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低碳綠色理念下高爐煉鐵技術(shù)的應(yīng)用要求分析,冶金工程論文本篇論文目錄導(dǎo)航:【】【】【】【】【】低碳綠色理念下高爐煉鐵技術(shù)的應(yīng)用要求分析高爐煉鐵論文范文:低碳綠色理念下高爐煉鐵技術(shù)的應(yīng)用要求分析內(nèi)容摘要:作為鋼鐵冶金行業(yè)煉鐵工藝應(yīng)用的重要環(huán)節(jié),高爐煉鐵技術(shù)的應(yīng)用對于我們國家工業(yè)當(dāng)代化發(fā)展具有深入影響;出于高爐煉鐵能源消耗大、污染物排放多等問題,在新時期的煉鐵技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)注重生產(chǎn)經(jīng)過的低碳化、綠色化控制。本文在闡述高爐煉鐵技術(shù)功能的基礎(chǔ)上,就低碳綠色理念下高爐煉鐵技術(shù)的應(yīng)用要求展開分析,并指出面向?qū)淼牡吞季G色高爐煉鐵技術(shù)創(chuàng)新重點,期望能實現(xiàn)高爐煉鐵技術(shù)的系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,繼而降低煉鐵經(jīng)過的能源消耗和污染物排放,促進(jìn)高爐煉鐵產(chǎn)業(yè)的綠色化、可持續(xù)發(fā)展。本文關(guān)鍵詞語:低碳綠色;高爐煉鐵;發(fā)展要求;技術(shù)創(chuàng)新;作者簡介:馬印亭,男,生于1971年,漢,山東濟(jì)南人,本科,中級,研究方向:高爐操作、高爐環(huán)保與安全。;新時期的高爐煉鐵具有集約化、大型化的特征,而且冶鐵經(jīng)過長壽化、高效化的優(yōu)勢較為明顯。但不可否認(rèn)的是,即使計算機技術(shù)推動了煉鐵工藝的智能化發(fā)展,但現(xiàn)前階段的煉鐵生產(chǎn)仍然存在能源消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重的問題,這不符合我們國家綠色、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,基于此,在新時期的高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展中,應(yīng)注重?zé)掕F生產(chǎn)技術(shù)朝著低碳綠色化方向的轉(zhuǎn)變。1高爐煉鐵技術(shù)的基本功能對照其他煉鐵技術(shù)可知,高爐煉鐵技術(shù)本身具有構(gòu)造簡單的特點,除復(fù)原器和滲碳器、熔煉器外,能源轉(zhuǎn)換器、廢棄物消納出納處理器等都是其重要的組成部分[1]〔見圖1〕。這四個部分在詳細(xì)功能上具有一定的差異性。圖1高爐煉鐵技術(shù)框架〔1〕復(fù)原器和滲碳器。高爐煉鐵技術(shù)框架下,焦炭是重要的燃料、復(fù)原劑。在整個冶鐵經(jīng)過中,復(fù)原器和滲碳器在液態(tài)生鐵的獲取中發(fā)揮著重要作用。在上升煤氣流、下降爐料相向運動中,經(jīng)過復(fù)原器和滲碳器的作用,高爐冶金三傳一反的控制目的得以有效實現(xiàn)。值得注意的是,三傳一反目的的是實現(xiàn)受高爐高溫復(fù)原工作的引向,基于此,應(yīng)充分考慮高爐高溫復(fù)原工作的實現(xiàn)效果,并在確保骨架穩(wěn)定的情況下,正確處理生鐵滲碳問題?!?〕熔化器與質(zhì)量調(diào)控器。高爐還具有為轉(zhuǎn)爐作業(yè)提供原料的作用,經(jīng)高爐處理后,優(yōu)質(zhì)的液態(tài)生鐵會被轉(zhuǎn)送至轉(zhuǎn)爐;從這一層面來看,高爐起到熔化器的作用。在固態(tài)鐵氧化物礦物熔化中,整個高爐的生產(chǎn)經(jīng)過和復(fù)原方式還具有連續(xù)性、不間斷性特點。值得注意的是,在煉鐵經(jīng)過中,通過高爐可實現(xiàn)鐵水質(zhì)量、成分的控制,這樣不僅實現(xiàn)了鐵水成分的有效控制,而且高精度地把控了鐵水的偏差、溫度,在該環(huán)節(jié)中,高爐充當(dāng)質(zhì)量調(diào)控器的職能?!?〕能源轉(zhuǎn)化器。高爐煉鐵經(jīng)過牽涉較多的能源轉(zhuǎn)換,就煤粉、焦炭以及高溫?zé)犸L(fēng)而言,其在爐內(nèi)的高溫下最終會被轉(zhuǎn)化為熔渣和高爐煤氣等;而固態(tài)鐵氧化物礦物最終被轉(zhuǎn)化成了液態(tài)的鐵水。在當(dāng)代生產(chǎn)形式下,除余能顯熱回收技術(shù)外,TRT技術(shù)在高爐煉鐵中也得到了廣泛應(yīng)用,其使得高爐能源轉(zhuǎn)化器的職能得到了充分發(fā)揮,有效地保證了能源轉(zhuǎn)化的效率和質(zhì)量,TRT技術(shù)能源轉(zhuǎn)換率超過90%,這也為高爐擁有生命力奠定了基礎(chǔ)?!?〕廢棄物消納出納處理器。除鐵水等主要產(chǎn)物外,高爐也會產(chǎn)生一定的固體廢棄物,此時基于高爐煉鐵良好的廢棄物消納出納處理功能,可實現(xiàn)這些廢棄物的有效利用,這對于環(huán)境保衛(wèi)也有突出作用。從廢棄物消納出納經(jīng)過來看,除焦化、燒結(jié)工序外,球團(tuán)工序等也是廢棄物消納出納的重要環(huán)節(jié),其能有效促進(jìn)鋼鐵廠循環(huán)經(jīng)濟(jì)目的的實現(xiàn)。2低碳綠色理念下高爐煉鐵技術(shù)的應(yīng)用要求〔1〕高爐煉鐵技術(shù)低碳綠色發(fā)展的時代環(huán)境。第七十五屆聯(lián)合國大會上,承諾我們國家二氧化碳排放力爭于2030年前到達(dá)峰值,并且到2060年前,我們國家將實現(xiàn)碳中和[3].基于這一目的,在工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,必須堅持走碳中和之路,實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的低碳化綠色化轉(zhuǎn)變。就鋼鐵行業(yè)而言,其在生產(chǎn)中碳排放量較多,基于碳排放峰值的硬約束,應(yīng)注重鋼鐵生產(chǎn)減碳管理,高爐環(huán)節(jié)首當(dāng)其沖?!?〕高爐煉鐵技術(shù)低碳綠色發(fā)展的新要求。基于十四五發(fā)展目的,在鋼鐵產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展中,必須實現(xiàn)鋼鐵智能制造與低碳綠色發(fā)展的有機結(jié)合,繼而促進(jìn)我們國家向鋼鐵強國的邁進(jìn)。在鋼鐵智能制造+低碳綠色發(fā)展總目的下,新時期的高爐煉鐵技術(shù)應(yīng)用還需知足下面要求:其一,在高爐煉鐵技術(shù)應(yīng)用中,應(yīng)開發(fā)專業(yè)化+一體化的分布式能源利用方案,并在1+7系統(tǒng)下,為高效能、低成本的智慧綠色鋼鐵產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。其二,基于高爐煉鐵技術(shù)創(chuàng)新需要,在實際生產(chǎn)中應(yīng)打造綠色制造的環(huán)保硬科技,深化TRT、BPRT、SHRT等技術(shù)的應(yīng)用,通過高爐煉鐵流程、系統(tǒng)、關(guān)聯(lián)等技術(shù)的銜接,知足高爐煉鐵技術(shù)應(yīng)用的功能需要。其三,針對制造綠色的發(fā)展要求,應(yīng)在整個行業(yè)內(nèi)設(shè)計并使用綠色生產(chǎn)的綠方案,通過智慧綠色系統(tǒng)充當(dāng)高爐煉鐵的新引擎,進(jìn)而解決發(fā)展難題,實現(xiàn)能源互聯(lián)、高效先進(jìn)和生態(tài)環(huán)保的有機統(tǒng)一。3基于低碳綠色理念的高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展設(shè)計〔1〕技術(shù)發(fā)展理念設(shè)計。雙循環(huán)格局下,要實現(xiàn)高爐煉鐵技術(shù)的低碳、綠色化發(fā)展,就必須以提升生產(chǎn)技術(shù)運行效率為基礎(chǔ),以降低生產(chǎn)運行成本為目的,以減少運行排放為保證,促進(jìn)高爐煉鐵質(zhì)量效益、經(jīng)濟(jì)效益生態(tài)協(xié)調(diào)效益目的的實現(xiàn),到達(dá)促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目的。值得注意的是,在技術(shù)發(fā)展理念設(shè)計中,還應(yīng)對高爐運行的經(jīng)過予以科學(xué)控制,繼而為合理生產(chǎn)指標(biāo)的設(shè)置與評價創(chuàng)造良好條件。另外,在高爐先進(jìn)煉鐵技術(shù)應(yīng)用中,應(yīng)協(xié)調(diào)其與綠色生產(chǎn)技術(shù)之間的關(guān)系,通過全新的管理體系,實現(xiàn)高爐煉鐵的低碳綠色化發(fā)展?!?〕生產(chǎn)流程創(chuàng)新設(shè)計?;诘吞季G色理念指導(dǎo),在高爐煉鐵技術(shù)流程創(chuàng)新中,還應(yīng)注重下面重點:其一,出于高爐生產(chǎn)動態(tài)協(xié)同運行目的考慮,在技術(shù)流程設(shè)計中,應(yīng)將協(xié)同運行目的作為出發(fā)點,通過綜合研判、合理取舍等方式方法的應(yīng)用,對既有的運行流程進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整,以此來到達(dá)生產(chǎn)構(gòu)造優(yōu)化、生產(chǎn)流程集約的目的,確保高爐生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化整合效果的實現(xiàn)。其二,在全新的高爐煉鐵技術(shù)流程網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,應(yīng)系統(tǒng)分析既有流程運行特征,逐步摒棄既有技術(shù)流程中不合理的成分,繼而使得高爐煉鐵技術(shù)構(gòu)造、功能和生產(chǎn)效率得到全面優(yōu)化。值得注意的是,在新時期的生產(chǎn)流程優(yōu)化中,應(yīng)從物質(zhì)流、能量流、信息流三個層面入手,進(jìn)行生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的全面優(yōu)化。其三,當(dāng)代生產(chǎn)形式下,自動化技術(shù)、智能技術(shù)在高爐煉鐵中的應(yīng)用不斷深切進(jìn)入,基于當(dāng)代信息技術(shù)的融合應(yīng)用,還應(yīng)以以互聯(lián)網(wǎng)+為支撐對高爐煉鐵的操作及界面進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化,實現(xiàn)行業(yè)大系統(tǒng)資源分享提高智能化自控水平,及廠生產(chǎn)調(diào)度的信息化管理〔見圖2〕。圖2高爐煉鐵反響流程〔3〕低碳綠色融合后的技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計。將低碳綠色理念融入高爐煉鐵技術(shù)后,其設(shè)計理念、設(shè)計方式方法也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。基于此,在新時期低碳綠色高爐煉鐵技術(shù)應(yīng)用中,應(yīng)從流程工程學(xué)角度出發(fā),對高爐煉鐵的工藝布置、時間關(guān)系、空間關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,同時在生產(chǎn)中,應(yīng)考慮技術(shù)體系下幾何空間內(nèi)的能量、物質(zhì)運行效率,除此之外新時期的高爐煉鐵技術(shù)應(yīng)用設(shè)計還需考慮能源少量、產(chǎn)出增量、污染減量要求,以此來實現(xiàn)高效生產(chǎn)與節(jié)能減排的有機統(tǒng)一。4基于低碳綠色理念的高爐煉鐵技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用〔1〕高爐精料技術(shù)。作為高爐煉鐵生產(chǎn)能耗控制的有效手段,高爐精料技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)注重下面重點:其一,在詳細(xì)爐料使用中,應(yīng)確保爐料構(gòu)造的合理性;即為了減少爐料使用,降低生產(chǎn)成本,在爐料使用控制階段,應(yīng)注重運籌學(xué)理論、數(shù)學(xué)模型的系統(tǒng)使用,同時應(yīng)對爐料資源特點和我們國家生態(tài)環(huán)境特點進(jìn)行系統(tǒng)分析,實現(xiàn)爐料使用與企業(yè)生產(chǎn)實際情況的有機統(tǒng)一?;诘吞季G色理念控制需要,在我們國家現(xiàn)前階段的高爐生產(chǎn)中,在重點分析爐料使用情況前提下,充分考慮國際政治因素,無法獲取大量高檔次鐵礦石的應(yīng)對方案要早做考慮,獲取技術(shù)的途徑。其二,在高爐精料技術(shù)應(yīng)用中應(yīng)進(jìn)一步改善爐料冶金性能,在保證爐料經(jīng)濟(jì)性、合理性的同時,提升爐料理化性能的穩(wěn)定性。其三,應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化爐料分布及控制技術(shù),通過高精度的爐料分布,提升爐料的利用效率,降低高爐煉鐵能源消耗?!?〕高爐長壽技術(shù)。基于高爐長壽技術(shù)利用,可有效延長高爐的使用壽命,這對于降低煉鐵經(jīng)濟(jì)成本具有深入影響。一方面,針對當(dāng)下使用的高爐,應(yīng)通過內(nèi)型優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行爐體的內(nèi)型優(yōu)化,如通過增加死鐵層深度的方式,預(yù)防爐缸鐵水環(huán)流、毀壞問題,而出于富氧噴煤冶煉考慮,則應(yīng)該適當(dāng)增加爐缸的直徑和爐缸高度。另一方面,在長壽爐體構(gòu)造應(yīng)用中,除使用科學(xué)冷卻技術(shù),還應(yīng)注重高效銅冷卻壁等單元的應(yīng)用,進(jìn)一步延長高爐的使用壽命。除此之外,在高爐使用中,應(yīng)對爐體耐火材料技術(shù)參數(shù)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行控制,確保爐體施工知足煉鐵需要。〔3〕富氧噴煤技術(shù)。富氧噴煤技術(shù)不僅能實現(xiàn)爐缸風(fēng)口回旋區(qū)工作狀態(tài)的有效改善,而且能提升煤粉燃燒率,保證噴煤總量;這樣煉鐵生產(chǎn)中的爐腹煤氣量會大大減少,其在保證高爐透氣性的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了燃料能耗的有效控制。新時期,為及進(jìn)一步提升富氧噴煤技術(shù)應(yīng)用水平,除考慮精料指數(shù)、長壽性能外,還需要對富氧噴煤技術(shù)的操作經(jīng)過進(jìn)行系統(tǒng)分析,以此來保證技術(shù)控制的優(yōu)良性,以此為特征實現(xiàn)煤比到達(dá)200kg/t以上,燃料比到達(dá)485kg/t,這將是當(dāng)代高爐煉鐵競爭力的希望所在?!?〕高風(fēng)溫技術(shù)。使用高風(fēng)溫技術(shù)的目的在于降低高爐運行焦比,同時能起到提升噴煤量的目的,保證能源轉(zhuǎn)換的整體效率。新時期,高風(fēng)溫技術(shù)的應(yīng)用大體可分為下面類型:其一,在低溫預(yù)熱技術(shù)下,進(jìn)行空氣與煤氣的雙預(yù)熱處理,以此來富化煤氣,確保風(fēng)溫到達(dá)高爐煉鐵的運行要求,且能充分知足低碳綠色控制需要。其二,優(yōu)化熱風(fēng)爐的燃燒經(jīng)過,如在考慮氣流運動規(guī)律的基礎(chǔ)上,進(jìn)行熱風(fēng)爐氣流分布情況的優(yōu)化,確保爐內(nèi)氣流運行的均勻分布,實現(xiàn)均勻傳熱,提高換熱效率的同時能夠提高熱風(fēng)爐壽命。其三,結(jié)合高效生產(chǎn)需要,對高爐的熱風(fēng)管道進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化,譬如在管道中使用無過熱-低應(yīng)力設(shè)計體系,該體系下,管道的應(yīng)力會進(jìn)一步降低,管道膨脹問題會得到高效處理;使用納米涂層技術(shù),降低對外傳熱,提高熱風(fēng)爐效率。其四,在熱風(fēng)爐操作優(yōu)化中,操作人員可從整體角度出發(fā),科學(xué)設(shè)定熱風(fēng)爐的工作周期的燃燒強度,提升熱風(fēng)爐整體的換熱效率;該技術(shù)對于降低燃燒消耗,減少有害物質(zhì)排放極有幫助。在等待通過以上系統(tǒng)優(yōu)化,實現(xiàn)高爐操作不斷優(yōu)化而使得高爐煤氣熱值不斷降低下獲得1250℃以上高風(fēng)溫,這將是是實現(xiàn)低品質(zhì)能源高效利用和高效能源轉(zhuǎn)換優(yōu)化的綜合技術(shù)措施?!?〕煤氣除塵技術(shù)。采用煤氣干法除塵技術(shù),能有效降低煤氣燃燒的污染物排放,促進(jìn)節(jié)能減排、綠色生產(chǎn)目的的實現(xiàn)。就當(dāng)前而言,煤氣干法除塵-TRT耦合技術(shù)得以協(xié)調(diào)發(fā)展,在實際應(yīng)用中,還應(yīng)注重煤氣溫度的在線監(jiān)控--不過分追求低頂溫,以獲得最佳的發(fā)電量,為碳中和開拓新路,同時應(yīng)對脈沖噴吹清灰技術(shù)應(yīng)用、煤氣含塵量等要素進(jìn)行監(jiān)測,以此來提升煤氣除塵效果,促進(jìn)高爐煉鐵的低碳化、綠色化發(fā)展。5結(jié)束語高爐煉鐵本身是當(dāng)代鋼鐵加產(chǎn)業(yè)中的關(guān)
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