高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段工藝技術(shù)界面熱能工程分析.pdf

1、鋼鐵生產(chǎn)流程包含了化學(xué)冶金—凝固過程—冶金的物理過程等方面的變化過程，實現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)流程的總體優(yōu)化必須遵循單體優(yōu)化—區(qū)段優(yōu)化—整體優(yōu)化的原則。高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段工藝技術(shù)界面是鋼鐵生產(chǎn)過程中連接煉鐵與煉鋼兩大工序的重要區(qū)段，起到承上啟下的作用，也是關(guān)系到鋼鐵生產(chǎn)流程整體優(yōu)化的關(guān)鍵區(qū)段。近年來，對高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段進(jìn)行了廣泛的研究，但研究主要集中在區(qū)段生產(chǎn)過程的物流調(diào)控、鐵水供應(yīng)質(zhì)量及單體工藝設(shè)備優(yōu)化及工藝技術(shù)的研究方面，而關(guān)于區(qū)段能耗和環(huán)境負(fù)荷分析

2、與評價方面的研究卻很少。鋼鐵生產(chǎn)流程的運(yùn)行本質(zhì)是物質(zhì)流在能量流的推動下協(xié)調(diào)有序地運(yùn)行，為此，本文選擇高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段工藝技術(shù)界面進(jìn)行熱能工程分析，旨在為區(qū)段優(yōu)化和流程整體優(yōu)化提供有益的支持。 本文應(yīng)用冶金流程工程學(xué)的運(yùn)行動力學(xué)理論分析了高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段運(yùn)行的物理本質(zhì)，指出在高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段，高爐是“推力源”，轉(zhuǎn)爐是“拉力源”，其中，高爐對轉(zhuǎn)爐的推動力不僅表現(xiàn)在物質(zhì)流量方面，而且更重要的是能量流的推力，高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段能夠協(xié)調(diào)運(yùn)行的重要的

3、動力學(xué)特征是“推力—緩沖力—拉力”之間的動態(tài)平衡。利用這種力的平衡特性計算分析了高爐、轉(zhuǎn)爐設(shè)備容量對應(yīng)關(guān)系，分析了高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段緩沖力變化的規(guī)律和時間節(jié)奏的協(xié)調(diào)性。 由于高爐鐵水輸送—儲存—預(yù)處理方式存在多種方法和不同組合方式，根據(jù)鐵水儲運(yùn)裝置、鐵水預(yù)處理組織方式的不同將高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段工藝技術(shù)界面歸納為七種模式：小高爐—小轉(zhuǎn)爐流程適用的受鐵罐—混鐵爐—兌鐵包模式、受鐵罐—倒罐—兌鐵包模式、受鐵罐/兌鐵包共用模式、兌鐵包/受鐵罐鐵

4、水預(yù)脫硫模式和大高爐—大轉(zhuǎn)爐流程適用的魚雷罐鐵水預(yù)脫硫模式、魚雷罐鐵水同時脫硫脫磷模式和出鐵槽脫硅—魚雷罐—兌鐵包脫硫—專用轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷模式(簡稱為專用轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷模式)等。 通過對不同工藝技術(shù)界面模式的時間解析，建立了區(qū)段能耗與環(huán)境負(fù)荷的計算模型。從運(yùn)行節(jié)奏、運(yùn)行過程鐵水溫降、能源消耗和環(huán)境負(fù)荷等方面分析了高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段不同工藝技術(shù)界面模式的優(yōu)劣，質(zhì)疑了高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段混鐵爐、魚雷罐存在的合理性。分析表明，對于小高爐—小轉(zhuǎn)爐流程

5、而言，受鐵罐—混鐵爐—兌鐵包模式是各界面模式中，不僅鐵水溫降和鐵水消耗量最大的一種模式，而且能耗與環(huán)境負(fù)荷指標(biāo)也最差。對于大高爐—大轉(zhuǎn)爐流程而言，專用轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷模式下的各項指標(biāo)較魚雷罐鐵水預(yù)脫硫模式和魚雷罐鐵水同時脫硫脫磷模式好。兩類流程相比較而言，又是大高爐—大轉(zhuǎn)爐流程的各項區(qū)段指標(biāo)均優(yōu)于小高爐—小轉(zhuǎn)爐流程。通過分析，得出了在高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段工藝技術(shù)界面鐵水承接容器采用兌鐵包更適合未來工藝技術(shù)界面的發(fā)展趨勢的結(jié)論，并提出了兩種未來可能

6、的工藝技術(shù)界面模式：出鐵槽脫硅—兌鐵包脫硫—專用轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷模式和兌鐵包脫硫—專用轉(zhuǎn)爐鐵水脫硅脫磷模式。 對唐鋼、寶鋼兩大鋼鐵廠的實際生產(chǎn)流程進(jìn)行了分析研究，指出了實際生產(chǎn)流程存在的缺點，給出其改善的意見與建議。唐鋼兩個鋼廠高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段各項指標(biāo)的比較表明，高爐—轉(zhuǎn)爐容量對應(yīng)匹配是改善高爐—轉(zhuǎn)爐區(qū)段工藝技術(shù)界面運(yùn)行節(jié)奏的基礎(chǔ)，采用與轉(zhuǎn)爐容量對應(yīng)的兌鐵包承擔(dān)工藝技術(shù)界面的各項功能是工藝技術(shù)界面優(yōu)化的發(fā)展方向。寶鋼兩個鋼廠流程都是大

7、高爐—大轉(zhuǎn)爐流程，但兩者采用的工藝技術(shù)界面模式不同，比較分析表明，專用轉(zhuǎn)爐鐵水脫磷模式的時間節(jié)奏較快，各項指標(biāo)也比魚雷罐鐵水同時脫硫脫磷模式優(yōu)越。唐鋼、寶鋼兩個鋼鐵廠的比較表明，大高爐—大轉(zhuǎn)爐流程發(fā)展鐵水“三脫”功能的界面模式是有利的。 基于轉(zhuǎn)爐工序“負(fù)能煉鋼”的特點，對轉(zhuǎn)爐工序最小能耗做了專題討論，提出了轉(zhuǎn)爐工序最小能耗的概念。針對能源分析與計算的要求，提出了轉(zhuǎn)爐工序能耗分析與評價的基準(zhǔn)能耗方法。分析了小型轉(zhuǎn)爐“負(fù)能煉鋼”與轉(zhuǎn)