钢铁行业关键、共性、前沿技术

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'钢铁行业关键、共性、前沿技术'
目录一、 钢铁主要工序关键共性工艺技术 -11.1炼铁工序 -11.1.1高炉炼铁 -11.1.2非髙炉炼铁 -21丄3烧结烟气脱硫 -41?1?4干熄焦技术 -51.2炼钢工序 -61.2.1转炉炼钢 -61.2.2“短流程”炼钢 -61.23炉外精炼 -71.2.4特种冶金 -81.2.5洁净钢生产前沿技术 -91.3髙效连铸及轧钢 -111?3?1高效连铸 -111.3.2轧钢 ?121.3.3薄带钢连铸?连轧新技术 -131?3?4有限元及仿真模拟技术 -14二、 钢铁工业循环经济产业链先进生产工艺技术 ?152.1钢铁工业发展循环经济廷长产业链中的先进生产工艺技术清单 ?152.2钢铁工业发展循环经济产业链示意图 ?16三、 低碳经济下的钢铁行业技术策略 ?173.1国外钢铁工业低碳炼铁技术研究 -183.1.1世界钢铁协会《世界钢铁2050报告》 ?183.1.2欧洲超低二氧化碳排放(ULCOS)项目 -203?1?3日本二氧化碳减排革新技术 -203.1.4韩国“驱逐碳的炼铁项目” -213.2我国低碳炼铁技术发展方向 -213.2.1降低高炉燃料比的技术 -213.2.2低碳炼铁技术集成 -223.2.3低碳炼铁技术创新 -223.3低碳炼铁技术展望 -23四、 节能减排中的关键共性技术 -244.1烧结余热的回收与利用技术 -244.2干熄焦技术 -254.3高炉熔渣显热回收技术 -254.4转炉负能炼钢技术 -254.5髙温蓄热燃烧技术 -264.6界面热衔接技术 -264.7能源管理与控制技术 -26五、 钢铁企业信息化建设中的共性问题和共性技术 -275」钢铁企业信息化的核心:产销一体化 -2752体现钢铁工业特色的制造执行系统MES -275.3企业资源全面管理系统ERM -28 -5.4钢铁企业的知识获取和管理系统KMS -28-5.5钢铁企业信息化的编码体系 -28 -5.6把握钢铁企业信息化的难点 -29 -一、钢铁主要工序关键共性工艺技术1?1炼铁工序炼铁是钢铁生产中的能耗大户和主要污染源。由烧结、球团、焦 化以及高炉各工序组成的炼铁过程,消耗了吨钢总能量的70 %左右, 同时产生大量粉尘、废气和废水。炼铁的能量消耗成为吨钢成本中的 重要组成部分,而污染物的排放也对环境造成严重影响。因此,炼铁 的节能与环保对整个钢铁工业的健康发展是十分重要的。炼铁工序将遵循原料处理、还原过程与能源和物料的循环、转换 相结合,向低能耗(包括少焦、非焦)、高效率、长炉龄、“零"排放 的方向发展。1丄1髙炉炼铁高炉流程仍是炼铁工艺的主流,节能和环保是首要任务。高炉普 遍采用高炉长寿技术、TRT发电技术、热风炉技术、炉渣处理技术、 高炉专家系统等先进技术来提高各项指标。TRT发电技术:TRT是“高炉煤气余压透平发电装置"的缩写, 是国际公认的钢铁企业很有价值的二次能源回收装置,它利用高炉炉 顶煤气所具有的压力能和热能,通过透平机膨胀做功转化为机械能, 从而驱动发电机发电。这种发电方式既不消耗任何燃料,也不产生环 境污染,发电成本极低,是高炉冶炼工序的重大节能项目,经济效益 十分显著。新修订的《高炉炼铁工艺设计规范》中已明确指出:高炉 (指《钢铁产业发展政策》中规定的容积大于1000立方米的高炉) 必须设置高炉炉顶煤气压余发电装置,余压透平发电装置应与高炉同 步投产。一般来说,采用高炉煤气干法除尘,设备投入为湿法除尘的 60%?70%,从工艺上来讲完全可以取代湿法除尘设备。除此之外, 干法除尘还具有以下优势:不耗新水,不会产生污水和污泥,吨铁可 节水0.7?0.8立方米;除尘效果好,可以实现煤气含尘量小于3毫克 /立方米;煤气温度高和含水量低,可使煤气发热值提高,同时使TRT 发电能力增强36%,减轻煤气管道锈蚀;干法除尘装置占地少,仅为 湿法除尘的50%,且建设周期缩短;采用氮气脉冲反吹技术,清灰效 果好,减少了煤气泄露。莱钢、柳钢、通钢、韶钢、攀钢、首钢、邯 钢、石钢、青钢、杭钢、太钢、本钢等企业的部分高炉均采用了干法 除尘。在设备上,TRT装置代替了原来煤气系统的高压阀组,不同的是, 原煤气系统的高压阀组将煤气的压力能白白泄漏掉了,而TRT装置 可以回收高炉鼓风能量的30%左右。目前,全国已有220多套TRT 系统在运行,但是其发电量有很大的差异,除采用干法除尘与湿法除 尘所造成的差异之外,尚有多种因素存在。绝大多数高炉还在采用湿 法除尘技术装备,发电潜力较大。一部分企业TRT设备管理水平不 高,致使TRT设备没有达到设计能力。我国高炉炉顶煤气压力水平 与国外相比还存在较大差距,这也影响了 TRT设备能力的发挥。据 统计,宝钢3号高炉(4350立方米)的炉顶压力为234千帕,是我 国高炉炉顶压力最高的高炉,鞍钢6号高炉(3200立方米)顶压为 232千帕,首钢2号高炉(2536立方米)顶压为197千帕,武钢1号 高炉(2200立方米)顶压为209千帕,柳钢2号高炉(1080立方米) 顶压为181千帕,均是同类型容积高炉顶压较高的高炉。如全国高炉 全部采用干式TRT装置技术,年可节电120亿kWh,还可解决噪音、 震动、粉尘污染等问题。高炉喷煤:高炉喷吹煤粉是一项综合技术,包括煤制粉技术、输 送技术(浓相输送和烟煤粉输送属于高技术含量的技术)、喷吹工艺技 术等,与之相关的技术还有1200°C高风温“自身予热^热风炉技术,喷 煤过程的计量、测温、调节和控制等技术。炼铁精料水平的提高,富 氧率和风温的提高,均有利于喷煤量的提高。高风温、高富氧、超高量(喷煤比大于250kg/t)喷煤技术是今后发 展方向。今后要在精料、髙风温、高富氧条件下,研究高炉的最大喷 煤量或极限喷煤量;研究大量喷煤时煤粉在高炉内的行为,对高炉料 透气的影响及高炉内碳的平衡等。加拿大冶金专家发明一种高喷煤量氧气炼铁工艺,仍采用传统的 高炉作为反应器,通过风口喷入非炼焦煤可达300kg/t以上,使焦比降 至200kg/t以下,实现了以煤代焦,以煤为主,改变了炼铁工序能源结构。 ORP工艺是日本新日铁公司开发的一种目前广为应用的高效率生产 优质纯净钢工艺。该工艺的特点是在高炉出槽脱硫,在鱼雷混铁中采 用顶喷粉同时脱磷脱硫,在LD-OB中脱碳。1.1.2非高炉炼铁非高炉炼铁主要有直接还原工艺和熔融还原工艺,省去了烧结、 球团和焦化工序,具有流程短、降低投资成本、减轻环境污染、生产 灵活性强等一系列优越性,是一种节约能源、环境友好、投资低且生 产成本低的生产工艺。但与高炉炼铁相比,对所需要的原燃料条件、 生产工艺、技术设备等方面要求严格,在能源消耗、CO排放、基建 投资、生产成本、生产规、设备寿命等方面并没有形成绝对的优势, 很多地方仍需改进,在全世界尚未得到普及。1.1.2.1直接还原炼铁技术国外从80年代以来,由直接还原炉■高功率直流电弧炉■薄板坯 连铸机-热连轧机构
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