NKK開(kāi)發(fā)成功環(huán)保型高效電弧爐

1、NKK開(kāi)發(fā)成功環(huán)保型高效電弧爐  發(fā)表日期：2006-7-6閱讀次數(shù)：1641 前言 近年來(lái)，為了強(qiáng)化環(huán)保與節(jié)能，關(guān)于用煙氣（即廢氣）預(yù)熱廢鋼的方案已提出多種，有的也早已投入使用，其用氧量及電耗大約分別為3035Nm3/t和260290KWh/t.然而環(huán)保法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)，要求除去煙氣中的白煙、惡臭及二惡英（簡(jiǎn)稱DXN），如日本規(guī)定自2001年12月開(kāi)始，新建電爐煙氣中的DXN濃度須0.5ngTEQ/Nm3。 為此，NKK（日本鋼管公司）開(kāi)發(fā)了新一代環(huán)保型高效煉鋼電爐（簡(jiǎn)稱ECOARC即Ecologically friendly and Economical Arc Furnace的縮寫

2、）。2 ECOARC的結(jié)構(gòu)及操作概況 該開(kāi)發(fā)爐主要由熔化室和與之緊密連接的廢鋼預(yù)熱豎爐構(gòu)成。因二者相連且一起傾動(dòng)，故系統(tǒng)內(nèi)無(wú)空氣漏入而呈半密閉結(jié)構(gòu)。 需預(yù)熱的廢鋼以連續(xù)式或間隙式方式從頂部裝入豎爐內(nèi)；通過(guò)噴槍向熔化室內(nèi)吹入焦炭和氧氣燃燒作為輔助熱源，向豎爐下部噴氧以加速?gòu)U鋼熔化。爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣在豎爐內(nèi)與廢鋼進(jìn)行充分熱交換后，再經(jīng)燃燒塔、冷卻塔并除塵后再放散（排向大氣）。 在廢鋼熔化過(guò)程中，因鋼水與未熔廢鋼在熔化室內(nèi)共存，故鋼水溫度較低（15001530）。因此，當(dāng)熔化完一爐廢鋼時(shí)，向出鋼口一側(cè)傾動(dòng)爐體而減少了鋼水與未熔廢鋼的接觸面積，從而使鋼水可升溫至1600左右；然后出鋼并留下少量（一般20

3、左右）鋼水，爐體恢復(fù)水平，再開(kāi)始下一爐的熔煉。的特點(diǎn) 因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和工藝而具有多方面的 特點(diǎn)（和優(yōu)點(diǎn)）：a：因噴吹的焦粉和氧氣產(chǎn)生 的含O和O2的煙氣在爐內(nèi)與廢鋼接觸，故傳熱效率極高。在熔化速度150t/h、豎爐高6.7m、用氧量為33Nm3/t和爐內(nèi)煙氣氧化度2（2）0.7的條件下，廢鋼預(yù)熱溫度達(dá)850、電耗為210KWh/t。若用其它預(yù)熱方式，因廢鋼遠(yuǎn)離熔化室，煙氣顯熱損失大，故電耗高達(dá) 270 KWh/t。因豎爐與熔化室緊密相連，省去了移動(dòng)廢鋼的鉤爪或推料桿等設(shè)備，從而可增大用氧量，提高廢鋼預(yù)熱溫度（不必?fù)?dān)心燒壞上述設(shè)備）。 如用氧量為45Nm3/t時(shí)，廢鋼預(yù)熱溫度可高達(dá)1000，而電

4、耗則可降至150 KWh/t。而其它預(yù)熱方式則不行。C.此爐的半密閉狀態(tài)將氣氛中的氧濃度降至以內(nèi)，即使在預(yù)熱至1000的高溫下，廢鋼也基本不會(huì)氧化（燒損）。因空氣侵人少，總煙氣量為一般電爐的1/31/4，氣氛氧化度為0.60.7左右，約左右的未燃?xì)怏w到達(dá)燃燒塔再燃燒，高達(dá)900以上的高溫可有效除去煙氣中的白煙、惡臭和。e.其它優(yōu)點(diǎn)有粉塵量少、鋼水含氮量低、噪聲低、閃爍少。 確認(rèn)試驗(yàn) 雖有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際生產(chǎn)中能否順利解決如下問(wèn)題：廢鋼從上至下進(jìn)人熔化室而不在中途因熔融而阻滯？在熔化室內(nèi)鋼水與未熔廢鋼共存狀態(tài)下能否得到低碳（大約0.03）鋼水？能否確保豎爐內(nèi)氣氛中的氧濃度、氧化度0.7須經(jīng)

5、試驗(yàn)確認(rèn)。 t試驗(yàn)型的主要技術(shù)參數(shù)為：是帶有預(yù)熱豎爐的（直流）爐；出鋼量t（留鋼量t）最大電功率950；石墨電極尺寸英寸；最大吹氧速率2.7Nm3/min；豎爐廢鋼裝人高度；爐體傾動(dòng)角（與水平成）30度。 通過(guò)t爐的生產(chǎn)性試驗(yàn)，查明了以下問(wèn)題：a. 在出鋼前傾動(dòng)爐體使鋼水升溫時(shí)，傾動(dòng)角越大則溫度也升得越高（最高可1600）；b通過(guò)調(diào)節(jié)閘板開(kāi)度，可確保煙氣氧濃度、氧化度0.40.5；c. 豎爐內(nèi)一般不會(huì)因廢鋼熔融而產(chǎn)生機(jī)械性懸料（偶爾發(fā)生也易消除）；d通過(guò)在熔化期和升溫期調(diào)整氧和焦炭吹人量，可將鋼水碳濃度穩(wěn)定在0.03%0.10%的合適范圍；e. 在用氧45 Nm3/t時(shí)的電耗為216 KWh/

6、t；粉塵發(fā)生量約為6kg/t，即為常規(guī)電爐的1/2以下；鋼水中的氮濃度50ppm。 實(shí)機(jī)操作模擬 根據(jù)試驗(yàn)爐熱平衡推定生產(chǎn)規(guī)模在用氧量45 Nm3/t 時(shí)的電耗為150 KWh/t；廢氣中DXN濃度0.2ngTEQNm3；較之常規(guī)電爐，噸鋼成本可減少2000日元。 結(jié)論具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。 環(huán)保型高效電弧爐   發(fā)表日期：2006-6-25閱讀次數(shù)：2021 前言 煉鋼用電弧爐是鋼鐵循環(huán)再利用的主要設(shè)備，它利用電弧加熱將廢鋼(鐵屑)熔化后再制成鋼材提供給社會(huì)。另一方面，煉鋼用電弧爐也是一種對(duì)環(huán)境會(huì)造成很大負(fù)荷的設(shè)備，如熔化廢鋼要消耗大量的電力，而且會(huì)產(chǎn)生廢氣、噪音、粉塵、閃爍和高

7、次諧波等。例如，普通電弧爐生產(chǎn)1t的鋼水需耗電350400kWh，一座年產(chǎn)50萬(wàn)t鋼水的電弧爐，年耗電量約180000200000MWh，這相當(dāng)于約5萬(wàn)戶普通家庭的耗電量。 另外，近年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提高，除塵裝置出口的白煙、惡臭；DXN(二惡英)類污染物已成為一個(gè)問(wèn)題，尤其是對(duì)于DXN類污染物，要求新建電弧爐排放廢氣中的DXN類污染物必須在05ngTEQm3N以下，粉塵中的DXN類污染物必須在30ngTEQg以下。 為解決以往電弧爐這種高能耗、高環(huán)境負(fù)荷的問(wèn)題，日本開(kāi)發(fā)了環(huán)保型高效電弧爐ECOARC，目前1號(hào)爐正在順利生產(chǎn)當(dāng)中。本文就ECOARC的特征及其與以往電弧爐的比較進(jìn)行了介

8、紹。 2 以往電弧爐 以往的電弧爐生產(chǎn)時(shí)先是把爐體上部的爐蓋旋轉(zhuǎn)開(kāi)，分23次將廢鋼裝入爐內(nèi)。在使用三相交流電的交流電弧爐的情況下，以廢鋼(鋼水)為介質(zhì)用3根石墨電極產(chǎn)生電弧，利用產(chǎn)生的電弧熱熔化廢鋼。 當(dāng)電弧擊到裝入的廢鋼時(shí)，廢鋼開(kāi)始熔化，廢鋼熔化后在爐內(nèi)會(huì)形成空間，此時(shí)可以繼續(xù)追加裝人廢鋼。在此期間由于電弧一般是直接擊到廢鋼，因此負(fù)荷變化大，會(huì)產(chǎn)生雷鳴般的聲音，噪音大。 在裝完規(guī)定的出鋼份量所需的廢鋼后，一旦廢鋼完全熔化，就要進(jìn)行鋼水成分調(diào)整，并將鋼水溫度提高到規(guī)定的溫度。在此期間由于電弧會(huì)通過(guò)爐渣擊到鋼水，因此負(fù)荷變化減小、噪音也減小。當(dāng)鋼水溫度達(dá)到規(guī)定的溫度時(shí)，將爐體向前傾斜，由爐體前部

9、的出鋼口進(jìn)行出鋼。 在電弧爐中不僅能進(jìn)行電弧加熱，而且通過(guò)吹氧和加入焦炭能促進(jìn)廢鋼的熔化，燃燒后的高溫CO或CO2會(huì)排出爐外。根據(jù)不同的熔化期，有時(shí)這些氣體溫度會(huì)高達(dá)1200。 廢氣由安裝在爐蓋中的廢氣槽排出，此時(shí)由于周圍空氣的一同吸入，會(huì)使CO產(chǎn)生二次燃燒，然后再通過(guò)冷卻室和水冷槽冷卻后被導(dǎo)入除塵裝置。也就是說(shuō)，結(jié)果廢氣的高溫?zé)崮軟](méi)被直接使用就浪費(fèi)掉了。 為利用廢氣的熱能預(yù)熱廢鋼，開(kāi)發(fā)了各種利用熱回收預(yù)熱廢鋼的裝置。但是，與回收效果相比，不僅維修費(fèi)增加了，而且由于廢鋼中含有的油分、塑料和橡膠等雜質(zhì)的不完全燃燒會(huì)出現(xiàn)白煙和惡臭等問(wèn)題，加之近年來(lái)對(duì)環(huán)保意識(shí)的提高，因此目前已幾乎不使用這些利用熱回

10、收預(yù)熱廢鋼的裝置。 3 ECOARG的開(kāi)發(fā)。 為適應(yīng)節(jié)能和社會(huì)對(duì)環(huán)保的要求，日本從1997年開(kāi)始進(jìn)行以電力單耗在200kWht以下(約為以往電弧爐的50)為目標(biāo)的新一代環(huán)保型高效電弧爐的開(kāi)發(fā)。通過(guò)5t試驗(yàn)爐的試驗(yàn)，突破了以往對(duì)電弧爐的固有觀念，根據(jù)新的設(shè)想，開(kāi)發(fā)了ECOARC(Ecological和EconomicalArcFurnace)，并成功地進(jìn)行了商業(yè)化生產(chǎn)。 ECOARC由熔化廢鋼的熔化室和與熔化室直接連接在一起的預(yù)熱豎爐構(gòu)成。尤其是在其后段設(shè)有用于對(duì)廢氣中的DXN類污染物、白煙和惡臭進(jìn)行熱分解的燃燒室和用于防止熱分解后DXN類污染物再合成的水直接噴霧式冷卻室。由于熔化室和預(yù)熱豎爐直

11、接連接在一起可一起傾動(dòng)，因此不會(huì)有空氣從其結(jié)合部侵入豎爐。 燃燒室能滿足DXN類污染物充分熱分解所需的溫度和滯留時(shí)間；水直接噴霧式急冷室能將廢氣溫度充分降低，以防止DXN類污染物的再合成。從爐子排出的廢氣經(jīng)燃燒室、水直接噴霧式急冷室和除塵裝置后被排放到大氣中。 4 ECOARC的特征 如前所述，采用ECOARC時(shí)熔化室和預(yù)熱豎爐是直接連接在一起的，它能在保持熔化室和預(yù)熱豎爐有廢鋼連續(xù)存在的狀態(tài)下進(jìn)行熔化，因此它有如下特征。 4.1 節(jié)能 在熔化室內(nèi)由于吹入的氧及加入焦炭產(chǎn)生的CO和二次燃燒空氣反應(yīng)后所得的高溫CO和CO2氣體會(huì)直接與豎爐下方熔化室內(nèi)的廢鋼直接接觸進(jìn)行熱交換，因此熱效率極高。 根

12、據(jù)計(jì)算，在豎爐高度67m、吹氧量33m3Nt：、廢氣的氧化度(CO2(CO十CO2)為07的條件下，預(yù)熱溫度可達(dá)850，電力單耗為210kWht。如果采用其它預(yù)熱方式，由于用廢氣預(yù)熱的廢鋼遠(yuǎn)離熔化室，因此廢氣在到達(dá)廢鋼之前，爐體就發(fā)生了散熱損失，結(jié)果預(yù)熱溫度會(huì)變低，得不到預(yù)想的預(yù)熱效果。 4.2 DXN類污染物、白煙和惡臭的預(yù)防措施 在以往爐子中作為預(yù)防DXN類污染物的措施是，在廢氣通道中設(shè)置燃燒器，通過(guò)燃燒提高廢氣溫度對(duì)廢氣進(jìn)行分解，但由于設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)(燃料費(fèi))增加，因而造成成本大幅度增加。 采用ECOARC時(shí)，可以將廢氣在爐內(nèi)的氧化度保持在0607左右，在后段設(shè)置的燃燒室內(nèi)未燃的CO和空氣混

13、合后進(jìn)行燃燒，可將廢氣溫度提高到900以上，從而可分解白煙、惡臭和DXN類污染物。 采用ECOARC時(shí)，由于它是一種準(zhǔn)密閉爐，因此可以抑制空氣侵入熔化室和豎爐，所產(chǎn)生的廢氣量非常低，是相同生產(chǎn)率的普通電弧爐的60以下。由于使未燃的CO發(fā)生燃燒，因此提高了廢氣溫度。 4.3 提高生產(chǎn)率 由于大幅度降低了電力單耗，因此在新建電弧爐的情況下,ECOARC的電源設(shè)備只要和同規(guī)模的以往電弧爐的大約5060的容量就可以了。將現(xiàn)有的電弧爐改造為ECOARC時(shí)，在直接使用原有的電源設(shè)備的情況下，生產(chǎn)率可提高50以上。因此，它可以提高廉價(jià)夜間電力的利用率。 4.4 改善作業(yè)環(huán)境 ECOARC操作是平緩負(fù)荷脈沖操

14、作，與同規(guī)模的以往電弧爐相比，噪音大幅度減小。 另外，它不會(huì)像以往電弧爐那樣每次裝入廢鋼時(shí)要旋轉(zhuǎn)爐蓋，因此沒(méi)有旋轉(zhuǎn)爐蓋時(shí)所產(chǎn)生的煙塵，爐前環(huán)境比以往電弧爐的干凈。 4.5 輸電質(zhì)量 ECOARC不會(huì)像以往電弧爐那樣當(dāng)電弧擊到廢鋼時(shí)而產(chǎn)生大的電力負(fù)荷變化，也能穩(wěn)定保持高的功率因素，減少閃爍和高次諧波。即使在大幅度減少電源設(shè)備(閃爍補(bǔ)償裝置，高次諧波過(guò)濾器)的情況下，也能改善通常所需的輸電質(zhì)量。 4.6 減少粉塵發(fā)生量 ECOARC是準(zhǔn)密閉爐，因此廢氣量少，結(jié)果豎爐內(nèi)的氣體流速小，有望減少粉塵的發(fā)生量，并將粉塵的發(fā)生量抑制在以往電弧爐的50左右。因此粉塵處理費(fèi)少，有助于降低生產(chǎn)成本。 5 操作實(shí)績(jī)

15、 ECOARC的1號(hào)爐已于2001年12月開(kāi)始投入生產(chǎn)，雖然平均吹氧量只有3032m3Nt左右，但對(duì)吹氧量為40m3Nt的爐子(數(shù)10爐)進(jìn)行歸納后可知，電力單耗為196kWht。由此換算可知，每吹入氧lm3Nt，電力單耗為6kWht左右。如果采用以往的電弧爐，氧換算成電力為3kWht，說(shuō)明ECOARC采用CO和CO2廢氣進(jìn)行連續(xù)高溫預(yù)熱的效果非常高。 另外，廢氣中的DXN類污染物在05ngTEQm3N以下，粉塵中的DXN類污染物在30ngTEQg以下，也沒(méi)有發(fā)生白煙和惡臭問(wèn)題。 6 結(jié)束語(yǔ) 為應(yīng)對(duì)環(huán)保的需要，日本開(kāi)發(fā)了環(huán)保型高效電弧熔化爐ECOARC。與以往電弧爐相比，它能大幅度減少電力單耗

16、，1號(hào)爐目前正在順利生產(chǎn)當(dāng)中。 ECOARC不僅能解決DXN類污染物、白煙和惡臭等環(huán)保問(wèn)題，而且能改善操作人員的作業(yè)環(huán)境。煉鋼用電弧爐存在著降低生產(chǎn)成本和環(huán)保這兩個(gè)對(duì)立的課題，ECOARC能同時(shí)解決這兩個(gè)課題，因而能為社會(huì)做出貢獻(xiàn)。煉鋼粉塵循環(huán)利用新工藝  發(fā)表日期：2006-7-8閱讀次數(shù)：1861 引 言 在煉鋼工藝過(guò)程中，添加到爐內(nèi)的原料中有2%的轉(zhuǎn)變成粉塵。據(jù)估計(jì)美國(guó)鋼鐵業(yè)年產(chǎn)粉塵量接近180萬(wàn)t，其中60萬(wàn)t由電爐煉鋼所產(chǎn)生，剩下的120萬(wàn)t粉塵全部由堿性氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法產(chǎn)生（BOP）。 煉鋼粉塵主要由氧化鐵組成，氧化鐵含量為7095%，其余的5%30%粉塵由氧化物雜質(zhì)組成，

17、如氧化鈣和其它金屬氧化物（主要是鋅），煉鋼粉塵中其它化合物是鐵鋅鐵素體、碳酸鈣、鐵鎂鐵素體和碳。堿性氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法產(chǎn)生的粉塵曾用于燒結(jié)生產(chǎn)的原料并在高爐內(nèi)循環(huán)利用。然而，近幾年此粉塵的循環(huán)利用被禁止，因?yàn)榇朔蹓m中鋅的含量高達(dá)2%7%。 鋅在煉鐵過(guò)程中屬于有害元素，因?yàn)楦郀t冶煉過(guò)程中，鋅易于形成爐瘤而限制爐內(nèi)固體和氣體的流動(dòng)。當(dāng)含鋅的粉塵再循環(huán)加入煉鋼爐后，幾乎所有的鋅汽化并再次成為粉塵。然而，在煉鋼工藝過(guò)程中，如果添加的粉塵鋅含量較高將最終導(dǎo)致鋼水中的鋅含量增加。從而有可能超過(guò)用戶所要求的鋅的含量標(biāo)準(zhǔn)。堿性氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法所產(chǎn)生的粉塵中鋅含量增加主要由于鍍鋅廢鋼的利用增加。 堿性氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法產(chǎn)

18、生的粉塵目前劃分為無(wú)害廢棄物。大部分粉塵未經(jīng)特殊處理。處理粉塵的費(fèi)用日益增加以及日益嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求一直是探索粉塵中氧化鐵在煉鐵或煉鋼工藝中循環(huán)利用經(jīng)濟(jì)有效方法的推動(dòng)力。 進(jìn)行此種研究的目的是開(kāi)發(fā)一種新工藝，此工藝能將堿性氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法產(chǎn)生的粉塵分離成兩個(gè)部分：富鐵部分和富鋅部分，這兩部分分別可在煉鐵/煉鋼工藝和煉鋅工藝中循環(huán)利用。因?yàn)闊掍摲蹓m中大部分的鋅與氧化鐵化合形成鐵鋅鐵素體，因此首先最重要的是決定如何將鋅鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸\和氧化鐵，其次是尋找一種方法使上述兩種氧化物加以分離。上述目標(biāo)通過(guò)研究鋅鐵素體的還原過(guò)程加以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)使用熱解重量分析儀以監(jiān)視還原過(guò)程的進(jìn)行。反應(yīng)后的最終產(chǎn)物使用氨

19、溶液進(jìn)行浸入處理以判斷氧化鋅和鐵鋅氧化物的分離程度。浸出溶液中鋅的含量通過(guò)原子吸收技術(shù)加以斷定。鋅鐵素體轉(zhuǎn)換成氧化鋅和氧化鐵的程度以及通過(guò)氨溶液浸出處理后兩種氧化物的分離程度通過(guò)對(duì)還原后的鋅鐵素體和浸出殘?jiān)M(jìn)行X射線衍射加以判定。2 利用H2/Ar混合氣體分解BOP粉塵新方法 為探索堿性氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法粉塵分解成鐵和氧化鋅的可能性，在低溫條件下使用H2/Ar混合氣體對(duì)高鋅含量粉塵進(jìn)行了還原試驗(yàn)。BOP粉塵還原/浸出處理的效果通過(guò)分析X射線衍射光譜加以判斷。結(jié)果顯示：在400°C、40%H2/Ar混合氣體條件下，BOP粉塵確實(shí)分解成氧化鋅和金屬鐵，氧化鋅隨后使用氨水浸出溶液進(jìn)行浸出處理，還原/浸出處理后,BOP粉塵中的的鋅被浸出，且浸出殘?jiān)惺墙饘勹F也有少量的氧化鐵，但氧化鐵的含