转炉负能炼钢与煤气回收技术

1、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 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,依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。 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

2、,详见表1。 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。 炼钢工序能耗是按生产出每吨合格产品(钢

3、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) 转炉炼钢过程中释放出的能量是以高温煤气为载体,假设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,而且应尽可能提升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。宝钢一期制定年产钢水318万

4、t,铸成锭为312万t,铁钢比为1,结合表1、表2,宝钢一期工序能耗制定值为 (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作技能提升等措施,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)采纳新技术系统集成,提升煤气回收的质量与数量; (2)采纳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)改善炼钢(包括连铸等)操作水平,降低物料、燃料消耗; (4)提升管理水平及人员素

5、养,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庞大潜力 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,主要采纳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。转炉煤气净化采纳干式静电除尘器,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

6、气回收技术水平与国外先进水平的比较(见表56) 1986年上钢三厂三座30t转炉采纳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。 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,采纳新技术装备,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,把回收水平提升到较高水平,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,节能潜力是庞大的。 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、操作以及管理诸方面先进水平的综合体现,