炼钢节能措施

工艺流程决定了能源消耗构成，分配比例，要开展节能工作，首先必须了解和熟悉生产工艺流程氧气顶吹转炉炼钢设备工艺，如图4所示。按照配料要求，先把废钢等装入炉内，然后倒入铁水，并加入适量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧气喷枪从炉顶插入炉内，吹入氧气（纯度大于99％的高压氧气流），使它直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆，以及氮气排出时带走热量的缺点。在除去大部分硫、磷后，当钢水的成分和温度都达到要求时，即停止吹炼，提升喷枪，准备出钢。出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧制成各种钢材。工艺流程•转炉工序能耗与负能炼钢•实现转炉负能炼钢的技术途径由负能炼钢的定义可见:减少工序总能耗,增加回收能量是转炉实现负能炼钢的基本途径。1.1转炉工序能耗•将铁水预处理、混铁炉、转炉冶炼、转炉除尘、钢包烘烤、铁合金烘烤、钢包吹氩等浇铸前的各工序环节消耗的水、电、汽、气等能量折合成标准煤,得到转炉工序消耗的计算式为:转炉工序能耗=氧气消耗+电力消耗+煤气消耗+氮气消耗+氩气消耗+压缩空气消耗+蒸汽消耗+水消耗+其它。其中各项消耗在工序能耗中所占的比例为:氧气消耗所占比例最大为34.75%;氩气消耗随所炼钢种不同有较大的差别,电力消耗和煤气消耗低于氧气,但随着科学的管理和进一步合理的组织生产,也将会有较大幅度下降。因此,降低能源单位消耗量的关键是减少氧气、电力和煤气的消耗。1.2转炉负能炼钢•转炉工序能耗为转炉工序所消耗的能源介质的总量与转炉回收能源折算成标煤之差,其表达式为:转炉工序能耗=(转炉工序总能耗-回收的工序总能量)÷钢产量(t),达负值即为负能炼钢。目前转炉工序能耗的先进数据为35.4kg煤/t钢,转炉煤气可利用的物理热和化学热为36.09kg煤/t钢。二者相减为-0.69kg煤/t钢,即实现负能炼钢。2实现转炉负能炼钢的技术途径•2.1在各个工序上抓节能降耗•2.2能量的回收利用2.2.1提高转炉煤气的回收水平的措施2.2.2提高蒸汽的回收利用水平2.1在各个工序上抓节能降耗•(1)采用变频调速技术降低电耗。对转炉除尘风机、部分水泵、吊车、其它除尘设施的电机进行变频调速改造,节电30%以上,大大降低电耗。•(2)采用蓄热燃烧技术,优化钢包烘烤制度,降低煤气消耗。采用蓄热式高效烘烤装置,钢包内烘烤温度大于1100℃,钢包内部温度比较均匀,提高烘烤质量,煤气利用率比一般钢包烘烤装置提高30%~40%左右。排烟温度小于150℃,实现低CO2和NOX排放,能收到显著的节能降耗经济效益和降低污染排放指数的社会效益。•(3)对转炉氮封系统进行改造,用蒸汽代替氮气封氧枪口,提高回收蒸汽利用率,减少氮气消耗。•(4)通过计算机全自动控制炼钢技术,降低氧气消耗。计算机有效控制炼钢技术即从吹炼温度控制、主辅原材料和供氧量的计算、辅原材料投料、氧枪枪位和流量的变化,到终点前动态预测,吹炼终点提枪,全部采用计算机控制。•(5)合理利用水消耗。合理利用水是转炉节能的重要手段之一。就转炉的OG除尘水而言,由于其硬度及pH值都比较高,新水经过使用后,回水往往在处理上要使用大量的药剂,所以可以考虑用除尘上用过的回水代替新水来进行渣处理,减少了渣处理中新水耗量。除尘水系统补充了相应的新水,水质量明显改善,减少了药剂量,缓解了转炉OG文氏管结垢。2.2能量的回收利用•2.2.1提高转炉煤气的回收水平的措施(1)优化转炉操作,稳定煤气回收。改进供氧制度和造渣制度,使吹炼过程中转炉渣返干期明下降,减少炉口积渣和大喷溅现象的发生,提高煤气的回收量和煤气的品质。(2)充分且合理地利用煤气。减少外用混合煤气,实现转炉煤气自产自用。将原用混合煤气的工序全部改用自产煤气,多余煤气并网利用,降低了外用焦炉和高炉煤气的用量,提高了煤气回收量,降低了工序能耗。实施蓄热式烘烤,提高钢包烘烤效果,节约自用煤气,增加煤气并网量。蓄热式烘烤是采用高温空气燃烧技术,燃料在高温低氧气氛中燃烧,火焰体积成倍增大,炉气充满钢包,包内温度均匀同时平均温度的提高使炉气辐射能力显著增强,热换效率提高,钢包受热均匀,升温速度加快,从而缩短了加热时间,节约了煤气消耗。优化煤气回收工艺参数,提高一次除尘效果,延长煤气回收时间。修改和完善了煤气回收程序,设定了开始和结束回收时一氧化碳的体积分数,确定了最佳回收时间,同时控制转炉升降罩时机,采用全密闭裙罩回收,并调整系统各点的压力分配。2.2.2提高蒸汽的回收利用水平改造转炉的氮封系统,用蒸汽代替氮气封氧枪口,减少氮气消耗,在增加蒸汽自产自用的同时,将余热锅炉所产蒸汽并入厂区蒸汽外网,使回收蒸汽得到有效利用,降低转炉的工序能耗。我们可以通过低压蒸汽燃气式过热装置和控制系统将转炉烟道汽化冷却系统产生的饱和蒸汽加热为过热蒸汽后用于真空精炼装置,实现转炉汽化冷却系统蒸汽一机两用的目的,在保证管网供气的同时,又向RH系统供汽。因此,提高了饱和蒸汽的回收利用率,充分利用了余热蒸汽的压力。1流程优化应成为炼钢厂进一步节能首先关注的重点•流程优化主要体现在紧凑、高效和自控三个方面。•1.1流程功能的解析、优化、重组，实现转炉炼钢生产的紧凑化，即工序时间的最小化、衔接最优化，这是最首要的节能措施.•1.2高效化是转炉炼钢节能的重要措施•1.3自动化是转炉炼钢节能的重要保证1.1流程功能的解析、优化、重组，实现转炉炼钢生产的紧凑化，即工序时间的最小化、衔接最优化，这是最首要的节能措施.•当前最重要的是推进全量铁水脱硫，转炉预脱硅、脱磷，脱碳转炉少渣炼钢，全量钢水精炼后进行连铸（如果是近终形连铸，则可与轧制直接组成最优化的流程）。这种紧凑流程必然是能耗、物耗最低的。对这种紧凑化模式运行效果可能还有待更加完善的统计分析，有个别工艺还有争议，但流程紧凑化的方向不应怀疑。1.2高效化是转炉炼钢节能的重要措施•首先，流程紧凑化、优化衔接匹配是高效化的主要内容，其次大型化的方向必须坚持，“钢铁行业产业化政策”和“钢铁行业调整和振兴规划”早已指明了方向，只有大型化才能更好地节能，也已为事实所证明。另外，必须坚持高速化的发展方向（铁水预处理、冶炼、精炼、连铸都适用）。速度是提高效率最重要的标志，也是降低物耗、能耗的重要因素。1.3自动化是转炉炼钢节能的重要保证•转炉冶炼、铁水预处理、钢水精炼和连铸高效化都需要自动控制来实现。一个重要的思路是以自动化的要求来促进、完善装备，严格执行系统精料标准、控制过程（尤其是终点）等关键技术进步，而不是等条件成熟了再上自动控制手段。•在观代转炉炼钢厂抓好上述流程化措施实际上也是构建洁净钢生产优化平台的过程，无论是节能、降耗、减排还是为产品的开发打好基础都是十分重要的。总之，流程优化了才能实现最大的节能。2以进一步提高炼钢能源转换效率，更高效地回收和利用二次能源为当前的重要创新方向，突出优化现有重点节能技术，取得更好的节能效果•在整个现代化钢铁生产流程中，转炉炼钢（包括精炼、连铸）是运行温度最高的工序，最有条件也必须实现能源的高效转换和回收利用。众所周知，这一工序中能量载体主要有炉气、钢水、炉渣、钢坯及冷却水。目前炉气余能转换、回收（回收煤气、蒸汽）、钢坯余热利用（连铸坯热装）已很普遍，但转换效率和利用效率水平的差异很大。钢水能量主要用于保证下工序（精炼、连铸）生产的需要，还谈不上转换与回收，炉渣和冷却水余热的转换与回收利用刚刚起步或将开展研究。•2.1烟气能量的高效转换及回收利用•2.2连铸坯热送热装是衔接炼钢、轧钢两大工序的重要节能措施•2.3炉渣余热的回收和利用•2.4冷却水余热回收利用技术是转炉炼钢厂进一步提高能源转换与利用效率的新课题和难题2.1烟气能量的高效转换及回收利用•烟气能量的高效转换与回收利用是转炉工序能耗为“负值”的主要途径。烟气能量回收主要以烟气显热和化学能转换为中、低热值的转炉煤气，中、低压力的蒸汽两种方式并加以回收利用。目前主要的问题是回收水平差距巨大，利用方式的价值评估存在着很大的分歧，有许多值得研究和探讨的地方。至于烟气动能和转炉煤气携带的余热还没有相应的转换与回收利用的方法2.2连铸坯热送热装是衔接炼钢、轧钢两大工序的重要节能措施•从20世纪90年代中国连铸进入快速发展时期开始，连铸坯热送热装就逐渐在各钢厂普遍推广，但各厂水平差距仍很大。当前的重点应当是抓好生产计划的衔接优化，尽量提高直接热装比。至于热装温度则应结合品种特点和各厂普遍推广轧钢蓄热式加热炉生产情况进行控制，达到保证提高质量和节能效率的目的。•这种控制使连铸坯在输送辊道降温而散失的大量热能是否可以回收利用的技术将成为研究的新课题。2.3炉渣余热的回收和利用•这部分余热能量很大，但目前基本上没有回收利用。有的钢厂已按就地处理、充分利用炉渣余热的思路，开始设计新的可回收炉渣显热的渣处理工艺和装备，正引起各转炉钢厂的关注。•炉渣经处理实现稳定可靠、高附加值应用的比例也在不断提高。但少渣炼钢技术和稳定降低转炉渣游离CaO的钢渣处理技术还有不少研究开发的内容。2.4冷却水余热回收利用技术是转炉炼钢厂进一步提高能源转换与利用效率的新课题和难题•至今还没有人认真开展过＜100℃余温转换利用的技术研究。相反把转炉钢厂各种闭路循环或开放式循环冷却水由50-80℃降到约35℃再回收利用还要另外增加设备运行和电能的消耗。对于＜100℃的余温转换回收利用的技术可行性和经济性长期以来都有争议，并缺乏可靠的认证。但这部分的热能总量仍是相当可观的！3转炉钢厂节能的其它思路•3.1加大全过程的保温措施是转炉钢厂节能的重要基础•3.2以稳定的工艺操作，实现全厂低温制度的运行，有效地节能降耗•3.3在钢铁企业能源高效转换利用和构建能量流网络与优化的总体框架思路下，研究转炉炼钢厂更加节能降耗的新措施3.1加大全过程的保温措施是转炉钢厂节能的重要基础•这方面各转炉钢厂的工作力度也有很大的差异，而且近几年来鲜有重要的研究成果和进展，应重新给予高度关注。例如铁水包、钢包、中间包的保温措施，是降低运行过程温度损失的重要前提。尤其在包衬寿命提高、工作层减薄、运行时间延长的条件下，保温（绝热）层设计与优化、金属液表面绝热覆盖剂与加盖等措施都应以单位降温水平≤0.5℃/min为目标来考察。在各工序都高效化的条件下，尤其应加强管理，确保减少铁水包、钢包、中间包的周转使用个数来实现更少的温降损失。3.2以稳定的工艺操作，实现全厂低温制度的运行，有效地节能降耗•为此要进行全过程，尤其是各工序终点温度的精确控制。降低出钢温度、连铸低过热度浇铸是全厂低温度制度运行的重要衡量指标，各厂都应抓紧优化。3.3在钢铁企业能源高效转换利用和构建能量流网络与优化的总体框架思路下，研究转炉炼钢厂更加节能降耗的新措施•主要有前面已提到的≤100℃余温转换利用、炉温余热回收利用、高温铸坯运输过程散热的利用等新技术研究；转炉钢厂与前后工序（炼铁、轧钢）最合理的能源流网络构成（主要是传递、衔接的温度制度优化等）研究；在保证质量前提下，加快能耗、物耗最小化的紧凑流程（尤其是薄带铸轧）的研究和产业化都是转炉钢厂今后应当关注的问题。至于新的清洁能源在转炉钢厂中应用的可行性研究，也应逐渐提到日程上来了，其重点是否应放在风能和太阳能这两个方面。