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低碳炼钢技术范文1
关键词:钢铁生产;工艺技术;创新;模式
钢铁材料在我国工业生产中的应用十分广泛,是工业生产的重要功能材料和结构材料,在国民经济中起着重要作用,而且,钢铁行业作为我国的支柱产业,在国内和国外都有着较大的影响力。而随着生产技术的发展,传统的钢铁生产工艺技术已经无法适应经济的发展。在这种情况下,钢铁企业需要研究钢铁生产工艺技术创新,积极创新钢铁生产工艺技术的流程和方法,加快设备创新,不断调整工艺技术参数,创新工艺技术模式。因此,钢铁生产工艺技术创新模式成为钢铁行业的重要项目。研究钢铁生产工艺技术创新模式不仅能够优化钢铁生产工艺技术,而且对钢铁行业的发展有着深刻意义。
1钢铁生产工艺技术创新模式的必要性
首先,现阶段,我国钢铁生产工艺技术创新难度较大,创新机制不够完善,很多大型的国有钢铁企业缺乏健全的创新管理制度,钢铁生产工艺技术创新缺乏动力。我国对钢铁生产工艺技术创新的理论研究程度较浅,钢铁生产工艺技术创新缺乏科学的理论指导。其次,钢铁生产工艺技术创新具有深刻的现实意义。我国的钢铁生产量较大,但是钢铁生产能力过剩,钢铁生产产品结构不合理,缺乏高附加值产品。钢铁行业在发展的过程中面临着原材料涨价的问题,钢铁生产的环保压力较大。在这种情况下,钢铁企业应积极创新钢铁生产工艺技术,解决原料问题和环保问题。最后,钢铁生产工艺技术创新能够有效提高钢铁企业的竞争力,调整钢铁企业的产品结构,进而实现能源节约,适应市场的产品需求和绿色发展的要求。由此可见,钢铁生产工艺技术创新十分必要。
2钢铁生产工艺技术模式
2.1炼铁工艺技术
炼铁技术主要包括非高炉炼铁技术和高炉炼铁技术,高炉炼铁技术是现代炼铁技术的主导,现代炼铁技术主要包括熔融还原法、直接还铁法和高炉炼铁这3种方法。但是,熔融还原法的生铁产量较低,大多数钢铁企业仍采用高炉炼铁技术,而且,世界上的生铁生产也主要依靠高炉生产工艺。高炉生产主要包括高压操作技术、加湿鼓风技术、自动控制技术、高风温技术等。其中,高压操作技术主要指使用30kPa以上的高压炉的压力进行操作。富氧鼓风技术主要指在高炉中加入工业氧气,进而提高高炉大气鼓风的氧气浓度,加强风口燃烧,进而提高产量。加湿鼓风技术主要指向鼓风炉中加水蒸气,进而增强鼓风湿度的稳定性。高风温技术主要指在高炉借助热风将鼓风的风温加热。
2.2炼钢工艺技术
平炉炼钢技术历史较长,已经有130多年,在氧气顶吹转炉技术出现之后,平炉炼钢技术的统治地位开始改变,并且,很多国家都已经淘汰了平炉炼钢技术。而电炉炼钢技术作为重要的炼钢技术受到世界各国的重视,很多国家都采用电炉炼钢技术。
3钢铁生产前沿技术和关键技术
3.1钢铁生产工艺的前沿技术
第一,低碳炼钢技术。在绿色环保环境下,低碳生活成为未来生活的重要发展方向,低碳炼钢技术正是低碳生活的产物。低碳炼钢技术主要采用新型原料和设备,对原料进行循环利用,减少原料的浪费。具体来说,低碳炼钢技术主要包括电解技术、氢利用技术、二氧化碳捕集和存储技术等。第二,非高炉炼铁技术。非高炉炼铁技术能够改变炼铁能源结构,实现能源节约,而且,非高炉炼铁技术能够减少炼铁过程中的有害废弃物排放,保护环境。而非高炉炼铁技术主要包括熔融还原技术、竖炉直接还原技术、混合氢技术、核氢还原技术等。第三,炼钢二次资源利用技术。二次资源利用技术主要包括提高产品附加值的技术、元件回收技术、炉渣利用技术等循环利用技术。第四,一体化控制技术。一体化控制技术主要对钢铁生产的炼钢、连铸、冷却、热处理等流程进行一体化控制。具体来说,一体化控制技术主要包括洁净钢冶技术、连铸凝固技术、热轧控制技术、热处理技术等。第五,薄待连铸技术。薄待连铸技术主要对连铸、冷轧、热轧和特处理进行自动化控制,提高产品性能。
3.2钢铁生产工艺的关键技术
首先,钢包喷射冶金工艺技术,这一技术主要研究钢包底喷粉原理,从理论上解释喷粉元件的运动规律,合理掌握元件内在关系,保证粉气流的稳定性。其次,钢包喷射技术需要对喷粉元件进行研究,探索喷粉元件磨损的对抗方法,提高喷粉元件的使用性能。再次,高品质连铸坯技术。这一技术主要研究连铸坯质量控制和连铸坯生产技术,提高微合金产品的质量。最后,热轧钢材控制技术。热轧钢材控制技术主要包括控制技术、控制设备和控制手段的创新,进而增强产品性能的稳定性。
4钢铁生产工艺技术创新模式
随着钢铁生产技术的发展,钢铁生产技术正在不断改进。钢铁生产工艺技术创新主要有合作创新、自主创新和模仿创新这3种模式,而且,每种模式都有自己的优势和不足。钢铁生产工艺技术受到技术领域、钢铁行业发展阶段、企业管理方式、企业发展方向等多种因素的影响。
4.1炼铁工艺技术创新模式
首先,现阶段,我国的高炉炼铁技术比较成熟,技术创新能够有效促进产量。而高炉炼铁主要依靠焦炭炼铁,具有高污染、高成本和高焦比等不足。在规模生产的过程中,钢铁生产采用破坏性技术创新,以减少焦化和污染。新的钢铁生产工艺技术在环境保护方面有着重要优势,生态保护已经成为我国钢铁生产工艺技术创新的重要趋势。现阶段,我国的炼铁工艺技术创新模式主要采用合作创新的模式,这是因为,合作创新能够实现各合作主体之间的资源共享和技术共享,共同研究新型的炼铁技术。另外,炼铁技术创新的资金消耗较大,单一的钢铁企业无法依靠自身的力量来解决资金需求。而合作创新能够让各合作主体共同分担创新资金,降低企业的资金压力。其次,合作创新能够利用各合作主体的人力资源优势进行共同研究,缩短技术创新的周期,提高技术创新的速度。而自主创新对钢铁企业的资金要求、人才要求、技术要求等各方面的要求较高,我国大多数钢铁企业的发展水平还无法满足自主创新的要求,因此很少有企业采用自主创新的模式进行生产工艺创新。另外,模仿创新受到技术原型的限制较大,不利于技术突破。因此,大多数钢铁企业都选择合作创新的模式来进行炼铁工艺技术创新。再次,钢铁企业在创新炼铁技术的过程中十分重视能源解决技术和能源回收利用技术的创新,以实现能源的循环利用,减少能源浪费现象。最后,钢铁企业在创新炼铁技术的过程中十分重视节水技术的创新,加强研究水循环技术,提高水资源的利用效率,减少炼铁过程中的水资源浪费。
4.2炼钢工艺技术创新模式
我国的炼钢技术创新属于工艺创新,而工艺创新作为产品创新的前提,与产品创新相互促进。产品创新需要根据市场需求进行创新设计,了解用户对产品的要求,进而根据用户要求来改进产品。在这种情况下,炼钢工艺技术创新应积极重视用户的产品需求和产品要求,根据用户要求来创新炼钢工艺技术,进而生产出用户需求的钢材产品。现阶段,在用户对钢材产品要求不断提高的情况下,我国钢材企业应重视自身在生产工艺创新中的主体地位,积极与科研院所合作共同建立生产工艺技术创新体系,进而提高钢铁企业的自主创新能力。
作者:周学凤 单位:燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心
参考文献
[1]张寿荣.构建可持续发展的高炉炼铁技术是21世纪我国钢铁界的重要任务[J].钢铁,2004(9):7-13.
低碳炼钢技术范文2
关键词：成本 技术进步 控制
中图分类号：F275 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-01
2008年全球金融危机以来，钢铁业遭遇了前所未有的挑战，原材料、能源等价格不断上涨，而钢铁产品销售不畅，价格持续下滑，给钢铁企业带来了巨大的压力，使得降低炼钢过程成本成为钢铁企业的重要任务。炼钢过程是高温条件下多相间进行的、复杂的物理化学变化反应过程，期间大量消耗原材料和能源，形成炼钢的生产成本。该成本由于是其自身的消耗形成，除固定成本外，95%以上在炼钢生产过程具有可控性。调节控制好炼钢过程，对生产成本的变动空间影响很大。该文从工艺技术的进步，新工艺、新物料的使用等方面进行分析降低炼钢工序成本的
方法。
1 工艺技术进步降低工序成本
炼钢成本主要由三部分构成：可变成本、固定成本和综合回收利用。其中可变成本是指随产量的变化总耗量也跟着升降的项目，包括：钢铁料消耗、合金料、辅料等。炼钢系统工艺技术人员就要对此部分进行分析，从降低单位钢坯消耗量或单位钢坯成本上入手，研究降本方案。
1.1 降低钢铁料成本
钢铁料成本占炼钢工序成本的30%左右，降低钢铁料消耗是降低工序成本的主要方向。降低钢铁料可采用主要法有：一是推进工艺进步，降低降低钢铁料消耗；二是使用含铁物料替代废钢铁水，以降低钢铁料成本。
1.1.1 工艺进步降低钢铁料消耗
炼钢系统钢铁料消耗的主要控制环节为转炉，转炉钢铁料消耗损失的主要部分为钢渣中带出，减少钢渣中带出，第一是要减少渣量，以渣中全铁18%计算，钢渣量每减少1 kg/t钢，则吨钢钢铁料消耗降低0.18 kg，吨钢成本降低0.5元。钢渣量与白灰质量及铁水带硅量有关，在白灰质量稳定的条件下降低铁水硅可直接降低白灰消耗。经测算，在白灰质量、渣中全铁含量不变的条件下，铁水硅每增加0.01%，由此带来的吨钢白灰单耗上升0.81 kg、渣量增加1.52 kg、渣中带走钢铁料0.26 kg，合计成本上升1元。从中可以看出，铁水硅含量控制对于降低炼钢工序成本有直接的影响。从目前来看，铁水脱硅工艺已逐渐在各大钢铁企业中采用[1]。由于铁水脱硅就要对原有设备进行改造，需要一部分投资及周期，因此在现有的条件下改进操作，降低渣量是可最快见效的办法，笔者所在钢厂目前所采用的少渣冶炼工艺就是对原有工艺进行了大的调整，即将转炉吹炼分为脱磷期和脱碳炼钢两个阶段，利用前一炉留渣，在冶炼前期只加入少量渣料，在脱磷处理结束后，倒炉将将部分炉渣（60%左右）倒出，然后进行第二阶段的脱碳吹炼，以达到降低渣料消耗的目的，经实际使用，此操作方法效果明显，转炉白灰消耗由2011年的62 kg/t钢降低到目前的41 kg/t钢，轻烧白云石消耗由17 kg/t钢降低到15.5 kg/t钢。吨钢成本降低13元。
1.1.2 增加含铁原料使用降低钢铁料
成本
提高含铁原料单耗首先要从内部着手，尽量使用炼钢生产中生产的含金属固废，从价格上计算，固废中所含金属价格低于矿石及废钢中金属价格，以炼钢产生的OG泥为例，OG泥中含铁约55%（干基），回收价格418元/t，折算铁元素价格约760元/t，远低于铁水及外购废钢中铁元素价格，因此提高固废回收使用量可降低钢铁料成本。对于转炉来说可以直接使用的有转炉及钢包翻包产生的渣钢，可直接从钢渣中人工捡出或采用磁选的方法选出，入转炉直接使用。对于不能直接回收使用的，如OG红泥、氧化铁皮等可采用二次加工方式，去除其中的水份，并制成炼钢可使用的料块后入转炉使用。总之要充分利用自有资源，力争达到含金属固废全部循环使用，以达到效益最大化的目的。
1.2 降低合金成本
受目前市场的影响，普通钢种价格大幅降低，对于许多钢厂来说市场价格已远低于成本价格，但高端品种，由于有生产能力的厂家相对较少，价格方面还有一些赢利的空间。但目前各厂家也在开发高端品种上加大力度，造成度赢利空间也在逐步减少，降低炼钢工序成本就成为各钢厂努力的方向。贵重合金使用是造成高端产品成本高的主要因素，降低合金成本也成为降低工序成本的主要攻关方向。要降低合金成本就要从两方面着手：一是降低钢种合金成份要求，二是在合金成份不变的情况下调整合金品种以达到降低成本的目的。降低合金成份要求，就要在后道工序上加强研究，充分利用轧机功能，如板材轧制可使用超快冷技术以提高钢板性能，在此基础上就能相应降低钢种合金成份要求，尤其是降低贵重合金的使用用量，以降低钢坯合金成本，以笔者所在企业生产管线钢X70，钢、轧联动降低合金成本为例，见表1。
调整合金品种结构，即在钢种成份要求不变的条件下降低合金成本。第一种方法是合金替代，在保证工艺条件的基础上使用价格较低的品种，如微碳锰铁比低碳锰铁价格低约2000元，两种合金有效成份锰含量基本相同，差异只在于碳含量，对此可优化冶炼工艺，降低终点碳，以使用低碳锰铁替代微碳锰铁，以吨钢消耗锰铁20 kg计算，则替代后成本降低40元/t钢。第二种方法是推进新工艺降低合金成本，以笔者所在钢厂为例，由于脱氧用的铝制品价格较高，对此开发了弱脱氧工艺，即使用价格较低的硅元素替代价格高的铝元素对钢水进行脱氧，通过测算弱脱氧工艺比强脱氧工艺综合铝耗降低0.53 kg/t钢，吨钢成本降低10.16元/t钢。按每月可采用弱脱氧工艺品种产量5万 t计算，则全月合金成本可降低51万元。
1.3 辅料成本降低
副原料主要指白灰、轻烧白云石及石灰石等熔剂。降低辅料成本主要方向就是改进冶炼工艺。受成本影响，各钢厂都在降低消耗上下工夫，主要办法是抓日常操作工人的操作，但是真正能够大幅度降低消耗的办法还是要从改变现有工艺，进行工艺创新入手。笔者所在钢厂就是与首钢技术研究院共同研究，开发了一套适应现有工艺设备的少渣冶炼工艺，白灰、轻烧白云石等熔剂消耗大幅降低。转炉白灰消耗由2011年的62 kg/t钢降低到目前的41 kg/t钢，轻烧白云石消耗由17 kg/t钢降低到15.5kg/t钢。熔剂消耗量降低，转炉的钢渣量随之降低，也有利于钢铁料消耗的下降。
2 结语
科学技术是第一生产力，科技进步直接推进炼钢工序成本的降低，因此炼钢系统要充分利用技术进步、科技创新的优势，推进新工艺、新品种的使用及开发，以最大的限度的降低炼钢工序成本，以迎击严酷市场的挑战。
低碳炼钢技术范文3
关键词：转炉炼钢；终点控制；技术探讨
0.引言
转炉炼钢终点控制技术作为转炉冶炼技术的后期操作是非常关键的技术操作，终点控制水平对产品质量和生产效率都有直接的影响。转炉炼钢终点控制技术包括对钢水的温度和碳含量的控制，其中的碳含量控制过低会提高钢中的氮和氧的含量，但是如果控制的过高则会导致钢的脱磷和脱硫效果变差，从而影响钢的品质；而终点控制在温度上如果控制的过高或过低也会不同程度的增加冷却剂及副原材料的消耗，从而增加冶炼的时间和冶炼金属的消耗，对炉衬寿命产生很大的影响。转炉炼钢的终点控制技术有拉碳补吹法、一吹到底增碳法、成分测算法等，在炼钢过程中还要注重对终点的静态和动态控制，并积极引进先进的和智能型的终点控制技术，提高转炉炼钢的质量和效率。
1.转炉炼钢终点人工经验控制技术
1.1.拉碳补吹法
拉碳补吹法是一种比较常见的以人工经验为主的控制技术。主要工作内容是在吹炼后期，根据钢中的碳含量来判定是否达到目标和停止吹氧，但这种终点控制方法是以人工经验判定为主的。但是，在钢的中、高碳含量生产过程中，由于钢中碳含量较高且碳的氧化速度比较快，所以人工经验判定钢中碳含量的难度比较大，此时，高拉碳加补吹调整的操作技术则是最佳的终点控制方法[1]。这种方法的操作前提条件是要对供氧时间及其耗氧量以及吹炼时钢的特征来考虑，将终点判定定位在稍微高于炼钢中实际碳含量的上限，同时，在取样与测定温度后对炼钢的温度进行调节并补吹。
拉碳补吹法的操作的特征在于终点钢水中含氧量较少，钢中锰含量较高、脱氧剂消耗较少、金属获得率较高，此方法适合中、高碳钢的冶炼，但是它的终点一次命中率低。
1.2.一吹到底增碳法
此种方法是低拉碳加调温再加增碳的终点控制法。它的优点在于吹炼过程中无需倒炉和抬枪，可以一吹到底，实现对钢碳含量和温度的控制，温度调整后即可出钢，且用增碳法使钢中碳含量达到标准。一吹到底增碳法节省时间、操作稳定、化渣效果好、脱磷和脱硫率高，终点一次命中率高，能达到85%以上。这种方法在低碳钢和高废钢低铁水的冶炼中效果明显[2]。
1.3.质谱仪定碳法
质谱仪定碳法是利用质谱仪对炉气中的成分进行分析后预测吹炼钢时的碳含量，是一种气相定碳法。其实，气相定碳法还有红外分析仪，但是质谱仪的使用范围更加广泛。它的工作原理是将氦和氩等惰性气体作为示踪剂，然后根据气体的物料平衡管理计算冶炼过程中的烟气流量，从而测定吹炼过程中钢的碳含量。例如，用氩气来测定，就是根据烟气中的氩含量来计算出烟气流量，以及烟气组成成分的含量及计算所得的烟气流量来评价渣中氧气吸收速度及熔池中的脱碳速度，然后就能得到钢中碳含量了。
2.提高转炉炼钢的其他终点控制技术
2.1.静态控制
转炉炼钢终点控制的静态控制方法是一种预测性和基础性的控制手段。主要是根据炼钢静态模型分析来进行，根据原材料、钢的成分分析、温度等方面的基本数据并按照热平衡和物料平衡原理来计算冶炼公式，从而得出废钢、铁水、渣料、冷却剂、铁合金和氧的使用量等基本数据，这样可以有计划的进行物料装入和规范的吹炼，使得转炉炼钢的终点变得可控和可预见。
静态控制以静态模型的建立为基准，对人工经验的随机性和不可预见性有很好的完善作用。常用的静态模型有经验模型、机理模型、人工神经网路模型和统计模型，在实际应用中可以根据冶炼的情况选择合适的模型。但是静态模型对真实的冶炼状况并不能完全预测，所以它在终点命中率上有很大的局限性。
2.2.动态控制
转炉炼钢终点的动态控制要以静态控制为前提，在吹炼后期采用炉气分析仪、副枪火自动测温设备等来检测吹炼变量在吹炼过程中发生的动态变化，并根据检测到的动态信息和数据进行分析，对出现问题的变量进行及时的在线修正。以炉气分析仪为例，它是在吹炼的后期对炉气口逸出的气体进行检测，从而计算出熔池脱碳率，这样可以对钢水成分和温度做出准确的判定。同时，根据检测的气体成分和计算结果实现对系统的调整和对终点的预测[3]。
动态控制的优点在于它可以对冶炼中的钢的温度和碳含量这些动态信息做出连续性的预测和报告，并及时进行调整和修正。炉气分析仪安装不受炉口尺寸大小的局限。炉气分析仪对转炉炼钢终点的含碳量较低的钢水其终点命中率是很高的，可以达到90%以上。但是不可否认的是，动态控制仪器设备都是大型的且构造复杂的，在日常保养和维修上都会耗费较高的人力和财力。
2.3.自动控制
转炉炼钢终点控制技术的自动控制是将静态控制技术和动态控制技术结合起来的一种综合控制方法。对终点温度、钢的碳含量的动态测定、原材料和氧气的加入都有非常好的控制和调整。转炉自动吹炼技术很早就出现并得到广泛的应用。例如，人工神经网路技术、炉渣在线检测技术、模糊判断技术等。以人工神经网络技术为例，它是根据终点影响因素的非线性关系利用人工智能静态控制与动态控制模型来处理和分析各因素的变化和反应能力，从而提高转炉炼钢的终点命中率[4]。
3.结语
现代炼钢技术的发展和科学技术的进步使得转炉炼钢的终点控制技术从静态、动态和自动化三方面获得了发展，并以自动化控制为发展方向。转炉炼钢控制技术正走向智能化、科技化、现代化，转炉炼钢的效率和产品质量将会大大提高。
参考文献：
[1]李秀涛.转炉炼钢终点控制技术的探讨[J].科技论坛，2013，5（15）.
[2]胡燕，何腊梅.转炉炼钢中点控制技术及应用[J].钢铁技术，2009，12（25）.
低碳炼钢技术范文4
关键词：钢铁工业；余能利用；冷床；可利用余热
收稿日期：20130604
作者简介：余蔚茗（1983—），女，湖北人，GHG审核员，硕士，主要从事清洁能源以及工业节能减排项目的审定和核查工作。中图分类号：TF09 文献标识码：A
文章编号：16749944（2013）07030003
1 引言
能源是支撑人类文明进步的物质基础，是现代社会发展不可或缺的基本条件，但同时也是长远制约经济发展的重要因素之一。随着低碳经济的到来，提高能源利用效率已形成全球共识。
据《中国的能源政策（2012）》指出，钢铁、有色、化工、建材四大高耗能行业用能占到全社会用能的40%左右[1]，且能源效率相对较低，单位增加值能耗较高。其中，钢铁产业的能耗约占全国总能耗的16.1%，钢铁工业排放的CO2占我国CO2排放总量的12%，因此推行钢铁工业节能减排是我国未来能源发展的重点。
在钢铁工业生产过程中，消耗能源推动物料转变的同时会产生大量的余能，如何有效回收利用这些余能已成为钢铁业实现节能减排的重要途径之一。近年来，国内外学者已对钢铁工业余热余能回收利用的重要性及可行的技术理论问题展开了大量的研究[2～4]，对我国钢铁工业节能减排战略的实施发挥了重要作用。
2 中国钢铁业余能回收利用技术现状
钢铁生产消耗的一次能源中约40%以某种形式的热能释放，生产过程中产生的余能资源通常包括余热、余压以及副产品能源。当前，对于我国钢铁业余能回收利用的技术情况如下。
2.1 高炉炉顶煤气余压透平发电技术
高炉炉顶煤气余压回收发电（Top Gas Pressure Recovery Turbine，TRT）是利用高炉炉顶排出的高炉煤气中的压力能与热能转化为机械能并驱动发电机发电[5]。现代高炉大都采用高压炉顶，从炉顶排出的高炉煤气除具有化学能外，还具有一定的物理能，为促进这些可燃废气的综合利用，通常采用高炉煤气余压透平发电技术（TRT），将煤气的压力能转化为机械能并驱动发电机发电。炉顶煤气压力大于120kPa的高炉均应有TRT装置，目前我国TRT普及率已达90%以上。
2.2 干熄焦技术
干法熄焦是目前国外较广泛应用的一项节能技术，其英文名称为Coke Dry Quenching，简称CDQ。干熄焦是利用惰性气体，在干熄炉中与红焦换热从而冷却红焦。吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再由循环风机重新鼓入干熄炉冷却红焦，而锅炉产生的蒸汽或并入厂内蒸汽管网或用于发电。在干熄焦过程中，80%的红焦显热被回收，干熄每吨焦炭可产生0.42～0.45t中压蒸汽（450℃，4.6MPa），比传统湿熄焦工艺节水0.5t，同时可避免湿熄焦过程中产生的含有大量酚，氰化物和硫化物蒸汽排入大气中，从而有效改善生态环境。
2.3 自产煤气回收利用
钢铁生产过程中，主要副产3种煤气，分别是高炉煤气、焦炉煤气及转炉煤气，它们的热值见表1[6]。
据统计，自产煤气占钢铁生产总能耗的17%左右，除少量煤气泄漏损失外，其余均可利用。自产煤气主要用于加热炉加热，各种铁包、钢包烘烤，焦炉煤气还可用于连铸切割，制氢等。
焦化的化产工序要回收粗焦炉煤气中的化工产品，所采用的工艺工种多样。然而，当前炼铁高炉煤气、炼钢转炉煤气均有干法回收技术替代早先的湿法回收技术。与传统的湿法相比，高炉煤气采用干法除尘技术，可以提高高炉煤气的温度，减少煤气中的水含量，节约水资源；转炉煤气干法除尘技术，取消了规模庞大的浊环水处理系统以及笨重的机械设施，操作灵活，略可提高转炉煤气的回收量。
2.4 低温烟气回收技术
目前，我国钢铁业高温烟气余热的回收利用较普及，而中低温烟气余热的回收利用率较低。企业通常用高温烟气预热助燃空气，而通过空气预热器后约400～500℃的中温烟气则没有被大部分企业加以利用，至于大量400℃以下的低温烟气余热由于其投资回报差利用更少。为将低温余热转化为各种环境都可利用的能源，利用低温余热发电成为低温余热利用技术研究的主要方向。其中，有机工质郎肯循环发电的研究和应用[7]最为广泛，该技术可通过采用不同低沸点的有机物作为工质，可回收55℃以上的低温热源。
2.5 蓄热式高温空气燃烧技术
蓄热式高温空气燃烧技术的全名称为高温低氧空气燃烧技术（High Temperature and Low Oxygen Air Combustion-HTLOAC），也称作HTAC （High Temperature Air Combustion）技术[8]。其特征是极大限度地回收燃烧产物中的显热，实现超高温（助燃空气可预热至800～1000℃，甚至更高）、超贫氧（氧气提及浓度3%～15%）燃烧。该技术可实现燃料化学能的高效利用和低NOX排放，从根本上提高了加热炉的能源利用率（热回收效率80%以上），特别是在钢铁业对低热值高炉煤气的合理利用，既减少了污染物高炉煤气的排放，又节约了能源，是满足当前资源和环境要求的先进技术。
2.6 低热值高炉煤气联合循环发电（CCPP）技术
该技术可回收放散的低热值煤气用于发电，是一种煤气、燃气、蒸汽联合循环发电系统以及将煤的气化技术和高效的联合循环相结合的先进发电系统[9]。在不外供热时热电转换效率可达40%～45%，已接近天燃气和柴油为燃料的类似燃气轮机联合循环发电水平，比常规锅炉蒸汽转换效率高出近一倍。此外，该发电技术CO2排放比常规火力电厂减少45%～50%，无SO2、飞灰及灰渣排放，NOX排放少，回收了钢铁生产中的二次能源，可用水量相当于同容量常规燃煤电厂的1/3.
2.7 余热蒸汽发电技术
余热蒸汽发电原理与传统蒸汽发电原理相同，区别在于热源来源。余热蒸汽的热源来源主要有高炉、转炉、电炉及其他冶炼炉高温烟气，热轧厂燃气均热炉，烧结热料及高温烟气等。
2.8 转炉负能炼钢技术
转炉负能炼钢是计算转炉工序同一生产周期内的能源消耗量与能源回收量的差值，炼钢工序能耗公式如下：
工序单位能耗=能源消耗量-能源回收量钢产量。
转炉工序能源消耗部分由焦炭、水、电、蒸汽、氧气、氮气、氩气、焦炉煤气等能源介质构成。由于生产工艺、生产品种和转炉大小等技术条件的差别，转炉工序能耗一般波动在25～37kgce/t。转炉工序回收的能量主要有煤气和蒸汽两部分构成。转炉出口烟气的总热量约为38.3kgce/t，其中81.8%为潜热，18.2%为显热。采用回收技术通常可回收能量30～36kgce/t，其中70%为转炉煤气，30%为蒸汽，即可实现负能炼钢[10]。
3 冷床余热回收利用潜力分析
从20世纪70年代末，发达国家已经意识到提高钢铁企业生产效率以及进一步降低能耗的重要性，经过几十年的不断地改进和探索，这些技术现在已经相对成熟，开始大范围推广。然而至今，作为钢铁业非常重要的一道工序冷床，其余热非常高，但对其余热的回收技术研究几乎空白。本文以国内某钢厂无缝钢管轧制冷却工序为例，统计分析了可利用的余热潜力，希望以此为钢铁业节能减排新技术的发展拓宽思路。
3.1 车间主要生产概况
该车间主要加工外径220mm、280mm和330mm的低碳钢管坯，其主要加工工序有管坯加热、旋转穿孔、多辊连轧、再加热、定径精轧以及冷床自然空冷等。3种不同外径的管坯经定径精轧后，进入冷床前后温度参数见表2。
3.2 冷床余热分析
根据比热容原理，冷床上放散的热量的计算公式如下：
Q放热=mC×（t进-t出）。
式中Q放热为冷床上自然放散的热量，J；m为冷床处理的钢管量，t；C为低碳钢的比热容，取465J/kg·℃；t进为钢管进入冷床的温度，℃；t出为钢管退出冷床的温度，℃。
基于以上，该无缝钢管车间近3年的年均排放热量结果为：外径220mm管坯加工放散热量为6.47×1013J/年，外径280mm管坯加工放散热量为9.62×1013J/年，外径330mm管坯加工放散热量为9.22×1013J/年，全车间共计2.531×1014J/年的热量放散，不仅给环境带来热污染，同时也造成二次能源浪费。
由于热量是能源利用的最一般形态，故国际上习惯采用热量为能源的共同换算单位，我国主要采用标准煤来折算能耗。我国的GB2589-2008《综合能耗计算通则》规定，将低位发热量等于29.3MJ（7000kcal）的燃料，称为1kg标准煤（1kgce）。通过综合换算，该无缝钢管车间近3年年均放散热量相当于8638tce，吨钢冷床放散热量为12kgce，约占《工业节能“十二五”规划》[11]要求钢铁业吨钢综合能耗目标（580kgce）的2%，因此冷床可利用余热潜力巨大。
3.3 冷床余热回收方案
为了能充分回收这部分放散的热量，本文提出了一个半封闭式的预想换热方案，如图1所示。冷空气从冷床出口处下方循环鼓入换热装置，随着与轧制的高温钢管逐步换热，空气受热温度提升，当空气换热至冷床入口处时，温度可达800℃以上，之后高温热空气随着循环系统送入余热锅炉，产生的蒸汽既可以用于发电又可以直接并入厂区蒸汽管网，而经余热锅炉换热后的冷空气经除尘后再次鼓入冷床换热系统，从而实现节能减排。
4 结语
对于当前快速发展的钢铁工业而言，能源生产面临难以满足能源需求，钢铁工业耗能占全国总能耗比重历年来稳中有升，能源对钢铁工业发展的约束日益显著。虽然我国节能减排取得了巨大的进步，但CO2排放仍高于发达国家，在低碳经济时代，我们有必要加快推广TRT，CDQ及CCPP等节能技术的应用。
2013年7月 绿 色 科 技 第7期
冷床冷却是钢铁工业轧制工序中一个必要环节，其余热利用潜力巨大，为了顺应我国钢铁业的快速发展，加快冷床余热回收应用技术任重道远。
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低碳炼钢技术范文5
钢铁企业低碳经济评价是通过对钢铁企业低碳经济系统的资源环境分析、经济效果分析和生产效率分析，找出钢铁企业这一系统发展过程中出现的问题，或面临的危机，或遇到的机遇，从而帮助决策者采取措施，以保证系统长期、和谐的发展，并产生尽可能大的经济、环境效益。其评价体系应具有信息收集、描述、解释、分析、评价、预测以及决策等功能。钢铁企业低碳经济评价指标既要反映低碳经济内涵，又要考虑社会特性以及钢铁企业的实际工艺流程；既要有利于钢铁企业管理者决策，又要有利于行业发展。因此，在构建钢铁企业低碳经济系统评价指标体系时，必须遵循整体性、科学性、可得性、可比性以及静态与动态结合的原则。依据指标体系构建的相关原则，可确定钢铁企业低碳经济评价指标体系建立的基本指导思想是：以低碳经济理论为基础，合理的借鉴和吸收国内外有关低碳经济评价的先进成果，并考虑钢铁企业生产的相关特征及钢铁企业的关键影响因子，来构建钢铁企业低碳经济发展综合评价体系。钢铁企业低碳经济评价指标体系分为目标层、准则层和指标层三个层面。其中，目标层（一级指标）：综合表达钢铁企业低碳经济的总体状况和发展趋势。准则层（二级指标）：按照低碳经济运行原则设置指标，评估钢铁企业低碳经济整体状况，将总体状况分解为能源消耗及利用、环境污染及碳排放、经济效益、综合协调发展、低碳可持续发展潜力五个方面。指标层（三级指标）：指标是指标体系的基层要素，因此指标层包含的是直接度量钢铁企业低碳经济基本特征的具体指标，须进一步设置和筛选。依据低碳经济评价指标体系的递阶层次结构，经过频度统计法、理论分析法和专家咨询法的初选确定88个评价指标，剔除32个可行性和准确性无法满足的指标，经过指标的主成分和独立性分析剔除了36个指标，最终留下20个评价指标。其中，对单位产品能耗指标而言，由于能源的种类繁多，单位不统一，所以先将各能源消耗转换成标准煤，再进行计算。能源利用率反映能源消耗水平和利用效果，即能源有效利用程度的综合指标；单位产品碳排放量是指在生产、运输、使用及回收每单位钢铁企业产品时所产生的平均温室气体排放量；单位产值能耗指标从财务角度评价企业能源使用强度，说明钢铁企业每单位总产值所消耗的能源量。
钢铁企业低碳经济综合评价方法
（一）评价标准与评价方法的选择低碳经济评价指标理想值是低碳经济发展及绩效评价的参考系，是判断钢铁企业低碳经济发展情况的重要依据。钢铁企业低碳经济评价指标理想值的确定，就是界定各项指标的最高值（正向型、效益型、极大型指标）和最低值（逆向型、成本型、极小型指标）。确定理想值的目的是将指标实际值与理想值进行比较，找出其中的差距，为企业低碳经济的运行状况制定一个标杆值，从而对评价结果做出合理的判断，而评价标准确定的合理与否，将直接影响到评价结果的合理性与可靠性。因此，确定钢铁企业低碳经济评价指标理想值须遵循必要的原则，采取恰当的方法。依据钢铁企业的实际情况，可以考虑依据国家或地方标准值、国内外钢铁行业或企业最优值等方式综合确定。在评价指标体系的复合系统中，各级子系统或各要素的改变对整个系统的改变贡献不同。因此，作为对评价指标体系复合系统变化特征的表述，不同的指标在评价指标体系中的重要程度和分量有所差别，即不同的指标就具有不同的权重。钢铁企业低碳经济的评价作为一种多指标综合评价方法的应用，其“不平衡性”尤为突出，指标权重的确定成为关键。权重的确定方法有很多种，归纳起来，主要有主观赋权法和客观赋权法，这两种方法各有利弊，结合钢铁企业的低碳经济发展特征和生产流程特点，同时基于钢铁企业低碳经济系统评价属于多目标决策问题这一基本特质，本文依据各指标的权重应反映其对其低碳经济发展的重要程度，运用德尔非法和层次分析法相结合的方法确定各层次权重。在钢铁企业的低碳经济评价指标体系中，各个指标要素各具内涵，且相互之间存在着属性、计量单位、数值量级等多方面的差异，与钢铁企业低碳经济发展存在正向、逆向或适度关系，若不予规范化，则会造成综合评价结果的误差，如成本投入指标属于用货币计量的正向（极大型）指标，废弃物排放量放则是物理单位计量的逆向（极小型）指标，而单位产值的废弃物排放量则为混合单位计量的逆向（极小型）指标。为能使它们纳入统一评价体系，且能相互比较，因此必须对指标进行规范化处理。指标的规范化处理包括两部分内容：一是定性指标的量化；二是指标值的无纲量化，即标准化。前者主要有头脑风暴法、模糊方法、灰色方法等；后者主要有极大法、极小法、中心法、极差法、均值法等。目前，国内外积极探讨尝试运用各种综合评价方法评价国家、区域及企业的低碳经济绩效，常用的综合评价法有层次分析法、模糊综合评价法、多元统计分析方法、人工神经网络法、数据包络法、物质流分析法、投入-产出（I-O）模型、宏观经济模型（凯恩斯模型）等。[14-16]其中，模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评标方法，是美国控制论专家艾登(Eden)于1965年创立的。该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。它具有结果清晰，系统性强的特点，能较好地解决模糊的、难以量化的问题，适合各种非确定性问题的解决。钢铁企业低碳经济发展模糊评价的理论依据是：低碳经济发展评价具有模糊性，一些因素因具有模糊性而不能简单地用一个分数来评价。
（二）调查问卷的设计在确定评价方法之后，通过综合评价调查问卷设计，来对评价指标数据进行收集。在设计调查问卷时，应该遵循自愿参与的原则，设计的问题应该浅显易懂，且编排具有逻辑性。同时调查问卷中的问题之间和问卷边缘留有足够空白。为节约被调研人员时间，使之不觉得繁琐，且又能让调研数据易于收集、整理和分析，一般采取选择题的方式进行设计。调研问卷的对象主要针对钢铁企业正在实施低碳经济措施或打算实施低碳经济策略的企业中高层技术及管理人员。这些管理人员绝大部分来自于企业生产第一线或具有丰富的管理经验，比较了解企业的现状和所面临的各种挑战，而且对企业的未来发展和重大战略具有一定的影响力。因为，能够得到一些企业的真实、详尽的数据信息。而调研方式的选择主要是如何进行问卷的发放和回收。本文调研的企业以及专家主要集中在一个地区，根据各个城市地理位置的不同，主要采取了邮寄和现场发放的方式。
（三）多级模糊综合评价过程的构建为了尽量获取准确可信的指标权重，本文选择了层次分析法和熵技术相结合的评价方法来得到指标权重。层次熵评价方法，是指用层次分析法（AHP法）确定指标的模糊权重，利用决策矩阵提供的信息，进一步用多目标决策中熵技术修正决策者先前决定的优先权重，以获得相对准确的指标权重。由于每一因素都是由第一层次的若干因素决定的，所以每一因素的单因素评价应该是第一层次的多因素综合评价。在钢铁企业低碳经济发展综合评价中，应该从第二层开始评价，然后再按上一层次的各要素进行综合评价，直到最高层次，得出总的评价结果。在此基础上，采用多级模糊综合评价法，其核心主要包括因素集的确定、评价集V的建立和多级模糊综合评价过程。对低碳经济发展水平的评价，最终结果应以数量形式定量表现出来，表示为低碳经济发展水平指数，其数值区间为[0，1]。当评价所得分值为1时，指标、系统或整体的低碳经济发展水平达到最理想状态；当评价所得分值为0时，指标、系统或整体的低碳经济发展水平相当差。对区间内的低碳经济发展综合评价值由高到低划分为个不同等级，以表达低碳经济发展水平所处等级，具体划分思路如下所示：从现实意义角度考虑，当0≤G＜0.5时，钢铁企业处于弱低碳经济发展状态。此时评价指标体系中多数指标值与目标值由较大的距离，钢铁企业整体发展水平不够理想；当0.5≤G＜0.8时，钢铁企业处于基本低碳经济发展状态。价指标体系中多数指标值比以前弱低碳经济状态时有了改进，但与目标值仍有一定的差距，钢铁企业低碳经济整体发展水平逐步向良性发展状态转化；当0.8≤G＜1.0时，钢铁企业处于强低碳经济发展状态。此时评价指标体系中多数指标值与目标值比较接近，钢铁企业低碳经济整体发展水平进入良性发展状态。因此，本文把低碳经济发展综合评价值在[0，1]范围内划分为三类，按数值由小到大依次命名为弱低碳、基本低碳和强低碳。
钢铁企业低碳经济综合评价的数据计算与结果分析
（一）钢铁企业基本情况分析某钢铁企业是目前中南地区钢铁企业中最具规模的龙头企业之一，于上世纪八十年代成立，是当地最重要的国有骨干企业之一。该企业主营业务涵盖：建筑类钢结构产品的生产、加工、销售；工业用金属板材的专业分条及剪切。重要的钢铁产品热轧卷板、热轧型钢、热轧重轨、中厚板、冷轧卷板、镀锌板、镀锡板等上百个品种。企业重视环境保护，荣获ISO9001国际质量管理体系认证。企业以发展超前、共性、环保节能和资源利用等方面技术为取向，先后启动了50多项重点科研开发项目，并在环境治理方面投入大量资金进行技术和装备改造，如烧结机烟气脱硫、防尘挡风网、废水综合处理回用设施、环境自动监测、监视和管理系统等。2009年，该企业提出建设“绿色环保低碳型钢铁企业”为目标，以发展循环经济与低碳经济为切入点，全面推进节能降耗、环境保护与资源综合利用，主要节能、环保与资源综合利用指标持续进步。作为一家大型的钢铁联合企业，其生产体系庞大而复杂，主要包括原料处理、炼铁、炼钢、轧钢等环节。其重点生产流程为：（1）原料处理工序。其采购的主要原料为铁矿石和废钢，辅料主要有石灰石、白云石等，燃料主要是煤、焦炭以及天然气等。采购的原料、辅料经烧结工序和焦化工序变成烧结矿和焦炭，产生烟尘、粉尘、SO2、NO、废水、废渣等废弃物。（2）炼铁工序。即利用铁矿石、烧结矿、石灰石、焦炭等在高炉中冶炼成生铁，为后面的炼钢工序提供材料。产生的废弃物主要有高炉渣、高炉煤气洗涤水、烟尘、粉尘、SO2等。（3）炼钢工序。即利用转炉或电炉将生铁和废钢冶炼成钢坯，产生的废弃物主要有钢渣、污泥、废水、烟尘、粉尘等。（4）轧钢工序。即将钢坯经轧制等塑性变形方法加工成各种用途的钢材，产生的废弃物主要有废油、氧化铁皮、污泥、废水、烟尘、粉尘、SO2等。
（二）数据计算与结果分析按照层次分析法的思路，首先进行打分。对指标的相对重要性打分的标准比较多，本文采用的是专家评价法。邀请15位专家根据低碳经济发展评价中两层指标体系的重要程度来对这些指标进行评价并打分。同理，分别可得能源消耗及利用指标判断矩阵、环境污染及碳排放指标判断矩阵、经济效益指标判断矩阵、综合协调发展指标判断矩阵、低碳可持续发展潜力指标判断矩阵。同时，对该企业10位中高层管理及相关技术人员进行了逐一调查，在收回的10份调查问卷中有2份不合格，合格有效的问卷为8份。根据8位相关人员对各指标的评价情况，可求得被调查对象对各指标的打分情况。通过以上逐个评价的结果可以推断，在该钢铁企业低碳经济发展过程中，能源消耗及利用、综合协调发展两个方面有明显改善，而环境污染及碳排放、低碳可持续发展潜力方面有所改善，而经济效益方面为基本不变，从而导致了企业低碳经济整体发展水平的改善强度不大。所以，该企业要提高整体低碳绩效，就必须重点弥补经济效益方面的不足，还要注意推进环境污染及碳排放、低碳可持续发展潜力的改善和提升，只有这样，才能提高企业低碳经济的总体发展水平，促进企业可持续发展，有利于人类社会的更好的发展。
结论
低碳炼钢技术范文6
作为产业结构调整的重要措施，落后生产技术的淘汰和实现大规模生产在推进低碳经济的过程中发挥了重要作用。近几年我国在淘汰了很多落后的生产力，如关停一大批小型火电厂和小型煤矿以及小型炼钢厂等，我国的节能减排工作取得了很大进展。单位GDP能耗也大大降低。还有资源回收利用的“静脉”产业的发展也将在很大程度上实现资源、能源消耗的减少。如在我国每年产生的大量工业废渣中，钢渣、粉煤灰、电石渣、煤矸石、磷渣等可以用作建筑材料，从而实现生产建材消耗的减少。
2低碳经济的推进要加快科技创新
科技是第一生产力也是解决生态环境和资源能源问题的根本出路。发展低碳能源和低碳能源技术，我们要做到早谋划，加快研究开发和示范工作。首先我们要坚持完善现有技术，淘汰落后技术，实现产业结构的升级、技术的改进和效率的提高。再次要加快技术创新，通过对有关技术在理论、方法、评价指标等方面的创新，实现技术上的突破，从而提高资源能源的生产利用率。最后我们重视国外先进理念、技术和资金的引进，积极参与国际上有关低碳方面的交流，实现资源技术共享，争取双赢。
3低碳经济的推进要加快消费方式的创新
消费领域节能减排在人民生活质量的不断提高的前提下也有很大的潜力。我国人口众多，在建筑及生活方面用能很大，我们必须重视节能减排问题。例如在建筑采暖方面，我们可以采取分户计量收费、改造窗户双层玻璃、纤维板装修、太阳能地热取暖等方法。把生物质纤维作为保暖材料也有很大的节能减排效果。还有在生活方面我们可以用传统的发条式闹钟替代电子钟，用到附近公园慢跑代替在电动跑步机上锻炼，让衣服自然晾干而不是通过机器甩干等
4低碳经济推进要加快管理创新
第一、要组织有关专家对中国“碳足迹”认真核算，建立完善的“碳预算”制度，形成有中国特色的“碳交易”模式，来应对国际气候变化对于中国的挑战。第二、政府要把推进低碳经济进行详细规划，制定有关低碳经济的方案和行动路线，使其衔接与国家的“发展规划”“、能源规划”“、循环经济规划”和“节能减排规划”，切实增强其可操作性。第三、明确增加一些主要行业和重点企业的社会责任感，特别是对我国东部地区以及高耗能产业，重点解决阻碍低碳经济推进的问题。第四、加快推进低碳经济发展的整体合力的形成，充分调动政府、行业协会、企业和公众等主体的积极性。同时从基层入手，可以在每个企业、部门以及家庭推行简单的碳排放核计每日流程表。
5低碳经济的推动需通过政府、行业指导来影响
