钢铁冶金铁前系统流程节能技术研究

学术论文 2018-09-25 10:45:56
  1 引言 
  据统计,2017年,我国钢铁冶炼行业能源的消耗量比2016年仍有增加。造成这一结果的原因除了钢铁冶炼生产企业在数量上比往年有所增加,且钢铁产能同比增长之外,不同的高炉炼铁工序中所造成的能耗也有一定的变化。在烧结工序和球团工序中所消耗的能量有所减少,但是在焦化工序和高炉工序中所消耗的能量却不降反升,最终导致钢铁冶炼行业能源消耗量的增加。面对这一形势,加快钢铁冶炼流程中节能技术的应用是钢铁冶炼企业面临的重要挑战,也是企业实现自身成功转型升级,拥有更多市场竞争力的有利途径。 
  2 钢铁冶金生产流程中节能技术的重要性 
  随着国家环境保护力度的不断加大,作为高能耗高污染的钢铁行业是国家重点关注和要求的行业。为了降低能源消耗,减少污染排放,钢铁冶炼企业必须加紧节能技术的研究和运用,通过在钢铁冶金生产流程中采用多种节能技术来减少能源耗费,更好地满足国家和社会对钢铁企业的新标准和新要求。 
  另外,对于钢铁企业来说,面临的国内外市场环境越来越严峻,市场竞争也越来越激烈,在这一形势下,钢铁企业只有不断提高生产效率,优化产品品质,才能够在当下及未来多变的市场环境中保持良好的竞争力,这也是企业长久发展的内在需要。而减少能源消耗,是企业降低经营成本,提高生产效率的重要途径,因此对企业的自身发展具有十分重要的作用。 
  3 钢铁冶金生产流程中影响节能的因素 
  一是燃料比的不同对能耗产生影响。由于在钢铁冶金生产流程中,各个工序均会产生一定的能耗,但是在不同的工序中往往产生的能耗量又有不同。比如在钢铁冶炼的工序中,焦比所消耗的能源占到总消耗能源的50%以上,煤比所消耗的能源占到总消耗能源的近20%,煤气消耗的能源大约占到总消耗能源的10%,高炉鼓风所消耗的能源约占到总消耗能源浓度的5%。由于高炉炼铁中所需要的热量大约80%是来自燃料中碳素产生的能量,剩下的20%热量是来自风热或者化学反应产生的热量,因此燃料比的不同会对钢铁冶金各个工序能耗的不同产生较大的影响作用。 
  二是高炉煤气对能耗产生影响。在焦化工序中,除了煤的消耗之外,高炉煤气所导致的能源消耗大约占到总消耗量的10%左右。而高炉煤气的消耗量主要与结焦时间有较大的关系。结焦时间越短,高炉煤气的消耗量越少,但是同时对焦炉设备会造成一定的不利影响。因此需要调整合理的结焦时间。此外,烟气余热的回收利用率高低也会对总能耗产生影响。 
  4 钢铁冶金生产流程中的节能技术要点 
  (一)降低燃料比 
  (1)工作人员应严格强化原燃料的质量管控,通过自动化监测装置和人工试验检测两个关卡来保障原燃料的质量符合生产的标准和要求。为了保障炉况运行稳定高效,同时提高高炉燃料比,应避免入炉的原燃料粉末含量过高,减少燃料粉末入炉。在原燃料下落的过程中会发生二次粉化现象,因此为了减少粉末的二次生产,应控制焦炭装料仓的高度和容量,尽量增加容量,减少原燃料的下落高度。加强对原燃料的筛分控制,提高筛分效果,减少粉末入炉,降低高炉燃料比。 
  (2)通过提高风温来降低燃料比,通常来说风温每升高100℃,燃料比可降低13kg/t。但需要注意的是,风温过高会对生产系统的整体安全性造成一定的危险隐患,因此,应该从整体生产的安全性和稳定性来考虑,适度对风温进行调整和控制,尽量控制在1300℃一下。 
  (3)通过提高富氧率来降低燃料比。对于高炉生产来说,较高的富氧率可以使风口区域的煤料充分燃烧,有效提高煤料的置换比。同时在较高的富氧率条件下,煤气的产生量也会减少,因而随煤气带走的热量损失就会减少。通常来说,富氧率每提高1%,燃料比将下降0.5%。因此可通过对富氧率进行设定,及时调整和补充富氧量,来降低燃料比,减少能耗。 
  (4)通过增加炉顶煤气压力来降低燃料比。炉顶煤气压力没提高10kpa,燃料比大约降低0.4%。当炉顶煤气压力增加时,煤气的流速会降低,同时在炉内停留时间增长,为燃料和煤气接触以及热量传递提供了更多的时间,加速了铁矿石的还原反应速率,使反应更充分彻底。同时由于煤气的流动性更加稳定,因此尘灰中带走的热量损失也更少,减少了能耗的损失。 
  (二)减少高炉煤气的能源消耗 
  由于高炉煤气的能换消耗主要是受到结焦时间的影响,因此可以通过缩短结焦时间来减少高炉煤气造成的能耗。通常情况下,将配合煤的水分控制在14%之下,可将结焦时间缩短,稳定在18~19小时。另一方面,可以通过焦炉的热工调节,如对空气过剩系数α值进行调整,来实现能耗的降低。在使用焦炉煤气加热时,将α值从1.4~1.5降低到1.1~1.3,在使用高炉煤气加热时,将α值从1.2~1.3降低到1.1~1.2,使炼焦能耗进一步降低。 
  5 结语 
  我国的“十三五”规划中将“绿色发展”定为国家长远发展和科学发展的重要目标。钢铁企业应积极响应国家号召,采取各种节能技术措施,不断提高化石能源的利用率,降低企业的能源消耗成本,实现钢铁企业转型升级,助推钢铁行业健康发展。
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