煉鋼工序節能減排技術(shù)研究與應用論文
摘要：主要介紹了轉爐煉鋼的優(yōu)勢，轉爐負能煉鋼技術(shù)和轉爐煤氣干法凈化回收技術(shù)的原理、工藝、節能效果、應用情況及發(fā)展前景，并提出鋼鐵行業(yè)節能減排的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：轉爐冶煉；負能煉鋼；節能減排；干法凈化；濕法凈化
0引言
目前，中國鋼鐵行業(yè)各個(gè)工序的能耗與發(fā)達國家相比差距很大，特別是在轉爐冶煉環(huán)節，發(fā)達國家為負能耗，而國內轉爐環(huán)節產(chǎn)生的煤氣和蒸汽利用率非常低，能耗較高，且部分轉爐沒(méi)有回收裝置，轉爐煤氣熱值非常高，是高爐煤氣熱值的1倍多，不僅造成了能源嚴重浪費，且污染環(huán)境。由于轉爐生產(chǎn)方式為間斷式，其煤氣回收也為間斷式，因此，在生產(chǎn)過(guò)程中需建設轉爐煤氣回收裝置，加大轉爐煤氣的利用；同時(shí)，加大轉爐煤氣除塵效率，也有利于煤氣回收利用。
1轉爐冶煉的優(yōu)勢
煉鋼工序分為轉爐和電爐兩種生產(chǎn)工藝。一般情況下，電爐用熱鐵水比例30%以下比較合理，在實(shí)際生產(chǎn)中，不僅能替代一些廢鋼，且有害雜質(zhì)低，還可節省電耗，相對比較環(huán)保。若熱鐵水比例過(guò)高，電爐煉鋼能耗會(huì )提高，與轉爐煉鋼相比有很大劣勢。由于轉爐煉鋼不僅時(shí)間短還能實(shí)現負能耗，增加精煉設備后，能冶煉不同種類(lèi)的鋼材。因此，無(wú)論是成本控制、生產(chǎn)效率還是冶煉質(zhì)量方面轉爐更有優(yōu)勢，在實(shí)際中應用也更為廣泛。
2轉爐負能煉鋼工藝技術(shù)
2.1原理介紹
現代化煉鋼廠(chǎng)的一個(gè)重要標志就是轉爐能否實(shí)現負能煉鋼，也就是轉爐煉鋼過(guò)程中能量回收量大于能量消耗量。轉爐煉鋼過(guò)程中消耗的能量主要有：焦爐煤氣、N2、O2、電及蒸汽；可回收能量主要有：轉爐煤氣和蒸汽。負能煉鋼技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)系統工程概念，主要體現在生產(chǎn)過(guò)程中轉爐煙氣的回收與利用，及環(huán)保技術(shù)的集成。
2.2工藝流程簡(jiǎn)析
隨著(zhù)科技進(jìn)步和國家節能減排要求提高，轉爐負能煉鋼工藝技術(shù)也有不同的定義。該技術(shù)在轉爐生產(chǎn)過(guò)程中，根據能量消耗與支出折算而定。最早轉爐負能煉鋼技術(shù)是指從鐵水進(jìn)廠(chǎng)至鋼水上連鑄平臺的轉爐生產(chǎn)過(guò)程工藝。隨著(zhù)煉鋼技術(shù)完善與不斷發(fā)展，煉鋼工藝發(fā)生了質(zhì)的變化，整個(gè)煉鋼環(huán)節增加了鐵水脫硫預處理、爐外精煉等工藝與技術(shù)，工藝流程加長(cháng)導致能耗上升，特別是爐外精煉技術(shù)能耗非常高，因此，實(shí)現負能煉鋼的要求和難度也越來(lái)越高。但對整個(gè)行業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，負能煉鋼有利于促進(jìn)和提升轉爐煉鋼技術(shù)的不斷進(jìn)步。
2.3節能效果
煉鋼工序采用轉爐負能煉鋼技術(shù)后，煤氣及蒸汽回收及煙氣排放均能達到較好的效果，轉爐負能煉鋼技術(shù)主要生產(chǎn)指標如表1所示。由表1可知，轉爐負能煉鋼技術(shù)的推廣與使用，不僅能減少煙氣排放，回收余熱余能，有利于環(huán)境治理，且能促進(jìn)節能減排，降低能源和用水消耗。
2.4應用情況
近年來(lái)，國內鋼廠(chǎng)轉爐負能煉鋼技術(shù)已成熟，許多鋼廠(chǎng)已能較穩定地實(shí)現“負能煉鋼”。特別是100t以上的大中型轉爐，配備了煤氣、蒸汽回收與余熱發(fā)電等設施，使“負能煉鋼”工藝不斷完善。武鋼、太鋼和寶鋼等企業(yè)在這方面已達到國際領(lǐng)先水平。一些小型轉爐通過(guò)加強煤氣回收，初步具備了負能煉鋼條件。大部分企業(yè)提高了轉爐作業(yè)率，縮短冶煉周期，降低了冶煉能耗；通過(guò)優(yōu)化二次除塵風(fēng)機，除塵效果有了很大提高；自動(dòng)化控制技術(shù)的應用降低了O2的消耗量；設備更新與維護水平的提高，減少了轉爐煤氣放散率；通過(guò)發(fā)展蓄熱燃燒技術(shù)和發(fā)電設施，提高了轉爐煤氣利用率[1]。轉爐負能煉鋼技術(shù)的推廣與應用，對鋼鐵行業(yè)實(shí)現清潔生產(chǎn)有著(zhù)重要意義。
2.5發(fā)展方向及對策
在轉爐生產(chǎn)過(guò)程中，如何降低轉爐煤氣放散、提高煤氣回收質(zhì)量及增加余熱蒸汽回收率，是實(shí)現負能煉鋼的關(guān)鍵因素之一。目前，各鋼鐵企業(yè)雖在轉爐煤氣、蒸汽回收與余熱發(fā)電設施上均加大了投入，但回收效果及利用水平尚有較大差距，部分企業(yè)存在回收效果差、利用率低等問(wèn)題。因此，轉爐負能煉鋼技術(shù)需進(jìn)一步加大投入與研究：a)在轉爐工藝方上，發(fā)展高效供氧技術(shù)，加快鋼包周轉，不斷縮短冶煉時(shí)間；降低鐵鋼比例，加大廢鋼回收利用；提高鐵水預處理技術(shù)水平，減少轉爐渣；不斷優(yōu)化復合吹煉工藝，降低O2消耗量；不斷提高自動(dòng)化水平，提高生產(chǎn)控制與管理水平，增加煤氣回收量；b)不斷優(yōu)化轉爐汽化冷卻系統設計水平，提高蒸汽壓力及品質(zhì)；發(fā)展真空精煉技術(shù)，提升轉爐蒸汽工藝水平；同時(shí)，加大低壓蒸汽發(fā)電技術(shù)的研究。
3轉爐煤氣干法凈化回收技術(shù)
3.1原理
在轉爐吹煉過(guò)程中，會(huì )產(chǎn)生大量轉爐煤氣，其主要含量為CO和煙塵，因此，需通過(guò)凈化來(lái)提高轉爐煤氣利用率。產(chǎn)生的轉爐煤氣經(jīng)廢氣冷卻系統后再進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器，噴水蒸發(fā)過(guò)程中，能使煙氣得到冷卻和減速，促使粉塵沉降。再將冷卻后的煙氣導入四電場(chǎng)靜電除塵器，粉塵和顆粒物在電場(chǎng)作用下被吸附在收塵板上，從而使得轉爐煤氣得到凈化。當煤氣符合回收條件時(shí)，會(huì )自動(dòng)開(kāi)啟閥門(mén)，進(jìn)入煤氣冷卻器噴淋降溫至約73℃，然后進(jìn)入煤氣儲柜，經(jīng)加壓后最終將潔凈的轉爐煤氣提供給用戶(hù)。
3.2發(fā)展趨勢
目前，轉爐煤氣除塵技術(shù)主要有2種方法：濕法（OG法）凈化回收系統和干法（LT法）凈化回收系統。濕法轉爐煤氣凈化回收技術(shù)相對比較落后，存在較多缺點(diǎn)：a)經(jīng)處理后的轉爐煤氣含塵量高，在100mg/m3以上，不能直接使用，需采用濕法電除塵器做進(jìn)一步處理，使含塵量降低到10mg/m3以下；b)OG法會(huì )產(chǎn)生污水，從而造成二次污染，需要對污水進(jìn)行處理；c)系統阻損大，占地廣，耗能?chē)乐�，后期環(huán)境治理難度更大。正是由于濕法轉爐煤氣凈化回收技術(shù)存在以上缺點(diǎn)，近年來(lái)干法凈化回收技術(shù)得到了較快發(fā)展。相比濕法除塵技術(shù)，LT法優(yōu)勢較為明顯：a)除塵凈化率高，能使粉塵濃度降低到10mg/m3以下；b)采用干法處理，不會(huì )產(chǎn)生污水，更加環(huán)保；c)系統阻損比較小，煤氣熱值高，除塵后可直接利用，能耗低；d)與濕法相比系統更加簡(jiǎn)化，占地小，且設備更加便于維護。目前，LT法在寶鋼、萊蕪鋼鐵、包鋼和太鋼等企業(yè)中得到了較好應用，除塵效果好，節能環(huán)保較好，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益明顯，獲得了業(yè)界普遍認可與重視。在國內淘汰落后產(chǎn)能的政策指導下，LT法將逐漸取代落后的OG法。
3.3節能效果及經(jīng)濟效益
轉爐煤氣干法電除塵技術(shù)在寶鋼得到了很好的驗證，使用該技術(shù)每噸鋼可節約電1.1kWh，節水3t，同時(shí)可回收10.5kg含鐵75%以上的煙塵和相當于20L左右燃料油的優(yōu)質(zhì)煤氣。節省了轉爐除塵的污水處理和污泥綜合利用環(huán)節，節約了工業(yè)用水，降低了前期投資，節約了生產(chǎn)成本。此外，含鐵粉塵壓球后代替轉爐廢鋼和礦石也將是一筆可觀(guān)的附加收入[2]。
3.4發(fā)展前景
如果普遍推行轉爐煤氣干法（LT法）凈化回收技術(shù)，每年除塵環(huán)節可節約大量電能；同時(shí)，煤氣與蒸汽回收利用，可減少煤炭使用量，從而實(shí)現低能耗甚至是無(wú)能耗煉鋼。特別是干法回收的粉塵，熱壓塊成形后可直接返回轉爐代替廢鋼或礦石作冷卻劑，直接回收其金屬鐵。因此，轉爐上積極推廣轉爐煤氣干法（LT法）凈化回收技術(shù)具有很寬廣的應用前景。
4結語(yǔ)
不斷推進(jìn)轉爐負能煉鋼技術(shù)和轉爐煤氣干法凈化回收技術(shù)的研究與應用，淘汰落后產(chǎn)能，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級，既符合國家產(chǎn)業(yè)政策，又有利于煉鋼工序環(huán)節的節能減排。此外，鋼鐵行業(yè)屬于能源密集型產(chǎn)業(yè)，耗能和排放大。國內除了一些大型鋼鐵企業(yè)外，大部分中小企業(yè)工藝落后、設備老化、耗能指標高。因此，近年來(lái)國家加大力度淘汰落后產(chǎn)能，調整產(chǎn)業(yè)結構，積極發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，鋼鐵行業(yè)節能減排取得了很大成就。同時(shí)，除了煉鋼環(huán)節外，鋼鐵行業(yè)的節能減排，也需促進(jìn)各個(gè)工序（如焦化工序、燒結工序、球團工序、煉鐵工序和軋鋼工序等）的升級改造，實(shí)現鋼鐵生產(chǎn)全流程的技術(shù)升級。
參考文獻：
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