低碳經濟與轉爐技術分析

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1緊湊化煉鋼生產模式各工序技術的開發

實現轉爐煉鋼生產的緊湊化,即工序時間的最小化、銜接最優化是最大的節能措施[1]。萊鋼煉鋼廠針對生產實際,通過鐵水預處理-轉爐-精煉-連鑄等各工序的緊湊銜接,開發出全量鐵水預處理技術、轉爐錯峰操作模式、精準智能自動吹氬模式、連鑄“三恒”穩態控制工藝等,盡可能的實現能耗、物耗最低,促進低碳經濟模式的有效運行。

1.1全量鐵水脫硫技術的實施

為滿足快節奏、滿負荷、高效優質生產,煉鋼廠老區生產線2009年開始實施全量鐵水脫硫技術,主要通過脫硫扒渣工位的復合設置、改進噴槍氣化室結構尺寸、設計最佳噴槍插入深度、開發自動噴吹下料系統、改進噴槍材質及鐵水調溫控制等實施全量鐵水預處理技術,脫硫處理率達到90%以上,入爐鐵水[S]控制在0.020%以下,鎂粒利用率40%以上,回硫量控制在0.002%以內,鎂粒消耗由原來的0.45kg/t降低到0.26kg/,t入爐鐵水溫度波動范圍控制在20℃以內,滿足了轉爐高效生產的需求。

1.2轉爐冶煉模式的改進與自動化

1.2.1錯峰操作技術的開發煉鋼廠老區生產線轉爐爐料結構主要是鐵水加礦石,礦石的加入量最高能到80kg/t鋼,鐵礦石的加入,造成噴濺嚴重。煉鋼廠在遵循煉鋼原理的基礎上,通過爐渣組分控制、熔池溫度控制、變槍位控制和變氧壓控制組合技術的應用,打破常態反應規律,使轉爐吹煉初期爐渣泡沫化高峰、吹煉初期渣中(FeO)高峰與碳氧大量反應三者的時間點和峰值發生變化和移動,并根據鐵水硅和溫度對爐渣泡沫化高峰、渣中(FeO)含量高峰以及碳氧大量反應三者的時間點和峰值的影響,開發六種轉爐“錯峰”控制標準模式,不僅穩定轉爐操作,減輕了轉爐溢渣,有效避免了粘槍粘煙道等惡性事故的發生,而且節約氧氣2m3/t鋼,提高了氧槍槍齡,鋼鐵料消耗最低達到1058kg/t鋼,為低碳煉鋼提供了強有力的技術后盾。

1.2.2“一鍵式”煉鋼的成功實施萊鋼煉鋼廠對以副槍系統為基礎的智能煉鋼技術在120t轉爐進行試驗,通過穩定原材物料條件,提高設備裝備水平,實現設備自動控制,優化完善數據檢測、采集系統,建立轉爐冶煉底吹模型,增上視頻等相關設備,2008年5月120t轉爐實現了“一鍵式”煉鋼,2008年年底實現全封閉智能煉鋼,現3座120t轉爐全封閉智能煉鋼比率達到98.5%以上,自動化程度明顯提高,提高了冶煉節奏,減少了氧氣消耗,碳溫雙命中率提高,鋼水過氧化現象減少,鋼鐵料消耗大幅度降低。

1.3精準智能吹氬模式的開發

在吹氬位安裝智能吹氬控制系統,引進智能吹氬設備,在生產實踐中摸索,開發了8種精準自動吹氬模式,通過軟件開發,實現了氬氣流量的智能、精準控制,降低了氬氣消耗0.04m3/t左右,透氣磚使用壽命提高了10爐以上,并在系統中自動生成事故分析查詢吹氬歷史記錄,為解決鑄坯質量缺陷提供了依據,降低了軋材T[O]含量,改善了軋材質量。

1.4連鑄自動化與近終型化的發展

1.4.1建立標準化操作模式,實現“三恒”穩態控制制定轉爐冶煉標準化操作指導書,落實轉爐“恒容恒熱”裝入制度和標準化操作模式,建立連鑄機“恒拉速”、“恒溫度”、“恒液面”三恒穩態控制工藝,通過西門子公司提供的OPCServer(用于過程控制的OlE)和VisualBasic語言,編制數據自動采集和發送程序,開發了“三恒”數據自動采集評價體系。按照“時間最短、溫降最小”的原則組織生產,實現了轉爐、精煉、連鑄均衡穩定精益高效生產,以“三恒”操作為基礎的穩態控制工藝提高了煉鋼各工序的配合意識,使生產工序更加緊湊,確保生產的穩定順行,有效提高了鑄坯質量,降低了工序能耗。

1.4.2以大規格超薄近終型異形坯工藝技術為代表的低碳產品的開發近終型異形坯直接軋制H型鋼具有質優、節能、環保的優勢,成為國際冶金技術的發展趨勢,萊鋼大規格超薄近終型異形坯連鑄機于2005年投產,實現了生產流程的簡單化、緊湊化、大型化和連續化,同傳統工藝相比,減少了軋制道次4~6道,提高軋材生產效率15%~20%,降低能耗13.62kgce/,t提高軋材成材率2.46%,實現了環保、節能、高效、低碳的目標。煉鋼廠先后開發了F型鋼、圓管坯等低碳產品,拓寬了萊鋼的產品結構,為低碳產品探出捷徑。

2轉爐煉鋼過程系統低溫控制技術的研究

煉鋼廠在穩定工藝操作的基礎上,實施全廠鋼水低溫運行制度,節能效果顯著。采取優化轉爐出鋼口材質及尺寸、鋼包保溫、鋯質耐火纖維在包蓋系統上的研究應用、合金在線高溫烘烤、鋼包紅凈出鋼、連鑄系統保溫等集成技術,實現了轉爐煉鋼系統溫度控制的低溫均衡可控有效,將轉爐平均出鋼溫度由實施前的1680℃降低到實施后的1655℃。轉爐出鋼溫度的降低,明顯提高轉爐爐齡,降低生產成本,節約過程能源消耗。

3二次能源的回收利用及環保配套設施的完善,成為煉鋼廠低碳經濟的推動力

3.1優化煤氣回收工藝參數,穩定煤氣回收

老區生產線在確保煤氣品質的情況下,對煤氣回收程序進行了修改和完善,設定開始和結束回收時的CO含量,確定最佳回收時間;同時控制轉爐的升、降罩的時機,采用全密閉裙罩回收,同時對系統各點的壓力分配進行調整,使每爐鋼回收時間由原來的6.5min增加到目前的8min,目前萊鋼煉鋼廠老區煤氣回收達到85m3/t以上,煤氣并網由過去的20m3/t增加到現在的近50m3/t。

3.2干法除塵適應性改造,降低煙塵含量,提高煤氣回收

煉鋼廠新區生產線干法除塵系統存在的問題制約了120t轉爐的正常生產和轉爐煤氣回收利用,也影響了環保指標達標。煉鋼廠通過對干法除塵系統備件的國產化改造,采用先進的除塵系統整體切換工藝模式,實現了干法除塵故障狀態下的快速整體切換,同時在煤氣回收系統安裝一套煤氣冷卻裝置,解決了煤氣溫度高的問題,在靜電除塵器系統后部增設一臺DN3600、高25.5m的泄爆水封,回收側煤氣管道如果爆炸,泄爆水封泄進行壓,保護回收側煤氣柜的安全。通過改造,大大降低了設備維修費用,故障停機率為零,轉爐煤氣回收達到了130m3/t鋼,煤氣含塵量<10mg/Nm3,比傳統的濕法除塵節約水耗0.09m3/,t也滿足了節能減排和環保要求。

4清潔生產審核的實施

自覺參與清潔生產審核,督促清潔生產項目的實施,煉鋼廠于2008年1月~12月開始了第二輪清潔生產審核,通過全員征集清潔生產方案、審核師咨詢、技術專家的現場指導以及進行物料平衡計算等多種途徑,共提出清潔生產方案33個,并全部實施完畢,其中無/低費方案26個、中/高費方案7個。通過清潔生產審核,33個清潔生產方案全部實施完畢,可減少煙塵排放65.5t/年,煙塵削減率7.9%,削減污染物排放產生效益為1.8萬元/年,實現了從源頭減少廢物的產生,實現由末端治理向污染預防和生產全過程控制轉變。

5結語

煉鋼廠低碳經濟僅僅處在初級探索階段,真正的低碳經濟還必須通過自身工藝結構調整,增加循環經濟、節能減排投入,以能源利用高效化、減量化和技術節能為核心,利用技術創新理念進行節能減排,以提高能源利用率、降低能源消耗、促進治污減排為目標,促進低碳排放的大幅消減。