转炉炼钢中能量回收与利用可做冶金专业毕业论文哦.docx
- 文档编号:9641647
- 上传时间:2023-02-05
- 格式:DOCX
- 页数:32
- 大小:370.58KB
转炉炼钢中能量回收与利用可做冶金专业毕业论文哦.docx
《转炉炼钢中能量回收与利用可做冶金专业毕业论文哦.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《转炉炼钢中能量回收与利用可做冶金专业毕业论文哦.docx(32页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
转炉炼钢中能量回收与利用可做冶金专业毕业论文哦
摘要
转炉实现负能炼钢是衡量一个现代化炼钢厂生产技术水平的重要标志,转炉
负能炼钢意味着转炉炼钢工序消耗的总能量小于回收的总能量,即转炉炼钢_!
几序
能耗小于零。
本文通过转炉炼钢热平衡的计算,由能量守恒定律可以得到转炉__I_序能耗模
型,分析计算转炉工序中各个能量消耗以及回收利用的情况,来讨论是否能够进
行负能炼钢。
通过对模型中各个因素的分析,研究在理想条件下转炉工序能耗的
最小值,进而分析实际能耗与最小能耗的差异。
对于转炉能耗指标分析得到如下
结论:
(1)提高转炉煤气和蒸汽回收量、降低电的消耗量是实现负能炼钢的关键;
(2)原始炉气中CO的浓度越大,煤气回收量就越大;当空气吸入系数越小,
转炉煤气回收比越大,煤气回收量也越大;当铁水比越大,铁水中的碳以及含碳
物料中碳氧化产生的总共的炉气量越大,煤气回收量也越大。
(3)在理想工况条件下,吨钢最小氧气的消耗量为72.97kg/t,即S1.08m3/t;最
大煤气回收量128.83扩/t;最大蒸汽回收量71.63k醉;工序能耗的最小值为
一18.96kgce/t;
(4)通过对转炉能耗进行分析与计算,得出在目前的消耗水平下,若蒸汽回收
量平均达到52卿,其转炉煤气的回收量至少要达到88扩/t的水平,转炉刁’能实
现“负能炼钢”。
关键词:
转炉;负能炼钢;节能;措施;最小能耗
Abstract
Therealizationofconverternegativeenergyconsumptionsteelmakingisvery
importantsymbolforamodernsteelmakingenterprise}whichmeansthetotalenergy
consumptionofconvertersteelmakingprocessislessthanthetotalenergyrecovered
duringthesteelmakingprocess.
Thediscussionoftherealizationofnegativeenergyconsumptionisbasedonthecalculationofthermalequilibrium,theresultofprocessenergyconsumptionmodeling,andtheanalysisofvariousconverterprocessesenergyconsumptionandrecycling.
Byexaminationofthevariousfactorsofthemodelisstudiedinstandandthe
modynamicstate.Theminimumenergyconsumptionoftheconverterprocessesthe
analysisofactualenergyconsumptionwiththesmallestdifferencesinenergy
consumption.Analysisofenergyconsumptionmodelfortheconvertershows:
(1)Increasingtherecoveryamountofgasandvaporandreducingtheenergy
consumptionarethekeysfornegativeenergysteel-making;
(2)ThegreatertheconcentrationofCOintheoriginalfurnacegas,thegreaterthegasisrecoveried;thesmallertheairinhaledcoefficient,thegreatertheconvertergasisrecoveried,andthegreaterthevolumeofgasisrecoveried;thegreaterthemoltenironandthecarboncontentinmoltenironandcarbon-carbonmaterialsinthetotaloxidationofthefurnace,themoretheamoutofrecoveriedgasis.
(3)Underidealworkingconditions,thesmallestoxygenconsumptionpertonis
72.97kg/t,i.e.51.08m3/t;thelargestgasrecoveryvolumeis128.83m3/t;thelargest
collectionofsteamis71.63kg/t;Theminimumprocessenergyconsumptionis一18.96kgce/t;
(4)Consideringthecalcutedresultsofenergyconsumptionandthepractice,ifthe
averageamountofvapurerecoveryis52kg/t,theconvertergasrecoveryisatleast
88m3/t,thentheconvertercanachieve"negativeenergyconsumption."
Keywords:
converter,steelmakingwithmeasure,Minimumenergyconsumption.minus
consumption,energysaving,
1绪论.....................................................................1
1.1冶金能源............................................1
1.1.l冶金能源及其构成................................1
1.1.2冶金能源消耗概况................................2
1.2钢铁冶金工业能耗现状................................3
1.2.1我国钢铁工业能耗现状............................4
1.2.2我国钢铁工业能耗与国际先进水平的差距............4
1.2.3我国钢铁工业能耗同国际先进水平存在差距的原因....8
1.3课题研究的目的意义以及主要内容......................9
2转炉炼钢能量回收利用的主要措施..........................11
2.1转炉煤气的回收工艺..................................12
2.1.1湿法工艺........................................13
2.1.2干法工艺........................................13
2.2OG法与LT法的对比..................................14
2.3主要设备的简介......................................17
2.4转炉炼钢能量回收利用的主要措施......................19
2.4.1降低能量消耗的措施..............................19
2.4.2提高转炉煤气的回收水平..........................19
2.4.3提高转炉余热蒸汽的回收利用水平..................21
3.结论..................................................23
4.参考文献..............................................24
绪论
1.1冶金能源
1.1.1冶金能源及其构成
我国冶金工业消耗的能源量,约占全国能源消耗总量的1214%o因此,冶金工业能否有效地利用能源,对全国能源的供需有较大的影响。
一般情况下,冶金工业只购入四种能源,即:
煤炭、重油、天然气、电。
习惯上,这四种能源叫做“冶金工业的购入能源”。
冶金厂所用的煤炭,主要是洗精煤、无烟煤和动力煤等。
洗精煤用于炼焦;无烟煤用于烧结和高炉喷吹;动力煤用于自备电厂发电、蒸汽机车、=I:
}}%锅炉和其他炉窖。
重油和天然气是国家宝贵的资源,冶金厂应尽量少用。
钢铁联合企业,应首先考虑充分利用内部的副产煤气(焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气),只是在工序无法平衡时,才用重油、煤炭、天然气来补缺。
冶金厂所用的电力,一般是购入的。
但较大的联合企业有自己的发电厂,它用购入的动力煤和企业内部剩余的高炉煤气为燃料来发电。
I1-}l
冶金工业虽然只从外部购入煤炭、重油、天然气、电等四种能源,但在生产过程中这些购入能源将转换为多种形式的其他能源。
最常见的有焦炭、焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、电力、蒸汽、氧、压缩空气等等。
这些能源,习惯上叫做“冶金工业自产能源”。
冶金能源的构成,是指在购入能源总量中,煤炭、重油、天然气、电各自所占的比重。
煤炭是我国钢铁工业的主要能源。
此外,电力和重油也各占有一定比重。
天然气用量很少。
按国家计划,今后将进一步体现以煤为主的方针。
美国、德国、日本等国的钢铁能源中,煤炭所占的比重低于我国,而重油或天然气的比重高于我国。
这是由这些国家的资源状况和国际贸易状况决定的
1
1.1.2冶金能源消耗概况
能源是人类可持续发展的前提,钢铁材料现在仍然是人类进步和发展
的基础材料。
然而钢铁材料生产与其巨大耗能之间的矛盾日益突出。
作为发展中国家,中国的情况尤为突出。
1996年,我国钢产量首次突破了1亿吨,之后仅用了7年(19962003)钢产量达到2亿吨。
去年我国钢产量已达到5.4亿吨。
目前,我国的钢产量比居世界第二、第三、第四位国家的产量之和还要多,占世界钢产量的26.31。
巨大的产钢量造成钢铁工业能源消耗量的剧增。
虽然中国的吨钢能耗在逐年下降,但是全国钢铁生产的年总能耗一直在逐年上升,节能工作任重道远。
分析冶金能耗的变化趋势和现状,大力倡导节约能源,加大节能力度对未来钢铁工业发展意义重大。
(1)世界能源消耗概况【5-7]
世界一次能源构成主要是煤炭、天然气、石油、核能和水电,能源消费的增量主要是天然气、石油、核能和水电,煤炭消费在发达国家近十年几乎没有增加。
1991一1998年全世界煤炭消费的平均增长速度为0.62%}1998^'2000年增长速度为1.01%;1991-2000年石油和天然气增长速度超过了1.7%;核能和水电增长速度超过了2.4%02000年世界能源消费总量为%.43亿吨标准油,排名前五位的国家依次是:
美国23.00亿吨标准油,占总量的25.4%;中国9.28亿吨标准油,占总量的10.26%;俄罗斯6.07亿吨标准油,占总量的6.7%;日本5.25亿吨标准油,占总量的5.8%;德国3.40亿吨标准油,占总量的3.8%o
(2)中国能源消耗概况}a-to]
中国能源消费归结起来,呈现以下特点:
①能源消费总量大,人均占有能源少。
2000年总能耗在世界上排行第二,仅次于美国,而人均能源消费量不到世界平均水平的一半,不足美国的十二分之一。
②.能源整体消费差异。
中国:
工业占60.4%,建筑26.3%,交通13.3%:
美国:
工业占25.4%,建筑31.9%,交通42.7%a
③.能源消费结构以煤为主。
国际上主导能源为石油,其次为煤炭和天然气。
但煤炭在我国能源消费结构占据比例大于70%。
近年来中国煤炭消费约占世界消费量的36%,这种特点使我国能源结构脱离世界能源消费主流。
以煤为主
2
的能源结构,客观上造成我国能源利用效率较低、污染较严重、产品能源成本高,市场竞争能力差。
④.能源消费引起的污染物排放使环境不堪重负。
我国煤炭大多属于中低硫煤和中灰煤。
国际市场交易的动力煤,其热值比我国平均高2$%,含硫量低2$%一40%,灰分含量低$0%,这种煤炭为主的能源结构特点加大了环境污染,其中主要是SOZ,造成的酸雨对土壤的影响,CO:
排放对大气环境的影响。
⑤.能源资源相对贫乏,长期能源供应面临严重的短缺。
中国的石油储量仅占世界储量的1.8%,天然气占0.7%,铁矿石不足9%,铜矿不足$%,水资源不足7%
综上所述,我国的能源质量较差,利用率低,且存在严重短缺现象。
因此,节能降耗是我国经济长期持续发展的必须要重视的问题。
1.2钢铁冶金工业能耗现状
钢铁行业是我国的基础产业,我国钢铁行业装备及技术创新任重而道远。
科技水平的高低直接关系到一个国家综合国力的强弱。
在我国,科技水平较低一直是困扰经济发展的一个大问题。
钢铁行业也不例外,技术装备落后是中国钢铁行业目前存在的最大问题。
近几年来,我国钢铁企业的技术装备水平虽然得到较大的提高,但与发达国家相比,还存在很大的差距。
在钢铁出口产品中,我国的初级产品比重高达60%,而高级产品的比重我国只有20%,仅占美国的30%;Fl木的27%;韩国的26%。
并且,高附加值产品的比重仅为3%,与发达国家的差距更远。
按生产能力统计,我国钢铁工业有竞争能力的装备约占$0%,其余是需要改造和淘汰的。
在大中型钢铁企业中,炼铁高炉中约有2$00万吨的生产能力是落后的。
在轧钢设备中,具有国际先进技术水平的设备不到$0%。
目前,我国在整体装备上达到国际先进水平的大型钢铁企业只有宝钢和天津钢管公司。
【”一‘2】我国钢铁产量、消费量、净出口量以及铁矿石进口量均居世界第一。
2004年,中国生铁产量为2.$1亿t,钢产量为2.72亿t,焦炭产量为2.09亿t。
据统计,2003年中钢铁工业消耗了2.74亿t标准煤,占全国能源消耗量的16.3%,消耗量仅次于电力工业。
中国古代思想家荀子两千年前就提出,“强本而节用,则天不能贫”。
而我国资源储量的“本”并不强,如果不在合理使用上下功夫,不顾自然、不计代价、
3
不为未来、竭泽而渔、竭矿而采,就会很快耗尽国内资源,而且会加大全球资源供给的压力。
钢铁工业的节能降耗是我国能源和环境战略中一个十分重要的环节。
1.2.1我国钢铁工业能耗现状
(1)钢铁工业能源消耗与能源结构[13-17]
从1980年以来,我国钢铁工业能源消耗一直占全国总能耗的10%左右。
能源消耗结构中,煤炭占主导地位,电力其次,其他能源占有份额较少。
如2002年的钢铁能源消耗中,煤炭占72.19%,电力占23.52%,其他总和不到5%,并且大型钢铁联合企业煤炭消耗量超出该比例,如宝钢、鞍钢、武钢、首钢的煤炭消耗量均远大于5%0
(2)钢铁企业能耗状况。
钢铁工业是国民经济重要的基础原材料工业,也是高耗能、高污染工业。
钢铁工业节约潜力巨大,因此,国外大型钢铁企业纷纷采取先进技术,开展节能降耗和综合利用,发展循环经济,不断优化工业的能耗指标和环保指标,以期达到能耗最少,环保最优。
与国外发达水平相比,我国钢铁工业差距明显。
据统计,截止到2003年,全国重点大中型钢铁企业吨钢综合能耗呈现持续下降趋势,2003年吨钢综合能耗达到0.767吨标煤/吨钢。
比国际先进水平高0.081吨标煤/吨钢;吨钢耗新水11.15时,比国际先进水平高7.3m3;固体废物综合利用率60.4%,比国际先进水平低37.6%o
(3)工序能耗}tg-zoo
钢铁企业的工序能耗反映了生产中各工序的能耗组成,分析工序能耗可为节能提供努力方向。
通过对钢铁工业能耗情况的表现分析,我们可以列出如下趋势:
①.钢产量逐年上升的同时,钢铁工业用能呈上升趋势;
②.吨钢综合能耗一直为下降趋势;
③.工序能耗连续逐年下降的同时,铁工序能耗近年略有上升;
④.宝钢、武钢、鞍钢等企业由于注重铁、钢工序的能源回收利用,取得了较好的能耗指标。
1.2.2我国钥铁工业能耗与国际先进水平的差距
“九五”至今,是我国钢铁工业由钢铁大国走向钢铁强国的关键时期。
4
这个时期的主要任务是通过对现有企业的技术改造,淘汰落后工艺与装备,增加品种,提高质量,降低消耗,优化结构,提高劳动生产率,坚持可持续发展战略,搞好环境保护和资源的综合利用,全面提高钢铁企业在国内外市场的竞争力,建成能占据国内市场,并在国际市场占有一席之地的强大的民族钢铁工业。
节能降耗是环境保护的要求也是企业获取利润的关键之一,是提高市场占有率的根本措施。
其基本思路是强化能源管理,加速连铸、喷煤、连扎等新工艺新技术的推广应用,加大节能投资力度,重点推动大型企业节能技术改造,提高企业能源使用效率,从根本上改变高能耗状况,大幅度降低成本。
(1)吨钢综合能耗比较[[21-24]
将国内大、中型钢铁企业的综合能耗进行比较,在能耗大于100万吨煤的45家企业中,综合能耗大于宝钢有39家,2003年其平均水平和宝钢仍存在0.148tgce/t,的差距;全国73家人中型企业的吨钢综合能耗介于宝钢与这39家企业之间,原因是其中有部分电炉钢厂;全国没有统计的中、小企业的综合能耗指标大于39家的指标,说明节能潜力存在很大空间。
如果以宝钢的先进指标为基准,我国大型企业仍然存在很大的节能空间。
鞍钢炼钢工序能耗分别比宝钢、武钢高8.1kgce/t},1.5kgce/t},差距主要体现在能源回收上。
夏季鞍钢煤气,蒸汽总量过剩,使转炉煤气蒸汽回收受到限制.鞍钢吨钢回收蒸汽为13.6kg,宝钢为33kg,武钢为30kgo。
以2008年日本钢铁工业吨钢可比能耗和钢铁生产过程的工序能耗作为国际先进水平,与纳入钢铁工业协会统计的大中型钢铁企业比较,总体来看我国钢铁工业能耗总水平比国际先进水平相差10%左右。
具体数据见表1.20
表1.22008年大中型钢铁企业能耗与国际先进水平比较(单位:
公斤标煤/吨钢)国别项目吨钢可比能耗焦化工序烧结工序炼铁_[序转炉_「序轧钢Ia节
4
2008年我国粗钢产量27470.7万吨,其中纳入统计的大中型钢铁企业产粗钢23354.3万吨,占全国总量的85.02%;其他中小企业产钢4116.4万吨,:
片个国总量的14.98%。
中小企业能耗与大中型企业比较,在能源消耗方面存在明显的差趴。
详情见表1.3。
上述列表对比说明,我国中小型企业的能耗指标,同大中型钢铁企业整体水平比较,存在约50%左右的差距。
我国钢铁工业全行业的能耗水平同国际先进水平比较,大中型钢铁企业与国际先进水平比较有很大差距。
总体来说,存在20%左右的差距。
可见,我国钢铁工业的节能改造十分重要,且任重道远。
(2)工序能耗比较
钢铁工业是国民经济重要的基础原材料工业,也是高耗能、高污染工业。
钢
铁工业节约潜力巨大,为此国外大型钢铁企业纷纷采取先进技术,开展节能降耗和综合利用,发展循环经济,不断优化能耗指标和环保指标,以达到能耗最少,环保最优。
国外先进国家的高炉焦比已达到300kg/t以下,燃料比小于SOOkg/t。
我国重点钢铁企业的入炉焦比为426kg/t,部分其他企业为488kg/t,燃料比在560kg/t左右。
高炉工序的能耗比世界先进水平高50}1OOkgce/t。
吨钢耗新水11.15m3,比国际先进水平高7.3m3;固体废物综合利用率60.4%,比国际先进水平低37.6%。
我国宝钢、武钢等企业己实现了转炉工序“负能炼钢”,且宝钢己实现了炼钢厂“负能炼钢”,但我国转炉工序能耗平均水平仍为23.56kgce/t。
,日本君津钢厂转炉工序能耗为一6.27吨ce/t}。
可见行业总体差距还很大。
表1.4列出了2003年我国重点钢铁企业平均工序能耗与国际先进水平(1999年)的比较数据。
2003年我国钢铁工业吨钢综合能耗为770kgce,吨钢可比能耗698kgce;2003年日本钢铁工业吨钢综合能耗为656kgce,2000年国外主要产钢国家(英、
5
日、法、德)平均吨钢可比能耗为642kgce。
这两项指标分别比国外先进水平高
出17.4%和8.7%.另外,我国重点钢铁企业之间主要工序能耗的差距很大,指标先进的宝钢已达到或超过国际先进水平,而落后的企业要高出先进值的1倍或数倍。
这说明,我国钢铁工业节能的潜力还是很大的。
新制订的《钢铁产业发展政策》明确提出,要建立循环型钢铁工厂,500万吨以上规模钢铁联合企业,要努力做到电力自供有余,实现外供。
2005年,全行业吨钢综合能耗降到0.76吨标煤、吨钢可比能耗0.70吨标煤、吨钢耗新水12吨以下。
计划加10年分别降到0.73吨标煤、0.685吨标煤、8吨以下;2020年分别降到0.7吨标煤,0.64吨标煤,6吨以下。
表1.5为国内外大型钢铁企业工序能耗的比较。
资料来源:
上海科学技术情报研究所整理
吨钢综合能耗:
是指企业在报告期内平均每生产一吨钢所消耗的能源折合成标准煤量。
吨钢可比能耗:
是指企业在报告期内平均每生产一吨钢_!
二序单位能耗和钢比率的总和折合成标准煤量。
6
(3)冶金新技术对能耗的影响
钢铁工业对节能技术进步的投入,在促进生产装备水平的提高,增加企业经济效益,促进钢铁工业健康发展等方面起了很大作用。
如宝钢率先引进了转炉煤气回收、能源管理中心等先进节能技术。
这些节能技术的采用,给宝钢带来巨大经济效益。
技术是决定生产效率、产品成本和产品质量的关键。
例如:
我国的连铸比较
低,仅此一项每年就要比日本多消耗能源4.SMt标煤,使吨钢综合能耗升71kg(标
煤)。
又如美国纽柯公司因采用CSP(compactstripproduction)技术而大为获利。
CSP技术比传统的连铸技术投资,1期工程减少19%}2期工程减少34%,吨钢生产成本降低80100美元,钢的综合成材率从93%提高到了%%,电耗从11Okwh/t降低到40kwh/t,劳动力节省67%。
诸如此类的实例举不胜举。
钢铁工业正处在一个新的时期:
用户对钢的性能和质量要求越来越高,社会对生态环境的要求越来越苛刻,以及日益激烈的竞争环境。
这些都要求钢铁工业加快技术更新的步伐,积极开发并采用冶金新技术。
目前,科技进步对经济增长的贡献率,我国为25%}-40%,发达国家为5070%。
说明我国的科研水平相对较低;且科技投入不够。
发达国家的成功经验告诉我们,要加快经济发展,提高竞争力,必须依靠科技进步,采用新技术。
转炉煤气的回收和余热利用(可产生蒸汽),能够实现转炉炼钢工序负能耗作业。
日本炼钢工序能耗占钢铁生产总能耗的3%,而我国是5.95%,可见转炉生产的节能降耗应该是我国钢铁工业节能的重点之一。
转炉煤气的发热值在7000kJ/m3^}8400kJ/m3,比高炉煤气的热值要高得多(高炉煤气热值为2800kJ/m3^}3SOOkJ/m3)应当充分回收合理利用。
1.2.3我国钥铁工业能耗同国际先进水平存在差距的原因
(1)我国钢铁
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 转炉 炼钢 能量 回收 利用 冶金 专业 毕业论文