转炉冶金炼钢过程中能量的利用与回收分析

转炉冶金炼钢过程中能量的利用与回收分析

李洋

包头钢铁(集团)有限责任公司股份制造部  内蒙古   014010

摘要：转炉煤气是炼钢生产的副产品，是反映一个现代化炼钢厂整体技术水平的一个重要指标。在节能减排、环保的大背景下，对炼钢废渣进行有效地开发，不仅可以节省能源、降低成本、增强企业的竞争力，而且可以减少资源的浪费，达到了良好的经济效益和环保效益。为此，本文主要针对转炉冶金炼钢能量转换进程中的回收利用进行内容阐述，以期为后续转炉冶钢提供重要的参考依据。

关键词：转炉冶金炼钢；能量利用；回收分析

引言：当前钢市形势严峻，钢价大幅下跌，加大渣钢、渣、铁的二次资源化是降低生产成本、降低生产成本的重要手段。由于原料价格的上涨，导致了钢铁企业的利润急剧下降，因此，要实现长期、稳定的发展，就必须大力削减能源消耗、提高资源利用效率和降低成本。因此，加快转炉负能炼钢，既能减少钢铁生产成本，又能实现炼钢废渣的资源化，就需要进行专业化的转炉冶金炼钢工作，促使企业能够进一步提升生产效率。

1转炉冶炼过程中能量的利用

1.1转炉冶炼过程中的能量平衡

转炉炼钢的热平衡是以能量守恒为前提的，对转炉进行热量平衡计算是进行能量恢复分析的基础。所以，为实现能量守恒，就需要通过对全流程物料、能量的收入、支出的对比，为确定最佳工艺参数、改善技术经济指标提供一定的量化基础。

1.2转炉冶炼过程中的能量损失

钢铁生产是一项重要的生产技术，它的耗能占到冶炼、冶炼前总能耗的70%，而且还会产生大量的环境污染。如何有效地控制废气，降低环境污染，营造良好的居住环境，已成为每个冶炼企业所面临的问题。

1.3转炉冶炼过程中的能量利用

目前，转炉炼钢是目前钢铁行业能耗最低、唯一能达到“负值”的工艺过程，但是，在节能、物耗、能量转化、二次能源的使用、低温余热的开发等方面，仍然需要进一步的研究和优化。为了能够优化转炉冶炼的能量利用，就需要持续优化其工艺参数：（1）采用蓄热燃烧技术，优化当前的钢包烘烤制度，让钢包内部烘烤温度保持均匀，提高其烘烤质量；（2）稳定转炉回收，有效改进制氧制度与造渣制度，如出现炉口积渣或是大喷溅现象，应对周围废弃物进行及时回收；（3）优化转炉回收工艺参数，修改并完善回收流程，并采用全封闭式的裙罩进行回收，调整系统各个点位的压力分配。

1.4转炉冶炼过程中的能量优化

要有效地减少能耗，就需要将技术和管理方法有机地结合起来，以达到最大的能量分配，从而达到节约、减少能耗、优化工艺、节约成本的目的。分阶段地进行节能技术攻关，建立科学、合理的管理体系。在每年年末，在转炉炼钢厂制订下一年度的经济责任时，可以充分地考虑节能减排的问题，合理地分解公司的业绩，根据生产工艺和设备的使用情况，逐步建立能耗指标，通过多次的现场冷态实验和数值仿真实验，来验证结构改造后的实际效果，从而找到最优的解决办法[1]。

2转炉冶炼过程中能量的回收

2.1转炉冶炼过程中能量的回收意义

转炉冶炼作为能量回收的重要途径，为了使转炉达到“负能炼钢”，减少吹气次数，就必须对转炉冶炼过程进行合理优化，达到减少能耗的最终目的。

2.2转炉冶炼过程中能量的回收方式

转炉冶炼采取的能量回收技术措施有：(1)改造转炉冶炼的氮封系统，使用蒸汽来替代氮气封氧技术，在增加蒸汽产量的同时，将余热锅炉所产出的蒸汽尽数并入厂内的蒸汽外网，让回收蒸汽能够得到充分利用；(2)降低转炉的工序能耗，优选汽包运行压力及外输蒸汽流量，避免蒸汽出现汽化现象；(3)在炼钢过程中，对炼钢过程中的铁液进行“三脱”的预处理工艺，以达到降低炼钢渣量的目的；

2.3转炉冶炼过程中能量的回收技术

炼钢废渣作为一种再生资源，具有自然损失小，可重复利用率高等特点，而且在转炉炼钢过程中，可以根据铁水与炼钢废渣的成本对比，决定其投入量，以实现效益最大化。为此，包钢集团采取了以下几项技术措施：（1）利用高效氧气供应技术，缩短冶炼周期，加快钢包的周转；(2)将钢渣内所包含的废钢铁以及小钢铁，通过破碎、磁选等多种方式回收8%-9%，其中所包含的30%会作为精矿粉在烧结生产，余渣会重新流入炼钢生产；（3）将钢渣加入高炉和化铁炉中，利用其中所包含的CaO来替代石灰石，有效改善高炉的使用情况，进一步减少资源能耗。

2.4转炉冶炼过程中能量的回收实例

包钢集团一直以来都在走“生态优先，绿色发展”的新道路，大力实施“超低排放”和“生态环保”，为地方经济高质量发展奠定了坚实的基础。目前已完成五烧一号烧结机超低排放改造、四烧1#烧结机烟气提标升级改造、炼铁厂6号高炉煤气炉顶均压煤气回收等超低排放改造项目，实现了转炉冶炼的能量回收。

3转炉冶炼过程中能量的利用及回收的工业试验

3.1试验目的

转炉炼钢生产时会产生大量的含粉尘烟气，由于转炉一次烟气的性质十分复杂，采用电除尘器的烟气治理技术很难达到其超低排放的目的。包钢集团炼钢厂的80t转炉是70年代在平炉上新建的50t转炉，90年代原址扩建后的80t转炉，因其流程布局不合理，冶炼和连铸设施不够完备，加上长期运行，除尘设备陈旧，导致其除尘性能不高，对环境污染较大。因此，本论文以转炉熔炼工艺为研究对象，重点研究了转炉熔炼工艺中能源的转化和利用。

3.2试验内容

2022年3月，包钢集团炼钢厂3号转炉烟气除尘超低排放的示范项目成功实现热试，公司技术人员经过认真研究，反复评估，制定了一套新的方案，在3号转炉的干法电除尘装置的南边，建立了一套适用于一次除尘装置的金属薄膜除尘装置，该装置是在原有的一次脱硫装置的基础上，在“EC”型（蒸发器）的后边，增加一套金属薄膜除尘器，以取代原有的“EP”型（干法电除尘器），并安装了与之相适应的除尘管路、支架和电气控制系统。

3.3试验设备

转炉一次除尘设备转炉一次除尘系统采用两文一塔式的湿法除尘或采用塔文加二文式的半干法除尘设备，投入成本低，运行稳定除尘效果好，除尘系列产品适用转炉容量由20t-210t。

除尘设备主要包括喷淋塔、重力脱水器、长颈环缝二文喉口、脱水器、溢流水封箱等设备。

3.4试验方法

目前，经过多次的试车，所有的烟道净化装置都能正常、高效、稳定地运转。在对工业废水、废渣、废气等二次资源进行综合利用的过程中，已经完成了一系列的综合利用工程。2019年5月，为实现节能、节油、环保，包钢集团引进了国际上最先进的工艺设备。在投入使用的初期，转炉煤气的回收率就达到了100立方米以上，在全国领先水平。和把转炉气转换成负能。通过本项目的实施，可将炼钢转炉炭黑的污染水平从80 mg/m3降低到2.5 mg/m3，实现我国炼钢转炉炭黑的减排目标，为炼钢转炉炭黑的治理提供一条新途径[3]。

4结论

因此，在负能冶炼过程中，如何有效地利用能量是一项非常有意义的工作。从循环经济角度出发，该技术不仅能实现废热的有效回收，而且能实现高附加值的综合利用。因此，充分利用钢废渣的替代性，对于平衡钢铁企业的生产成本，有着更为显著的竞争意义。

参考文献

[1] 江新军. 转炉冶金炼钢过程中能量的利用与回收分析[J]. 中国战略新兴产业， 2017, 000(038):75.

[2] 左建平. 转炉煤气回收过程中出现的问题及分析处理[C]// 2007年全国冶金燃气专业年会. 0.

[3] 姬立胜. 转炉烟气余热的充分回收与合理利用[D]. 东北大学, 2014.