B2 brand, mined in the Tula, Smolensk, Ryazan, Kaluga and Tver regions, is used as fuel.
Figure 00000005
MJ/kg. The technical composition of coal and the composition of ash, averaged over the Moscow region coal basin, are given in tables 1 and 2.

Таблица 1 - Состав угля на рабочую массу, % (мас.)Table 1 - The composition of coal for the working mass,% (wt.)

Ср C p Hр H p Nр N p Oр O p Sр S p Aр A r Vр V p Wр W p 28.728.7 2.22.2 0.60.6 8.68.6 2.72.7 25.225.2 21.421.4 32.032.0

Таблица 2 - Состав золы угля, % (мас.)Table 2 - Composition of coal ash, % (wt.)

Fe2O3 Fe2O3 _ SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO 8.08.0 48.048.0 37.537.5 5.55.5 1.01.0

Рол-камера плавления (КП) связана отводящим каналом с топкой ТЭС. Это позволят использовать в качестве топлива при производстве электроэнергии раскаленную пылегазовую фазу (ВЭР), образующуюся в процессе восстановительной плавки в КП. Каждому периоду металлургической плавки в КП соответствует свой топочный режим котла (ТРК). В качестве окислителя и газа-охладителя используют воздух. В таблице 3 показана продолжительность ТРК и приведены технологические параметры, характеризующие энергетику пылегазовой фазы (вспомогательного топлива), поступающих в топку ТЭС из КП.The melting roll chamber (MC) is connected by a discharge channel to the furnace of the TPP. This will make it possible to use the incandescent dust-gas phase (VER), which is formed in the process of reducing melting in the KP, as a fuel in the production of electricity. Each period of metallurgical melting in the KP corresponds to its own furnace mode of the boiler (TRK). Air is used as the oxidizer and refrigerant gas. Table 3 shows the duration of the TRC and shows the technological parameters that characterize the energy of the dusty gas phase (auxiliary fuel) entering the furnace of the TPP from the CP.

Таблица 3 - Время ТРК и параметры ВЭР на выходе из КПTable 3 - Time of the fuel dispenser and parameters of the VER at the exit from the CP

1-01-0 1-11-1 3-13-1 За циклper cycle Время режима, сMode time, s 584584 15771577 14391439 36003600 εСО %*ε CO %* 9999 9999 00 Темп газа из КП, СGas rate from gearbox, С 16751675 16751675 00

* εСО - Степень дожигания CO в газовой фазе на выходе из КП, %.* ε CO - The degree of afterburning of CO in the gas phase at the outlet of the CP, %.

Время производственного цикла 3600 с (1.00 ч). В таблице 4 показаны материальные балансы сжигания топлива при соответствующих ТРК. Production cycle time 3600 s (1.00 h). Table 4 shows the material balances of fuel combustion at the respective fuel dispensers.

Таблица 4 - Материальные балансы сжигания топлива на ТЭС Table 4 - Material balances of fuel combustion at TPPs

Figure 00000006
Figure 00000006

В таблице 5 Приведены основные технологические параметры работы ТЭС в течение всего металлургического цикла.Table 5 shows the main technological parameters of the TPP operation during the entire metallurgical cycle.

Таблица 5 - Технологические параметры работы ТЭСTable 5 - Technological parameters of TPP operation

1-01-0 1-11-1 3-13-1 За циклper cycle b (г/кВт ч)*b (g/kWh)* 364.15364.15 341.90341.90 386.40386.40 363.30363.30 Паропроизвод-сть, т/чSteam production, t/h 198.1198.1 198.1198.1 198.1198.1 198.1198.1 Температура пара, СSteam temperature, С 535535 535535 535535 535535 Давление пара, МПаSteam pressure, MPa 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8

* b - Удельный расход условного топлива, г/кВт ч.* b - Specific fuel consumption, g/kWh.

В результате работы ТЭС за один производственный цикл (3600с) получают 50000 кВт-ч электроэнергии, расходуя при этом 363.30 грамм условного топлива на один кВт-ч. Основные статьи расхода произведенной электроэнергии в рамках ЭТК приведены в таблице 6.As a result of the operation of TPPs, in one production cycle (3600s) they receive 50,000 kWh of electricity, while consuming 363.30 grams of reference fuel per kWh. The main items of consumption of electricity produced within the framework of the ETC are shown in Table 6.

Таблица 6 - Статьи расхода электроэнергии в ЭТКTable 6 - Items of electricity consumption in ETC

Всего произведено эл. энергии за цикл, кВт-чTotal produced e. energy per cycle, kWh 5000050000 Затраты энергии на работу ТЭС, кВт-чEnergy consumption for TPP operation, kWh 30003000 Затраты энергии на кислород для рол-камер, кВт-чEnergy consumption for oxygen for roll cameras, kWh 38973897 Затраты энергии на цементное производство, кВт-чEnergy consumption for cement production, kWh 12561256 Энергия, отпущенная в ЕЭС, кВт-чEnergy released in the UES, kWh 4184741847 Доля энергии, отпущенной в ЕЭС, %Share of energy supplied to the UES, % 83.783.7

Восстановительная плавка в рол-камере плавления Reduction melting in a melting roll chamber

Внутренний диаметр рол-камеры плавления (КП) - 3.3 м. Длина цилиндрической части камеры по футеровке - 2.42 м. Диаметр отводящего канала - 1.06 м. Масса камеры плавления без расплава - 54.0 т. Допустимый объем расплава, который может находиться в камере - 6.0 м3. КП футерована кислыми огнеупорами и вращается вокруг оси симметрии на четырех опорных роликах. Частоту вращения варьируют в диапазоне (0-30) об/мин. Вращение задают четыре симметрично расположенных привода, которые синхронизируются в процессе работы гидромуфтами. Крутящий момент передается через два зубчатых колеса, симметрично расположенных относительно центра камеры. Шихтовые материалы вводят в КП через подающую вставку, а через отводящую вставку отводят пылегазовую смесь. Отводящий канал КП связан через систему затворов с котлом ТЭС. На центральной цилиндрической части КП расположен загрузочный люк, шиберный затвор для выпуска жидких продуктов плавки и механизм для отбора проб.The inner diameter of the melting roll chamber (CP) is 3.3 m. The length of the cylindrical part of the chamber along the lining is 2.42 m. The outlet channel diameter is 1.06 m. The mass of the melting chamber without melt is 54.0 tons. m 3 . KP is lined with acid refractories and rotates around the axis of symmetry on four support rollers. The rotation frequency is varied in the range (0-30) rpm. The rotation is set by four symmetrically located drives, which are synchronized during operation by hydraulic couplings. Torque is transmitted through two gears, symmetrically located relative to the center of the chamber. Charge materials are introduced into the CP through the supply insert, and the dust-gas mixture is removed through the discharge insert. The discharge channel of the KP is connected through a system of gates with the TPP boiler. On the central cylindrical part of the KP there is a loading hatch, a sliding gate for discharging liquid products of melting and a mechanism for sampling.

Для получения ферросилиция из шлакового расплава ТЭС восстанавливают все железо и часть кремния. Движущей силой восстановительного процесса является углерод, вносимый в КП с углем и золой ТЭС. При этом, углерод, накопленный в сплаве, также принимает активное участие в восстановительном процессе и может быть выработан полностью, если в расплаве остаются активные компоненты.To obtain ferrosilicon from molten slag, TPPs recover all the iron and part of the silicon. The driving force of the recovery process is the carbon introduced into the CP with coal and ash from TPPs. At the same time, the carbon accumulated in the alloy also takes an active part in the reduction process and can be completely depleted if active components remain in the melt.

Чтобы получить ферросилиций заданного состава в КП дополнительно вводят железную руду или кремний.To obtain ferrosilicon of a given composition, iron ore or silicon is additionally introduced into the CP.

Для тепловой балансировки процесса в КП дожигают СО поступающий из ванны, а в случае недостатка тепла в зону дожигания подают природный газ и кислород.For thermal balancing of the process, CO coming from the bath is burned in the CP, and in case of a lack of heat, natural gas and oxygen are supplied to the afterburning zone.

Перед началом восстановительной плавки в КП, через загрузочный люк, заливают 11.66 т шлака, выпущенного из накопителя котла ТЭС. Через подающую вставку во вращающуюся камеру пневмотранспортом подают 5.78 т угля марки «Т», 1.51 т золы-уноса ТЭС и 0.11 т железной руды. Технический состав угля марки «Т» и химический состав его золы приведен в таблицах 7 и 8.Before the start of reduction melting, 11.66 tons of slag is poured into the CP through the loading hatch, released from the storage tank of the TPP boiler. 5.78 tons of T grade coal, 1.51 tons of TPP fly ash, and 0.11 tons of iron ore are fed into the rotating chamber through the feed insert. The technical composition of coal grade "T" and the chemical composition of its ash are given in tables 7 and 8.

Таблица 7 - Состав угля марки «Т» на рабочую массу, % (мас.)Table 7 - The composition of coal grade "T" for the working mass,% (wt.)

Ср C p Hр H p Nр N p Oр O p Sр S p Aр A r Vр V p Wр W p 68.668.6 3.13.1 1.51.5 3.13.1 0.40.4 16.816.8 9.979.97 6.56.5

Таблица 8 - Состав золы угля марки «Т», % (мас.)Table 8 - The composition of the ash of coal grade "T",% (wt.)

Fe2O3 Fe2O3 _ SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 12.012.0 55.055.0 25.025.0 3.53.5 1.01.0 0.70.7 1.41.4 0.70.7

Расход шихтовых материалов регулируют таким образом, чтобы фиктивная скорость, отходящих из ванны газов, находилась в диапазоне (0.3-1.7) м/с. Время подачи материала – 1869 с (см. Фиг. 1). Для дожигания образующихся в камере плавления горючих газов вводят кислород в объеме 6013 нм3. В процессе плавки получают 3.66т ферросилиция ФС75 [8] и 6.73 т глиноземистого шлака. Составы продуктов, полученных в процессе реализации способа, приведены в таблицах 9-14. Плавку проводят при температуре 1520°С. В процессе восстановительной плавки по отводящему каналу в топку котла ТЭС уходит 17.05 т газа. Степень дожигания СО в газовой смеси 99.9%. Дополнительного топлива в зону дожигания рол-камеры плавления не вносят. Вместе с дымовыми газами из КП уходит 0.19 т пыли и примесей газа. Температура пылегазовой смеси - 1675°С. Пыль, отходящая в топку ТЭС, имеет повышенное содержание калия. Это следствие возгонки этого элемента сначала в топке котла ТЭС, а затем в КП. В связи с этим содержание K2O в составе золы-уноса ТЭС растет от цикла к циклу. При достижении содержания K2O в золе ТЭС>15% ее не задают в переработку, а отгружают потребителю как калийное удобрение. Полное время восстановительной плавки с учетом выпуска продуктов 3061 с. The charge material flow rate is controlled in such a way that the fictitious velocity of gases leaving the bath is in the range (0.3-1.7) m/s. The material feed time is 1869 s (see Fig. 1). For afterburning of combustible gases formed in the melting chamber, oxygen is introduced in a volume of 6013 nm 3 . In the process of melting, 3.66 tons of FS75 ferrosilicon [8] and 6.73 tons of alumina slag are obtained. The compositions of the products obtained during the implementation of the method are shown in tables 9-14. Melting is carried out at a temperature of 1520°C. In the process of reduction melting, 17.05 tons of gas goes into the furnace of the TPP boiler through the outlet channel. The degree of afterburning of CO in the gas mixture is 99.9%. Additional fuel is not introduced into the afterburning zone of the melting roll-chamber. Together with flue gases, 0.19 tons of dust and gas impurities leave the CP. The temperature of the dust-gas mixture is 1675°C. Dust discharged into the furnace of TPP has a high content of potassium. This is a consequence of the sublimation of this element, first in the furnace of the TPP boiler, and then in the CP. In this regard, the content of K 2 O in the composition of TPP fly ash increases from cycle to cycle. When the content of K 2 O in the ashes of TPPs>15% is reached, it is not put into processing, but is shipped to the consumer as a potash fertilizer. The total time of reduction melting, taking into account the release of products, is 3061 s.

Насыщение шлакового расплава известью в рол-камере насыщенияSaturation of molten slag with lime in a saturation roll-chamber

Внутренний диаметр рол-камеры насыщения (КН) - 3.3 м. Длина цилиндрической части камеры по футеровке - 2.42 м. Диаметр отводящего канала - 1.06 м. Масса КН без расплава - 54.0 т. Допустимый объем расплава, который может находиться в камере - 6.0 м3. КН имеет основную футеровку и вращается вокруг оси симметрии на четырех опорных роликах. Частоту вращения регулируют в диапазоне (0-30) об/мин. Вращение задают четыре симметрично расположенных привода, которые синхронизируются в процессе работы гидромуфтами. Крутящий момент передается через два зубчатых колеса, симметрично расположенных относительно центра камеры. В центральной части КН располагают загрузочный люк.The inner diameter of the saturation roll chamber (KN) is 3.3 m. The length of the cylindrical part of the chamber along the lining is 2.42 m. The diameter of the discharge channel is 1.06 m. The mass of KN without melt is 54.0 tons. The allowable volume of melt that can be in the chamber is 6.0 m 3 . KN has a main lining and rotates around the axis of symmetry on four support rollers. The rotational speed is regulated in the range (0-30) rpm. The rotation is set by four symmetrically located drives, which are synchronized during operation by hydraulic couplings. Torque is transmitted through two gears, symmetrically located relative to the center of the chamber. A loading hatch is located in the central part of the KN.

Полученный в камере плавления шлаковый расплав по содержанию глинозема соответствует высокоглиноземистому цементу ВГЦ-II, но из-за повышенного содержания SiO2, MgO и TiO2 не может отгружаться в этом качестве потребителю. В связи с этим, расплав насыщают известью, чтобы получить цемент ГЦ [9. ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия. - М.: «Стандартинформ», 2007. – 6 с.].The slag melt obtained in the melting chamber corresponds in terms of alumina content to high-alumina cement VHC-II, but due to the increased content of SiO 2 , MgO and TiO 2 it cannot be shipped in this capacity to the consumer. In this regard, the melt is saturated with lime to obtain HZ cement [9. GOST 969-91 Aluminous and high aluminous cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2007. - 6 p.].

В рассматриваемом примере перед насыщением в технологической камере обжигают известь, которую предполагается вносить в расплав, а затем, в эту известь вводят насыщаемый расплав шлака. Обжиг извести не удлиняет цикл переработки, поскольку проводится в то время, когда в КП получают глиноземистый шлаковый расплав.In the example under consideration, prior to saturation, lime is fired in the technological chamber, which is supposed to be introduced into the melt, and then the slag melt to be saturated is introduced into this lime. Roasting of lime does not lengthen the processing cycle, since it is carried out at the time when aluminous slag melt is obtained in the KP.

Для обжига извести в КН загружают 8.51 т известняка. Чтобы компенсировать затраты энергии на эндотермические процессы в КН вносят 1.74 т угля марки «Т», 2379 нм3 кислорода и 293 нм3 воздуха. В результате получают 5.07 т извести, 8.83т газовой фазы и 0.13 т пыли. Температура пылегазовой смеси 1415°С. Время обжига извести 1097 с, его регулируют расходом шихтовых материалов. Скорость газового потока в отводящем канале – 30 м/с.For burning lime, 8.51 tons of limestone are loaded into KN. To compensate for the energy costs for endothermic processes, 1.74 tons of T-grade coal, 2379 nm 3 of oxygen and 293 nm 3 of air are added to the KN. As a result, 5.07 tons of lime, 8.83 tons of gas phase and 0.13 tons of dust are obtained. The temperature of the dust-gas mixture is 1415°C. The lime burning time is 1097 s; it is controlled by the charge materials consumption. The gas flow velocity in the discharge channel is 30 m/s.

На заключительном этапе в КН вносят 6.73 т шлака из КП и 0.90 т железной руды (корректирующая добавка). Для выхода на заданную температуру расплава вводят 0.13 т угля марки «Т», 171 нм3 кислорода и 21.0 нм3 воздуха. В результате получают 12.56 т клинкерного расплава, 0.42 т газовой фазы и 0.12 т пыли. Составы продуктов приведены в таблицах 9-14. Температура пылегазовой фазы 1654°С. Температура расплава 1465°С. Время насыщения расплава известью 1140 с.At the final stage, 6.73 tons of slag from the KP and 0.90 tons of iron ore (corrective additive) are added to the CC. To reach the desired melt temperature, 0.13 t of T coal, 171 nm 3 of oxygen and 21.0 nm 3 of air are introduced. As a result, 12.56 tons of clinker melt, 0.42 tons of gas phase and 0.12 tons of dust are obtained. The compositions of the products are shown in tables 9-14. The temperature of the dusty gas phase is 1654°C. Melt temperature 1465°C. Time of saturation of the melt with lime 1140 s.

Полное время переработки шлакового расплава в КН, включая обжиг извести, насыщение расплава известью и выпуск глиноземистого клинкерного расплава – 2837 с.The total time of processing of the slag melt into KN, including the roasting of lime, the saturation of the melt with lime and the release of alumina clinker melt is 2837 s.

Охлаждение клинкерного расплаваClinker melt cooling

Полученный клинкерный расплав по своему химическому составу соответствует виду ГЦ [9. ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия. - М.: «Стандартинформ», 2007. – 6 с.]. Однако чтобы достичь заданных прочностных характеристик цемента необходимо соответствующим образом провести его кристаллизацию. Для этого, полученный в результате насыщения расплав разливают в изложницы и отправляют на участок для регулируемого охлаждения. Охлаждение производят водяным спреем с последующим обжигом в нагревательных колодцах.The resulting clinker melt in its chemical composition corresponds to the type of HZ [9. GOST 969-91 Aluminous and high aluminous cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2007. - 6 p.]. However, in order to achieve the specified strength characteristics of cement, it is necessary to properly crystallize it. To do this, the melt obtained as a result of saturation is poured into molds and sent to a site for controlled cooling. Cooling is carried out with a water spray, followed by firing in heating wells.

Очистка цемента от металлических включенийCement cleaning from metal inclusions

После охлаждения клинкерного расплава формируют цементную смесь, в которую входит 12.56 т клинкера и 0.26 т гипса, который получают в процессе десульфурации отходящих газовых смесей. Чтобы исключить попадание в цемент металлических включений производят его чистку. Чистку проводят в два этапа. Сначала осуществляют избирательное измельчение неметаллической составляющей цементной смеси, а затем, регулируемым воздушным потоком, отделяют хорошо измельченный и менее плотный глиноземистый цемент, от более плотного и не измельченного металла. В результате получают 12.82 т глиноземистого цемента ГЦ [9. ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия. - М.: «Стандартинформ», 2007. – 6 с.].After cooling the clinker melt, a cement mixture is formed, which includes 12.56 tons of clinker and 0.26 tons of gypsum, which is obtained in the process of desulfurization of exhaust gas mixtures. To prevent metal inclusions from entering the cement, it is cleaned. Cleaning is carried out in two stages. First, the selective grinding of the non-metallic component of the cement mixture is carried out, and then, by controlled air flow, the well-ground and less dense aluminous cement is separated from the denser and not ground metal. The result is 12.82 tons of aluminous cement HZ [9. GOST 969-91 Aluminous and high aluminous cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2007. - 6 p.].

Обжиг извести за КНLime firing per KN

Пылегазовая смесь, образующаяся в рол-камере насыщения при получении клинкерного расплава, используют для обжига извести в агрегате, расположенном за камерой. Агрегат для обжига включает две обжиговые шахты, работающие поочередно. Одна шахта под загрузкой и выгрузкой, а другая - рабочая. К началу обжига в рабочей шахте находится 4.42 т известняка. Сначала в шахту подают газовую фазу, образующуюся в КН при обжиге извести. Температура газовой смеси 1415°С, время этого периода 1097 с. Затем в шахту подают газовую смесь, образующуюся при насыщении расплава известью. Температура газовой смеси 1654°С, время – 1140 с. При удельном расходе тепла на обжиг извести 4.6 МДж/кг, для обжига указанной порции требуется 11.65 ГДж тепла, в то время как из КН в шахту поступает 16.69 ГДж. Таким образом, в течение производственного цикла (3600 с) в рабочей шахте за КН удается получить 2.53 т извести, которую используют при десульфурации отходящих газов, получая гипс.The dust-gas mixture formed in the saturation roll-chamber upon receipt of the clinker melt is used for burning lime in a unit located behind the chamber. The calcining unit includes two calcining shafts operating alternately. One shaft is under loading and unloading, and the other is working. By the beginning of firing, 4.42 tons of limestone is in the working shaft. First, the gas phase is fed into the mine, which is formed in the KN during the roasting of lime. The temperature of the gas mixture is 1415°С, the time of this period is 1097 s. Then, a gas mixture is fed into the mine, which is formed when the melt is saturated with lime. The temperature of the gas mixture is 1654°C, the time is 1140 s. With a specific heat consumption for burning lime of 4.6 MJ/kg, 11.65 GJ of heat is required to burn the indicated portion, while 16.69 GJ of heat enters the mine from the KH. Thus, during the production cycle (3600 s) in the working mine, 2.53 tons of lime can be obtained for KH, which is used in the desulfurization of exhaust gases, obtaining gypsum.

Составы получаемых продуктовCompositions of the resulting products

Таблица 9 - Составы вторичных ресурсов, поступивших на переработку с ТЭСTable 9 - Compositions of secondary resources received for processing from thermal power plants

ΣFeOΣFeO SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO Na2O Na2O K2O K2O ZnOZnO SS CC Шлак ТЭСTPP slag 8.008.00 47.9047.90 37.3837.38 5.485.48 1.001.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.240.24 0.000.00 Зола-унос ТЭСFly ash TPP 6.886.88 41.2341.23 32.1832.18 4.724.72 0.860.86 0.430.43 0.870.87 0.030.03 0.000.00 12.8012.80

Таблица 10 - Состав вторичных ресурсов c восстановительной плавкиTable 10 - Composition of secondary resources from reduction smelting

ΣFeOΣFeO SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 ZnOZnO SS CC Шлак Slag 0.100.10 11.0011.00 75.3575.35 11.0611.06 2.062.06 0.100.10 0.200.20 0.100.10 0.000.00 0.030.03 0.000.00 Пыль Dust 4.114.11 15.6815.68 9.799.79 1.441.44 0.310.31 4.604.60 9.219.21 0.090.09 0.370.37 3.193.19 51.2151.21

Таблица 11 - Состав ферросплава ФС75 ГОСТ1415-63Table 11 - Composition of ferroalloy FS75 GOST1415-63

FeFe SiSi MnMn SS PP CC 23.4323.43 76.5276.52 0.0010.001 0.0280.028 0.0110.011 0.010.01

Таблица 12 - Состав глиноземистого клинкерного расплава ГЦ по ГОСТ969-91Table 12 - The composition of the aluminous clinker melt HZ according to GOST969-91

Fe2O3 Fe2O3 _ SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SO3 SO 3 P2O5 P2O5 _ 6.126.12 9.449.44 41.3341.33 41.4241.42 1.161.16 0.000.00 0.070.07 0.150.15 0.080.08 0.220.22 0.010.01

Таблица 13 - Состав газовой смеси с ТЭС после десульфурации, об.%Table 13 - The composition of the gas mixture with TPP after desulfurization, vol.%

CO2 CO2 SO2 SO2 H2O H2O O2 O2 N2 N 2 17.6917.69 0.000.00 19.5419.54 0.680.68 62.0962.09

Таблица 14 - Состав газовой смеси с рол-камеры насыщения после десульфурации, об.%Table 14 - The composition of the gas mixture from the roll-chamber saturation after desulfurization, vol.%

CO2 CO2 SO2 SO2 H2O H2O O2 O2 N2 N 2 78.9278.92 0.000.00 16.2916.29 0.010.01 4.784.78

Результаты, полученные в процессе реализации способаResults obtained during the implementation of the method

Таким образом, в результате работы ЭТК в течение производственного цикла (3600 с) получают 50000 кВт-ч электроэнергии [7. ГОСТ 32144-2013 Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: «Стандартинформ», 2014. – 16 с.]. При этом в энергосистему страны отпускают 41847 кВт-ч (83.7%), а 8153 кВт-ч (16.3%) энергии расходуют в рамках ЭТК, получая 3.66т ферросилиция ФС75 [8. ГОСТ 1415-93 «Ферросилиций. Технические требования и условия поставки. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1993 – 14 с.] и 12.82 т глиноземистого цемента ГЦ [9. ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия. - М.: «Стандартинформ», 2007. – 6 с.].Thus, as a result of the operation of the ETC during the production cycle (3600 s), 50,000 kWh of electricity are obtained [7. GOST 32144-2013 Power quality standards in general purpose power supply systems. - M.: "Standartinform", 2014. - 16 p.]. At the same time, 41847 kWh (83.7%) are released into the country's energy system, and 8153 kWh (16.3%) of energy is spent within the framework of the ETC, receiving 3.66 tons of ferrosilicon FS75 [8. GOST 1415-93 Ferrosilicon. Technical requirements and terms of delivery. - Minsk: Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification, 1993 - 14 p.] and 12.82 tons of aluminous cement HZ [9. GOST 969-91 Aluminous and high aluminous cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2007. - 6 p.].

Пример 2Example 2

В качестве примера рассмотрим работу энерготехнологического комплекса (ЭТК), который перерабатывает золошлаковый отвал угольной ТЭС. Производя при этом электроэнергию [7. ГОСТ 32144-2013 Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: «Стандартинформ», 2014. – 16 с.], ферросилиций ФС70 [8. ГОСТ 1415-93 «Ферросилиций. Технические требования и условия поставки. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1993 – 14 с.], глиноземистый цемент ГЦ [9. ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия. - М.: «Стандартинформ», 2007. – 6 с.]. Рассмотрим один производственный цикл переработки 9841 с (2.73 ч). Время производственного цикла определяют как временной интервал межу выпусками шлакового расплава из накопителя котла ТЭС. В рассматриваемом примере он составляет 9841 с (2.73 ч). As an example, let's consider the work of the energy technology complex (ETC), which processes the ash and slag dump of a coal-fired thermal power plant. While producing electricity [7. GOST 32144-2013 Power quality standards in general purpose power supply systems. - M.: "Standartinform", 2014. - 16 p.], ferrosilicon FS70 [8. GOST 1415-93 Ferrosilicon. Technical requirements and terms of delivery. - Minsk: Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification, 1993 - 14 p.], aluminous cement HZ [9. GOST 969-91 Aluminous and high aluminous cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2007. - 6 p.]. Consider one production cycle of processing 9841 s (2.73 h). The production cycle time is defined as the time interval between the outlets of the melted slag from the storage tank of the TPP boiler. In this example, it is 9841 s (2.73 h).

Подготовка отвального шлака к переработкеPreparation of waste slag for processing

В течение одного производственного цикла 58.65 т отвального шлака самосвалом доставляют к месту переработки. В процессе переработки из отвального шлака убирают мусор, измельчают и сушат. Для измельчения используют 1699 кВт-ч электроэнергии, а для сушки 9685 м3 природного газа. В производство направляют 51 т сухой золошлаковой смеси. Состав подготовленной к переработке золошлаковой смеси приведен в таблице 15.During one production cycle, 58.65 tons of dump slag are delivered by dump truck to the processing site. In the process of processing, garbage is removed from dump slag, crushed and dried. For grinding, 1699 kWh of electricity is used, and for drying 9685 m 3 of natural gas. 51 tons of dry ash and slag mixture are sent to production. The composition of the ash and slag mixture prepared for processing is given in Table 15.

Таблица 15 - Состав золошлаковой смеси с отвала ТЭСTable 15 - The composition of the ash and slag mixture from the TPP dump

Fe2O3 Fe2O3 _ SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 CC H2O H2O 12.6712.67 47.0647.06 22.6222.62 1.901.90 0.920.92 0.000.00 0.930.93 1.811.81 0.780.78 10.8610.86 0.450.45

Производство электроэнергииPower generation

Производство электроэнергии осуществляют на ТЭС мощностью 50 МВт. В качестве топлива используют природный газ с низшей теплотой сгорания

Figure 00000007
МДж/м3. Рол-камера плавления (КП) связана отводящим каналом с топкой ТЭС. Это позволят использовать в качестве дополнительного топлива при производстве электроэнергии раскаленную пылегазовую фазу, образующуюся в процессе восстановительной плавки в КП. Каждому периоду металлургической плавки в КП соответствует свой топочный режим котла (ТРК). В качестве окислителя и газа-охладителя, в примере, используют воздух. В таблице 16 показана продолжительность ТРК и приведены технологические параметры, характеризующие энергетику пылегазовой фазы, поступающей из КП. В этом примере пылегазовую фазу из КП считаем вспомогательным, а природный газ основным топливом для производства электроэнергии. В таблице 17 показаны материальные балансы сжигания топлива при соответствующих ТРК. Electricity is produced at TPPs with a capacity of 50 MW. Natural gas with lower calorific value is used as fuel
Figure 00000007
MJ / m 3 . The melting roll chamber (MC) is connected by a discharge channel to the furnace of the TPP. This will make it possible to use the incandescent dusty gas phase, which is formed in the process of reducing melting in the KP, as an additional fuel in the production of electricity. Each period of metallurgical melting in the KP corresponds to its own furnace mode of the boiler (TRK). Air is used as the oxidant and refrigerant gas in the example. Table 16 shows the duration of the TRC and shows the technological parameters that characterize the energy of the dusty gas phase coming from the CP. In this example, we consider the dust-gas phase from the CP to be auxiliary, and natural gas to be the main fuel for generating electricity. Table 17 shows the material balances of fuel combustion at the respective fuel dispensers.

Таблица 16 - Время ТРК и параметры ВЭР на выходе из КПTable 16 - Time of the fuel dispenser and parameters of the VER at the exit from the CP

1-01-0 1-11-1 3-13-1 За циклper cycle Время режима, сMode time, s 228228 87128712 901901 98419841 εСО %*ε CO %* 9999 9999 00 Темп газа из КП, СGas rate from gearbox, С 16731673 16731673 00

εСО - Степень дожигания CO в газовой фазе на выходе из КП, %.ε CO - The degree of afterburning of CO in the gas phase at the outlet of the CP,%.

Таблица 17 - Материальные балансы сжигания топлива на ТЭС Table 17 - Material balances of fuel combustion at TPPs

Figure 00000008
Figure 00000008

В результате работы ТЭС за один производственный цикл (9841 с) получают 58230 кВт-ч электроэнергии, расходуя при этом 292.85 грамм условного топлива на один кВт-ч. В таблице 18 Приведены основные технологические параметры работы ТЭС в течение металлургического цикла.As a result of the operation of TPPs, in one production cycle (9841 s) they receive 58230 kWh of electricity, while consuming 292.85 grams of standard fuel per kWh. Table 18 shows the main technological parameters of the TPP operation during the metallurgical cycle.

Таблица 18 - Технологические параметры работы ТЭСTable 18 - Technological parameters of TPP operation

1-01-0 1-11-1 3-13-1 За циклper cycle b (г/кВт ч)*b (g/kWh)* 271.85271.85 222.3222.3 321.40321.40 232.52232.52 Паропроизвод-сть, т/чSteam production, t/h 198.1198.1 198.1198.1 198.1198.1 198.1198.1 Температура пара, СSteam temperature, С 535535 535535 535535 535535 Давление пара, МПаSteam pressure, MPa 8.88.8 8.88.8 8.88.8 8.88.8

* b - Удельный расход условного топлива, г/кВт ч.* b - Specific fuel consumption, g/kWh.

Основные статьи расхода произведенной электроэнергии в рамках ЭТК приведены в таблице 19.The main items of consumption of electricity produced within the framework of the ETC are shown in Table 19.

Таблица 19 - Статьи расхода электроэнергии в ЭТКTable 19 - Items of electricity consumption in ETC

Всего произведено эл. энергии за цикл, кВт-чTotal produced e. energy per cycle, kWh 5823058230 Затраты энергии на работу ТЭС, кВт-чEnergy consumption for TPP operation, kWh 34943494 Затраты энергии на подготовку шлакаEnergy costs for slag preparation 16991699 Затраты энергии на кислород для рол-камер, кВт-чEnergy consumption for oxygen for roll cameras, kWh 1699016990 Затраты энергии на цементное производство, кВт-чEnergy consumption for cement production, kWh 31013101 Энергия, отпущенная в ЕЭС, кВт-чEnergy released in the UES, kWh 3294632946 Доля энергии, отпущенной в ЕЭС, %Share of energy supplied to the UES, % 56.656.6

Восстановительная плавка в рол-камере плавления Reduction melting in a roll melting chamber

Внутренний диаметр рол-камеры плавления (КП) - 3.3 м. Длина цилиндрической части камеры по футеровке - 5.20 м. Диаметр отводящего канала - 1.06 м. Масса камеры плавления без расплава - 115.0 т. Допустимый объем расплава, который может находиться в камере - 12.9 м3. Устройство КП как в примере 1.The inner diameter of the melting roll chamber (CM) is 3.3 m. The length of the cylindrical part of the chamber along the lining is 5.20 m. The outlet channel diameter is 1.06 m. The mass of the melting chamber without melt is 115.0 tons. m 3 . KP device as in example 1.

После предыдущей восстановительной плавки в КП оставляют 4.00 т оборотного шлака. Перед началом восстановительной плавки в КП, через загрузочный люк, заливают 0.883 т. шлака, выпущенного из накопителя котла ТЭС. Через подающую вставку во вращающуюся камеру пневмотранспортом подают 22.18 т угля марки «Т». Технический состав угля марки «Т» и химический состав его золы приведен в таблицах 7 и 8. Вместе с углем в рол-камеру подают 51.00 т подготовленного отвального шлака (золошлака) ТЭС. Время подачи материала – 8826 с (см. Фиг. 1). Для дожигания образующихся в камере плавления горючих газов вводят кислород в объеме 30903 нм3. В процессе плавки получают 16.92 т ферросилиция ФС70 [8. ГОСТ 1415-93 «Ферросилиций. Технические требования и условия поставки. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1993 – 14 с.] и 20.11 т глиноземистого шлака. Составы продуктов, полученных в процессе реализации способа, приведены в таблицах 20-25. Плавку проводят при температуре 1530°С. В процессе восстановительной плавки по отводящему каналу в топку котла ТЭС уходит 82.88 т газа. Степень дожигания СО в газовой смеси 99%. Вместе с дымовыми газами из КП уходит 2.30 т пыли и примесей газа. Температура пылегазовой смеси - 1673°С. Пыль, отходящая в топку ТЭС, имеет повышенное содержание калия. Это следствие возгонки этого элемента сначала в топке котла ТЭС, а затем в КП. В связи с этим, на следующем производственном цикле, золу-унос ТЭС не задают в переработку, а отгружают потребителю как калийное удобрение. Полное время восстановительной плавки с учетом выпуска продуктов 9840 с.After the previous reduction melting, 4.00 tons of recycled slag are left in the CP. Before the start of reduction melting, 0.883 tons of slag, released from the storage tank of the TPP boiler, is poured into the CP through the loading hatch. 22.18 tons of “T” grade coal are fed through the feed insert into the rotating chamber by pneumatic transport. The technical composition of coal grade "T" and the chemical composition of its ash are shown in tables 7 and 8. Together with coal, 51.00 tons of prepared waste slag (ash) from the TPP are fed into the roll chamber. The material feed time is 8826 s (see Fig. 1). For post-combustion formed in the melting chamber of combustible gases injected oxygen in the amount of 30903 nm 3 . During the melting process, 16.92 tons of ferrosilicon FS70 are obtained [8. GOST 1415-93 Ferrosilicon. Technical requirements and terms of delivery. - Minsk: Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification, 1993 - 14 p.] and 20.11 tons of alumina slag. The compositions of the products obtained during the implementation of the method are shown in tables 20-25. Melting is carried out at a temperature of 1530°C. In the process of reduction smelting, 82.88 tons of gas goes into the furnace of the TPP boiler through the outlet channel. The degree of afterburning of CO in the gas mixture is 99%. Together with flue gases, 2.30 tons of dust and gas impurities leave the CP. The temperature of the dust-gas mixture is 1673°C. Dust discharged into the furnace of TPP has a high content of potassium. This is a consequence of the sublimation of this element, first in the furnace of the TPP boiler, and then in the CP. In this regard, at the next production cycle, TPP fly ash is not sent for processing, but is shipped to the consumer as a potash fertilizer. The total time of reduction melting, taking into account the release of products, is 9840 s.

Насыщение шлакового расплава известью в рол-камере насыщенияSaturation of molten slag with lime in a saturation roll-chamber

Внутренний диаметр рол-камеры насыщения (КН) - 3.3 м. Длина цилиндрической части камеры по футеровке - 5.20 м. Диаметр отводящего канала - 1.06 м. Масса КН без расплава - 115.0 т. Допустимый объем расплава, который может находиться в камере - 12.9 м3. Устройство КН как в примере 1.The inner diameter of the saturation roll chamber (KN) is 3.3 m. The length of the cylindrical part of the chamber along the lining is 5.20 m. The diameter of the outlet channel is 1.06 m. The mass of KN without melt is 115.0 t. 3 . KN device as in example 1.

Для обжига извести в КН загружают 22.30 т известняка. Чтобы компенсировать затраты энергии на эндотермические процессы в КН вносят 4.37 т угля марки «Т», 5967.09 нм3 кислорода и 733.97 нм3 воздуха. В результате получают 13.24 т извести, 22.57 т газовой фазы и 0.33 т пыли. Температура пылегазовой смеси 1348°С. Время обжига извести 6897 с. Время регулируют расходом шихтовых материалов. В этом примере время обжига замедляют, чтобы камера не простаивала (не остывала). Поэтому материалы подают таким образом, чтобы скорость газового потока в отводящем канале не превышала 12 м/с.For burning lime, 22.30 tons of limestone is loaded into the KN. To compensate for the energy costs for endothermic processes, 4.37 tons of T-grade coal, 5967.09 nm 3 of oxygen and 733.97 nm 3 of air are introduced into the SC. As a result, 13.24 tons of lime, 22.57 tons of gas phase and 0.33 tons of dust are obtained. The temperature of the dust-gas mixture is 1348°C. Lime firing time 6897 s. The time is controlled by the charge materials consumption. In this example, the firing time is slowed down so that the chamber is not idle (not cooled down). Therefore, the materials are fed in such a way that the gas flow velocity in the discharge channel does not exceed 12 m/s.

На заключительном этапе в КН вносят 16.11 т шлака из КП и 2.00 т железной руды (корректирующая добавка). Для выхода на заданную температуру расплава вводят 0.34т угля марки «Т», 467.56 нм3 кислорода и 57.57 нм3 воздуха. В результате получают 31.01 т клинкерного расплава, 1.12 т газовой фазы и 0.31 т пыли. Составы продуктов приведены в таблицах 20-25. Температура пылегазовой фазы 1640°С. Температура расплава 1482°С. Время насыщения расплава известью 1800 с.At the final stage, 16.11 tons of slag from the KP and 2.00 tons of iron ore (corrective additive) are introduced into the SC. To reach the specified melt temperature, 0.34 tons of T-grade coal, 467.56 nm 3 of oxygen and 57.57 nm 3 of air are introduced. As a result, 31.01 tons of clinker melt, 1.12 tons of gas phase and 0.31 tons of dust are obtained. The compositions of the products are shown in tables 20-25. The temperature of the dusty gas phase is 1640°C. Melt temperature 1482°C. Time of saturation of the melt with lime 1800 s.

Полное время переработки шлакового расплава в КН, включая обжиг извести, насыщение расплава известью и выпуск глиноземистого клинкерного расплава – 9297 с.The total time of processing of the slag melt into KN, including the roasting of lime, saturation of the melt with lime and the release of alumina clinker melt - 9297 s.

Охлаждение клинкерного расплаваClinker melt cooling

Охлаждение клинкерного расплава проводят как в примере 1.The cooling of the clinker melt is carried out as in example 1.

Очистка цемента от металлических включенийCement cleaning from metal inclusions

После охлаждения клинкерного расплава формируют цементную смесь, в которую входит 31.01 т клинкера и 0.63 т гипса. Очистку цементной смеси от металлических включений проводят как в примере 1. В результате получают 31.64 т глиноземистого цемента ГЦ [9. ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия. - М.: «Стандартинформ», 2007. – 6 с.].After cooling the clinker melt, a cement mixture is formed, which includes 31.01 tons of clinker and 0.63 tons of gypsum. The cleaning of the cement mixture from metal inclusions is carried out as in example 1. As a result, 31.64 tons of aluminous cement HZ are obtained [9. GOST 969-91 Aluminous and high aluminous cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2007. - 6 p.].

Обжиг извести за КНLime firing per KN

Пылегазовая смесь, образующаяся в рол-камере насыщения при получении клинкерного расплава, используют для обжига извести в агрегате, расположенном за рол-камерой. Агрегат для обжига извести за КН как в примере 1. К началу обжига в рабочую шахту загружают 15.38 т известняка. Сначала в шахту подают газовую фазу, образующуюся в КН при обжиге извести. Температура газовой смеси 1348°С, время этого периода 6897 с. Затем в шахту подают газовую смесь, образующуюся при насыщении расплава известью. Температура газовой смеси 1640°С, время – 1800 с. При удельном расходе тепла на обжиг извести 4.6 МДж/кг, для обжига указанной порции требуется 40.5 ГДж тепла. Именно столько тепла поступает из КН в шахту для обжига. Таким образом, в течение производственного цикла (9841 с) в рабочей шахте за КН удается получить 8.81 т извести. Часть извести используют при десульфурации отходящих газов и получении гипса, а оставшуюся часть - реализуют сторонним потребителям.The dust-gas mixture formed in the roll-chamber of saturation upon receipt of the clinker melt is used for burning lime in the unit located behind the roll-chamber. The unit for burning lime for KN as in example 1. By the beginning of the firing, 15.38 tons of limestone are loaded into the working mine. First, the gas phase is fed into the mine, which is formed in the KN during the roasting of lime. The temperature of the gas mixture is 1348°С, the time of this period is 6897 s. Then, a gas mixture is fed into the mine, which is formed when the melt is saturated with lime. The temperature of the gas mixture is 1640°C, the time is 1800 s. With a specific heat consumption for burning lime of 4.6 MJ/kg, 40.5 GJ of heat is required to burn the indicated portion. That is how much heat comes from the KN to the firing shaft. Thus, during the production cycle (9841 s) it is possible to obtain 8.81 tons of lime in the working mine for KH. Part of the lime is used in the desulfurization of off-gases and the production of gypsum, and the rest is sold to third-party consumers.

Составы получаемых продуктовCompositions of the resulting products

Таблица 20 - Составы вторичных ресурсов с ТЭС в составе ЭТКTable 20 - Compositions of secondary resources with thermal power plants as part of the ETC

ΣFeOΣFeO SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SS CC Шлак ТЭСTPP slag 14.4114.41 54.3654.36 26.0126.01 2.202.20 1.041.04 0.320.32 0.640.64 1.021.02 0.000.00 0.000.00 Зола-унос ТЭСFly ash TPP 1.501.50 5.645.64 2.702.70 0.230.23 0.110.11 29.6229.62 59.2659.26 0.110.11 0.000.00 0.830.83

Таблица 21 - Состав вторичных ресурсов c восстановительной плавкиTable 21 - Composition of secondary resources from reduction smelting

ΣFeOΣFeO SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 ZnOZnO SS CC Шлак Slag 0.100.10 6.016.01 77.2577.25 6.536.53 3.093.09 1.331.33 2.652.65 3.023.02 0.000.00 0.020.02 0.000.00 Пыль Dust 6.366.36 23.9923.99 11.4811.48 0.970.97 0.460.46 12.7312.73 25.4725.47 0.450.45 0.000.00 0.390.39 17.7017.70

Таблица 22 - Состав ферросплава ФС75 ГОСТ1415-63Table 22 - Composition of ferroalloy FS75 GOST1415-63

FeFe SiSi MnMn SS PP CC 30.7730.77 69.2069.20 0.0010.001 0.010.01 0.010.01 0.010.01

Таблица 23 - Состав глиноземистого клинкерного расплава ГЦ по ГОСТ969-91Table 23 - The composition of the aluminous clinker melt HZ according to GOST 969-91

Fe2O3 Fe2O3 _ SiO2 SiO2 Al2O3 Al2O3 _ CaOCaO MgOMgO MnOMNO Na2O Na2O K2O K2O TiO2 TiO2 SO3 SO 3 P2O5 P2O5 _ 5.595.59 6.706.70 41.0741.07 41.0441.04 1.661.66 0.000.00 0.710.71 1.421.42 1.601.60 0.200.20 0.010.01

Таблица 24 - Состав газовой смеси с ТЭС после десульфурации, об.%Table 24 - The composition of the gas mixture with TPP after desulfurization, vol.%

CO2 CO2 SO2 SO2 H2O H2O O2 O2 N2 N 2 23.7923.79 0.000.00 16.2216.22 4.234.23 55.7655.76

Таблица 25 - Состав газовой смеси с рол-камеры насыщения после десульфурации, об.%Table 25 - The composition of the gas mixture from the roll-chamber saturation after desulfurization, vol.%

CO2 CO2 SO2 SO2 H2O H2O O2 O2 N2 N 2 83.2283.22 0.000.00 12.9512.95 0.000.00 3.833.83

Результаты, полученные в процессе реализации способаResults obtained during the implementation of the method

Таким образом, в результате работы ЭТК в течение производственного цикла (9841 с) получают 58230 кВт-ч электроэнергии [7. ГОСТ 32144-2013 Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: «Стандартинформ», 2014. – 16 с.]. При этом в энергосистему отпускают 32946 кВт-ч (56.6%), а 25284 кВт-ч (43.4%) энергии расходуют в рамках ЭТК. Кроме этого, за один производственный цикл перерабатывают 51.00 т отвального шлака, получая 16.92 т ферросилиция ФС70 [8. ГОСТ 1415-93 «Ферросилиций. Технические требования и условия поставки. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1993 – 14 с.] и 31.64 т глиноземистого цемента ГЦ [9. Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия. - М.: «Стандартинформ», 2007. – 6 с.].Thus, as a result of the operation of the ETC during the production cycle (9841 s), 58230 kWh of electricity are obtained [7. GOST 32144-2013 Power quality standards in general purpose power supply systems. - M.: "Standartinform", 2014. - 16 p.]. At the same time, 32,946 kWh (56.6%) are released into the energy system, and 25,284 kWh (43.4%) of energy is consumed within the ETC. In addition, 51.00 tons of dump slag are processed in one production cycle, obtaining 16.92 tons of ferrosilicon FS70 [8. GOST 1415-93 Ferrosilicon. Technical requirements and terms of delivery. - Minsk: Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification, 1993 - 14 p.] and 31.64 tons of aluminous cement HZ [9. Aluminous and high aluminous cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2007. - 6 p.].

Пример 3 Example 3

Рассмотрим частный случай реализации примера 2, когда для сжигания органической части угля на ТЭС используют комплексный окислитель, в состав которого входит технический кислород и наполнитель газового тела (НГТ). Состав наполнителя газового тела приведен в таблице 26.Let us consider a special case of the implementation of example 2, when a complex oxidizer is used to burn the organic part of coal at TPPs, which includes technical oxygen and a gas body filler (NGT). The composition of the gas body filler is shown in Table 26.

Таблица 26 - Состав наполнителя газового тела об.%.Table 26 - Composition of the filler gas body vol.%.

CO2 CO2 SO2 SO2 H2O H2O O2 O2 N2 N 2 95.0095.00 0.000.00 4.004.00 0.000.00 1.001.00

В таблице 27 показана продолжительность ТРК и приведены технологические параметры, характеризующие энергетику пылегазовой фазы, поступающей в топку ТЭС из КП.Table 27 shows the duration of the TRC and shows the technological parameters that characterize the energy of the dusty gas phase entering the furnace of the TPP from the CP.

Таблица 27 - Время ТРК и параметры ВЭР на выходе из КПTable 27 - Time of the fuel dispenser and parameters of the VER at the exit from the CP

1-01-0 1-11-1 3-13-1 ЦиклCycle Время режима, сMode time, s 228228 86888688 904904 98209820 εСО %*ε CO %* 9999 9999 100100 9999 Темп газа из КП, СGas rate from gearbox, С 16731673 16731673 00 16731673

* εСО - Степень дожигания CO в газе на выходе из ПК, %.* ε CO - The degree of afterburning of CO in the gas at the outlet of the PC,%.

Время металлургического (производственного) цикла 9820 с (2.73 ч).The time of the metallurgical (production) cycle is 9820 s (2.73 h).

В таблице 28 показаны материальные балансы при соответствующих ТРК ТЭС. Table 28 shows the material balances for the respective TEC TPPs.

Таблица 28 - Материальные балансы при соответствующих ТРК ТЭС Table 28 - Material balances at the respective TEC TPPs

Figure 00000009
Figure 00000009

Кислород (Т=26°С) и наполнитель газового тела (Т=350°С) подают по отдельным каналам, а их смешивание происходит непосредственно в топке котла. Состав, газовой смеси, отходящей из котла ТЭС, после обеспыливания и десульфурации, приведен в таблице 29.Oxygen (T=26°C) and gas body filler (T=350°C) are fed through separate channels, and their mixing takes place directly in the boiler furnace. The composition of the gas mixture leaving the TPP boiler after dedusting and desulfurization is shown in Table 29.

Таблица 29 - Состав газовой смеси с ТЭС после десульфурации, об.%Table 29 - The composition of the gas mixture with TPP after desulfurization, vol.%

CO2 CO2 SO2 SO2 H2O H2O O2 O2 N2 N 2 86.9586.95 0.000.00 11.4011.40 0.000.00 1.651.65

В таблице 30 приведены основные технологические параметры работы ТЭС в течение всего производственного цикла.Table 30 shows the main technological parameters of the TPP operation during the entire production cycle.

Таблица 30 - Технологические параметры работы ТЭС Table 30 - Technological parameters of TPP operation

1-01-0 1-11-1 3-13-1 b (г/кВт ч)*b (g/kWh)* 271271 222222 320320 Паропроизводительность, т/чSteam capacity, t/h 82.0182.01 82.0282.02 82.0082.00 Температура пара, СSteam temperature, C 535535 535535 535535 Давление пара, МПаSteam pressure, MPa 8.88.8 8.88.8 8.88.8

* b - Удельный расход условного топлива, г/кВт-ч.* b - Specific fuel consumption, g/kWh.

Технологические параметры работы котла позволяют обеспечить паром постоянную штатную работу турбоагрегата мощностью 21.3МВ т. При этом за один производственный цикл (9820 с) ТЭС вырабатывает 58100 кВт-ч, используя в среднем 232 г условного топлива на один кВт-ч. The technological parameters of the boiler operation make it possible to ensure the constant regular operation of the turbine unit with a capacity of 21.3 MWt with steam. At the same time, in one production cycle (9820 s), the TPP generates 58100 kWh, using an average of 232 g of reference fuel per kWh.

Восстановительный этап плавки (производство ферросилиция)Recovery stage of melting (production of ferrosilicon)

Восстановительную плавку проводят как в примере 2. Reduction melting is carried out as in example 2.

Насыщение шлакового расплава известью в КНSaturation of the slag melt with lime in KN

Насыщение шлакового расплава известью проводят как в примере 2. Вместе с тем, чтобы снизить содержание азота в отходящем с КН газа сжигание топлива проводят в кислороде. В таблице 31 приведен материальный баланс обжига извести в КН.The saturation of the slag melt with lime is carried out as in example 2. However, in order to reduce the nitrogen content in the exhaust gas from the KH, the fuel is burned in oxygen. Table 31 shows the material balance of lime roasting in KN.

Таблица 31 - Материальный баланс обжига извести в КНTable 31 - Material balance of lime roasting in KN

Приход, т/пл.Income, t/pl. Расход, т/пл.Consumption, t/pl. ИзвестнякLimestone 22.3022.30 ИзвестьLime 13.2413.24 Уголь марки «Т»Coal grade "T" 4.374.37 Газовая фазаgas phase 21.9121.91 Тех. кислородThose. oxygen 8.818.81 ПыльDust 0.330.33 Итого:Total: 35.4835.48 Итого: Total: 35.4835.48

В таблице 32 приведен материальный баланс насыщения глиноземистого расплава известью.Table 32 shows the material balance of saturation of the aluminous melt with lime.

Таблица 32 - Материальный баланс насыщения расплава известьюTable 32 - Material balance of saturation of the melt with lime

Приход, т/пл.Income, t/pl. Расход, т/пл.Consumption, t/pl. ИзвестьLime 13.2413.24 Клинкер Clinker 31.0131.01 Шлак из КПSlag from KP 16.1116.11 Газовая фазаgas phase 1.061.06 Железная рудаIron ore 2.002.00 ПыльDust 0.310.31 Уголь марки «Т»Coal grade "T" 0.340.34 Итого:Total: 32.3832.38 Тех. кислородThose. oxygen 0.690.69 Итого:Total: 32.3832.38 Невязка баланса, %Balance discrepancy, % 0.000.00

Полное время этапа, включая обжиг извести в КН, насыщение расплава известью и выпуск глиноземистого клинкера – 9012 с.The total time of the stage, including the burning of lime in KN, the saturation of the melt with lime and the release of alumina clinker, is 9012 s.

Полученный клинкерный расплав разливают в изложницы и отправляют на участок для регулируемого охлаждения.The resulting clinker melt is poured into molds and sent to a site for controlled cooling.

Обжиг извести за КНLime firing per KN

Образующиеся в процессе насыщения дымовые газы используют для обжига извести в шахтах, расположенных за камерой насыщения. К началу обжига в рабочей шахте находится 15.35 т известняка. Сначала в шахту подают газовую фазу, образующуюся в КН при обжиге извести. Температура газовой смеси 1380°С, время этого периода 6612 с. Затем в шахту подают газовую смесь, образующуюся при насыщении шлакового расплава. Температура газовой смеси 1660°С, время – 1800 с. При удельном расходе тепла на обжиг извести 4.6 МДж/кг, для обжига указанной порции требуется 40.46 ГДж тепла. Именно столько тепла и поступает из КН в шахту для обжига. Таким образом, в течение производственного цикла (9820 с) в рабочей шахте за КН удается получить 8.80 т извести. Часть извести 0.29 т используют при очистке газов ТЭС от SO2. Остальную известь 8.51 т отгружают сторонним потребителям. В таблице 33 приведен усредненный состав газовой смеси, отходящей из рол-камеры насыщения и обжиговой шахты в течение производственного цикла.The flue gases generated during the saturation process are used for burning lime in the mines located behind the saturation chamber. By the beginning of firing, 15.35 tons of limestone is in the working shaft. First, the gas phase is fed into the mine, which is formed in the KN during the roasting of lime. The temperature of the gas mixture is 1380°C, the time of this period is 6612 s. Then, a gas mixture is fed into the mine, which is formed during the saturation of the slag melt. The temperature of the gas mixture is 1660°C, the time is 1800 s. With a specific heat consumption for burning lime of 4.6 MJ/kg, 40.46 GJ of heat is required to burn the indicated portion. That is how much heat comes from the SC to the firing shaft. Thus, during the production cycle (9820 s) in the working mine, 8.80 tons of lime can be obtained for KH. Part of the lime 0.29 tons is used in the purification of TPP gases from SO 2 . The rest of the lime, 8.51 tons, is shipped to third-party consumers. Table 33 shows the average composition of the gas mixture leaving the saturation roll chamber and the roasting shaft during the production cycle.

Таблица 33 - Состав газовой смеси с рол-камеры насыщения, об.%Table 33 - Composition of the gas mixture from the saturation roller chamber, vol.%

CO2 CO2 SO2 SO2 H2O H2O O2 O2 N2 N 2 93.6893.68 0.000.00 5.945.94 0.000.00 0.380.38

Приведенные данные показывают, что сжигание топлива в кислороде позволяет получить газовую смесь с низким содержанием азота. Эту газовую смесь считают «чистым газом» и используют при формировании НГТ без очистки.The data presented show that combustion of fuel in oxygen makes it possible to obtain a gas mixture with a low nitrogen content. This gas mixture is considered a "clean gas" and is used in the formation of CPG without purification.

Подготовка наполнителя газового тела и получение льда СОPreparation of gas body filler and production of CO ice 22

Технологическая схема подготовки наполнителя газового тела и получение сухого льда показана на фиг. 2. В течение цикла (9820 с), на производство НГТ и получение сухого льда (СО2) поступает 264.53 т газа с ТЭС и 29.50 т газа с рол-камеры насыщения. Эти газовые смеси содержат 257.64 т СО2. В таблице 34 приведен материальный баланс производства наполнителя газового тела.The technological scheme for the preparation of the filler of the gaseous body and the production of dry ice is shown in Fig. 2. During the cycle (9820 s), 264.53 tons of gas from the thermal power plant and 29.50 tons of gas from the roll-saturation chamber are supplied to the production of NGT and the production of dry ice (CO 2 ). These gas mixtures contain 257.64 tons of CO 2 . Table 34 shows the material balance of the gas body filler production.

Таблица 34 - Материальный баланс производства НГТ Table 34 - Material balance of oil and gas production

Приход, т/цParish, t/c Расход, т/цConsumption, t / c Газ. смесь с КНGas. mixture with KN 27.9227.92 Наполнитель газового телаGas body filler 153.50153.50 Газ. смесь с ТЭС «без очистки» Gas. mixture with TPP "without purification" 48.6048.60 КонденсатCondensate 0.000.00 Газ. смесь с ТЭС «после очистки» Gas. mixture with TPP "after cleaning" 75.4375.43 Итого:Total: 153.50153.50 Водяной пар water vapor 1.541.54 Итого:Total: 153.49153.49 Невязка, %Discrepancy, % 0.0070.007

Таким образом, весь газ с КН и 48.60 т газа с ТЭС отправляют в НГТ без очистки. Кроме этого, в наполнитель газового тела вводят 1.54 т пара. (Т=300°С). Это позволяет с одной стороны выйти на заданное содержание Н2О в НГТ (см. таблицу 26), а с другой - поднять температуру наполнителя до 31°С перед его подачей в нагреватель котла ТЭС. Оставшийся после производства НГТ газ (190.08) отправляют на криогенную очистку и производство льда (СО2). Для охлаждения газовой смеси при получении льда используют продукты криогенной ректификации воздуха, полученные в течение производственного цикла на кислородной станции: 72.22 т жидкого кислорода, 4.02 т жидкого аргона и 231.60 т жидкого азота. Получение в рамках ЭТК жидкого азота привело к увеличению удельного расхода электроэнергии на производство кислорода. Если в углерод-позитивном производстве (пример 2) этот показатель 0.455 кВт-ч/м3О2, то в углерод-нейтральном производстве (в этом примере) он составил 0.794 кВт-ч/м3О2.Thus, all gas with OC and 48.60 tons of gas from TPPs is sent to the NGT without treatment. In addition, 1.54 tons of steam is introduced into the filler of the gaseous body. (T=300°C). This allows, on the one hand, to reach the specified content of H 2 O in the NHT (see Table 26), and on the other hand, to raise the temperature of the filler to 31°C before it is fed into the heater of the TPP boiler. The gas (190.08) remaining after the production of NGT is sent for cryogenic treatment and ice production (CO 2 ). To cool the gas mixture during ice production, the products of cryogenic air rectification obtained during the production cycle at the oxygen station are used: 72.22 tons of liquid oxygen, 4.02 tons of liquid argon and 231.60 tons of liquid nitrogen. The production of liquid nitrogen within the framework of the ETC led to an increase in the specific consumption of electricity for the production of oxygen. If in carbon-positive production (example 2) this figure is 0.455 kWh/m 3 O 2 , then in carbon-neutral production (in this example) it was 0.794 kWh/m 3 O 2 .

На стадии предварительного охлаждения очищаемую газовую смесь охлаждают азотом, кислородом и аргоном, перешедшими в газовую фазу в процессе получения льда. На первом этапе в теплообменнике 7 (см. фиг. 2), смесь охлаждают до температуры 273 K. В результате этого переводят в конденсат и удаляют 2.94 т Н2О. Далее, в теплообменниках 8, 9 и 10 (см. фиг. 2), очищаемую газовую смесь охлаждают до температуры 195 K. На этой стадии предварительного охлаждения из газовой смеси в твердую фазу, отделяют 0.48 т избыточных компонентов (остатки H2O и SO2). На этапе фазового превращения (получение льда) очищаемую газовую смесь делят на две порции. Первую порцию 127.49 т отправляют на охлаждение жидким азотом, а вторую 59.17 т на охлаждение жидким кислородом и аргоном.At the pre-cooling stage, the gas mixture to be purified is cooled by nitrogen, oxygen and argon, which have passed into the gas phase in the process of ice production. At the first stage, in heat exchanger 7 (see Fig. 2), the mixture is cooled to a temperature of 273 K. As a result, it is transferred to condensate and 2.94 t H 2 O are removed. ), the gas mixture to be purified is cooled to a temperature of 195 K. At this stage of pre-cooling, 0.48 t of excess components (remains of H 2 O and SO 2 ) are separated from the gas mixture into the solid phase. At the phase transformation stage (obtaining ice), the gas mixture to be purified is divided into two portions. The first portion of 127.49 tons is sent for cooling with liquid nitrogen, and the second 59.17 tons for cooling with liquid oxygen and argon.

Первую порцию сжимают в компрессоре 11 до 0.19 МПа, вводят в неё 196.90 т жидкого азота и направляют в детандер 12. При этом образуется термодинамическая система «очищаемый газ - жидкий азот». В результате теплообмена и совершения этой термодинамической системой механической работы (детандер вращает электрогенератор), происходит отвод энергии от углекислого газа, с образованием сухого льда (СО2) и вторичного азота (газ). Сухой лед СО2 задерживается в осадительной камере детандера 13 (см. фиг. 2), а вторичный азот с температурой ТвтN=194 K отводится, унося с собой азот и кислород из очищаемой газовой смеси. Часть отводимого из камеры детандера вторичного азота 138.90 т, направляют в рекуперативные теплообменники 14 и 15 (см. фиг. 2), где он охлаждается жидким кислородом и жидким аргоном. При этом происходит фазовое превращения жидких теплоносителей (О2 и Ar) в газ. The first portion is compressed in the compressor 11 to 0.19 MPa, 196.90 tons of liquid nitrogen are introduced into it and sent to the expander 12. In this case, the thermodynamic system "purified gas - liquid nitrogen" is formed. As a result of heat exchange and mechanical work performed by this thermodynamic system (the expander rotates the electric generator), energy is removed from carbon dioxide, with the formation of dry ice (CO 2 ) and secondary nitrogen (gas). Dry ice CO 2 is retained in the settling chamber of the expander 13 (see Fig. 2), and secondary nitrogen with a temperature of T wN =194 K is removed, taking with it nitrogen and oxygen from the gas mixture being purified. Part of the secondary nitrogen removed from the expander chamber, 138.90 tons, is sent to recuperative heat exchangers 14 and 15 (see Fig. 2), where it is cooled with liquid oxygen and liquid argon. In this case, the phase transformation of liquid heat carriers (O 2 and Ar) into gas occurs.

Вторую порцию очищаемой газовой смеси (59.17 т) сжимают в компрессоре 11 до 0.16 МПа, вводят в неё 138.90т охлажденного вторичного азота, 34.74 т жидкого азота и направляют в детандер 12. При этом образуется термодинамическая система «очищаемый газовая смесь - охлажденный вторичный азот (газ) - жидкий азот». В результате теплообмена и совершения этой термодинамической системой механической работы (детандер вращает электрогенератор), происходит отвод энергии от углекислого газа, с образованием сухого льда (СО2) и вторичного азота (газ). Сухой лед СО2 задерживается в осадительной камере детандера 13, а вторичный азот с температурой ТвтN=194 K отводится, унося с собой азот и кислород из очищаемой газовой смеси. Кроме этого, в результате вращения детандерами 12 электрогенераторов производят 2847 кВт-ч электроэнергии, которая используется в ЭТК. The second portion of the gas mixture to be purified (59.17 t) is compressed in the compressor 11 to 0.16 MPa, 138.90 t of cooled secondary nitrogen and 34.74 t of liquid nitrogen are introduced into it and sent to the expander 12. This forms the thermodynamic system “the gas mixture being cleaned - cooled secondary nitrogen ( gas) - liquid nitrogen. As a result of heat exchange and mechanical work performed by this thermodynamic system (the expander rotates the electric generator), energy is removed from carbon dioxide, with the formation of dry ice (CO 2 ) and secondary nitrogen (gas). Dry ice CO 2 is retained in the settling chamber of the expander 13, and secondary nitrogen with a temperature of T WN =194 K is removed, taking nitrogen and oxygen with it from the gas mixture being purified. In addition, as a result of the rotation of the expanders, 12 electric generators produce 2847 kWh of electricity, which is used in the ETC.

Образующиеся на этапе фазового превращения вторичные теплоносители (N2,O2 и Ar) используют в качестве охладителей на этапе предварительного охлаждения очищаемой газовой смеси. После чего вторичный азот 235.09 т отправляют на производство азотных удобрений, а кислород и аргон используют в способе. Кислород как окислитель, а аргон, как инертный газ.The secondary coolants (N 2 , O 2 and Ar) formed at the stage of phase transformation are used as coolants at the stage of pre-cooling of the gas mixture to be purified. After that, 235.09 tons of secondary nitrogen is sent to the production of nitrogen fertilizers, and oxygen and argon are used in the process. Oxygen as an oxidizing agent, and argon as an inert gas.

В результате криогенной очистки получают 183.13 т сухого льда. При этом 107.70 т льда железнодорожным транспортом отправляют на дальнейшую переработку, а 75.43 т размораживают в специальной установке и используют при формировании НГТ. Для этого, сухой лед со склада 16 (см. фиг. 2) через шлюз 17 вводят в сублимационную камеру 18, где он превращается в газ, охлаждая воду с конденсатора ТЭС. Регулируя подачу льда, в сублимационной камере создают избыточное давление, равное 3.0 МПа. Далее углекислый газ, через теплообменник 19, поступает в турбину электрогенератора 20, где совершает работу, производя 1806 кВт-ч электроэнергии. Электроэнергию используют в рамках ЭТК, а 75.43 т СО2 поступает в смесительный газгольдер 6, где формируют НГТ.As a result of cryogenic cleaning, 183.13 tons of dry ice are obtained. At the same time, 107.70 tons of ice are sent by rail for further processing, and 75.43 tons are thawed in a special installation and used in the formation of NHT. To do this, dry ice from warehouse 16 (see Fig. 2) is introduced through lock 17 into sublimation chamber 18, where it turns into gas, cooling water from the TPP condenser. By adjusting the supply of ice, an excess pressure of 3.0 MPa is created in the sublimation chamber. Further, carbon dioxide, through the heat exchanger 19, enters the turbine of the electric generator 20, where it performs work, producing 1806 kWh of electricity. Electricity is used within the framework of the ETC, and 75.43 tons of CO 2 enters the mixing gas tank 6, where the NGT is formed.

В течение производственного цикла 9820 c (2.73 ч) в газгольдере 6 накапливается результирующая газовая смесь, которую подают в смешивающий подогреватель 21, где в неё вводят 1.54 т водяного пара с температурой 300°С. В результате получают (153.5 т) НГТ заданного состава (см. таблицу 26) с температурой 31°С, который подают в подогреватель котла ТЭС.During the production cycle 9820 s (2.73 h) in the gas tank 6 accumulates the resulting gas mixture, which is fed into the mixing heater 21, where it is injected with 1.54 tons of water vapor at a temperature of 300°C. As a result, (153.5 t) NGT of a given composition (see Table 26) with a temperature of 31°C is obtained, which is fed into the heater of the TPP boiler.

В таблице 35 приведен баланс электроэнергии в углерод-нейтральном (пример 3) и углерод-позитивном (пример 2), в течение производственного цикла. Table 35 shows the balance of electricity in carbon neutral (example 3) and carbon positive (example 2) during the production cycle.

Таблица 35 - Баланс электроэнергии в ЭТК РОЛМЕЛТ, в течение циклаTable 35 - Electricity balance in ETC ROLMELT, during the cycle

Наименование статей балансаName of balance sheet items Пример 3Example 3 Пример 2Example 2 Приходные статьиReceipt articles Произведено эл. энергии на ТЭС, кВт-чProduced by energy at TPPs, kWh 5810058100 5823058230 Произведено эл. энергии на детандерах, кВт-ч Produced by energy on expanders, kWh 28472847 00 Произведено эл. энергии при размораживании льда, кВт-чProduced by energy during ice defrosting, kWh 18061806 00 Итого: Total: 6275362753 5823058230 Расходные статьиExpenditure items На работу ТЭС, кВт-чFor operation of TPP, kWh 34863486 34943494 На подготовку отвального шлака, кВт-чFor waste slag preparation, kWh 16991699 16991699 На производство кислорода для технологич. подсистемы, кВт-чFor the production of oxygen for technological. subsystems, kWh 2977029770 1699016990 На производство кислорода для энергетич. подсистемы, кВТ-чFor the production of oxygen for energy. subsystems, kWh 1056010560 00 На компримирование газовых смеси перед детандерами, кВТ-чFor compressing gas mixtures before expanders, kWh 24972497 00 На цементное производство, КВт-чFor cement production, kWh 31013101 31013101 Электроэнергия направленная в ЕЭС, кВт-чElectricity sent to the UES, kWh 1164011640 3294632946 Итого:Total: 6275362753 5823058230

Приведенные данные показывают, что в примере 3 появились новые статьи расхода электроэнергии, связанные с получением кислорода для энергетической подсистемы ЭТК и компримированием газовой смеси перед детандерами. Кроме этого, из-за выпуска жидкого азота, производство кислорода стало более энергоемким. Вместе с тем, в примере 3 появился и новые источники энергии, связанные с работой детандеров и размораживанием части льда. Таким образом, результирующий расход энергии при производстве сухого льда составил (10560+2497)-(2847+1806)=8404 кВт-ч. Если эту энергию отнести к массе СО2, образующегося в ЭТК (257.64 т), то мы получим удельные энергозатраты, связанные с отделением и десублимацией диоксида углерода. В рассматриваемом примере этот показатель - 0.117 ГДж/т СО2, а если учесть здесь затраты, которые понесло металлургическое производство, получая более энергоемкий кислород, то он возрастет до 0.295 ГДж/т СО2.The given data show that in example 3, new items of electricity consumption have appeared related to the production of oxygen for the energy subsystem of the ETC and the compression of the gas mixture before the expanders. In addition, due to the release of liquid nitrogen, oxygen production has become more energy intensive. At the same time, in example 3, new sources of energy appeared, associated with the operation of expanders and the defrosting of part of the ice. Thus, the resulting energy consumption in the production of dry ice was (10560+2497)-(2847+1806)=8404 kWh. If this energy is related to the mass of CO 2 formed in the ETC (257.64 tons), then we get the specific energy consumption associated with the separation and desublimation of carbon dioxide. In the example under consideration, this figure is 0.117 GJ/t CO 2 , and if we take into account here the costs incurred by metallurgical production, obtaining more energy-intensive oxygen, then it will increase to 0.295 GJ/t CO 2 .

Результаты, полученные в процессе реализации способаResults obtained during the implementation of the method

Таким образом, за 9820 (2.73 ч), перерабатывают 51.00 т подготовленного золошлака. При этом производят 16.92 т ферросилиция (ФС70 ГОСТ1415-93), 31.64 т глиноземистого цемента (ГЦ ГОСТ969-91) и 62753 кВт-ч электроэнергии. Причем 51113 кВт-ч электроэнергии используют в рамках ЭТК, а 11640 кВт-ч углерод-нейтральной электроэнергии (18.55%) отправляют сторонним потребителям в ЕЭС. Кроме этого, потребителям отправляют 107.70 т сухого льда. Thus, for 9820 (2.73 hours), 51.00 tons of prepared ash and slag are processed. At the same time, 16.92 tons of ferrosilicon (FS70 GOST1415-93), 31.64 tons of aluminous cement (GC GOST969-91) and 62753 kWh of electricity are produced. Moreover, 51,113 kWh of electricity is used within the ETC, and 11,640 kWh of carbon-neutral electricity (18.55%) is sent to third-party consumers in the UES. In addition, 107.70 tons of dry ice are sent to consumers.

Пример 4Example 4

Чтобы минимизировать энергозатраты, связанные с выделением и десублимацией диоксида углерода, проведем подбор мощности ТЭС, входящей в состав ЭТК (пример 3). Для этого, мощность ТЭС будем увеличивать с 21.3 МВт до 50 МВт. В таблице 36 приведены результаты подбора мощности ТЭС.To minimize the energy costs associated with the release and desublimation of carbon dioxide, we will select the power of the TPP, which is part of the ETC (example 3). For this, the power of the TPP will be increased from 21.3 MW to 50 MW. Table 36 shows the results of the selection of TPP capacity.

Таблица 36 Результаты подбора мощности ТЭСTable 36 Results of TPP capacity selection

Мощность ТЭС в составе ЭТК, МВтPower of TPP as a part of ETC, MW 21.3021.30 25.0025.00 30.0030.00 40.0040.00 45.0045.00 47.0047.00 50.0050.00 Доля энергетической подсистемы в ЭТК, д.е.Share of the energy subsystem in the ETC, c.u. 0.2620.262 0.2930.293 0.3110.311 0.3310.331 0.3950.395 0.4350.435 0.5050.505 Расход энергии на десублимацию СО2, ГДж/т СО2 Energy consumption for CO 2 desublimation, GJ/t CO 2 0.2950.295 0.2740.274 0.2650.265 0.2580.258 0.2520.252 0.2640.264 0.3180.318

Долю энергетической или технологической подсистемы в ЭТК рассчитывали, как долю расхода электроэнергии на производство кислорода для этих подсистем (см. таблицу 35). Полученные результаты показывают, что наименьший расход энергии, при выделении и десублимации диоксида углерода 0.252 ГДж/т СО2 достигается, когда мощность ТЭС равна 45 МВт. The share of the energy or technological subsystem in the ETC was calculated as the share of electricity consumption for oxygen production for these subsystems (see Table 35). The results obtained show that the lowest energy consumption during the release and desublimation of carbon dioxide 0.252 GJ/t CO 2 is achieved when the power of the TPP is 45 MW.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На Фиг. 1 показан график изменения расхода газа в отводящем канале камеры в течение восстановительной плавки, от начала ввода шихтовых материалов до выпуска продуктов. График представляет собой трапецию ABCD. τ2 - время подачи шихтовых материалов. Угол наклона стороны АВ характеризует скорость нарастание расхода газа по мере внесения в камеру шихтовых материалов, а τ1 - время выхода на штатный режим плавки. ВС=τ3 - время работы при штатном режиме плавки. Его определяют, как разницу τ2 - τ1. Высота трапеции qг - секундный расход газа через отводящий канал при штатном режиме плавки. Этот расход постоянен, поскольку при штатном режиме выработавшие свой ресурс угольные частицы замещаются вновь вводимыми в камеру. Угол наклона стороны CD характеризует скорость затухания восстановительных процессов в камере, после прекращения подачи шихтовых материалов, а τ4 - время затухания процесса. Если в процессе плавки фракционный и марочный состав восстановителя не меняется, то τ1=τ4, а трапеция ABCD является равнобедренной. Основание трапеции AD=τ5=τ2+τ1 - это полное время плавки, от начала подачи материала до выпуска продуктов. Площадь трапеции равна расходу газа через отводящий канал за плавку Vг, Расход газа определяют из материального баланса плавки.On FIG. 1 shows a graph of the change in gas flow in the outlet channel of the chamber during reduction melting, from the beginning of the introduction of charge materials to the release of products. The graph is a trapezoid ABCD. τ2 is the time of supply of charge materials. The angle of inclination of the side AB characterizes the rate of increase in gas consumption as charge materials are introduced into the chamber, and τ1 is the time it takes to reach the normal melting mode. ВС=τ3 - operating time in normal melting mode. It is defined as the difference τ2 - τ1. The height of the trapezoid q g - second gas flow through the outlet channel in the normal mode of melting. This flow rate is constant, since in the normal mode, the exhausted coal particles are replaced by newly introduced into the chamber. The angle of inclination of the side CD characterizes the decay rate of the reduction processes in the chamber after the supply of charge materials is stopped, and τ4 is the decay time of the process. If during the melting process the fractional and grade composition of the reducing agent does not change, then τ1=τ4, and the trapezoid ABCD is isosceles. The base of the trapezoid AD=τ5=τ2+τ1 is the total melting time, from the beginning of the material supply to the release of products. The area of the trapezoid is equal to the gas flow rate through the discharge channel for melting V g , the Gas flow rate is determined from the material balance of the melting.

На Фиг. 2 показана принципиальная технологическая схема подготовки НГТ и криогенной чистки дымовых газов в рамках ЭТК.On FIG. Figure 2 shows a schematic flow diagram for the preparation of NGT and cryogenic cleaning of flue gases within the framework of the ETC.

На переработку поступают дымовые газы с ТЭС 2 и цементного производства 3 (чистый газ). Газовую фазу с ТЭС направляют в газгольдер 4, а с цементного производства - в газгольдер 5. При этом часть газа с ТЭС (газ без очистки) и основную часть чистого газа направляют в смесительный газгольдер 6, где формируют состав НГТ. Оставшуюся часть газа с ТЭС из газгольдера 4 направляют на криогенную чистку (газ на очистку).Flue gases from TPP 2 and cement production 3 (clean gas) are supplied for processing. The gas phase from the TPP is sent to the gas tank 4, and from the cement production - to the gas tank 5. At the same time, part of the gas from the TPP (gas without purification) and the main part of the pure gas are sent to the mixing gas tank 6, where the composition of the CNG is formed. The rest of the gas from the TPP from the gas holder 4 is sent for cryogenic cleaning (gas for cleaning).

На первой стадии предварительного охлаждения в теплообменнике 7 из газовой смеси удаляют водяной конденсат. Температура газовой смеси в теплообменнике 7 - Tсм ≥ 273K. На второй стадии предварительного охлаждения в теплообменниках 8, 9 и 10 отделяют остатки H2O и SO2, по мере перехода их в твердую фазу. Температура газовой смеси в этот период находится в диапазоне Тсм=(273-195) K. Подготовленная, таким образом, газовая смесь с температурой Тсм≈195 K поступает на этап фазового превращения (образования льда). На этом этапе в качестве охладителей используют первичные (жидкие) продукты криогенной ректификации воздуха, а именно жидкий азот, жидкий кислород и жидкий аргон. Схема получения льда зависит от того какой продукт криогенной ректификации воздуха используют в качестве охладителя: At the first stage of pre-cooling in the heat exchanger 7, water condensate is removed from the gas mixture. The temperature of the gas mixture in the heat exchanger 7 - T cm ≥ 273K. In the second stage of pre-cooling in the heat exchangers 8, 9 and 10, the remaining H 2 O and SO 2 are separated as they pass into the solid phase. The temperature of the gas mixture during this period is in the range of T cm =(273-195) K. Thus prepared, the gas mixture with a temperature of T cm ≈195 K enters the stage of phase transformation (ice formation). At this stage, primary (liquid) products of cryogenic air distillation, namely liquid nitrogen, liquid oxygen and liquid argon, are used as coolants. The scheme for obtaining ice depends on which product of cryogenic air rectification is used as a cooler:

При использовании жидкого азота. Очищаемую газовую смесь сжимают в компрессоре 11, вводят в неё жидкий азот и направляют в детандер 12. Образующаяся в детандере твердая фаза (сухой лед) и вторичный азот (газ), попадают в осадительную камеру детандера 13, где сухой лед (СО2) задерживают, а вторичный азот с температурой ТвтN=194 K отводят. Вместе с вторичным азотом из осадительной камеры уходит азот и кислород, содержавшийся в очищаемой газовой смеси. When using liquid nitrogen . The gas mixture to be purified is compressed in the compressor 11, liquid nitrogen is introduced into it and sent to the expander 12. The solid phase formed in the expander (dry ice) and secondary nitrogen (gas) enter the settling chamber of the expander 13, where dry ice (CO 2 ) is retained , and secondary nitrogen with a temperature of T wN =194 K is removed. Together with the secondary nitrogen, the nitrogen and oxygen contained in the gas mixture to be purified leave the settling chamber.

При использовании жидкого кислорода и аргона. Часть вторичного азота, из осадительной камеры 13, охлаждают в рекуперативных теплообменниках 14 и 15. В качестве охладителей здесь используют соответственно жидкий кислород и жидкий аргон, которые в процессе теплообмена меняют свое агрегатное состояние. Охлажденный, таким образом, вторичный азот, вместе с жидким азотом, вводят в очищаемую газовую смесь после компрессора 11 и направляют в детандер 12. В образовавшейся термодинамической системе «очищаемый газ - охлажденный вторичный азот - жидкий азот», в результате теплообмена и совершения механической работы, образуется сухой лед (СО2) и новый вторичный азот (газ). Сухой лед задерживают в осадительной камере детандера 13, а вторичный азот с температурой ТвтN=194 K удаляется из камеры, унося с собой азот и кислород из очищаемой газовой смеси. When using liquid oxygen and argon . Part of the secondary nitrogen from the settling chamber 13 is cooled in recuperative heat exchangers 14 and 15. Liquid oxygen and liquid argon are used as coolants, respectively, which change their state of aggregation during heat exchange. The thus cooled secondary nitrogen, together with liquid nitrogen, is introduced into the gas mixture to be purified after the compressor 11 and sent to the expander 12. , dry ice (CO 2 ) and new secondary nitrogen (gas) are formed. Dry ice is retained in the settling chamber of the expander 13, and secondary nitrogen with a temperature of T WN =194 K is removed from the chamber, taking with it nitrogen and oxygen from the gas mixture being purified.

Образующиеся на этапе фазового превращения вторичные теплоносители (N2, O2 и Ar) используют в качестве охладителей на стадии предварительного охлаждения очищаемой газовой смеси. После чего азот направляют, например, на производство удобрений, а кислород и аргон используют в способе. Кислород используют как окислитель, а аргон - как инертный газ, в металлургическом производстве.The secondary coolants (N 2 , O 2 and Ar) formed at the stage of phase transformation are used as coolants at the stage of pre-cooling of the gas mixture to be purified. After that, nitrogen is sent, for example, to the production of fertilizers, and oxygen and argon are used in the process. Oxygen is used as an oxidizing agent, and argon as an inert gas, in metallurgical production.

Полученный в результате криогенной чистки лед поступает на склад 16. Одну порцию, подлежащего сублимации льда, направляют сначала в теплообменник 7, где он меняет свое агрегатное состояние, охлаждая газовую смесь, поступающую на очистку, а затем в смесительный газгольдер 6, где производят формирование НГТ. Другую порцию льда через шлюз 17 подают в сублимационную камеру 18, где он меняет свое агрегатное состояние, охлаждая воду с конденсатора ТЭС. Регулируя подачу льда, в сублимационной камере создают избыточное давление. Газ, с повышенным давлением, из камеры 18 подогревается в теплообменнике 19 и совершает работу, вращая турбину электрогенератора 20. Произведенная здесь электроэнергия используется в рамках ЭТК, а СО2 с заданным давлением и температурой поступает в смесительный газгольдер 6, где формируют НГТ.The ice obtained as a result of cryogenic cleaning enters warehouse 16. One portion of the ice to be sublimated is first sent to heat exchanger 7, where it changes its state of aggregation, cooling the gas mixture supplied for cleaning, and then to mixing gas holder 6, where CNG is formed . Another portion of ice is fed through lock 17 to sublimation chamber 18, where it changes its state of aggregation, cooling water from the TPP condenser. By adjusting the supply of ice, excess pressure is created in the sublimation chamber. High-pressure gas from the chamber 18 is heated in the heat exchanger 19 and performs work by rotating the turbine of the electric generator 20. The electricity produced here is used within the framework of the ETC, and CO 2 with a given pressure and temperature enters the mixing gas holder 6, where the gas turbine is formed.

Расход газовых смесей, используемых при формировании НГТ, регулируют таким образом, чтобы содержание азота, в результирующем составе, не превысило допустимого значения. Полученную газовую смесь из газгольдера 6 подают к котлу ТЭС через смешивающий подогреватель 21, где в неё вводят водяной пар. Температуру и расход пара регулируют таким образом, чтобы обеспечить заданный состав НГТ и не нарушить температурный режим работы подогревателя в котле ТЭС. Полученный в результате криогенной очистки, но неиспользуемый в способе лед (СО2) перевозят к месту дальнейшей переработки или захоронения.The flow rate of gas mixtures used in the formation of CPG is regulated in such a way that the nitrogen content in the resulting composition does not exceed the allowable value. The resulting gas mixture from the gas holder 6 is fed to the TPP boiler through the mixing heater 21, where water vapor is introduced into it. The temperature and steam flow rate are regulated in such a way as to ensure the specified composition of the NGT and not disturb the temperature regime of the heater in the TPP boiler. Received as a result of cryogenic cleaning, but not used in the method of ice (CO 2 ) is transported to the place of further processing or disposal.

Список использованных источниковList of sources used

1. Кудинов А.А. Тепловые электростанции. Схемы и оборудование: учебное пособие. - М.: Инфра-М. 2015. - 325.1. Kudinov A.A. Thermal power plants. Schemes and equipment: a tutorial. - M.: Infra-M. 2015. - 325.

2. Жихар Г.И. Котельные установки тепловых электростанций: учебное пособие. - Минск. «Вышэйшая школа». 2015. - 525.2. Zhikhar G.I. Boiler installations of thermal power plants: a tutorial. - Minsk. "The Highest School". 2015. - 525.

3. Кизильштейн Л.Я. Следы угольной энергетики (статья) // Наука и жизнь - 2008. - №5. - С. 42-47.3. Kizilstein L.Ya. Traces of coal energy (article) // Science and Life - 2008. - No. 5. - S. 42-47.

4. Бутт Ю.М., Окороков С.Д., Сычев М.М., Тимашев В.В. Технология вяжущих веществ: учебник для вузов / под ред. Ю.М. Бутта - М.: «Высшая школа», 1968. - 620 с.4. Butt Yu.M., Okorokov S.D., Sychev M.M., Timashev V.V. Technology of binders: a textbook for universities / ed. Yu.M. Butta - M .: "Higher School", 1968. - 620 p.

5. RU 2692532 C1, 2018.5. RU 2692532 C1, 2018.

6. RU 2710088 C1, 2017.6. RU 2710088 C1, 2017.

7. ГОСТ 32144-2013 Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: «Стандартинформ», 2014. - 16 с.7. GOST 32144-2013 Power quality standards in general-purpose power supply systems. - M.: "Standartinform", 2014. - 16 p.

8. ГОСТ 1415-93 «Ферросилиций. Технические требования и условия поставки. - Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1993 - 14 с.8. GOST 1415-93 Ferrosilicon. Technical requirements and terms of delivery. - Minsk: Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification, 1993 - 14 p.

9. ГОСТ 969-91 Цементы глиноземистые и высокоглиноземистые. Технические условия. - М.: «Стандартинформ», 2007. - 6 с.9. GOST 969-91 Aluminous and high aluminous cements. Specifications. - M.: "Standartinform", 2007. - 6 p.

Claims (6)

1. Способ производства электроэнергии, ферросилиция и глиноземистого цемента в одном энерготехнологическом комплексе, включающий сжигание в котле тепловой электростанции органической составляющей топлива с получением излучающего газового тела, передачу тепловой энергии от газового тела воде, получение водяного пара и преобразование энергии пара в электрическую энергию на тепловой электростанции, и переработку минеральной составляющей топлива в виде шлакового расплава и золы в рол-камерах, причем сначала в рол-камеру плавления подают шлаковый расплав и золу, проводят их жидкофазное восстановление с получением ферросилиция и шлакового расплава, подаваемого затем в рол-камеру насыщения, содержащую обожженную известь, и производят его насыщение известью, с получением глиноземистого клинкерного расплава, при этом финишную обработку ферросилиция и глиноземистого клинкера проводят за пределами рол-камер посредством их разливки и охлаждения, при этом режим охлаждения клинкерного расплава выбирают таким образом, чтобы получить заданный минералогический состав глиноземистого клинкера, причем из охлажденного глиноземистого клинкера и технологических добавок формируют цементную смесь и очищают ее от металлических включений в процессе ее избирательного измельчения и воздушной сепарации, при этом пылегазовую фазу из рол-камеры плавления дожигают в котле тепловой электростанции, причем сжигание органической составляющей топлива проводят в соответствии с топочным режимом котла, обеспечивая постоянную штатную работу турбины электрогенератора, при этом топочный режим котла определяет расход основного топлива, вспомогательного топлива - пылегазовой фазы из рол-камеры плавления и окислителя, а пылегазовую смесь из рол-камеры насыщения используют в качестве теплоносителя для обжига извести за рол-камерой насыщения, при этом все образующиеся в процессе реализации способа газовые смеси после их использования обеспыливают и подвергают десульфурации.1. A method for the production of electricity, ferrosilicon and aluminous cement in one energy-technological complex, including burning the organic component of the fuel in a boiler of a thermal power plant to obtain a radiating gas body, transferring thermal energy from the gas body to water, obtaining water vapor and converting steam energy into electrical energy on thermal power plants, and the processing of the mineral component of the fuel in the form of molten slag and ash in roll chambers, and first slag melt and ash are fed into the melting roll chamber, their liquid-phase reduction is carried out to obtain ferrosilicon and molten slag, which is then fed into the saturation roll chamber, containing burnt lime, and saturate it with lime to obtain an aluminous clinker melt, while finishing processing of ferrosilicon and aluminous clinker is carried out outside the roll chambers by pouring and cooling, while choosing the cooling mode of the clinker melt they are prepared in such a way as to obtain a given mineralogical composition of alumina clinker, and a cement mixture is formed from cooled alumina clinker and technological additives and cleaned of metal inclusions in the process of its selective grinding and air separation, while the dust-gas phase from the melting roll-chamber is burned in the boiler thermal power plant, and the combustion of the organic component of the fuel is carried out in accordance with the combustion mode of the boiler, ensuring constant regular operation of the turbine of the electric generator, while the combustion mode of the boiler determines the consumption of the main fuel, auxiliary fuel - the dust-gas phase from the melting roll-chamber and the oxidizer, and the dust-gas mixture from Saturation roll-chambers are used as a heat carrier for lime calcination behind the saturation roll-chamber, while all gas mixtures formed during the implementation of the method are dedusted and subjected to desulphurization after their use. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в котел тепловой электростанции дополнительно подают газ-охладитель и корректирующие добавки, для корректировки содержания в шлаковом расплаве CaO, FeO, SiO2 и Al2O3, а их расход определяют топочным режимом котла.2. The method according to claim 1, characterized in that the gas-cooler and corrective additives are additionally supplied to the boiler of the thermal power plant to adjust the content of CaO, FeO, SiO 2 and Al 2 O 3 in the slag melt, and their consumption is determined by the combustion mode of the boiler . 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при жидкофазном восстановлении ферросилиция дополнительно используют пыли, шлаковые расплавы, металлолом и техногенные отходы с золошлаковых отвалов.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the liquid-phase reduction of ferrosilicon additionally uses dust, melted slag, scrap metal and man-made waste from ash and slag dumps. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что при сжигании органической составляющей топлива используют комплексный окислитель, включающий кислород и наполнитель газового тела, при этом кислород вводят пропорционально органической составляющей топлива, обеспечивая требуемую полноту её сгорания, а расход, состав и температуру наполнителя регулируют таким образом, чтобы сформировать в процессе сжигания излучающее газовое тело, способное обеспечить требуемый режим испарения воды и получения пара с заданными параметрами.4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that when burning the organic component of the fuel, a complex oxidizer is used, including oxygen and a gas body filler, while oxygen is introduced in proportion to the organic component of the fuel, ensuring the required completeness of its combustion, and the flow rate, the composition and temperature of the filler are regulated in such a way as to form a radiating gaseous body during combustion, capable of providing the required mode of water evaporation and steam production with specified parameters. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что образующиеся в процессе реализации способа газовые смеси после обеспыливания и десульфурации используют в качестве наполнителя газового тела, для этого из них удаляют избыточный азот и вводят недостающую воду. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the gas mixtures formed during the implementation of the method after dedusting and desulfurization are used as a gas body filler, for this, excess nitrogen is removed from them and the missing water is introduced. 6. Способ по п.4 или 5, отличающийся тем, что часть образующихся на тепловой электростанции газовых смесей после обеспыливания и десульфурации подвергают криогенной чистке с получением сухого льда, при этом одну часть полученного льда подвергают сублимации и используют в приготовлении наполнителя газового тела, а другую – отправляют потребителям или накапливают в хранилищах, при этом для охлаждения очищаемых газовых смесей используют продукты криогенной ректификации воздуха и сублимируемую часть льда, а мощность тепловой электростанции подбирают таким образом, чтобы минимизировать энергозатраты, связанные с производством сухого льда.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that part of the gas mixtures formed at a thermal power plant after dedusting and desulfurization is subjected to cryogenic cleaning to obtain dry ice, while one part of the resulting ice is subjected to sublimation and used in the preparation of a gas body filler, and the other is sent to consumers or accumulated in storage facilities, while the products of cryogenic air rectification and the sublimated part of the ice are used to cool the cleaned gas mixtures, and the power of the thermal power plant is selected in such a way as to minimize the energy costs associated with the production of dry ice.
RU2021122385A 2021-07-28 Method for producing electricity, ferrosilicon and aluminiferous cement RU2775066C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2775066C1 true RU2775066C1 (en) 2022-06-28

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2626008A1 (en) * 1988-01-07 1989-07-21 G Energet PROCESS FOR OBTAINING FERROSILICIUM IN A HOME ENERGY UNIT
RU79284U1 (en) * 2008-07-17 2008-12-27 Анатолий Сергеевич Власов SYSTEM OF PRODUCTION OF CEMENT AND ALUMINUM FROM ASH AND SLAG WASTES OF POWER PLANTS
RU102607U1 (en) * 2010-10-06 2011-03-10 Учреждение Российской Академии Наук Объединенный Институт Высоких Температур Ран (Оивт Ран) SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM CONCENTRATE FROM ASH AND SLAG WASTES OF POWER PLANTS
RU2692532C1 (en) * 2018-12-25 2019-06-25 Сергей Викторович Ласанкин Roll-chamber for thermochemical processes implementation
RU2710088C1 (en) * 2018-10-23 2019-12-24 Сергей Викторович Ласанкин Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2626008A1 (en) * 1988-01-07 1989-07-21 G Energet PROCESS FOR OBTAINING FERROSILICIUM IN A HOME ENERGY UNIT
RU79284U1 (en) * 2008-07-17 2008-12-27 Анатолий Сергеевич Власов SYSTEM OF PRODUCTION OF CEMENT AND ALUMINUM FROM ASH AND SLAG WASTES OF POWER PLANTS
RU102607U1 (en) * 2010-10-06 2011-03-10 Учреждение Российской Академии Наук Объединенный Институт Высоких Температур Ран (Оивт Ран) SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM CONCENTRATE FROM ASH AND SLAG WASTES OF POWER PLANTS
RU2710088C1 (en) * 2018-10-23 2019-12-24 Сергей Викторович Ласанкин Method of producing steel and portland cement and process chambers for implementing method
RU2692532C1 (en) * 2018-12-25 2019-06-25 Сергей Викторович Ласанкин Roll-chamber for thermochemical processes implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6755905B2 (en) Use of high carbon coal ash
EP2743241B1 (en) Method and system for recovery of CO2 gas in cement-manufacturing facilities
CA1092173A (en) Production of cement clinkers utilizing fly ash
JP5575126B2 (en) Cement clinker manufacturing method in equipment and such cement clinker manufacturing equipment
AU2011364285B2 (en) Manufacturing facility for quicklime, and manufacturing facility and manufacturing process for slaked lime
CN103131816B (en) Method for producing spongy iron through dual-based reduction and special chamber type smelting vertical furnace therefor
CN102597677B (en) Mixing/calcining Furnace
JPH03177785A (en) Method and apparatus for recycling dust in rotary kiln
CN102180604B (en) Spinning bed equipment and process for producing high-activity lime with spinning bed
MXPA02008394A (en) Method and apparatus for manufacturing cement clinker from particulate cement raw material.
US9233485B1 (en) Low energy slag and cement production
MXPA04007099A (en) Process for producing molten iron.
US6764544B2 (en) Process for incorporating coal ash into cement clinker
RU2775066C1 (en) Method for producing electricity, ferrosilicon and aluminiferous cement
RU2775976C1 (en) Method for producing steel, electricity, and portland cement
CN105314894A (en) Rotary kiln device and method for indirectly producing lime and recycling carbon dioxide
CN108611458B (en) Method for treating solid waste by rotary hearth furnace
US20220112089A1 (en) Producing Burnt End Products from Natural, Carbonate-Containing, Granular Materials as Starting Raw Materials
CN116854381A (en) Lime apparatus for producing
RU2674048C2 (en) Method for production of steel and portland cement in single process and technological chamber for implementing method
RU2768304C1 (en) Method of producing ferroalloys and portland cement
RU2359169C1 (en) Method of liquid fuel combustion obtainingslag of given composition
RU2547195C1 (en) Production of portland cement clinker (versions)
RU2200137C2 (en) Method of production of hydraulic binder
Renfrew et al. Utilization of steel slag in a California cement plant