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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,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。
2、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+O22CO2C+2O22CO22CO+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
3、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
4、。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/t1988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;(
5、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
6、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56)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
7、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、操作以及管理诸方面先进水平的综合体现,也是节能降耗、降低生产成本、提高企业竞争力的主要技术措施。实现负能炼钢也是一项艰难的科技攻关系统工程,需要将许多先进技术集成、配套,尤其离不开企业现代化的科学管理和生产,必须千方百计提高转炉煤气回收的数量与质量。第 4 页 共 4 页
