关于《冶金资源综合利用》的综述课程作业

重庆科技学院《冶金资源综合利用》课程论文学院:专业班级:学生姓名:学号:论文题目:高炉煤气余压发电装置与节能减排完成日期：2014年12月14日指导教师评语:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩（五级记分制）:指导教师（签字）:高炉煤气余压发电装置与节能减排摘要：随着我国高炉冶炼工艺的提高，各类钢厂、铁厂对于生产中能量回收利用取得了新的认识。高炉煤气余压发电装置是高炉炼铁工艺中的一项重要能量回收装置。针对高炉煤气余压发电装置如何发挥最大效率相关问题的研究以及为了能够使高炉煤气余压发电装置发挥最大的功率，就必须要对TRT(高炉煤气余压发电装置)进行改进，从而更好地实现对高炉的转速、功率等方面实行全方位的控制，提高其工作效率。关键词：高炉余压发电环保节能优化改进1．1背景和意义1．1．1钢铁行业节能减排的意义钢铁冶金行业属于高能耗、高污染行业，在人们对我们所处的地球环境日益重视的今天，对降本节能、环境保护的措施越来越受到企业的重视。从长远来看，资源与环境问题已是影响钢铁工业生存和发展的重大问题，只有转变增长方式，大幅提高能源利用效率，以能源的有效利用促进钢铁工业的可持续发展，才能使钢铁工业有更大的生存和发展空间。面对能源供给和环境保护日益增大的挑战，我们必须走节能减排的可持续发展道路。2006年3月24日十届人大四次会议通过的我国第十一个五年规划纲要提出，坚持开发节约并重、节约优先，单位国内生产总值能源消耗降低20％左右，主要污染物排放总量减少10％；2007年10月28日修订通过《中华人民共和国节约能源法》指出“节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略”；2011年我国第十二个五年规划纲要提出单位国内生产总值能源消耗降低16％，单位国内生产总值二氧化碳排放降低17％；主要污染物排放总量显著减少，化学需氧量、二氧化硫排放分别减少8％，氨氮、氮氧化物排放分别减少10％的发展目标。钢铁工业是国民经济中最重要的基础产业之一，也是节能减排潜力最大的行业之一。当前我国钢铁冶金工业能耗明显高于世界主要产钢国能耗水平，而且企业间能耗水平差距较大。2009年我国重点钢铁企业吨钢综合能耗为619.4kg标准煤／吨，比上年下降1.74％；吨钢可比耗能为595.38kg标准煤／吨，比上年下降2.88%。虽然我国钢铁行业能耗指标不断下降，但是与国外先进水平相比，依然存在很大的差距。在污染排放方面，钢铁工业的污染物排放总量占工、农和日常生活污染物排放量的15％，废水和废弃物的排放量也占到工业总排放量的8％以上；而高炉炼铁系统影响最为严重，它的粉尘、二氧化硫和二氧化碳排放量占钢铁工业排放量的50％以上。因此，降低炼铁能耗和减少污染，对于提高我国钢铁工业经济效益和市场竞争力具有举足轻重的作用，同时对于我国的能源可持续发展战略也具有非常重要的意义。生产过程的稳定性是影响国内外高炉炼铁能耗和排放产生明显差别的重要原因之一。国内大部分大中型钢铁企业的原料和能源供应的稳定性较差，高炉炉况判断不准，操作不合理，高炉各部门各自为政，独立运行，往往造成调节作用滞后或过量，造成炼铁生产过程的波动性较大，增加能源消耗，严重时会引起高炉炉况异常。所以，采用先进的控制理论和优化技术，提高高炉炼铁工艺的控制水平，从而提高高炉炼铁生产过程的稳定性和冶炼效率，不仅对于提高产品质量至关重要，也是节能降耗的重要途径之一。1．1．2高炉与TRT装置协调控制的意义TRT系统与高炉密切相连，相互影响。高炉炼铁系统对TRT系统的影响很大，高炉产生的煤气越多、温度越大，煤气在透平机中做功越多，发电量越大。如果高炉产生的煤气量波动较大，就需要对连平机进行较多的调节，包括对快开旁通阀的调整，影响TRT系统的正常运行。反过来，TRT系统对高炉系统也有很大的关联影响作用。尤其是在TRT装置启动、升速和紧急停止过程中高炉顶压会发生不稳定，主要通过TRT透平机静叶开度来调节煤气流量，达到调节高炉顶压的目的。顶压是高炉冶炼的重要参数，如果顶压不能稳定，会引起炉内反应剧烈波动，温度分布发生变化，高炉出现异常。当炉内压力高于额定值时，会使煤气气流分布不均，引起崩料，严重时会损坏设备。当炉内压力低于额定值时，会引起炉内煤气体积增大，气流压力损失增大，煤气流速上升，使炉喉磨损严重，更有甚者，会引起炉顶设备事故。高炉出现异常后，需要调节冷风流量、富氧量、喷煤量和热风压力来对高炉进行调整，使炉温分布正常，保证高炉冶炼的正常运行，必要时切除TRT装置的运行。高炉系统和TRT系统紧密相连，相互影响。实际炼铁厂中采取的优化控制技术都是针对高炉或者TRT本身来研究的，各自为政，缺乏协调，将来自于另一子系统的输入看作已知量，相当于切断了相互之间的关联耦合作用，孤立的对本地系统进行优化控制，没有考虑与相关部门的协调优化控制，得到的控制效果只是局部最优(即对本工序而言是最优的)，而非整体最优(对整个高炉和TRT而言最优)，就会导致控制作用过量，影响正常生产，造成资源浪费和效率不高。高炉和TRT装置协调控制的目的是尽可能嘶陕”和“省”地抑制由于各种原因造成的高炉和TRT装置实际生产状态与工艺设定值之间的偏差，而不进行工艺设定值的优化。考虑到实际生产管理体制和生产操作的可控性，“协调控制的总目标是在连续生产过程中(即无限长时间区间)同时抑制两个工段的生产状态偏差。不采用“丢卒保车”策略，即“紧盯”某些工段的特定生产状态(如高炉的炉温分布)，通过牺牲其他工段的性能来抑制这些特定状态的偏差。因此研究TRT系统与高炉系统的协调控制优化十分必要，建立一套行之有效的协调优化方案，从全局的、整体的角度实现各工序的优化控制，能够有效缓解原料成分波动和其他扰动作用对生产操作、产品质量的影响，减少不必要的能源浪费，在保证高炉正常生产时，TRT装置能最大量的产生电能，对高炉平稳运行和节能降耗具有重要意义。1．2现状和存在的问题高炉是炼铁的核心设备，人们对高炉冶炼进行了大量的研究，众多文献对高炉系统采用机理的方法，分析炉内固相、气相和液相之间热传递关系，考虑各相态之间的关联耦合作用，建立高炉多相流模型。这类模型虽然能够反应炉内各相态之间的关系，但由于高炉过程的复杂性和实际工况可变性，其中存在大量未知信息，许多现象是无法定量描述的，难以准确应用到实际高炉生产中。TRT作为钢铁企业实现节能降耗的主要先进技术，它的建模和控制研究较为迅速，自动化程度相对较高。根据流体动力学原理，采用机理分析和基于数据的参数辨识相结合的方法建立高炉顶压动态模型。设计高性能电液位置伺服控制系统，提高TRT系统高炉顶压控制精度；针对TRT系统紧急停机工况下，采取史密斯预估非线性PID控制器和前馈控制相结合的方法，保证顶压稳定；针对高炉炉顶压力系统强耦合、强扰动和非线性的特点，提出了融合PID控制，模糊控制和专家控制的解耦方法，用于消除顶压和TRT前压力的耦合，解决环缝和静叶开度与流量的非线性问题。目前TRT装置大都采用静叶可调技术PID控制高炉炉顶压力。TRT装置与减压阀组并联运行，送入TRT炉顶压力调节回路的炉顶压力测量值与高炉原有炉顶压力减压阀组控制回路的测量值是同一信号。这样就能使TRT炉顶压力调节回路能自动跟踪高炉的设定值，炉顶压力的设定权仍在高炉，高炉操作工只需同以往一样操作即可。在不改变高炉操作的情况下，利用调节透平机可调静叶开度实现自动控制高炉炉顶压力。正常工况下，高炉顶压的控制权在TRT侧。1．3TRT装置的优化1．3．1TRT改进优化后的应用TRT对高炉顶压的控制及顶压测量值的优化方案。在日钢，当TRT机组不运行时，高炉顶压测量值主要通过减压阀组的开度来调节；当TRT机组投人运行完成并网操作后，高炉缓慢关闭减压阀组，把高炉顶压逐渐转到TRT机组控制。2007年完成TRT顶压测量值优化改造之后，实现了很好的经济效益。首钢3号高炉容积2536立方米。炉顶压力0．20-0．25MPa。高炉煤气净化采用干式为主、湿式为辅的工艺。高炉TRT装置与高炉减压阀组为串联工艺布置，TRT机组型式为干、湿两用型。在保证炉顶压力稳定的前提下，实现了全流量回收电能。开发了TRT机组过一阶转速振动在线连续监测和联锁控制工艺及高炉顶压稳定性控制系统等专有技术。该工程利用高炉煤气已有的压力能平均回收电能10000kW/[台·套]，并且实现了高炉顶压的稳定控制，消除了减压阀组的噪声。1．4结论（1)首先阐述了本篇论文的背景和意义。首先介绍了我国钢铁行业节能减排的意义，然后分析高炉系统与TRT装置协调控制的重要性，进而引出对二者进行协调控制的研究。（2)分析了现代高炉生产中TRT装置在冶炼过程的重要性，TRT装置不仅能保证高炉顺利生产，而且还能利用高炉煤气发电，实现了节能减排，绿色环保的生产。（3)TRT装置已经在我国很多大型企业得到应用，并且取得了较好的效果，对企业产量的提高和绿色环保都有积极作用。参考文献[l]王泰昌，张媛嫒，迟京东．我国钢铁工业节能降耗现状分析(上)明，中国钢铁业，2007：21—24[2]王维兴．钢铁工业“十五”节能降耗及环境保护工作[J]，冶金能源，2002，2l：10．12[3]王泰昌，张媛媛，迟京东,我国钢铁工业节能降耗现状分析(下)[J]，中国钢铁业，2007：16-19[4]韩渝京，曹勇杰，北京首钢设计院,北京,冶金动力2007[5]孙秀利，测量值优化分析，日照钢铁有限公司,山东日照冶金动力2012(4)[4]鲍文戬;雎荫TRT自动控制系统功能及控制过程2007[5]谢宏星;吴畏优化净化工艺确保高炉顶压稳定及TRT发电达产(期刊论文)冶金动力2009[6]颜士颖;徐华祥TRT控制高炉顶压系统在高炉中的设计与应用(期刊论文)冶金动力2009[7]李权;顾口TRT稳定高炉顶压控制的探讨201[8]焦守林;高青;楚志发选择性控制技术在TRT系统中的应用(期刊论文)中国仪器仪表2007[9]寇宏波，白瑞祥，代如静高炉煤气余压回收透平发电监控系统(期刊论文)天津科技大学学报2011心得体会：这学期在柳浩老师的带领下学习了《冶金资源综合利用》这门课程。在这门课程中我学到了很多关于冶金行业的发展现状和未来行业发展的方向。比如当代冶金冶炼工艺技术已达到一定的水平，冶炼效率已有很大的提高，但是随着计划经济向市场经济的转变，社会对冶金行业的要求不仅仅是产量、质量，更多的还有环境保护和资源综合利用方面。我国的钢铁生产消耗着大量的能源和资源，同时冶炼产生大量的副产品，比如炉渣、高炉煤气等等，这些副产品具有很高的利用价值，如果不加以处理直接排放，不仅浪费了这些有效资源还会对环境造成很大的破坏。我国钢铁工业面临着资源短缺、生态环境污染的潜在危机。而这门课程所学的正是解决这些问题的知识，例如可以利用高炉煤气余压发电，钢渣可以生产水泥等等，这些都都是很好的进行了资源综合利用的实例。我对这门课程还是比较感兴趣的，一方面是这门课本身，它拓展了我的知识面，让我了解与冶金工艺相关的资源、能源消耗、环境影响还有冶金行业的发展方向。另一方面就是柳浩老师的授课方式，不局限于课本，更多的联系实际，以钢铁企业为例，更好的讲解了知识，让我对这门课产生感兴趣，同时让我对钢铁行业更加充满信心。因为课时较短，所以遗憾的是一直没有机会和柳浩老师去钢铁企业实地的参观，学习。所以我希望以后更多有机会向柳浩老师学习！