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关于转炉炼钢环节中节能降耗问题的分析

发表时间：2020/8/4 来源：《基层建设》2020年第10期作者：王波1 聂玉龙2

[导读] 摘要：转炉炼钢的操作程序比较复杂和繁琐，在某种意义上，转炉炼钢在钢铁生产过程中处于一道中间工序，在炼钢的过程中由于使用的原材料与辅助生产材料的品种类型多样、用量大并且都是高能值的物品。

        新疆和钢新能科技股份有限公司新疆维吾尔自治区 841309
        摘要：转炉炼钢的操作程序比较复杂和繁琐，在某种意义上，转炉炼钢在钢铁生产过程中处于一道中间工序，在炼钢的过程中由于使用的原材料与辅助生产材料的品种类型多样、用量大并且都是高能值的物品。所以转炉炼钢属于一种高能耗的工序，如果想要实现节能降耗的目标，其中最主要的是对工序的能耗进行严格控制，本文以此为切入点开展以下研究。
        关键词：转炉炼钢；节能降耗；管理
        引言
        钢铁工业是高耗能行业，耗能量占全国能耗量的10%左右。近年来，随着国家供给侧结构性改革稳步推进，钢铁行业结构发生了重大调整，高效率低成本，清洁化智能化的发展模式已成为钢铁企业实现转型发展的必要前提。转炉炼钢是钢铁生产流程中复杂工序之一，属于中间生产工序，其生产工艺复杂、设备繁多，是钢铁生产高耗能工序，也是产生二次能源的重要工序，降低此工序能源消耗和加大二次能源的回收利用，对钢铁企业实现节能降耗，降低成本有重要意义。
        1转炉炼钢节能降耗技术要点分析
        1.1降低转炉炼钢的能源消耗
        转炉炼钢工序能耗中，氧气和电力消耗占比最大，通过采取相关技术措施控制氧气和电力消耗，可有效降低转炉炼钢能源消耗。主要方法有：采用副枪动态控制出钢，提高终点命中率，严格控制出钢温度；提高钢水到精炼炉的成分与温度达标率，优化操作工艺制度，开展标准化作业，控制精炼电耗；采用先进炼钢工艺设备，实现高质高产、低成本低能耗；提高生产管理水平，提高生产人员技术操作水平；实行全流程保温措施，控制温降，以稳定的工艺操作，实现全流程低温制度的运行。
        1.2提高转炉炼钢工序二次能源的回收利用
        1.2.1提高转炉煤气回收水平技术要点分析。目前，国内外转炉炼钢烟气处理采用的主要方法有：湿法除尘工艺（OG法）和干法除尘工艺（LT法）。OG法由于技术适宜性和运行安全可靠性，被大多数钢铁企业所采用。主要通过PLC程序控制炉口微差压技术以及转炉降罩吹炼结合的方式来提升回收水平，技术要点：通过计算机程序控制回收过程，实现煤气回收量和热值大幅提升；对炉口进行有效正压调控，保持炉口对应的压差在-20帕到20帕之间，保证生产中压力在上下5帕的波动，通过分段控制优化回收过程；对升罩和降罩时机做好合理管控，通过全密闭群罩回收进行有效控制。采用OG法进行煤气回收，可使炼钢工序能耗从25-35kg标煤/t钢降至-16kg标煤/t钢，显著降低炼钢能耗。
        1.2.2充分回收烟气的显热技术要点分析
        转炉烟气中可供利用的高温显热一般都是采用余热锅炉对转炉烟气冷却进行蒸汽回收。主要采用蓄热器高低压相结合的方式实现蒸汽有效回收，主要技术要点：蒸汽在蓄热器压力调节阀后将压力设定在1兆帕的状态稳定运行，出现故障后可立即实现调节阀关闭，降低故障损失；根据实际情况将蓄热器对应的放散压力设定为1.5兆帕，对应的气泡压力平稳不变。通过以上两方面，可提高蒸汽品质，实现对转炉蒸汽的有效回收。回收的蒸汽所携带的余热再次用于钢材生产，有效减少能源消耗，降低生产成本，对实现企业可持续发展有现实意义。
        1.3除尘系统变频改造技术要点分析
        除尘系统变频改造技术也是一种重要的节能技术，主要优点：很好协调设备之间不合配问题；彻底改善负载挡板调节导致的能量损失情况；变频调节响应快，做到同工况变化同步，有助于节能优化；提升异步电机的功率因数，提升电极运转效率。

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此技术对于改善炼钢流程控制有实时化优势，可有效减少中间调节环节，降低能耗。此外，通过变频除尘，能提升设备稳定性，减少故障率，实现设备之间有效协调，从而改善设备之间的流转导致的能量损失。
        2有利于转炉炼钢过程中节能降耗的建议
        2.1加强废钢的二次利用。转炉冷却效果相对稳定的材料就是废钢，基于提高转炉废钢的利用率降低能源的消耗、转炉炼钢的成本以及炼钢辅助材料的消耗。除此之外，需分类存放废钢，单独存放合金钢和非合金钢，比如在冶炼含铬钢时使用含铬炼出的废钢能够减少烙铁的使用量。相反的是，倘若废钢使用不合理，则很可能会给冶炼带来麻烦，最终导致成分不达标，冶炼出来的东西变成了废品。
        2.2根据炼钢标准制定装入量。转炉冶炼中每炉次装入的金属料的总含量就是装入量，其中包括废钢量与铁水量。每座转炉都有标准的装入量，倘若装入量过多，就会出现熔池搅拌不良的现象，不能正常化渣，因此就造成了金属损失，同时在出钢工作完成时，为了确保钢包净空，就会留下很多剩钢，这些剩钢就造成了资源的浪费。除此之外，生成的炉渣比较稀很难实现溅渣护炉，这种情况则容易造成枪口堵塞，剩钢也会对下炉钢吹炼工作造成阻碍，甚至还会出现喷溅的情况。倘若装入量过少，则产量就会下降，甚至还会损害炉底，所以，把握好转炉的装入量是十分重要的，为了减少剩钢浪费，确保后续工作顺利进行，剩钢还可以通过调整废钢或铁水量确定合理的装入量，并且要与转炉本体的实际情况相结合。
        2.3注重造渣方法的选择与应用。少渣冶炼即通过减少渣量完成转炉冶炼工作，基于转炉冶炼前期温度低有利于发生脱磷反应的特征，倒出前期脱磷渣，放入适量渣料开展吹炼脱碳工作，留下终渣方便下一炉前期脱磷，炉渣重复使用，能够减少白云石、石灰等原材料的渣量和消耗量，由于最终的过程渣量少，不倒渣，进而能够提升钢水金属收得率与氧气利用率。开展少渣冶炼这种方式，前期倒好脱磷渣显得尤为重要，这主要是炉渣的流动性决定的，碱度高，炉渣流动性就会变差，碱度低，则磷就很难去除，因此只有在碱度合适的情况下，炉渣的流动性才能更好，参考三元相图，渣中的含量一般控制在11%-16%范围内，为了使炉渣变成一种均匀液相的状态，碱度则严格要求控制在1.6左右，这种情况下，炉渣的溶化性能才能得到改进。
        2.4减少出钢倒炉次数与等待时间。在转炉炼钢的过程中，操作一旦失误，就会致使在吹炼的过程中，氧枪枪位过高造成炉渣发泡，以至于在出钢前就需要倒炉倒渣，产生不出钢的现象，在倒炉倒渣的过程中，转炉炼钢时温度会相应下降，打破原有计划。延长出钢时间，以至于在出钢后应进行的工序无法及时进行，造成经济损失。因此笔者认为，在炉渣发泡严重时，应采用压渣材料对炉渣及时进行处理，避免造成温度降低等不利影响。转炉出钢的过程，等待时间是导致温度降低的首要原因，而造成等待时间过长的原因包括：等样品成分与等节奏两种。等样品成分指等样时间花费过长，因此送样品的最佳时间被耽误，在对样品进行检验的流程中还会出现些许偏差，导致需要生产特殊钢种时，无法做到及时出钢。等节奏是指在转炉补充废钢导入铁水以后的后续准备时间和在吹炼过程阶段出现故障问题导致等待时间过长，为了杜绝这种情况的发生，就需要协调好每个环节的准备工作，调整好整体节奏，以此避免在炼钢过程中对炼钢造成相应影响。
        结语
        钢铁行业是支撑国家建设发展的重要产业，近年来，国家将绿色发展提升至战略层面，钢铁企业加快实现绿色转型发展已成为必然要求和趋势。本文基于此，重点对钢铁生产转炉炼钢工序中降低能耗和提升煤气、蒸汽二次能源回收利用问题进行了研究，对相关技术要点进行了探讨，对转炉炼钢未来节能降耗发展方向进行了思考，以期促进钢铁生产企业进行有效节能改造，实现节能降耗，以促进我国钢铁工业的可持续发展。
        参考文献：
        [1]杜佳.转炉炼钢过程中能量的回收与利用[D].西安建筑科技大学，2019.
        [2]杨阳.转炉炼钢工序能耗计算与分析[J].山东工业技术，2019，15：26.