전기 아크 퍼니스 (EAF)는 현대식 제철소의 초석으로 유연성, 에너지 효율 및 스크랩 금속을 재활용하는 능력 . EAF 운영의 가장 중요한 측면 중 하나는 다음과 같습니다.열 균형-에너지 입력과 출력 사이의 평형 . 열 균형을 이해하는 것은 퍼니스 성능을 최적화하고 에너지 소비를 줄이며 강철 품질 향상 .
이 기사에서는 EAF의 열 균형 개념을 세분화하고 주요 구성 요소를 탐색하며 철강 제조업체가 어떻게 더 나은 효율을 위해 최적화 할 수 있는지 논의합니다 ..
EAF의 열 균형의 기초
열 균형은 용광로에 들어가고 떠나는 모든 열 에너지의 회계를 말하는 것을 말합니다 . 목표는 공급 된 에너지 (주로 전기)가 스크랩을 녹이고 정제 된 강철 및 열 손실을 보상하는 데 효율적으로 사용되는지 확인하는 것입니다. ..
단순화 된 열 균형 방정식은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
에너지 입력=에너지 출력 + 열 손실
각 구성 요소를 자세히 살펴 보겠습니다 .
EAF의 1. 에너지 입력
에너지의 주요 원천EAF 스틸 제조전력이지만 현대 용광로는 또한 발열 반응 및 보조 연료의 화학 에너지를 사용합니다 .
A) 전기 에너지 (아크 전력)
전극과 스크랩 사이의 전기 아크는 강렬한 열 (~ 3,500도) .을 생성합니다.
전력 입력은 변압기 용량, 전극 위치 및 아크 안정성 .에 따라 다릅니다.
일반적인 소비 :강철 톤당 350–500kWh .
b) 화학 에너지 (발열 반응)
탄소 (C), 실리콘 (SI) 및 알루미늄 (AL)과 같은 요소의 산화는 열을 방출 .
예:
si+o2 → sio 2+ heatsi+o2 → sio2+열
산소 주입 및 탄소 주입 (거품 슬래그의 경우)은 이러한 반응을 향상시킵니다 .
c) 보조 연료 (버너 및 산소 연료)
천연 가스 또는 오일 버너 전기 에너지 수요를 줄이기 위해 스크랩을 예열 .
산소 연료 버너는 냉장점을 목표로하여 용융 효율을 향상시킵니다 .
2. 에너지 출력 (유용한 열)
유용한 열은 다음을 위해 소비되는 에너지입니다.
a) 스크랩 용융
가장 큰 에너지 소비자 (총 입력의 ~ 60-70%) .
스크랩 유형에 따라 다릅니다 (밀도 대 . Light Scrap) .
b) 가열 액체 강철
용융 강을 원하는 태핑 온도로 올리십시오 (~ 1,600–1,650도) .
c) 슬래그 형성 및 정제 반응
에너지는 슬래그 형성 (CAO, MGO) 및 정제 (디카 비산, 탈 인산화) .에 사용됩니다.
3. EAF의 열 손실
기술 발전에도 불구하고 EAF는 여전히 에너지 손실을 경험합니다.
a) 냉각 시스템 손실 (~ 10-15%)
수냉식 패널, 지붕 및 전극은 열을 흡수합니다 .
고급 냉각 시스템은 스크랩을 예열하기 위해 약간의 열을 회수합니다 .
b) 오프 가스 및 방사선 손실 (~ 8-12%)
뜨거운 배기 가스는 상당한 에너지를냅니다 .
현대식 EAF 사용폐 열 회수이 에너지를 캡처하는 시스템 .
c) 슬래그 및 스플래시 손실 (~ 5-10%)
뜨거운 슬래그는 열을 유지하고 주기적으로 제거됩니다 .
금속 스플래시 (아크 불안정성으로 인해)는 재료 손실로 이어집니다 .
효율을 위해 열 균형을 최적화합니다
열 균형 개선 에너지 비용이 줄어들고 생산성이 향상됩니다 . 주요 전략에는 다음이 포함됩니다.
1. 스크랩 예열
오프 가스 열로 예열 스크랩 (e . g .,Consteel® EAF) 전기 사용을 줄입니다20-30%.
2. 거품 슬래그 연습
탄소와 산소를 주입하면 아크를 단열하는 거품 슬래그 층이 생겨 에너지 전달이 향상됩니다 .
3. Oxy-Fuel Burners & Post-Hombustion
버너는 차가운 반점을 줄이고, 전투 후 화상은 가스에서 화상을 입어 여분의 열을 회수하기 위해 .
4. 고급 프로세스 제어
AI 기반 시스템은 아크 길이, 산소 주입 및 전력 분포를 실시간으로 최적화 .
5. 폐 열 회복
배기 열을 증기 또는 전기로 변환하면 전반적인 효율이 향상됩니다 .
EAF 스틸 제조의 열 균형은 스크랩 예열, 슬래그 관리 및 고급 제어 시스템을 최적화하여 에너지 입력, 유용한 열 및 피할 수없는 손실 사이의 역동적 인 상호 작용입니다. 스틸 제조업체는 에너지 소비를 낮추고 비용을 줄이고 생산성을 높일 수 있습니다.
EAF 기술이 발전함에 따라 수소 기반 철강 및 스마트 용광로 제어와 같은 혁신은 열 균형 효율을 더욱 재정의 할 것입니다 .
참고 문헌 및 추가 읽기
ghosh, a ., & chatterjee, a . (2008) .철 제조 및 철강 제작 : 이론과 실습. Phi Learning .
Jones, J . a . t ., & bowman, b . (2019) .전기 아크 용광로 스틸 메이킹. aist .
Modaresi, r ., & müller, d . b . (2014) . "Global Steel Recycling : EAFS의 역할 ."산업 생태학 저널.
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