钢铁行业炼钢工序节能减排技术研究与应用
莫文彪
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莫文彪,. 钢铁行业炼钢工序节能减排技术研究与应用[J]. 中国能源进展,20224. DOI:10.12721/ccn.2022.157030.
摘要: 当前中国钢铁业各生产工艺的能耗水平与世界先进国家的生产水平存在着巨大的差距,尤其是在转炉冶炼方面,发达国家的能耗为负,而我国转炉生产的煤气、蒸汽利用率极低,能耗高,而且有些转炉没有循环设备,其热值是高炉煤气的一倍以上,不仅浪费了大量的能源,而且对环境也造成了极大的污染。由于转炉是不连续生产,其煤气回收也是不连续的,所以需要在生产中设置转炉煤气回收设备,增加转炉煤气的利用率,提高转炉煤气的除尘效率,从而促进煤气的循环利用。
关键词: 钢铁行业;炼钢工序;节能减排;应用策略
DOI:10.12721/ccn.2022.157030
基金资助:

前言

当前,我国钢铁业出现了新的变革,钢铁产量将进入平台期。以往,钢铁企业注重生产规模,留足设备的设计产能,留足建设投资,增加原材料,提高产量;目前,以效率和效益为主的钢铁业,投资更加科学、合理,原材料的利用更加经济;在未来,我国的钢铁行业应该围绕绿色生产、整体协调和节能环保紧密结合、上下联动。

1.钢铁炼钢工序节能减排的重要意义

1.1节能减排工作是企业社会责任的体现

作为高耗能、高排放、高污染的国民经济支柱产业,钢铁产业受到了越来越多的关注。事实上,钢铁行业就是因为它的高污染,因此,钢铁行业具有很大的节能减排潜力,可以承担更多的责任,承担更多的国家节能减排的重任。为此,我们要加强钢铁行业领导干部的认识思想,努力做好节能减排的工作。

1.2是实现持续发展的需要

近十年来,随着我国经济的高速发展,我国的装备水平不断提高,产能不断提高,但是在能源和环境保护领域仍有一定的历史遗留问题。一是管理上的薄弱,能源资源工作的粗放和疏忽。二是工艺流程不顺,新旧设备共存,不能有效地控制能耗和废物排放。三是技术创新的环境和机制还有待完善,企业的创新能力有待进一步开发和发展。这些日益突出的问题若不能得到有效的处理,将会成为影响企业可持续发展的重要因素。同时,由于环境保护的压力越来越大,尤其是新环境法的实施,以及各地的环境保护措施和实施细则、考核办法等,都会对钢铁企业的生产组织形态产生一定的影响。从传统的"粗放型"向"精益化"的转变,是当前能源资源经营的迫切需要。因此,在钢铁炼钢工序中进行节能减排,既是企业履行企业社会责任,又是企业实现可持续发展的一项重大举措。

1.3是建设资源节约、环境友好型钢铁企业的需要

钢铁企业面对着日益增长的节能减排压力,不能以牺牲环保和能源来换取经济利益,如果不彻底消除污染,污染就会"消灭企业"。强化生产的源头治理,降低污染物的排放量,应采取绿色低碳的钢铁生产发展之路,以科技含量高,资源消耗低,环境污染少,积极研究绿色钢铁生产的发展路径[1]。所以,对再生资源进行深层次的循环,推动钢铁行业的发展,既是节约资源,又是解决资源和环境保护矛盾的一种行之有效的途径。

2.相关技术

2.1转炉负能炼钢工艺技术

2.1.1原理介绍

在生产中,是否能够达到负能的生产是一个关键指标,也就是说,在转炉生产中,能源的恢复要多于能源的消耗。转炉冶炼需要的能源包括:焦炉煤气、N2、02、电、蒸汽,以及可再生能源:转炉煤气和蒸汽。负能冶炼技术本质上是一个系统的理念,它反映了高炉冶炼中的烟尘再循环和再利用以及环境保护技术的整合。

2.1.2工艺流程简析

随着我国技术水平的不断提高,以及国家对节能和减少排放的需求,对转炉负能技术提出了新的定义。此项技术按炼钢工艺的能耗和费用进行换算。最早期的转炉负能技术是指从高炉进料到钢液上连续的转炉冶炼工艺。炼钢技术的发展和改进使其在生产过程中产生了质变,在全过程中加入了脱硫、炉外精炼等新的技术,使其生产过程中的能源消耗大大提高,尤其是炉外精炼技术的高消耗,使负能炼钢的要求和难度也越来越高。转炉负能炼钢技术在炼钢工序中得到了良好的应用,既可以减少废气的排放量,又可以实现废热余能的循环利用,而且还可以实现节能、减排、节约用水量。

2.2转炉煤气干法净化回收技术

在转炉吹炼时,会产生较多的炉煤气,其中以CO、烟尘为主,需要对其进行处理,以改善其使用效率。通过排气冷却后,将转炉气体送入汽化冷却塔,在汽化时,可以对烟道进行降温、减慢,从而促进烟尘的沉降。然后将经降温的烟气导入四电场静电除尘器,通过电场将灰尘和微粒吸附在集尘盘上,达到了对转炉气体的清洁目的。在满足循环使用要求时,系统会将阀打开,使煤气冷却器喷淋降温至约73℃,再送入燃气箱,经过增压最后向客户供应干净的炉煤气。

2.3烧结节能技术

首先要将粉尘进行再循环,因为在烧结过程中,不可避免的会产生大量的碳化尘埃,而碳化的烟尘并不是垃圾,而是可以利用的资源。通过采用颗粒烧结等方法,可以取代燃料,从而达到节能减排的目的。其次,就是对烧结机进行改造,这是炼钢厂生产的基本要求,一般都是采用大规模的烧结机,这样既能保证产品的品质,又能降低能耗,防止反复生产造成环境污染,增加生产成本。在装置上也可以采用频率变换技术,从而达到更好的节约能源的目的。此外,还可以使用能改善固体燃油的燃烧效率和防止资源的大量消耗的催化剂。最后是利用预热阻燃空气法,这种方式可以有效地降低燃烧的能源消耗,同时还可以增加炉膛的温度,从而达到节能的目的。在条件许可的情况下,还可以采取适当控制排风扇的出风口和维护装置防止漏风等措施来降低能耗。

2.4干熄焦的冶炼技术

从高炉中取出干熄焦后,把它放到干燥的焦化装置上,会产生一种由CDP产生的、明显的惰性的气体,它的主要作用是通过对温度较高的焦碳进行降温。当灰尘被清除干净后,再将这种惰性气体放在锅炉里,会引起更多的气体产生,它的主要用途是能源的开采。而干熄焦既可实现CDP的再利用,又保证了冶金质量,实现了节能目标,具有很大的推广和使用价值。

3.炼钢工序节能减排措施

3.1实施节能降耗攻关

要想达到最大限度地减少能耗,就需要技术和管理相统一,循序渐进地进行节约,同时要建立一套科学、合理的管理体系,在每一年年末制定年度经济责任制的过程中,都要充分地考虑到节约的问题,将公司的业绩指标进行合理的划分,形成一个更好的发展方向。同时,根据生产工艺和设备的使用情况,逐步建立能耗指标,并下发到每个生产车间和班组,并把攻关指标、措施落实到个人,对责任与利益加以明确的划分,进而提高全员管理、节能降耗的积极性。为了解决目前能耗高的问题,必须从技术和管理上解决问题,比如说电力、氧气等特殊的能量载体[2]。

3.2合理高效有序地组织生产

由于钢铁行业经济低迷、合约短缺等原因,导致了企业的生产安排出现了问题,导致了设备的频繁开关停运,导致了巨大的能耗损失。因为各工艺产能不匹配,导致大量的红钢坯被强制安装在加热器中,无法进行快速的加温,或者在退火炉中进行保温,从而导致能耗的损失。所以企业在安排生产时,要尽可能做到将企业的生产集中起来,以防止装置的经常开关停机,进而在炼钢工序过程中达到节能减排的要求。

4.结语

积极开展转炉负能、转炉气干燥和循环利用技术的研发和运用,以达到淘汰落后产能、推动工业转型的目的。另外,由于钢铁行业是一个能耗高、排放量大的能源密集工业。我国大多数中小企业,除少数几家大钢厂外其工艺落后,设备老化,能耗指标高。为此,我国在通过淘汰落后产能、优化工业布局、大力发展循环经济之后,使得在钢铁行业炼钢工序节能减排方面已有较大的成效。

参考文献

[1]孙超.钢铁行业炼钢工序节能减排技术研究与应用[J].城市建设理论研究(电子版),2016(13):1816-1816.

[2]韩汉平.钢铁行业炼钢工序节能减排技术研究与应用[J].能源与节能,2016(1):96-97.