炼钢高炉清洁化改造与节能减排

炼钢高炉清洁化改造与节能减排

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第一部分高炉清洁化改造概述................................................2

第二部分高炉清洁化改造路径................................................3

第三部分高炉喷煤技术优化..................................................7

第四部分高炉富氧顶吹技术..................................................9

第五部分高炉煤气综合利用..................................................12

第六部分高炉炉顶余压回收技术..............................................14

第七部分高炉节能减排措施..................................................17

第八部分高炉清洁化改造效益分析...........................................19

第一部分高炉清洁化改造概述

高炉清洁化改造概述

一、背景

高炉炼铁是钢铁生产的基本工艺，也是能源消耗和污染排放的重要来

源。随着环境法规的日益严格和节能减排压力的加大，高炉清洁化改

造成为钢铁行业转型升级的重要途径。

二、清洁化改造目标

高炉清洁化改造旨在通过技术创新和工艺优化，实现以下目标：

*降低煤炭消耗和二氧化碳排放

*减少粉尘、二氧化硫和氮氧化物等污染物的排放

*提高资源利用效率，降低生产成本

*满足日益严格的环境法规要求

三、主要改造内容

高炉清洁化改造涉及多个方面的技术革新和工艺优化，主要内容包括:

1.降低煤炭消耗和二氧化碳排放

*采用富氧喷吹技术，提高炉料燃烧效率

*优化配料和烧结工艺，减少焦炭消耗

*推广使用煤气化技术，将高炉煤气转化为高热值燃料

2.减少粉尘排放

*安装多级除尘系统，提高除尘效率

*采用喷淋法或布袋除尘器，去除高炉排出的粉尘

3.减少二氧化硫排放

*采用炉顶喷钙工艺，吸收炉顶烟气中的二氧化硫

*推广使用脱硫剂，降低炉渣中硫含量

*安装烟气脱硫设备，去除烟气中的二氧化硫

4.减少氮氧化物排放

*采用低氮燃烧技术，降低氮氧化物的生成

*实施分级燃烧工艺，控制燃烧温度

*安装烟气脱硝设备，去除烟气中的氮氧化物

四、改造效果

高炉清洁化改造已取得显著成效，具体表现在：

*煤炭消耗降低，二氧化碳排放减少

*粉尘、二氧化硫和氮氧化物排放大幅下降

*炉渣质量提高，资源利用效率增强

*综合经济效益显著提升，生产成本降低

五、未来发展方向

高炉清洁化改造是一项持续性的工作，未来发展方向主要包括:

*深化技术创新，进一步降低煤炭消耗和污染物排放

*加强工艺优化，提升生产效率和资源利用率

*推广使用清洁能源，逐步替代化石燃料

*加快智能化应用，实现高炉生产的无人化和智慧化

第二部分高炉清洁化改造路径

关键词关键要点

【过程优化】

1.优化配料系统，提高原料稳定性，降低炉况波动；

2.加强炉况控制，优化吹氧量、煤气量等参数，提高能源

利用率；

3.加强检测和数据分析，实时监测炉况，及时调整工艺参

数，确保高炉平稳高效运行。

【设备改造】

高炉清洁化改造路径

1.烧结过程清洁化改造

*采用高压喷煤技术：将煤粉与助燃空气混合，在高压下喷入烧结矿

床，提高燃烧效率，减少烟尘排放。

*使用低温减量焦：替代部分焦炭，降低烧结区温度，减少焦油和氮

氧化物的产生。

*优化设备运行参数：对烧结机抽风机、料床高度、吸风量等参数进

行优化，提高烧结质量，降低能耗和排放。

2.高炉喷煤改造

*采用多种煤粉混合喷吹技术：根据煤种特性和高炉运行工况，同时

喷吹不同类型的煤粉，降低煤粉灰分、挥发分和水分的影响，提高喷

吹效率。

*改进喷煤系统：买用新型喷煤枪，优化喷煤角度和位置，提高煤粉

与热风混合效果，减少不完全燃烧。

*应用高炉CO监测系统：实时监测高炉CO浓度，及时调整喷煤量,

保证煤粉燃烧充分，降低co排放。

3.高炉喷氧改造

*优化喷氧量和位置：根据高炉热况、透气性等因素，确定最佳喷氧

量和喷氧位置，提高氧气利用率，降低炉渣氧化率。

*采用新型喷氧枪：使用耐高温、耐腐蚀的高性能喷氧枪，延长喷氧

枪寿命，保证喷氧稳定性。

*应用高炉热风温度控制系统：实时监测高炉热风温度，根据需要进

行调节，优化热风温度，提高高炉生产效率和节能效果。

4.高炉余热回收改造

*改造热风炉：采用低NOx燃烧器，提高热风炉燃烧效率，降低氮氧

化物排放；使用耐高温耐腐蚀材料，延长热风炉使用寿命。

*利用余热发电：将高炉余热气体余热发电，减少化石燃料消耗，节

约能源。

*应用余热供暖：利用高炉余热气体供暖厂区和周边设施，提高能源

利用率。

5.高炉除尘改造

*采用高性能除尘器：使用静电除尘器、袋式除尘器等高效率除尘设

备，提高除尘效率，降低烟尘排放。

*优化除尘系统：调整除尘器操作参数，保证除尘器稳定运行，提高

除尘效率。

*应用在线粉尘监测系统：实时监测除尘后烟气粉尘浓度，及时调整

除尘系统，保证排放达标。

6.高炉渣处理清洁化改造

*采用高炉渣干法造粒技术：将高炉渣干燥造粒，减少水分含量，提

高渣粒强度，降低粉尘排放。

*优化冷却工艺：采用强制冷却或水力冷却等先进冷却工艺，快速冷

却高炉渣，防止渣粒破碎和粉尘产生。

*应用渣粒吸尘系统：在渣场和渣处理工序设置吸尘系统，收集和处

理渣粒粉尘，降低扬尘排放。

7.高炉水系统改造

*采用循环水系统：将高炉冷却水循环利用，减少用水量和排污量。

*应用污水处理系统：对高炉冷却水进行污水处理，去除污染物，达

到排放标准。

*优化水循环系统：调整水循环系统参数，提高水利用效率，减少水

垢和腐饨问题。

8.高炉在线监测系统改造

*应用高炉过程监测系统：实时监测高炉炉况变化，包括温度、压力、

料位等参数，及时发现和处理异常情况。

*采用高炉烟气监测系统：在线监测高炉烟气中CO、NOx、SOx等污

染物浓度，及时调整高炉运行参数，控制排放。

*应用能源监测系统：监测高炉能耗，包括煤粉喷吹量、喷氧量、热

风温度等，优化高炉能源利用效率。

9.高炉智能控制系统改造

*采用高炉专家系统：根据高炉运行数据和专家知识，建立高炉智能

控制模型，自动调节高炉运行参数，优化高炉生产和节能减排。

*应用高炉模糊逻辑控制系统：基于模糊推理技术，对高炉复杂系统

进行控制，增强控制系统的鲁棒性和自适应能力。

*利用高炉神经网络控制系统：利用神经网络技术，建立高炉非线性

控制模型，提高控制系统的精度和稳定性。

第三部分高炉喷煤技术优化

关键词关键要点

高炉喷煤技术优化

主题名称：喷煤量控制及优1.基于高炉系统特性和焦炭品质，建立精确的喷煤量控制

化模型，优化喷煤量分布，确保高炉热平衡稳定。

2.利用人工智能（AI）技术，实现喷煤量自适应优化，根

据高炉工况变化动态调整喷煤量，提升高炉稳定性。

3.通过喷煤枪改造和喷煤管线优化，提高喷煤均匀性，减

少喷煤偏飞，降低局部热负荷，优化高炉炉况。

主题名称：喷煤选择及预处理

高炉喷煤技术优化

高炉喷煤，是指将粉煤直接喷入高炉炉腹进行冶炼，其燃烧释放出的

热量可部分替代焦炭，从而实现节能降耗的目的。高炉喷煤技术优化

是提高高炉产能、降低成本、减少温室气体排放的关键技术之一。

一、喷煤工艺优化

*优化喷煤量：根据高炉风速、炉温和矿石性质等确定最佳喷煤量,

既能满足高炉冶炼需要，又可最大限度替代焦炭。

*喷煤颗粒度：喷煤颗粒度应控制在合适范围内，过细会引起喷煤着

火不易完全燃烧，过粗则会影响悬浮性，降低喷煤利用率。

*喷煤水分：喷煤水分过高会造成高炉风温下降，影响高炉冶炼。一

般控制在0.6%〜L2%。

*喷煤压力：喷煤压力适当可确保喷煤均匀分散在炉腹内，提高喷煤

利用率。

二、喷煤品质优化

*煤种选择：选择挥发分高、灰分低、发热量高的煤种。

*煤质稳定：确保喷煤品质稳定，避免因煤质波动影响高炉冶炼。

*预处理：对喷煤进行破碎、筛选和干燥等预处理，提高喷煤质量。

三、喷煤系统优化

*喷煤管道：采用耐高温、耐磨损的材质，确保管道密封性，减少喷

煤堵塞。

*喷煤枪：采用多孔喷嘴，保证喷煤均匀喷入炉腹内。

*喷煤风：喷煤风pressure应适当，过高会引起喷煤飞扬，过低会

影响喷煤悬浮。

四、配套技术优化

*炉喉密闭：加强高炉炉喉密闭，减少炉顶喷煤泄漏。

*炉身冷却：优化炉身冷却系统，控制炉身温度，延长炉衬寿命。

*风口控制：合理控制风口状态，保持适宜的风口穿透深度，提高喷

煤利用率。

五、节能减排效果

高炉喷煤技术优化可实现显著的节能减排效果：

*节能：每喷入It煤炭可替代0.7〜LOt焦炭，降低焦比。

*减排：喷煤燃烧排放的C0〈sub>2〈/sub>量低于焦炭燃烧排放，减

少碳排放。

*增产：喷煤提高炉温，改善还原条件，促进铁水生成，提高高炉产

能。

六、实例分析

某钢铁企业实施高炉喷煤技术优化，取得了以下效果：

*喷煤比从400kg/t铁水降至350kg/t铁水，节焦率提高6%。

*二氧化碳排放量减少13%o

*高炉产能提高5%。

结论

高炉喷煤技术优化是一项综合性技术，通过工艺、品质、系统和配套

技术的优化，可显著提高高炉喷煤利用率，实现节能减排增产的目的。

随着钢企节能减排压力不断加大，高炉喷煤技术将发挥越来越重要的

作用。

第四部分高炉富氧顶吹技术

关键词关键要点

高炉富氧顶吹技术

1.高炉富氧顶吹技术是一种通过在高炉炉顶向炉内吹入富

氧气体，提升炉内氧气浓度，从而提高炉内焦比和产量的一

种节能减排技术。

2.富氧顶吹技术不仅可以提高炉内氧气浓度，还可以提高

炉内温度，从而促进焦炭的燃烧和提高铁水的温度，进而降

低焦炭消耗和提高产量。

3.富氧顶吹技术还可以减少高炉煤气中一氧化碳和二氧化

碳的含量，进而降低温室气体排放和提高煤气的热值。

富氧顶吹技术的优点

1.提高炉内氧气浓度，降低焦比和提高产量。

2.提高炉内温度，促进焦炭燃烧和提高铁水温度。

3.降低煤气中一氧化碳和二氧化碳含量，减少温室气体排

放。

高炉富氧顶吹技术

高炉富氧顶吹技术是一种通过向高炉炉顶喷吹富氧来提高炉内热风

温度和氧气浓度，从而提高高炉生产率和降低焦比的炼钢技术。该技

术具有以下特点：

原理和工艺

富氧顶吹技术是在高炉炉顶安装一组富氧喷嘴，向炉内喷射富氧和燃

料。富氧与炉内燃料燃烧，产生高热量，提高炉内温度。同时，富氧

还提高了炉内氧气浓度，促进铁水氧化和脱碳反应，加快炉料熔化和

还原速度。

优点

*提高炉内温度：富氧顶吹可提高炉内温度200〜30CTC,有利于提

高炉料熔化速度和促进还原反应。

*增加炉内氧含量：富氧顶吹可提高炉内氧含量1〜3肌促进氧化和

脱碳反应，加快熔化和还原速度。

*提高生产率：炉内温度和氧含量提高，可提高炉料冶炼速度，进而

提高高炉生产率。

*降低焦比：富氧顶吹可降低焦比5〜10kg/t,降低生产成本。

*减少废气排放：富氧顶吹可降低废气中的CO和C02含量，减少

温室气体排放。

技术参数

*富氧纯度：一般为95〜99%

*喷吹量：根据高炉生产状况和炉型尺寸而定，一般为50〜

150Nm3/min

*喷射位置：一般位于炉顶中心，确保富氧和燃料充分混合燃烧

*喷管数量：根据高炉尺寸和喷吹量而定，一般为4〜8根

应用实例

富氧顶吹技术已在国内外广泛应用，取得了显著的节能减排效果。例

如：

*宝钢股份湛江公司：改造后的4座高炉均采用富氧顶吹技术，焦

比从400kg/1下降至340kg/t,年节焦量超过50万吨。

*鞍山钢铁股份公司：采用富氧顶吹技术后，高炉焦比降低5kg/t,

年节焦量15万吨c

*武钢股份公司：富氧顶吹技术改造后，高炉焦比降低7kg/t,年节

焦量11万吨。

经济效益和环境效益

富氧顶吹技术的经济效益主要体现在降低焦比和提高生产率方面。以

年产300万吨铁的高炉为例，采用富氧顶吹技术可节焦15万吨，

按每吨焦炭1000元计算，每年可节约焦炭成本1.5亿元。

富氧顶吹技术的环境效益主要体现在减少废气排放方面。由于富氧顶

吹技术提高了炉内氧气浓度，促进了氧化和脱碳反应，降低了炉渣中

二氧化碳含量，从而减少了废气中的CO2排放。同时，富氧顶吹技

术可降低炉内CO含量，减少C0排放。

发展前景

随着钢铁行业对节能减排要求的不断提高，高炉富氧顶吹技术将得到

进一步发展。未来，该技术将在以下几个方面进行优化：

*优化喷吹工艺：通过优化喷吹量、喷射位置和喷嘴设计，提高富氧

顶吹的效率。

*提高喷吹强度：随着高炉大型化，富氧顶吹喷吹强度将不断提高,

从而进一步提高高炉生产率和节能减排效果。

*开发新型喷管：研发耐高温、耐腐蚀、使用寿命长的新型喷管，以

提高富氧顶吹系统的稳定性和可靠性。

总而言之，高炉富氧顶吹技术是一种节能减排效果显著的炼钢技术,

已在国内外广泛应用。未来，该技术将继续发展和优化，进一步推动

钢铁行业绿色转型C

第五部分高炉煤气综合利用

关键词关键要点

主题名称：高炉燥气余热回

收1.高炉煤气余热回收技术主要包括余热锅炉、热风炉改造、

热风炉烟气余热利用等拮施。

2,余热锅炉通过回收煤气余热产生蒸汽，可用于发电、供

热或作为工序蒸汽。

3.热风炉改造通过增加疾热面积和提高换热效率，可有效

回收煤气余热，提高热风炉热效率。

主题名称：高炉煤气提纯

高炉煤气综合利用

高炉煤气(BFG)是炼铁高炉在冶炼过程中排出的副产气体，其主要

成分为一氧化碳、氢气和二氧化碳，热值较高。为了提高资源利用率、

减少环境污染，高炉煤气被广泛应用于各种领域，实现综合利用。

1.发电

高炉煤气是一种清洁的燃料，可直接用于燃气轮机或燃气锅炉发电。

其热值高，发电效率较高。目前，国内外普遍采用高炉煤气发电技术，

发电量已占到高炉煤气产量的60%以上。

2.煤气化

高炉煤气可通过煤气化工艺转化为合成气，进而生产甲醇、二氧化碳

或其他化学品。合成气是一种多元醇，广泛应用于化工、能源等领域。

高炉煤气煤气化技术已成为资源综合利用的重要途径之一。

3.炼焦

高炉煤气可作为炼焦炉助燃气体，替代部分焦炉煤。这样既可提高焦

炉煤的气化率，又可提高炼焦炉的热效率和产品质量。高炉煤气在炼

焦生产中的应用已成为炼焦行业节能减排的重要措施。

4.炼钢

高炉煤气可作为转炉、电炉的燃料，替代部分焦炭或天然气。其高热

值和还原性可提高炼钢效率，降低能耗和污染物排放。高炉煤气在炼

钢中的应用已成为炼钢行业绿色低碳发展的重要方向。

5.供热

高炉煤气可作为工业或民用锅炉的燃料，用于供暖、生活热水等用途。

其热值高，燃烧充分，可有效满足供热需求，同时减少对煤炭等化石

燃料的依赖。高炉煤气在供热领域的应用已成为城市清洁取暖的重要

组成部分。

6.其他用途

此外，高炉煤气还可用于生产化肥、生产氢气、提炼金属等用途c其

多元化的应用价值使其成为高炉生产的重要副产品，为资源综合利用

和环境保护提供了广阔的前景。

高炉煤气综合利用的效益

*节能减排：高炉煤气综合利用可减少化石燃料的消耗，降低二氧化

碳和其他污染物排放，促进资源节约和环境保护。

*经济效益：高炉煤气发电、煤气化、炼焦等应用可产生经济效益,

为企业带来附加收益，提高炼铁行业的可持续发展能力。

*能源结构调整：高炉煤气综合利用有利于调整能源结构，减少对煤

炭等传统化石燃料的依赖，促进清洁能源发展。

*资源循环利用：高炉煤气综合利用实现了高炉生产副产品的循环利

用，提高了资源利用率，减少了废弃物排放。

随着炼铁高炉节能减排政策的不断完善和新技术的不断涌现，高炉煤

气综合利用必将得到进一步的推广和应用，为炼铁行业可持续发展和

环境保护做出更大的贡献。

第六部分高炉炉顶余压回收技术

关键词关键要点

【高炉炉顶余压回收技术】

1.高炉炉顶的煤气压力一般为100-300mm水柱，但高炉层

气发电要求压力在8000mm水柱以上，因此需要回收炉顶

余压。

2.炉顶余压回收技术主要包括：轴流式压气机、离心式压

气机、两级绝热喷射和三级绝热喷射等。

3.炉顶炉压回收后的能量利用包括：直接利用余压驱动风

机、发电、供热等。

【高炉炉顶余压回收装置】

高炉炉顶余压回收技术

概述

高炉炉顶余压回收技术是一种通过利用高炉炉顶烟气压力，将其转化

为有效能源的技术c高炉炉顶的烟气压力一般在0.15-0.25MPa之

间，如果将其直接排放到大气中，不仅浪费能源，而且会造成环境污

染。因此，回收高炉炉顶余压成为节能减排的重要措施。

技术原理

高炉炉顶余压回收技术的原理是利用高炉炉顶产生的烟气压力驱动

透平发电机发电。烟气压力通过导管进入透平，推动透平叶片旋转,

带动发电机发电。发出的电能可以供给高炉系统使用，减少高炉电耗,

从而达到节能减排的目的。

设备组成

高炉炉顶余压回收系统主要由以下设备组成：

*除尘器：用于去除烟气中的灰尘杂质。

*引风机：用于将烟气从高炉炉顶抽吸至透平。

*透平发电机组：由透平和发电机组成，透平利用烟气压力驱动，发

电机将机械能转化为电能。

*膨胀机：用于将回收后的烟气压力降至大气压，以减少烟气排放造

成的污染。

节能效果

高炉炉顶余压回收技术具有显著的节能效果。据统计，采用该技术可

以节电20-30机例如，一座年产300万吨的现代化高炉，采用炉顶余

压回收技术，每年可节电约6000万千瓦时。

减排效果

除了节能外，高炉炉顶余压回收技术还有良好的减排效果。通过将烟

气压力转化为电能，减少了烟气直接排放，从而降低了大气污染。据

统计，采用该技术可以减少粉尘排放30-50%,二氧化硫排放10-20%o

经济效益

高炉炉顶余压回收技术不仅具有节能减排的优点，而且还有良好的经

济效益。回收的电能可以自用或外售，为企业带来额外的收益。据统

计，一座年产300万吨的高炉，采用该技术每年可增加收益约2000

万元。

推广应用

高炉炉顶余压回收技术是一种成熟可靠的节能减排技术，已在国内外

高炉生产中得到广泛应用。我国在该技术领域处于国际领先水平，已

有多家企业掌握了核心技术。随着国家节能减排政策的不断完善，高

炉炉顶余压回收技术将获得更加广泛的推广应用。

结语

高炉炉顶余压回收技术是一项具有显著经济和环境效益的节能减排

技术。其节能效果显著，减排效果良好，具有良好的经济效益。随着

国家节能减排政策的不断完善，该技术将获得更加广泛的推广应用，

为钢铁工业的可持续发展做出积极贡献。

第七部分高炉节能减排措施

关键词关键要点

【高炉原料预处理】

1.采用原料预焙烧技术，提高原料中碳酸盐的分解转化率，

降低高炉能耗。

2.实施原料配料优化，表据不同品种钢材的需求，合理搭

配原料种类和比例,减〃高炉溶量.降低燃料消耗C

3.加强原料质量控制，建立原料质量追溯体系，确保原料

稳定可靠，减少冶炼过程中波动，提高生产效率。

【高炉煤气回收利用】

高炉节能减排措施

1.提高原料质量

*提高铁矿石品位，降低杂质含量

*采用选矿技术，去除铁矿石中的杂质

*控制焦炭的灰分和硫分

2.优化高炉操作

*提高炉顶压，减少废气外逸

*优化喷煤工艺，提高煤炭利用率

*采用均匀送风技术，提高燃烧效率

3.节能技术应用

*顶压发电，利用高炉顶压发电

*余热发电，利用高炉余热发电

*高炉煤气深冷利用，将高炉煤气转化为液化天然气

4.过程监测和控制

*建立高炉过程监测系统，实时监控高炉运行状况

*优化高炉控制模型，提高高炉控制精度

*采用先进控制技术，实现高炉自动控制

5.新技术应用

*采用干法熄焦技术，减少废水和废气排放

*采用低温焦化技术，降低焦炭能耗

*采用叠加炉技术，提高高炉产量和节能水平

具体措施及效果评价

1.提高铁矿石品位

*采用选矿技术，将铁矿石品位从55%提高到60%

*减少高炉焦炭消耗10kg/t

*减少高炉烟气排放15%

2.优化喷煤工艺

*采用高压喷煤技术，将喷煤率提高5%

*减少高炉焦炭消耗5kg/t

*提高煤炭利用率2%

3.顶压发电

*建立顶压发电系统，利用高炉顶压发电

*发电量可达高炉耗电量的20%

*减少高炉电耗20%

4.余热发电

*建立余热发电系统，利用高炉余热发电

*发电量可达高炉耗电量的10%

*减少高炉电耗10%

5.高炉煤气深冷利用

*将高炉煤气转化为液化天然气

*替代传统化石燃料，减少二氧化碳排放

*每吨液化天然气可减少二氧化碳排放0.8吨

6.干法熄焦技术

*采用干法熄焦技术，减少废水和废气排放

*每吨焦炭减少废水排放L5吨，减少废气排放20%

7.低温焦化技术

*采用低温焦化技术，降低焦炭能耗

*每吨焦炭减少能耗5%

8.叠加炉技术

*采用叠加炉技术，提高高炉产量和节能水平

*每台叠加炉可增加高炉产量10%以上

*每吨铁降低焦炭消耗3kg

通过实施以上措施，高炉可以实现节能减排的显著效果:

*焦炭消耗降低10-15%

*高炉电耗降低20-30%

*温室气体排放降低10-20%

*废水和废气排放大幅降低

第八部分高炉清洁化改造效益分析

关键词关键要点

高炉改造对环境效益影响

1.有效降低烟尘及粉尘排放，改善大气环境。

2.减少废水排放量，保界水资源。

3.降低二氧化碳等温室气体排放，促进碳中和目标实现。

高炉改造对经济效益影响

I.降低生产成本，提高钢材产量和质量。

2.延长高炉使用寿命，减少维护和更换费用。

3.提升企业竞争力，满足市场对环保钢材的需求。

高炉改造对社会效益影响

1.改善周边环境，降低对居民健康的影响。

2.促进绿色钢铁产业发展，创造就业机会。

3.树立企业社会责任形象，提升企业声誉。

高炉改造对技术进步影响

1.催生新技术和工艺的研发与应用。

2.推动清洁生产和智能制造的发展。

3.促进钢铁行业转型升级，实现可持续发展。

高炉改造的趋势和前沿

1.向超低排放、能耗绿色化方向发展。

2.智能化、数字化改造，提升高炉控制和优化水平。

3.循环经济理念的引入，促进资源综合利用。

高炉改造的政策支持

1.国家和地方政府出台政策法规，推进高炉清洁化改造。