word 轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對煉鋼工序能耗的影響

1、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對煉鋼工序能耗的影響?38?鋼鐵技術(shù)2011年第3期?節(jié)能環(huán)保?轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對煉鋼工序能耗的影響侯祥松?賈艷艷,(1,中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司動力設(shè)計(jì)部,重慶4000132,重慶賽迪冶煉裝備系統(tǒng)集成工程技術(shù)研究中心有限公司,重慶401122)【摘要】降低轉(zhuǎn)爐工序能耗,實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼是鋼鐵工業(yè)節(jié)能減排的重要工作,本文研究了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對煉鋼工序能耗的影響.研究表明,當(dāng)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率達(dá)到0.7萬噸/公稱噸.年以上時,可以實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼.轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的提高可以降低噸鋼電耗,氧氣氮?dú)獾南?并且有利于余熱蒸汽的回收,因此,轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的提高有利于轉(zhuǎn)爐工序能耗水平的降低.【關(guān)鍵詞】轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率

2、工序能耗轉(zhuǎn)爐煤氣蒸汽我國是世界最大的產(chǎn)鋼國,同時也是資源,能源相對匱乏的國家,實(shí)施節(jié)能減排是保證我國鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵.我國轉(zhuǎn)爐鋼比例超過90%,因此,推廣轉(zhuǎn)爐”負(fù)能煉鋼”技術(shù)對煉鋼實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo),保證鋼鐵工業(yè)健康發(fā)展具有重要意義”.2010年,我國重點(diǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)爐工序能耗為一0.16kgce/t,比2009年下降2.79kgce/t,重點(diǎn)企業(yè)平均水平實(shí)現(xiàn)了”負(fù)能煉鋼”.本文主要分析轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對煉鋼工序能耗的影響.為了分析和比較的方便,本文所指的煉鋼工序能耗均特指轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能耗,不包括鐵水脫硫,精煉和連鑄等工序的能耗.1轉(zhuǎn)爐煉鋼能耗的主要影響因素轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中消耗的能源介質(zhì)主要有電

3、能和各種燃?xì)?此外,轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中使用的冷卻水,氧氣,氮?dú)?氬氣和壓縮空氣也是能量的載體,冷卻水,氧氣,氮?dú)?氬氣和壓縮空氣的消耗也是能耗的一種體現(xiàn)方式.轉(zhuǎn)爐煉鋼的過程中,通過轉(zhuǎn)爐煤氣和余熱蒸汽的回收,可以回收一部分能量.負(fù)能煉鋼的含義是指煉鋼過程中回收的能量(轉(zhuǎn)爐煤氣和蒸汽)大于煉鋼過程中實(shí)際消耗的能量.某鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中能耗情況如表1所示.表l中各種介質(zhì)的能耗可以利用能量橋表示,如圖1.表1轉(zhuǎn)爐煉鋼能耗情況轉(zhuǎn)爐電力清水軟水氮?dú)庋鯕鈿鍤饣厥栈厥彰簹廪D(zhuǎn)爐蒸汽消耗煤氣圖1轉(zhuǎn)爐煉鋼流程的能量橋由圖l可知,轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)過程中,對整個工序能耗影響最大的因素為轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的電耗,2011年第3期

4、鋼鐵技術(shù)?39?氮?dú)夂脱鯕獾南?轉(zhuǎn)爐煤氣的回收與消耗以及蒸汽的同收量,因此研究轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對煉鋼工序能耗的影響,需要分析轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對上述4個因素的影響.2轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對煉鋼工序能耗的影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率指的是煉鋼生產(chǎn)能力的發(fā)揮程度,轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率與轉(zhuǎn)爐煉鋼的設(shè)備,所煉的鋼種,鐵水條件,物流調(diào)度,操作水平等岡素有關(guān),可以片j單位時間t內(nèi)單位公稱容積的煉鋼量來表不op-q.t本文以單位公稱容積每年煉的萬噸鋼量來表示轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率,故其單位為萬噸/公稱噸.年.轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)周期to由必要時間t和非必要時間t2兩部分組成,其中必要時間t.包括煉鋼生產(chǎn)必要的吹氧期和倒鐵水,出鋼等工序所需要的必要時問之合;而

5、非必要時間主要是由于鐵水調(diào)度,等待,返i:等原因引起的時間延長.to=i+t2(2)針對某一個鋼鐵企業(yè),當(dāng)冶煉的鋼種,鐵水成分穩(wěn)定時,必要時間t是確定的,轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的高低主要與非必要時間t2有關(guān),轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率越高,必要時間t2越短.為了研究轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對煉鋼工序能耗的影響,對國內(nèi)21家鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐年產(chǎn)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),這些企業(yè)的轉(zhuǎn)爐公稱容積涵蓋了60250t,轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率為0.21.63萬噸/公稱噸.年.統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2所示.一驛8bd世h罹蠖-i!一?,0o04012162d產(chǎn)效埤(萬/公稱屯?年)圖2煉鋼工序能耗與轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的關(guān)系圖2表明,煉鋼工序平均能耗隨著生產(chǎn)效率的提高而.卜降.當(dāng)轉(zhuǎn)爐生

6、產(chǎn)效率低于0.7萬噸/公稱噸.年時,煉鋼1序平均能耗大于零,不能實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼;當(dāng)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率高于0.7萬噸/公稱n屯.年時,煉鋼工序平均能耗小于零,可以實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼.在圖2中,由于各個企業(yè)的轉(zhuǎn)爐設(shè)備狀況,冶煉鋼種,操作水平,管理水平等均有差異,統(tǒng)計(jì)得到的轉(zhuǎn)爐工序能耗差異較人,統(tǒng)計(jì)結(jié)果比較分散.不同企業(yè),相同公稱容積,相似轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對應(yīng)的煉鋼工序能耗差異達(dá)可達(dá)15kgce,說明日前我國轉(zhuǎn)爐煉鋼工序的能量回收水平差異較大,對于能量回收水平較低的企業(yè),通過提高操作水平和能源管理水平,降低煉鋼工序能耗的潛力還較大.為了進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對煉鋼工序能耗的影響規(guī)律,并排除操作水平,設(shè)備配置等因素的影

7、響,對某企業(yè)2010年下半年的生產(chǎn)和能耗情況進(jìn)行了分析.調(diào)研的煉鋼分廠裝備了公稱容積為60t的轉(zhuǎn)爐,生產(chǎn)節(jié)奏非常緊湊,月平均生產(chǎn)效率在1.471.78萬噸/公稱噸.年之間.該企業(yè)轉(zhuǎn)爐煤氣匣】收量和余熱蒸汽同收量均由車間統(tǒng)一計(jì)量,由于煤氣柜柜容滿拒收的轉(zhuǎn)爐煤氣量通過計(jì)算進(jìn)行了修正.在調(diào)研期間,該企業(yè)設(shè)備情況穩(wěn)定,術(shù)進(jìn)行停爐大修.鐵水情況和冶煉鋼種也未發(fā)生較人變化,主要是由于市場原因調(diào)整了多個煉鋼分廠的作業(yè)率.在調(diào)研期間,轉(zhuǎn)爐工序能耗與生產(chǎn)效率的關(guān)系如圖3所示.生產(chǎn)效率(萬噸/公稱噸?年)圖360t轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能耗與生產(chǎn)效率的關(guān)系該企業(yè)轉(zhuǎn)爐為公稱容積等于60t的小轉(zhuǎn)爐,轉(zhuǎn)爐煉鋼工序的能量回收水平從

8、整體上講不高,轉(zhuǎn)爐煤氣,蒸汽的回收水平均低于行業(yè)內(nèi)平均值,轉(zhuǎn)爐工序能耗維持在一0.68一2.92kgce之間.在調(diào)?40?鋼鐵技術(shù)2011年第3期研期間,轉(zhuǎn)爐工序能耗隨著生產(chǎn)效率的下降而降低3轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率影響的分析為了進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對煉鋼工序能耗的影響規(guī)律,分別分析了轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中的電耗,氮?dú)夂脱鯕獾南?轉(zhuǎn)爐煤氣的回收與消耗以及蒸汽的回收量四個因素隨著轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的變化趨勢.3.1轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對電耗的影響轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對電耗的影響如圖4所示,其中,轉(zhuǎn)爐煉鋼工序的電耗主要為泵與風(fēng)機(jī)的電耗.生產(chǎn)效率(萬屯,公稱噸?年)圖4轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對電耗的影響如圖4所示,轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對電耗的影響較大.這

9、主要是由于電爐的除塵風(fēng)機(jī),冷卻水循環(huán)泵等設(shè)備在非必要時間需保持運(yùn)行,而生產(chǎn)效率較低往往導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐非必要時間的延長,在非必要時間t2的電耗增加,故噸鋼電耗增加.除塵風(fēng)機(jī)安裝變頻器后可以根據(jù)煉鋼工序的進(jìn)度調(diào)節(jié)電機(jī)功率,非必要時間t2的電耗可以通過增加變頻器而降低.變頻器的節(jié)能效益與非必要時間如有關(guān),故調(diào)研鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)效率,可以為是否安裝變頻器提供設(shè)計(jì)依據(jù).3.2轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對氮?dú)庋鯕庀牡挠绊懺跓掍撋a(chǎn)中,氧氣是鐵水脫碳反應(yīng)的氧化劑,氮?dú)鈩t主要用于攪拌和密封等.由于氮?dú)夂脱鯕庥脩敉ǔ：脱鯓寗幼鬟B鎖,故氮?dú)夂脱鯕獾南呐c非必要時間t2關(guān)系不大.圖5表示了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率與氮?dú)?氧氣消耗的關(guān)系.由圖5可知

10、,轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的提高,特別是吹氧脫碳效率的提高,可以加快冶煉進(jìn)度,即0z與鐵水中反應(yīng)的效率提高,降低了未反應(yīng)的0與轉(zhuǎn)爐煤氣中的c0反應(yīng),氮?dú)?氧氣的消耗減少.其中氧氣消耗量隨著轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率提高而減少的趨勢較氮?dú)飧用黠@./器基蚓耀z0圖5轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對氮?dú)庋鯕庀牡挠绊?.3轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對轉(zhuǎn)爐煤氣回收的影響由圖1可知,轉(zhuǎn)爐煤氣回收的量在整個轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能耗中占的份額最大,轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的高低對轉(zhuǎn)爐煉鋼工序的能耗有決定性的影響.影響轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的因素很多,主要與操作制度,回收標(biāo)準(zhǔn),轉(zhuǎn)爐煤氣柜運(yùn)行情況等有關(guān).在操作制度中,吹氧時是否降罩對轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的影響很大.轉(zhuǎn)爐煤氣回收的標(biāo)準(zhǔn)對轉(zhuǎn)爐煤氣回收

11、量的影響也很大,目前,鋼鐵企業(yè)一般根據(jù)轉(zhuǎn)爐煤氣中c0和0z的含量確定是否回收,各企業(yè)回收標(biāo)準(zhǔn)的差異,對轉(zhuǎn)爐煤氣的回收量和轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值有影響.圖6表示了不同轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對應(yīng)的轉(zhuǎn)爐煤氣回收量.器g咖匣生產(chǎn)效率(萬噸,公稱噸?年)圖6轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的影響2011年第3期鋼鐵技術(shù)?41?圖6表明,隨著轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的提高,轉(zhuǎn)爐煤氣回收量略有降低,但降低的趨勢不明顯,說明轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對轉(zhuǎn)爐煤氣同收量的影響,對整個工序能耗降低的貢獻(xiàn)較小,而且是負(fù)的.轉(zhuǎn)爐煤氣中的有效成分為c0,是鐵水中的c與氧氣反應(yīng)生成的.按照理論計(jì)算,可回收的c0的量應(yīng)該與吹氧量成正比,但是與圖5中轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率與氧氣消耗量

12、的關(guān)系相比,轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的變化趨勢要平緩得多.這主要是岡為,當(dāng)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率低,生產(chǎn)不緊湊時,吹氧期之問的時間間隔被拉長,使得轉(zhuǎn)爐煤氣回收系統(tǒng)中抽空氣時間更長,在轉(zhuǎn)爐煙道中積聚了更多的空氣,而這些空氣會將吹氧期初期產(chǎn)生的c0氧化成c0,使轉(zhuǎn)爐煤氣成分要更晚才能達(dá)到回收標(biāo)準(zhǔn),造成轉(zhuǎn)爐煤氣回收時間短,抵消了吹氧量增加對c0生產(chǎn)量的影響.3.4轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對蒸汽回收的影響轉(zhuǎn)爐煉鋼期間,通過轉(zhuǎn)爐煤氣汽化冷卻系統(tǒng)回收蒸汽是回收能量的重要組成部分,圖7表示了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對蒸汽回收量的影響.生,效率(萬噸/公稱屯?年)圖7轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對蒸汽回收量的影響由圖7可知,蒸汽同收量隨著生產(chǎn)效率的提高而增加,轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)

13、效率的提高促進(jìn)了余熱蒸汽的回收.轉(zhuǎn)爐的吹煉1:序是間斷進(jìn)行的,只有吹氧期才會產(chǎn)生高溫的轉(zhuǎn)爐煤氣,而在不吹氧時,余熱鍋爐內(nèi)主要吸入冷空氣.吸入冷空氣的時間等于必要時間t中的非吹氧時間和非必要時間t2之和.轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率低時非必要時問t2長,余熱鍋爐系統(tǒng)在非吹氧期被冷卻,造成蒸汽回收量降低.需要說明的是,上述討論中,未考慮轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率對鐵水/鋼水溫度的影響,轉(zhuǎn)爐工序節(jié)奏緊湊可以縮短鐵水罐和鋼包的停留時間,散熱量降低,可以減少為提高鋼水溫度而進(jìn)行的操作,也對整個工序能耗的降低有利.4結(jié)論與建議綜上所述,通過分析,可以得到如下結(jié)論:1)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率是影響轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能耗的重要因素,統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,當(dāng)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率達(dá)到0.7萬噸/公稱噸.年以上,可以實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼;2)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的提高可以降低噸鋼電耗,氧氣氮?dú)獾南?并且有利于余熱蒸汽的回收,這三點(diǎn)是引起轉(zhuǎn)爐工序能耗隨著轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率提高而降低的主要原因;3)提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率是提升轉(zhuǎn)爐工序能量回收水平的重要措施,因此需要研究轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的物流平衡和調(diào)度技術(shù).參考文