姜涛--开发新技术与新炉料,促进炼铁生产节能减排

开发新技术与新炉料，促进炼铁生产节能减排姜　涛中南大学　2015年11月提纲（Contents）概述—国内外炼铁节能减排技术的发展均热高料层烧结技术熔剂性球团生产技术国内外炼铁节能减排技术发展炼铁生产的能耗与污染物的产生量密切相关，能耗高，污染物的产生量大。炼铁节能减排是一个系统工程，包括原燃、料选择，工艺技术的优化，设备大型化，废热的利用，新型炉料结构等内容。近年来研究开发的造块新方法与新技术烧结原料的预处理烧结废热精细化利用技术新型燃料烧结与炼铁技术高料层均热烧结技术非传统燃料点火与烧结技术难处理资源的复合造块法烧结原料的预处理烧结焦粉的石灰涂层LCC(LimeCoatingCoke)CaOcoatinglayerpromoteshightemperaturecombustionandfunctionsascatalystforreducingNOx.NSSMCintroducedLCCinOitaworksandstartedthecommercialoperationin2013.ByLCCprocess,NOxemissioninsinteringprocessdecreasedandsinterproductivityincreased.烧结焦粉的石灰涂层LCC(LimeCoatingCoke)烧结废热精细化利用技术烧结烟气循环利用的最新研究图－两种不同的烟气循环罩示意图烧结烟气循环利用的最新研究表－不同的烟气循环设计蓝色区域：烟气收集的区域红色边框：烟气循环的区域烧结烟气循环利用的最新研究图－不同循环设计时的固体燃耗和利用系数烧结烟气循环利用的最新研究图－不同循环设计时的SO2/NOx排放规律烧结烟气循环利用的最新研究图－不同循环设计时每吨烧结矿SO2/NOx的排放量烧结烟气循环利用的最新研究图－循环烟气中O2与NO对废气中NO含量的影响天然气烧结(NaturalGasblow)新型燃料烧结与炼铁技术JFE(JFESteelCorporation)developedThetechnologyutilizesdifferenceofcombustionpointsbetweencokepowderandnaturalgas.Thusthefavorablesinteringtemperaturecanbesustainedforalongtimewithoutupsurgeofmaximumcombustiontemperature.Thestrengthofsinterincreasedby1%,thereductionindexincreasedby3%andunitcokeconsumptiondecreasedby3kg/t.Cokeratiodecreaseinby3kg/t-pigiron.Super-SINTERinKeihinareaofEastJapanironworksstartedthecommercialoperationin2009.TheyconfirmedreductionofCO2emissionby60,000tonnesperyear.喷吹焦炉煤气炼铁新型燃料烧结与炼铁技术喷吹焦炉煤气炼铁图－不同喷吹条件下还原度对比喷吹焦炉煤气炼铁图－不同喷吹条件下碳素消耗对比高炉煤气CO2的回收(1)Theabsorbentcomesincontactwiththefeedgasintheabsorbercounter-currently,andabsorbsCO2selectively.(2)CO2richabsorbentissenttothestripper,andreleasesCO2byheatingatabout120oC.(3)Theregeneratedabsorbentiscooledandsenttotheabsorbertorepeatthecycle.图－CO2的化学吸收过程烧结微波点火技术非传统燃料点火与烧结技术图－实验室微波辅助热风点火烧结示意图烧结杯液化气点火与微波点火对比试验表明，采用微波热风点火所获得的烧结矿成品率、垂直烧结速度、转鼓强度和利用系数与液化气点火基本相当。但是微波热风点火能耗大幅度降低。液化气点火所需要的点火能耗为185.13MJ/m2，而微波热风点火能耗为35.71MJ/m2，仅为前者的五分之一。烧结微波点火技术的优势近年来研究开发的炼铁新炉料热压铁焦（铁矿粉配比15%，热压温度300C，炭化温度1000C制备的铁焦团块）热压含碳球团（铁矿与煤粉混合,煤比30%~40%,在400~500C热压制得的高还原性炉料）预还原球团（转底炉处理钢铁厂尘泥的产品；利用钢铁厂煤气生产的预还原炉料）预还原烧结矿熔剂性球团烧结生产进一步提质节能的途径——均热高料层烧结Heat-UniformingHighBedSintering(HUHBS)——TheWaytoFurtherQualityImprovingAndEnergySavingProduction姜　涛（TaoJiang）中南大学　(CentralSouthUniversity,China)2015.11提纲（Contents）引言Introduction烧结料层蓄热的再研究RestudyofHeatAccumulation均热高料层烧结的要求与优势TheRequirementandSuperiorityofHUHBS均热高料层烧结技术现状与研究CurrentTechnologyandDevelopmentofHUHBS结语与展望ConclusionsandProspect1.引言(Introduction)蓄热(HeatAccumulation)铁矿烧结特有的现象，越是接近料层底部，料层获得的热量越多。合理利用蓄热是改善烧结矿质量、降低燃料消耗的重要途径。国内外烧结料层厚度不断增加，我国由2000年的平均500毫米到目前的700毫米。高料层烧结(HighBedSintering)存在的问题料层越高，上下料层获得的热量差距越大，致使下层物料易因热量过剩而过熔；气流通过料层的阻力增大；漏风率随之增加。导致：——高料层操作节能的优势得不能充分发挥——烧结矿质量特别是成品率下降——利用系数也随之下降必须将高料层与均热结合，实现均热高料层烧结，才能充分发挥高料层烧结优质、节能、高效的优势。1.引言(Introduction)2.烧结料层蓄热的再研究　(RestudyofHeatAccumulation)公式推导法：根据烧结料层传热特点推导蓄热公式，但公式中参数较多且难以获得。蓄热量与原料种类、性质、配比、料层高度等因素有关，而不同烧结厂原料与工艺特点差别很大，采用公式获得的结果与实际差距非常大。Amethodbyderivingaformula,itisalwaysrelatedtothespecies,characteristics,proportionofmaterialsaswellastheheightofmaterialbed.Thus,itdiffersalotinthepracticalproductionduetothedifferencesofmaterialandprocess.热平衡法(广泛采用)：将烧结料层自上而下等分为若干层，通过热平衡计算，获得每层的蓄热量，再通过作图获得沿料层高度方向的蓄热分布。Amethodofheatbalance(widelyused):Dividingthematerialbedintoseverallayers,thentheheataccumulationcanbeobtainedbycalculatingtheheatincomeandexpenditureofeachlayer.2.烧结料层蓄热的再研究　(RestudyofHeatAccumulation)可利用蓄热：国内外一般只研究烧结料层的总蓄热量。可利用蓄热是从总蓄热量中扣除烧结饼物理热后的蓄热量，是利用蓄热开发节能烧结技术的依据。Availableheataccumulation:Therestofheataccumulationaftersubtractingthephysicalheatofsintercake.Itisthebasisofexploitingenergysavingtechnology.2.烧结料层蓄热的再研究　(RestudyofHeatAccumulation)　　以宝钢公司烧结原料和工艺为例:(eg.Baosteel):　为方便计算，根据宝钢现场情况，假定料层高度为0.7m、烧结混合料密度为1.9t/m3，取长1m、宽1m、高0.7m，体积为0.7m3的单元料柱为研究对象。2.烧结料层蓄热的再研究　(RestudyofHeatAccumulation)Height:0.7m(0.1m×7units)Densityofmixture:1.9t/m3Researchobjective:1m×1m×0.7m收入(Income)符号项目热量/kJ·(t·0.7m3)-1Q1点火燃料化学热62612.8Q2点火燃料物理热111.2Q3点火空气物理热792.9Q4固体燃料化学热1463966.2Q5混合料物理热69572.3Q6铺底料物理热1459.6Q7保温段物理热27857.1Q8烧结空气物理热16906.6Q9化学反应放热95637.3Q10氧化铁皮中金属铁氧化放热13781.3TotalIncome1752697.3支出(Expenditure)符号项目热量/kJ·(0.7m3)-1水分蒸发热248591.8碳酸盐分解热105936.2烧结饼物理热679828.1废气带走热308434.6化学不完全燃烧损失热79218.3烧结矿残碳损失热6604.6结晶水分解吸热11764.7其他热损失312319.1TotalExpenditure1752697.32.烧结料层蓄热的再研究　(RestudyofHeatAccumulation)'1Q'2Q'3Q'4Q'5Q'6Q'7Q'8Q相关假设(otherassumption):根据有关研究，确定第一层热损失为热量收入的15%(Heatlossofunit1)，除第一层外其他各层热损失均为热量收入的8%(Heatlossofotherunits)。点火燃料化学热及物理热、点火空气物理热、保温段物理热和烧结空气物理热只对第一层物料有影响，保温段空气温度为300℃。(Ignitionandpreservationheatonlyaffectunit1.Thetemperatureofpreservationstageis300℃)铺底料物理热只对第七层物料有影响。其他项目的热量对七层物料平均分配。2.烧结料层蓄热的再研究　(RestudyofHeatAccumulation)根据相关研究，拟合了烧结饼离开烧结机时平均温度与料层高度关系(Therelationshipbetweenbedheightandtheaveragetemperatureofsinterleavingthesinteringmachine.)：宝钢现场实际情况：第一单元：150℃第二单元：200℃第三单元：300℃第四单元：450℃第五单元：700℃第六单元：1000℃第七单元：1300℃2.烧结料层蓄热的再研究　(RestudyofHeatAccumulation)　　在正常烧结条件下，烧结上部料层传给下部料层的热量绝大部分被厚度为200mm的下部料层所吸收，其中前100mm吸收70%，后100mm吸收30%。因此，第i层的蓄热为：'2'1i3.07.0iiaQQQaQi'1-iQ'2-iQ式中—第i单元的蓄热量；—第i-1单元带入下部各元的热量；—第i-2单元带入下部各元的热量；蓄热量(Heataccumulation)：蓄热率(Heataccumulationratio)：ai