炼钢节能措施

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. 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,
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 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1 100℃,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。
3.2 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
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！
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。
• 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。
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。
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
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。
• 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。
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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 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
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。
• 2.1 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
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
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。
• 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。
• (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。