钢铁行业清洁生产——转炉负能炼钢工艺技术

钢铁行业清洁生产——转炉负能炼钢工艺技术一、所属行业钢铁二、技术名称转炉负能炼钢工艺技术三、技术类型节能技术四、适用范围大中型转炉炼钢企业五、技术内容1、技术原理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，即转炉炼钢工序能耗小于零。转炉炼钢工序过程中支出的能量主要包括：氧气、氮气、焦炉煤气、电和使用外厂蒸汽，而转炉回收的能量主要包括：转炉煤气和蒸汽回收。传统“负能炼钢技术”定义是一个工程概念，体现了生产过程转炉烟气节能、环保综合利用的技术集成。2、工艺流程转炉负能炼钢工艺技术在转炉生产流程中体现，能量变化指标从消耗部分与支出部分折算而来。该技术工艺流程包括生产流程和能源支出/回收利用技术工艺流程。最初提出负能炼钢技术时，转炉炼钢工序定义为从铁水进厂至钢水上连铸平台的转炉生产全部工艺过程。随着炼钢技术发展，炼钢厂增加了铁水脱硫预处理、炉外精炼等新技术，而炉外精炼特别是LF炉能耗较高，整体计算,实现负能炼钢难度大大增加，但从提升转炉炼钢整体技术水平出发，评价负能炼钢技术水平应包括炉外精炼等。六、主要设备转炉钢生产工艺必须的生产设备铁水预处理炉、顶底复吹转炉、炉外精炼炉等，还应包括转炉煤气净化处理、余热利用及转炉煤气利用等设备。如OG法等湿式除尘设备或LT法等干式除尘设备、除尘风机、余热锅炉、回收转炉烟气物理热设备及各种转炉煤气利用技术设备等。七、主要技术经济指标转炉负能炼钢技术清洁生产指标：煤气平均回收量达到90m3/吨钢；回收煤气的热值应大于7MJ/m3（CO含量应大于55%）；蒸汽平均回收量80Kg/吨钢；排放烟气含尘量10mg/m3。若按全面推广应用转炉负能炼钢技术，单位产品节能23.6Kg标煤/吨钢计算，今后若转炉钢生产2亿吨左右规模时，全年将节能236万吨标煤。转炉煤气回收率大幅提高，不仅可减少CO排放使之有效地转化为能源，还可减少烟尘等排放，有效改善厂区环境质量。八、技术应用情况我国大型转炉负能炼钢技术已日益成熟，宝钢等企业已达到国际领先水平；中型转炉已逐步实现负能炼钢；小型转炉也初步具备相应生产装备条件，通过加强煤气回收也可实现负能炼钢。相关企业在应用转炉负能炼钢技术过程中取得的经验有：提高转炉作业率，缩短冶炼周期可降低冶炼电耗；优化二次除尘风机运行参数，实现节电；采用计算机终点控制等技术，降低氧气消耗；加强设备维护，加强煤气回收，减少转炉煤气放散率；采用蓄热燃烧技术烘烤钢包，有效增加转炉煤气用户；缩短冶炼时间，提高生产效率；合理优化工艺流程。九、技术使用单位宝钢是我国最早实现“负能炼钢”的钢铁企业，虽然调整品种结构，增加炉外精炼、电磁搅拌等耗能新工艺装备，转炉工序能耗压力加大，但通过深入挖潜，继续保证了转炉负能炼钢技术有效实施。近年来武钢三炼钢、马钢一炼钢、鞍钢一炼钢、本钢、唐钢等一批中型转炉也都成功应用负能炼钢技术，在莱钢等小型转炉负能炼钢技术也取得突破。但各技术使用单位在负能炼钢涵盖范围方面还不统一，有些企业未将铁水脱硫预处理、炉外精炼等能耗纳入其中。十、技术推广的建议为进一步提高转炉负能炼钢技术应用，在提高煤气回收质量和减少蒸汽放散量方面：应优化锅炉设计，提高蒸汽压力和品质；开发真空精炼应用转炉蒸汽的工艺技术，增加炼钢厂本身利用蒸汽能力；发展低压蒸汽发电技术，提高电能转化效率；在优化转炉工艺方面：可采用高效供氧技术，缩短冶炼时间，加快钢包周转；努力降低铁钢比，增加废钢用量；采用铁水“三脱”预处理技术减少转炉渣；优化复合吹炼工艺，降低氧耗，提高金属收得率；采用自动炼钢技术，实现不倒炉出钢；改善铁钢界面，提高铁水温度；采用单一铁水罐进行铁水运输，降低铁水温降损失等。“负能炼钢”并未全部涵盖炼钢全工艺过程能量转换与能量平衡，不能作为整体评价炼钢工序能耗水平的唯一标准，但国际先进钢铁企业都把实现转炉负能作为重要指标。我国转炉钢比例超过80%，因此转炉负能炼钢技术全面推广对钢铁行业清洁生产意义重大。钢铁行业清洁生产——焦化废水生物脱氮技术一、所属行业钢铁二、技术名称焦化废水A/O生物脱氮技术三、技术类型环保、节水综合技术四、适用范围焦化企业及其它需要处理高浓度COD、氨氮废水的企业五、技术内容1、技术原理焦化废水A/O生物脱氮是硝化与反硝化过程的应用。硝化反应是指污水处理中，氨氮在好氧条件下，通过好氧菌作用被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的反应；反硝化是在缺氧无氧条件下，脱氮菌利用硝化反应所产生的NO-2和NO-3来代替氧进行有机物的氧化分解。硝化反应是在延时曝气后期进行的，对焦化废水的生物氧化分解，氨氮降解在酚、氰、硫氰化物等被降解之后进行，需要足够的曝气时间，且氨氮的氧化必须补充一定量的碱度，硝化细菌属好氧性自养菌；而反硝化细菌属碱性异养菌，即在有氧的条件下利用有机物进行好氧增殖，在无氧缺氧条件下，微生物利用有机物—碳源，以NO-2和NO-3作为最终电子接受体将NO-2和NO-3还原成氮气排出，最终达到脱氮之目的。2、工艺流程A/O内循环生物脱氮工艺即缺氧—好氧处理工艺，其主要工艺路线是缺氧在前，好氧在后，泥水单独回流。缺氧池进行的是反硝化反应，好氧池进行的是硝化反应。焦化废水首先进入缺氧池，在这里反硝化细菌利用原水中的酚等有机物作为电子供体而将回流水中的NO3-N、NO2-N还原成为气态氮化物（N2或N2O），反硝化出水流入好氧池，在好氧池内，缺氧池出水残留的有机物被进一步氧化，氨和含氮化合物被氧化成为NO3--N、NO2--N。污泥回流的目的在于维持反应器中一定的污泥浓度，即微生物量，防止污泥流失。回流液旨在为反硝化提供电子供体（NO3--N、NO2--N），从而达到去除硝态氮的目的。该工艺为前置反硝化，在缺氧池以废水中的有机物作为反硝化的碳源和能源，无需补充外加碳源；废水中的部分有机物通过反硝化反应得以去除，减轻了后续好氧池负荷，减少了动力消耗；反硝化反应产生的碱度可部分满足硝化反应对碱度的要求，因而降低了化学药剂的消耗。六、主要设备污水处理主要设备包括耐腐蚀泵、液下泵、计量泵，清、污水泵，平流式气浮净水设备，鼓风机及消音器，旋转布水装置，空气过滤器、组合填料、微孔曝气器、中心传动刮泥机、周边传动刮泥机、折浆式搅拌机、加药搅拌装置和撇油机、带式、螺压污泥脱水机七、主要技术经济指标A/O生物脱氮技术焦化污水处理效率高：该工艺对污水中的有机物、氨氮等均有较高的去除效果，当总停留时间HRT大于30小时，经生物脱氮后，出水各项指标，COD经PFS混凝沉淀后可降至100mg/l以下，达到污水排放标准。总氮的去除率受碳氮比的影响，一般在40～60%；技术工艺流程简单，投资省，运行费用较低，降低硝化过程需要的碱耗；缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率，如COD、BOD、SCN－的去除率分别为67%、38%、59%，酚和有机物的去除率分别为62%、36%；由于硝化段采用强化生化专利技术，反硝化段采用了保持高浓度污泥的膜技术，提高了硝化及反硝化的污泥浓度，具有较高的容积负荷；具有较强的耐负荷冲击能力，操作管理相对简单。八、技术应用情况目前国内焦化行业废水处理主要采用A/O内循环生物脱氮技术，该技术对焦化废水处理达标外排及处理后回用起到决定性作用。处理装置出口，除COD外各项指标均达到国家综合排放一级标准。污水处理后出水指标如下：CODcr：100～150mg/L；酚：0.5mg/L以下；CN-：0.5mg/L以下；油：5mg/L以下；氨氮：15mg/l以下。焦化废水处理后达标外排，取得了良好的环境效益和社会效益，采用A/O内循环生物脱氮技术处理焦化废水污染物的去除率为：CODcr90～97.8%、BOD596～99%、酚99～100%、NH4+—N94～99.5%、有机氮90～98%、CN－96～99%、SCN－99%。九、技术使用单位A/O内循环生物脱氮工艺适用于新建、改扩建焦化工程污水处理及其他含高浓度COD、氨氮的有机废水处理。目前国内焦化厂废水处理采用A/O内循环工艺的有三十多个，随着钢铁企业焦化工程改扩建及各地对环保要求的提高，焦化行业正陆续进行废水处理装置的新建和改造。在山西省数百座焦化厂中，真正上脱氮工艺处理污水达标的没有几家。预计未来将有五十多个项目将考虑采用类似技术进行工程建设。十、技术推广的建议A/O内循环生物脱氮技术自开发以来，已被广泛应用于国内焦化行业废水处理工程中，并在近3至5年内仍将作为焦化废水处理的主导技术。随着人们环保意识地增强和国家对环保要求的提高，焦化行业正在或将对废水处理进行扩建或改造，市场前景良好。目前A/O内循环生物脱氮工艺技术，投资、占地、运行费还较高，应继续不断优化技术，使处理设施、投资、占地等进一步减少，使综合处理成本降至4元/m3以下。建议停止萃取脱酚，采取萃取脱除污水和粗苯中有机氮（吡啶、喹啉、卡唑等）提高污水中COD/TN的比值；改进蒸氨工艺和设备，使蒸氨后污水含NHX-N100mg/l，耗蒸汽量≯100kg蒸汽量/吨污水；处理后的焦化废水尽可能回用于焦化生产，如作熄焦补充水、除尘补充水、煤场洒水等，也可将处理后的废水送高炉冲渣或泡渣，减少外排水量，采取措施减少对环境及设备的影响。钢铁行业清洁生产——冷轧盐酸酸洗液回收技术一、所属行业钢铁二、技术名称冷轧盐酸酸洗液回收技术三、技术类型资源回收技术四、适用范围钢铁酸洗生产线五、技术内容1、技术原理目前盐酸酸洗废液回收方法有高温焙烧法、减压硫酸分解法和氯化法,其中高温直接焙烧法是主导技术。直接焙烧法以其加热方式不同，又分为两种：逆流加热的为喷雾焙烧法，顺流加热的为流化床焙烧法。盐酸酸洗废液再生回收原理是盐酸废液直接喷入焙烧炉与高温气体相接触，在高温状态下与水、发生化学反应，使废液中的盐酸和氯化亚铁蒸发分解，生成Fe2O3和HC1。2、工艺流程流化床法流程：废酸洗液进入废酸贮罐，用泵提升进入预浓缩器，与反应炉产生的高温气体混合、蒸发，经过浓缩的废酸用泵提升喷入流化床反应炉内，在反应炉高温状态下FeCl2与H2O、O2发生化学反应生成Fe2O3和HCl高温气体。HCl气体上升到反应炉顶，先经过旋风分离器，除去气体中携带的部分Fe2O3粉再入预浓缩器进行冷却。经过冷却的气体进入吸收塔，经喷入新水或漂洗水形成再生酸再回到再生酸贮罐。经补加少量新酸，使HCl含量达到原酸洗液浓度后送回酸洗线使用。经过吸收塔的废气再送入收水器，除去废气中的水分后通过烟囱排入大气。流化床反应炉中产生的氧化铁到达一定程度后，开始排料，排入氧化铁料仓，再回烧结厂使用。喷雾焙烧法流程：废酸进入废酸贮罐，用泵提升经废酸过滤器，除去废酸中的杂质，再进入预浓缩器，与反应炉产生的高温气体混合、蒸发。经过浓缩的废酸用泵提升喷入反应炉，在反应炉高温状态下，FeC12与H2O、O2产生化学反应，生成Fe2O3和HC1气体（高温气体），HC1气体离开反应炉先经过旋风分离器，除去气体携带的部分Fe2O3粉，再进入预浓缩器进行冷却。经过冷却的气体进入吸收塔，喷入漂洗水形成再生酸重新回到酸贮罐，补加少量新酸使HC1含量达到原酸洗液浓度时用泵送到酸洗线使用。经过吸收塔的废气再进入洗涤塔喷入水进一步除去废气的HC1，经洗涤塔后通过烟囱排入大气。反应炉产生的Fe2O3粉落入反应炉底部，通过Fe2O3粉输送管进入铁粉料仓，废气经布袋除尘器净化后排入大气，Fe2O3粉经包装机装袋后出售，作为磁性材料的原料。六、主要设备流化床法的工艺设备主要有流化床反应炉、旋风除尘器、文氏管循环系统泡罩填料塔、风机以及氧化铁料仓等。鲁特钠法喷雾焙烧法的工艺设备主要有焙烧炉、旋风分离器、预浓缩器、吸收塔、排风设施与氧化铁收储设施等。七、主要技术经济指标盐酸酸洗废液主要由HCl、FeCl2和H2O三部分组成。一般含FeCl2约100～140g/L,游离酸（HCl）30～40g/L，但含量随酸洗工艺、操作制度、钢材品种不同而异，盐酸回收技术改变了传统废酸中和处理法对废酸资源的浪费，使盐酸再生回收循环利用。流化床焙烧法处理量大，