高爐—轉爐區(qū)段工藝技術界面熱能工程分析.pdf

1、鋼鐵生產流程包含了化學冶金—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—轉爐區(qū)段工藝技術界面是鋼鐵生產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，也是關系到鋼鐵生產流程整體優(yōu)化的關鍵區(qū)段。近年來，對高爐—轉爐區(qū)段進行了廣泛的研究，但研究主要集中在區(qū)段生產過程的物流調控、鐵水供應質量及單體工藝設備優(yōu)化及工藝技術的研究方面，而關于區(qū)段能耗和環(huán)境負荷分析

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

3、動力學特征是“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、轉爐設備容量對應關系，分析了高爐—轉爐區(qū)段緩沖力變化的規(guī)律和時間節(jié)奏的協(xié)調性。 由于高爐鐵水輸送—儲存—預處理方式存在多種方法和不同組合方式，根據(jù)鐵水儲運裝置、鐵水預處理組織方式的不同將高爐—轉爐區(qū)段工藝技術界面歸納為七種模式：小高爐—小轉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、水預脫硫模式和大高爐—大轉爐流程適用的魚雷罐鐵水預脫硫模式、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—專用轉爐鐵水脫磷模式(簡稱為專用轉爐鐵水脫磷模式)等。 通過對不同工藝技術界面模式的時間解析，建立了區(qū)段能耗與環(huán)境負荷的計算模型。從運行節(jié)奏、運行過程鐵水溫降、能源消耗和環(huán)境負荷等方面分析了高爐—轉爐區(qū)段不同工藝技術界面模式的優(yōu)劣，質疑了高爐—轉爐區(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)境負荷指標也最差。對于大高爐—大轉爐流程而言，專用轉爐鐵水脫磷模式下的各項指標較魚雷罐鐵水預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—大轉爐流程的各項區(qū)段指標均優(yōu)于小高爐—小轉爐流程。通過分析，得出了在高爐—轉爐區(qū)段工藝技術界面鐵水承接容器采用兌鐵包更適合未來工藝技術界面的發(fā)展趨勢的結論，并提出了兩種未來可能

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

7、高爐—大轉爐流程，但兩者采用的工藝技術界面模式不同，比較分析表明，專用轉爐鐵水脫磷模式的時間節(jié)奏較快，各項指標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—大轉爐流程發(fā)展鐵水“三脫”功能的界面模式是有利的。 基于轉爐工序“負能煉鋼”的特點，對轉爐工序最小能耗做了專題討論，提出了轉爐工序最小能耗的概念。針對能源分析與計算的要求，提出了轉爐工序能耗分析與評價的基準能耗方法。分析了小型轉爐“負能煉鋼”與轉