转炉负能炼钢与煤气回收技术

转炉负能炼钢与煤气回收技术转炉负能炼钢与煤气回收技术 1 转炉炼钢工序能耗实现负值负能炼钢转炉炼钢工序能耗实现负值负能炼钢 在转炉内 把铁水炼成钢的过程 主要是降碳 升温 脱磷 脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应过程 其工艺操作是 控制供氧 造渣 温度及加入合金料等 以获得所要求的钢液并 浇铸成钢锭或连铸坯 氧气顶吹转炉炼钢法的特点之一是不需 要外来热源 根据物料和热平衡计算 以铁水的物理热和化学热为 主要热收入 抵消金属和炉渣的含热量以及各项热损失外 还有剩 余热量 因此常将废钢 铁矿石和石灰石等作为冷却剂加入炉 内以平衡热量防止炉温过高 1 1 炼钢过程的能量消耗 炼钢过程需要有足够的能量输入才能完成 通常要消耗电 力 氧气 燃气 惰性气体 虚缩空气以及水 蒸汽等 以宝 钢一期工程为例 详见表 1 1 2 炼钢过程能量的释放 在吹炼过程中 碳氧反应是冶炼过程始终存在的一个重要 反应 反应的生成物主要是 c0 气体 浓度约为 85 90 但也有 少量碳与氧直接作用生成 co2 其化学反应式为 2c o22co 2c 2o22co2 2co o22co2 在冶炼过程中炉内处于高温 碳氧反应形成的 co 气体也称 转炉煤气 温度约在 1600 此时高温转炉煤气的能量约为 1gj t 其中煤气显热能约占 1 5 其余 4 5 为潜能 燃烧时转化为热 能 不燃烧时为化学能 这就是转炉冶炼过程中释放出的主要能 量 因此 转炉煤气回收利用是炼钢节能降耗的重要途径 氧气 顶吹转炉炼钢过程自台量平衡见图 1 1 3 炼钢工序能耗实现负值分析 炼钢工序能耗是按生产出每吨合格产品 钢锭或连铸坯 所 用的各种能量之和扣除相应回收的能量 标煤 进行计算的 消耗能量回收能量时 耗能为正值 消耗能量 回收能量 0 时 称零能炼钢 消耗能量回收能量时 耗能为负值 称负能炼钢 1 4 实现负能炼钢是可能的 转炉炼钢过程中释放出的能量是以高温煤气为载体 若以 热能加以度量分析 具体表现为潜热占 83 6 显热占 16 4 详见 图 3 显然 煤气所拥有的能量占总热量中的绝大部分 从图 2 中也可看出回收煤气对降低炼钢工序能耗所起的作用 因此 要 做到负能炼钢必须回收煤气 而且应尽可能提高回收煤气的数量 和质量 宝钢一期工程工序能耗计算的回收部分见表 2 宝钢一期 设计年产钢水 318 万 t 铸成锭为 312 万 t 铁钢比为 1 结合表 1 表 2 宝钢一期工序能耗设计值为 8 790 6 822 312 6kg t 1988 年宝钢炼钢实际工序能耗为 3 26kg t 其能源消耗和回 收部分各项所占比例如图 2 宝钢于 1989 年科学地应用了目标管理以及劳动技能提高 等措施 吨钢能耗下降 4 31kg 使转炉工序能耗达到 1 05kg t 见表 3 实现了负能炼钢 跨入了世界先进炼钢技术行列 1 5 实现转炉负能炼钢必须回收煤气 1 6 实现负能炼钢的主要技术途径 1 采用新技术系统集成 提高煤气回收的质量与数量 2 采用交流变频调速新技术 降低炼钢工序大功率电机的电 力消耗 3 改进炼钢 包括连铸等 操作水平 降低物料 燃料消耗 4 提高管理水平及人员素质 保证安全 正常 稳定生产 2 国内转炉煤气回收技术现状及其节能巨大潜力国内转炉煤气回收技术现状及其节能巨大潜力 2 1 转炉煤气净化回收主要代表流程 我国于 1966 年在上钢一厂 30t 转炉上首先实现了煤气回 收 是湿法流程 简称 og 法 主要采用两级文丘里型煤气除尘器 贮气为湿式煤气柜 至今我国已回收煤气的企业均为湿法流程 图 4 此流程基建技资较低 操作运行简单 安全 但运行费用 相对较高 要附设除尘污水处理设施 另一种干法流程 简称 lt 法 图 5 为宝钢三期 250t 转炉引 进奥钢联技术建设的煤气回收装置 转炉煤气净化采用干式静 电除尘器 贮气为干式煤气柜 此流程基本建设投资较高 运行费 用较低 操作较为复杂 没有污水处理设施 将与宝钢 250t 转炉同 时投产 2 2 我国转炉煤气回收技术水平与国外先进水平的比较 见 表 5 6 1986 年上钢三厂三座 30t 转炉采用较为完善的国产成套煤 气回收技术设备 主要包括 线性矩形可调喉口文丘里除尘器 可调喉口液压伺服装置 炉口微差压自动调节系统 快速 三通切换阀 大管径文丘里型煤气流量计 煤气回收自动控 制装置 煤气成分自动分析装置 2 3 回收煤气的节能潜力巨大 自 1966 年我国开始回收转炉煤气以来 经历了 30 年 到 1996 年已有 20 个企业回收了煤气 表 4 占应回收煤气企业的 51 全行业转炉煤气回收利用率平均为 51 重点钢铁企业为 70 中 小骨干企业仅为 6 如果目前还没有回收煤气的 19 个企业尽 快增添回收设施 采用新技术装备 初期回收先按中等水平要求 即每吨钢回收 65m3 煤气热值为 18004 18kj m3 每年回收的煤气 折合标煤可达 34 万 t 已做到低水平回收的 17 个企业 用新技 术进行技术改造 把回收水平提高到较高水平 即每吨钢回收 70m3 煤气热值为 19504 18kj m3 则每年多回收的煤气折合标煤 可达 16 万 t 上述二者之和 将达到每年回收能量约 40 万 t 上 述 36 个企业转炉炼钢工序能耗 标煤 将平均下降 9 2kg t 节能潜 力是巨大的 转炉负能炼钢是先进炼钢技术的重要标志之一 是炼钢工 艺 装备 操作以及管理诸方