低碳经济与转炉技术分析

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1紧凑化炼钢生产模式各工序技术的开发

实现转炉炼钢生产的紧凑化,即工序时间的最小化、衔接最优化是最大的节能措施[1]。莱钢炼钢厂针对生产实际,通过铁水预处理-转炉-精炼-连铸等各工序的紧凑衔接,开发出全量铁水预处理技术、转炉错峰操作模式、精准智能自动吹氩模式、连铸“三恒”稳态控制工艺等,尽可能的实现能耗、物耗最低,促进低碳经济模式的有效运行。

1.1全量铁水脱硫技术的实施

为满足快节奏、满负荷、高效优质生产,炼钢厂老区生产线2009年开始实施全量铁水脱硫技术,主要通过脱硫扒渣工位的复合设置、改进喷枪气化室结构尺寸、设计最佳喷枪插入深度、开发自动喷吹下料系统、改进喷枪材质及铁水调温控制等实施全量铁水预处理技术,脱硫处理率达到90%以上,入炉铁水[S]控制在0.020%以下,镁粒利用率40%以上,回硫量控制在0.002%以内,镁粒消耗由原来的0.45kg/t降低到0.26kg/,t入炉铁水温度波动范围控制在20℃以内,满足了转炉高效生产的需求。

1.2转炉冶炼模式的改进与自动化

1.2.1错峰操作技术的开发炼钢厂老区生产线转炉炉料结构主要是铁水加矿石,矿石的加入量最高能到80kg/t钢,铁矿石的加入,造成喷溅严重。炼钢厂在遵循炼钢原理的基础上,通过炉渣组分控制、熔池温度控制、变枪位控制和变氧压控制组合技术的应用,打破常态反应规律,使转炉吹炼初期炉渣泡沫化高峰、吹炼初期渣中(FeO)高峰与碳氧大量反应三者的时间点和峰值发生变化和移动,并根据铁水硅和温度对炉渣泡沫化高峰、渣中(FeO)含量高峰以及碳氧大量反应三者的时间点和峰值的影响,开发六种转炉“错峰”控制标准模式,不仅稳定转炉操作,减轻了转炉溢渣,有效避免了粘枪粘烟道等恶性事故的发生,而且节约氧气2m3/t钢,提高了氧枪枪龄,钢铁料消耗最低达到1058kg/t钢,为低碳炼钢提供了强有力的技术后盾。

1.2.2“一键式”炼钢的成功实施莱钢炼钢厂对以副枪系统为基础的智能炼钢技术在120t转炉进行试验,通过稳定原材物料条件,提高设备装备水平,实现设备自动控制,优化完善数据检测、采集系统,建立转炉冶炼底吹模型,增上视频等相关设备,2008年5月120t转炉实现了“一键式”炼钢,2008年年底实现全封闭智能炼钢,现3座120t转炉全封闭智能炼钢比率达到98.5%以上,自动化程度明显提高,提高了冶炼节奏,减少了氧气消耗,碳温双命中率提高,钢水过氧化现象减少,钢铁料消耗大幅度降低。

1.3精准智能吹氩模式的开发

在吹氩位安装智能吹氩控制系统,引进智能吹氩设备,在生产实践中摸索,开发了8种精准自动吹氩模式,通过软件开发,实现了氩气流量的智能、精准控制,降低了氩气消耗0.04m3/t左右,透气砖使用寿命提高了10炉以上,并在系统中自动生成事故分析查询吹氩历史记录,为解决铸坯质量缺陷提供了依据,降低了轧材T[O]含量,改善了轧材质量。

1.4连铸自动化与近终型化的发展

1.4.1建立标准化操作模式,实现“三恒”稳态控制制定转炉冶炼标准化操作指导书,落实转炉“恒容恒热”装入制度和标准化操作模式,建立连铸机“恒拉速”、“恒温度”、“恒液面”三恒稳态控制工艺,通过西门子公司提供的OPCServer(用于过程控制的OlE)和VisualBasic语言,编制数据自动采集和发送程序,开发了“三恒”数据自动采集评价体系。按照“时间最短、温降最小”的原则组织生产,实现了转炉、精炼、连铸均衡稳定精益高效生产,以“三恒”操作为基础的稳态控制工艺提高了炼钢各工序的配合意识,使生产工序更加紧凑,确保生产的稳定顺行,有效提高了铸坯质量,降低了工序能耗。

1.4.2以大规格超薄近终型异形坯工艺技术为代表的低碳产品的开发近终型异形坯直接轧制H型钢具有质优、节能、环保的优势,成为国际冶金技术的发展趋势,莱钢大规格超薄近终型异形坯连铸机于2005年投产,实现了生产流程的简单化、紧凑化、大型化和连续化,同传统工艺相比,减少了轧制道次4~6道,提高轧材生产效率15%~20%,降低能耗13.62kgce/,t提高轧材成材率2.46%,实现了环保、节能、高效、低碳的目标。炼钢厂先后开发了F型钢、圆管坯等低碳产品,拓宽了莱钢的产品结构,为低碳产品探出捷径。

2转炉炼钢过程系统低温控制技术的研究

炼钢厂在稳定工艺操作的基础上,实施全厂钢水低温运行制度,节能效果显著。采取优化转炉出钢口材质及尺寸、钢包保温、锆质耐火纤维在包盖系统上的研究应用、合金在线高温烘烤、钢包红净出钢、连铸系统保温等集成技术,实现了转炉炼钢系统温度控制的低温均衡可控有效,将转炉平均出钢温度由实施前的1680℃降低到实施后的1655℃。转炉出钢温度的降低,明显提高转炉炉龄,降低生产成本,节约过程能源消耗。

3二次能源的回收利用及环保配套设施的完善,成为炼钢厂低碳经济的推动力

3.1优化煤气回收工艺参数,稳定煤气回收

老区生产线在确保煤气品质的情况下,对煤气回收程序进行了修改和完善,设定开始和结束回收时的CO含量,确定最佳回收时间;同时控制转炉的升、降罩的时机,采用全密闭裙罩回收,同时对系统各点的压力分配进行调整,使每炉钢回收时间由原来的6.5min增加到目前的8min,目前莱钢炼钢厂老区煤气回收达到85m3/t以上,煤气并网由过去的20m3/t增加到现在的近50m3/t。

3.2干法除尘适应性改造,降低烟尘含量,提高煤气回收

炼钢厂新区生产线干法除尘系统存在的问题制约了120t转炉的正常生产和转炉煤气回收利用,也影响了环保指标达标。炼钢厂通过对干法除尘系统备件的国产化改造,采用先进的除尘系统整体切换工艺模式,实现了干法除尘故障状态下的快速整体切换,同时在煤气回收系统安装一套煤气冷却装置,解决了煤气温度高的问题,在静电除尘器系统后部增设一台DN3600、高25.5m的泄爆水封,回收侧煤气管道如果爆炸,泄爆水封泄进行压,保护回收侧煤气柜的安全。通过改造,大大降低了设备维修费用,故障停机率为零,转炉煤气回收达到了130m3/t钢,煤气含尘量<10mg/Nm3,比传统的湿法除尘节约水耗0.09m3/,t也满足了节能减排和环保要求。

4清洁生产审核的实施

自觉参与清洁生产审核,督促清洁生产项目的实施,炼钢厂于2008年1月~12月开始了第二轮清洁生产审核,通过全员征集清洁生产方案、审核师咨询、技术专家的现场指导以及进行物料平衡计算等多种途径,共提出清洁生产方案33个,并全部实施完毕,其中无/低费方案26个、中/高费方案7个。通过清洁生产审核,33个清洁生产方案全部实施完毕,可减少烟尘排放65.5t/年,烟尘削减率7.9%,削减污染物排放产生效益为1.8万元/年,实现了从源头减少废物的产生,实现由末端治理向污染预防和生产全过程控制转变。

5结语

炼钢厂低碳经济仅仅处在初级探索阶段,真正的低碳经济还必须通过自身工艺结构调整,增加循环经济、节能减排投入,以能源利用高效化、减量化和技术节能为核心,利用技术创新理念进行节能减排,以提高能源利用率、降低能源消耗、促进治污减排为目标,促进低碳排放的大幅消减。