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高炉炼铁技术论文(2)
高炉炼铁技术论文(2)
学习啦【技术论文】 编辑:家文
  高炉炼铁技术论文篇二
  高炉炼铁工艺分析及其设备维护
  摘要:
  钢铁需求量随全球工业化进程与日俱增,作为钢铁生产主要流程之一的炼铁对提高钢铁生产效率与质量起着重要的作用。高炉炼铁是现代炼铁的主要技术手段,其工艺与设备维护管理是推动炼铁发展的关键因素。
  【关键词】高炉炼铁工艺;炼铁设备;设备维护;分析
  自工业革命以来,以机器为主的生产方式逐步取代了传统的手工劳作。钢铁的需求量随全球工业化进程与日俱增,汽车制造业、建筑行业、军事装备行业、交通运输业的发展,拉动了钢铁需求的高速增长。作为钢铁生产的第一步,炼铁工艺及其设备维护对整个钢铁产业链的发展有着十分重要的地位与作用。
  1.高炉炼铁工艺分析
  由竖炉炼铁演化而来的高炉炼铁是现代炼铁的主要方法,占据全球铁总产量的95%以上。炼铁时从炉顶装入铁矿石、焦炭和石灰石等原料;并从高炉下部的风口吹入富氧的高温空气。富氧高温空气与焦炭产生化学反应,燃烧生成的一氧化碳和氢气,一氧化碳和氢气在炉内上升过程中会除去铁矿石中的氧,从而还原得到铁[1]。炼出的铁水从铁口放出;炉渣则从渣口排出;产生的煤气从炉顶导出,并经除尘后,可作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料使用。
  2.高炉炼铁主要设备及其维护现状
  高炉炼铁厂主要设备包括高炉本体、供料系统、送风设备、渣铁系统、煤气系统、喷煤设备等,其中高炉是最关键的技术设备。高炉生产是持续的过程,一代高炉能连续生产几年到十几年,因此炼铁厂设备维护作业质量是提高生产效率和生产质量的重要因素之一。目前,高炉炼铁厂在设备维护与管理方面仍存在现状和缺陷[2]。第一,设备维护管理跟不上设备自动化、智能化的发展节奏,其维护和管理方法滞后于设备的更新。第二,炼铁厂在追求单位时间产量的同时忽略了设备的正常维护,致使设备超长时间、超负荷工作。第三,工厂没有注重设备的前期管理。设备出故障的原因往往来自设备的设计和制造。选用先进、合理的设备,才能真正发挥其应有的作用,降低故障突发率。第四,企业设备维护管理制度流于形式。很多设备维护管理人员在日常维护中并不能严格执行维护标准,只负责在记录表上签字,致使设备维护制度停留在书面形式。
  3.提高设备维护质量的途径
  3.1 科学的设备维护指导
  科学的设备维护指导包括两个方面:科学的设备维护管理制度和合理的设备维护管理评估体系。
  设备维护质量要得到提高,就需要一个完善的和可持续优化改进的设备维护管理制度。只有在这种大环境下,在这种体制制度的指导下,设备维护管理工作才会按照既定目标运行,最大限度规避偏离目标的风险;合理的设备维护管理评估体系,为炼铁厂设备维护工作指明方向。没有评价,设备维护质量就无所谓好坏。
  3.2 现代化的设备维护技术
  传统的设备维护技术已经不能适应炼铁厂生产发展的需求,必须采用现代化的设备维护技术。
  3.2.1现代化的设备监测技术。现代设备监测技术是指借助各种监测仪器和方法手段等,对关键设备进行在线监测和离线监测,实时掌握系统和设备的运行状态。通过对设备运行状态数据的采集、分析和诊断等,对设备维护作出相应的调整。高炉炼铁厂应重视设备监测诊断技术的运用,保证企业设备最佳运行。
  3.2.2状态维修技术。维修发展随着故障诊断技术的进一步发展提高,维修方式也在发生变化。炼铁厂现有的计划维修方法,虽然可以减少非计划停机,但受到经验与手段的制约,并不能保证维修计划的准确度。而现代状态维修技术是依靠设备监测数据的变化来推导制定的,可以大大降低设备维修的盲目性。
  3.2.3计算机辅助设备维护与管理技术。利用先进的计算机技术,可以方便地实现企业设备记录存档、清单查询、设备管理、设备故障维修查询等业务;同时,设备状态监测也不可避免要用到计算机[3]。计算机辅助管理可以省略很多繁琐的程序,缩减许多中间环节,更快地处理好设备问题;计算机局域网和互联网的使用,能够实现资源共享,从而精减了行政机构,提高了劳动生产率,为企业获得了较好的经济效益。
  3.3 加强设备维护知识培训
  随着科学技术与设备自动化的发展,要求设备维护人员具有较高的专业素质。但是,在高炉炼铁厂中设备维护与管理队伍的整体素质还不能适应生产的需求。设备维护人员,不仅要能对设备进行安装、调试、操作、指导和维修;要能对设备维护与管理形成科学管理和理论指导;还要能吸收国外先进技术和经验,利用新工艺、新技术等对设备维护和管理进行改革,提高设备维护的水平和质量。
  而在高炉炼铁厂中,设备维护人员的专业素质显然是达不到上述要求的。因此,加强炼铁厂设备维护队伍的专业知识培训是炼铁厂的当务之急。这样维修人员可以准确掌握设备的运行状况,及时判断设备故障,减少维修环节,给生产和维护带来了方便。同时,要注重实际操作人员在设备维护管理中的作用。操作人员是设备的实际使用者,是第一时间知道设备出现故障的。工厂应该注意培养操作者判断和分析设备故障缘由的能力,使其既会操作又会维修,让操作者参与到设备维护中来。立足培养复合型人才,使他们掌握现代化的维修技术和管理知识,为企业的发展提供技术保障。
  4.小结
  高炉炼铁设备的维护是影响到炼铁生产效率与质量的重要因素,在设备未出现故障时合理使用,对其进行科学养护,能够有效控制问题的出现和事故的发生。而在其出现故障而影响生产是需要对其进行及时地、合理地维修,能够保障生产的顺利进行。高炉炼铁设备的维护和维修技术对操作人员专业素质的要求较高,需用应用科学的手段进行维护和维修,以确保高炉炼铁设备能够在生产中发挥积极地作用。科学的指导、合理的评估体系,以及高素质的维护队伍是提高高炉炼铁设备维护质量的关键。
  参考文献:
  [1] 时彦林. 冶炼机械设备[M]. 北京:北京人民邮电出版社, 2006. 10.
  [2] 戈猛,赵涛.我国工业维护管理的现状与发展[J].工业工程,): 7-10,14.
  [3] 李步虎. 炼铁设备的维护与管理[J]. 金属材料与冶金工程,):49-50,64.
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次年会主题定为 “让钢铁更绿色,更智能”,交流冶金与材料基础理论、生产工艺、
新材料开发及其应用、装备和自动化技术、节能环保技术等方面的最新科技成果,探
求钢铁行业绿色化、智能化发展路径。
&&&&& 本届年会设大会报告、分会场报告、墙报、展览四部分,热忱欢迎来自全国钢铁
及材料领域的专家、学者和科技工作者针对年会主题积极投稿并参加会议,共同研讨
行业发展方向,分享最新学术进展。
&&&&&& 一、会议组织机构
&&&& & 大会主席:干& 勇
&&&& & 大会组织委员会(以姓氏笔画为序):
&&&&&&& 于& 勇,才& 让,马国强,王新江,杨& 锐,沈& 彬,张欣欣
&&&&&&& 国文清,赵& 沛,赵& 继,徐乐江,唐复平,靳& 伟
&&&&&& 大会秘书长:王新江
&&&&&& 大会秘书处:中国金属学会学术部
&&&&&& 二、会议内容
&&&&& (一)大会报告
&&&&&& 将围绕年会主题邀请国内外知名专家做大会报告,设同传服务。
&&&&& (二)专题分会场交流
&&&&&& 本次年会将设18个专题分会场,包括炼铁与原料、炼钢与连铸、轧制与热处理、
表面与涂镀、金属材料深加工、钢铁材料论坛、汽车钢、海洋工程用钢、轴承钢、电
工钢、粉末冶金、非晶合金、耐火材料、能源与环保、分析检测、冶金设备与工程技
术、冶金自动化与智能管控、冶金技术经济等内容。
&&&& (三)墙报展示
&&&&&&&&&&& &年会将设置墙报展示区域,并安排独立时间进行墙报交流。
&&&&&(四)展览、展示与技术对接
&&&&& 内容包括:钢铁产品和其它金属材料;冶金先进工艺装备;冶金自动控制与设备;
安全、环保、节能技术与设备;耐火材料、炭素、铁合金及其它原辅材料;冶金装备
及备品备件;其它与钢铁生产相关的技术与装备等。
&&&&&& 三、征文范围
&&&&& 炼铁与原料(铁矿、烧结、球团、焦化、炼铁)、炼钢与连铸、轧制与热处理、
表面与涂镀、金属材料深加工、钢铁材料研究、汽车钢、海洋工程用钢、轴承钢、电
工钢、粉末冶金、非晶合金、耐火材料、能源与环保、分析检测、冶金设备与工程技
术、冶金自动化与智能管控、冶金技术经济、其它相关技术。
&&&&&& 四、投稿须知
&&&&& &1、论文要求:本次会议投稿论文须符合主题,内容充实,图表清楚,且未曾正
式发表。论文一律采用word 文本,其它格式恕不接受(论文格式要求详见附件)。
&&&&&& 2、本次年会征文采用网络全文投稿方式,请登录网站投稿,
2017年6月30日征文截止。
&&&&&& 3、录用通知:2017年7月15日前结束论文评审工作,发出录用通知,录用论文
将收取版面费。未录用的论文恕不退稿,请作者谅解并自留底稿。
&&&&&&&4、出版:本次会议文集由冶金工业出版社以光盘形式正式出版。
&&&&& 五、联系方式
&&&&& 大会秘书处
&&&&& 联系人:丁波,罗光敏,崔毅,电话:010-
&&&&& 宋青(外事),电话:010-
&&&&& 传 & 真:010-
&&&&& Email:
&&&&& 地 &址:北京市东四西大街46号& 中国金属学会学术部,100711
&&&&& 会议网址:
&&&&& 展览展示
&&&&&&联系人:刘长新,电话:010-转3623
&&&&& 丁波,电话:010-
&&&&&传 & &真:010-
&&&& Email:
&& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &&& & & & & & &1.& & & & & & & 2.& & & & & & & 3.& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &&&&中国金属学会& & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &日&& & & & & & &宝钢新闻中心
续写一流炼铁技术新辉煌
―――宝钢股份高炉智能专家系统开发纪实
信息来源:宝钢新闻中心 日期: 9:21:54 点击数:2095
&&& 高炉智能专家系统在宝钢股份炼铁厂一高炉投用半年来,一高炉闭环控制成功率逐步上升到95%以上,为稳定炉况、降低燃料比、改善铁水质量等作出了积极贡献,深受操业人员的欢迎。然而,鲜有人知道,这套代表当今炼铁前沿技术的智能专家系统的诞生,有着一段令人难忘的过往,它是宝钢技术人员续写炼铁技术辉煌的一曲壮美赞歌。&&& 4月11日晚上9点,宝钢股份炼铁厂一高炉操业人员小张注意到炉温异常需作调整,便习惯性地运用平时的操炉经验,默默计算风量、氧量、燃料等变量值。可未等他算完,一旁的高炉智能专家系统监视器上就已给出了提示信号,各种变量值一目了然,与此同时,专家系统已完成了闭环控制的所有操作……&&& 高炉智能专家系统投用后,这样的有力支撑和便捷服务,一线操业人员已“享受”了多次。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 为前沿技术研发开绿灯&&& 高炉智能专家系统是当今炼铁前沿技术。在研发前期准备过程中,宝钢炼铁专家发现,当前国际上在用的高炉智能专家系统技术转让费用昂贵,而且外商不提供系统的源代码,不仅意味着一套系统只能一个高炉用,而且不能根据实际需要更改程序。通过进一步的走访调研,他们又发现,国内外在用的高炉智能专家系统都存在较大的局限性:几乎不能真正实现闭环控制。&&& 考虑到宝钢高炉的实际运行情况,炼铁厂敏锐地感觉到,高炉智能专家系统的建设不能走技术引进这条路,只能是自主开发。作出这个决定并不草率。宝钢投产20多年来,炼铁技术取得了长足进步,积累了丰富的经验,尤其是最近几年来,宝钢高炉的技术装备水平不断升级换代,丰富的在线模型信息为开发高炉智能专家系统创造了有利条件。&&& 宝钢股份高层在了解了有关背景后,对宝钢自主开发高炉智能专家系统非常支持,并对炼铁厂工程技术人员敢当重任,争先创新的决心高度肯定。2008年下半年,正值全球金融风暴肆虐,宝钢股份在大刀阔斧削减各类项目的情况下,依然毫不犹豫地为自主开发高炉智能专家系统项目开了绿灯。理由只有一个:全球最具竞争力的钢铁企业需要大力提升技术领先优势,宝钢炼铁技术的辉煌历史要续写。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 上万次的演算与求证&&& 项目获批后,炼铁厂、宝信软件及设备部迅速组建项目团队。一支由首席工程师、专家、博士等组成的项目团队从此开始了长达两年的默默耕耘。&&& 高炉智能专家系统的技术核心是把已经掌握的高炉冶炼技术及高炉操作经验公式化、程序化、数字化后,集结成一套高度智能化的计算机系统,参与高炉自动控制(闭环控制),以消除高炉实际操作过程中,因操作经验不同而引起的高炉稳定性,乃至技术指标等的差异。&&& 高炉冶炼是一个庞大的复杂系统,每天物料投入2万多吨,品种多达几十类,炉内铁水成分时刻处于变化当中,操控这样的大型高炉需要的不仅是技术,更离不开经验。如今,要把摸索了几十年的经验结合炉内各种变量,转化成计算机语言,使其替代人工操作,听上去真的有点不可思议。&&& 不知该如何确定工艺方案是项目团队遇到的首个难题。对高炉生产了如指掌的高炉技术人员,平时闭着眼都知道如何根据生产实际调节炉内参数,可要他把自己知道的东西变成一条条计算机能识别的语言就让他们犯难了。一次又一次的头脑风暴,一场又一场不休的争论后,工艺方案渐渐有了眉目。以炼铁厂首席工程师林成城、朱锦明为首的高炉专家们每人负责编制一个操作模块的工艺方案。为确保每个模块的工艺方案最优,炼铁厂组织专家对每个方案进行讨论。经过成千上万次的演算与求证,半年后,涉及高炉主要操作的七大模块的工艺方案终于完成了。没有人统计过自己修改了多少次,主持每一次讨论的炼铁厂主任工程师陶卫忠却记得这样一组数字:负责炉温控制模块的年轻技术人员冯新华的工艺方案,第一稿只有2页,到成稿时,他的工艺方案已经超过300页了。&&& 宝信软件与设备部冶炼室负责智能专家系统的软件开发及运行调试。按说编程对他们来说不是难事,难就难在他们与生产双方受专业局限,一开始谁也不理解对方的“语言”,工艺人员看不懂计算机程序,软件开发人员又不知道每一条工艺方案怎么理解。为了寻找“共同语言”,软件开发人员将办公地点设在高炉控制室,每天与高炉操业人员跟班作业。宝信软件工程师陶钧、颜郭发柏等技术人员甚至自学冶炼工艺,做读书笔记,在内部开展技术交流,利用一切渠道掌握炼铁工艺。在相互学习,互相探讨过程中,研发人员与工艺技术人员最终找到了“共同语言”。冶炼室主任工程师陈贺林及区域工程师李春彪在向工艺人员逐条解释自己编的程序时,不知不觉画出了流程图,帮助双方理解,而工艺人员再根据工艺要求修正流程图。从此,流程图就成了双方沟通的媒介,为顺利推进专家系统的开发奠定了基础。&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 艰苦努力换来成功喜悦&&& 在项目团队的共同努力下,半年后,炉渣性能控制模型在7大模块中率先完成投运准备工作。为了验证模块的可行性,2009年5月,炼铁厂在做好一切生产准备的条件下,准备让该模块上线试运行。&&& 那是一个星期六的下午,前一夜已经熬了通宵的陶钧等人丝毫没有睡意,模型马上就要上线了,他们还在作最后的修改。炼铁厂厂长助理陈永明到现场坐镇。然而,技术创新的道路从来就不是一帆风顺的,炉渣性能控制模型首次上线运行失败。再试,结果还是失败,现场所有人神色黯然。但是,项目成员并不气馁,他们再次修正工艺方案,软件开发人员则反复修改程序。到2009年7月份,炉渣性能控制模型上线投运成功。试运行期间,模型给出操作建议,当班操作工没有采纳,事实证明,模型的判断是正确的。至此,首个模块的闭环控制实现了。&&& 有了第一个模块的成功经验,项目团队不急不躁,一遍又一遍地上线试验,失败后再一次又一次地修正工艺方案或者修改程序。他们知道,没有捷径可以走,只有坚定信念,不抛弃,不放弃。闭环控制是专家系统开发的难点,项目团队尽可能全面地掌握高炉冶炼生产过程,全面考虑各种因素对生产的影响,不厌其烦地试验、修正,最终实现闭环控制。如炉温控制模型牵涉到的变量多达40个,项目团队在系统开发中连气候变化对燃料的影响因素都考虑到了。&&& 功夫不负有心人,日,辛苦了整整两年的项目团队迎来了激动人心的时刻。当7个模块全部上线运行并显示成功后,大伙难掩激动,互相击掌庆祝……(特约记者& 冯茂芬)
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北京电影学院2017年度招考开始,考场外帅哥美女如云。
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  沙永志
  当前,我国钢铁工业正处于产能过剩、企业生产经营极其困难的时期,而这一困难时期将很长一段时间已成为共识。炼铁生产作为钢铁生产流程中最重要的组成部分,是钢铁企业生存和发展的最主要决定因素。作为世界炼铁第一大国,我国的炼铁工作者正承担着巨大的工作压力和历史责任。必须关注和学习国外同行的技术发展情况和先进理念,不断提高我国炼铁整体水平和竞争力。同时,通过人才优化和研讨培训来提高高炉操作者的素质和操作水平是至关重要的。
  高炉炼铁工艺优势将长期保持
  高炉工艺。在过去的十余年里,虽然我国生铁产量保持了高速增长,但国外的炼铁总产量一直保持4.5亿吨左右的规模,反映了全球钢铁工业的基础性和稳定性。2015年世界高炉工艺的铁产量为11.529亿吨,国外为4.615亿吨,占全球产量的40%。
  新建高炉大型化仍是发展趋势。韩国浦项建成世界最大的6000m3级高炉。但行业普遍认识到,在原燃料质量下降和频繁波动的情况下,大型高炉的适应能力存在不足的问题。
  直接还原工艺。2015年,国际钢协统计的14个国家直接还原铁的总和是5937万吨,比2014年的统计值6051.9万吨略有降低。其中,印度的产量最高,达1818万吨。北美基于丰富的天然气资源和价格的大幅度下降,有3个新的气基直接还原项目在建设。
  直接还原工艺的另一个新进展是在印度JSPL的煤气化直接还原装置(MXCOL)建成投产。该装置设计能力是180万吨/年,其工艺采取的是鲁奇的煤气化炉和Midrex的竖炉相结合,将煤用高压蒸汽和氧气进行气化,生产原料气供气基竖炉使用。据报道,2014年3季度,该装置已生产出金属化率稳定在93%的直接还原铁产品。
  熔融还原工艺。2013年,全球熔融还原(Corex + Finex )装置共生产铁水730万吨。2014年1月,韩国浦项又投产了一座200万吨Finex装置。
  HIsarna工艺开发取得进展,所建的半工业试验装置(8吨/小时)自2010年起开展了4次试验,每次2个月。据报道,其结果超过期望值,煤耗已低于750kg/t。2016年计划再开展一次试验。
  COURSE 50的进展。COURSE 50的技术之一是用氢还原铁矿石。所采取的方法是使用焦炉煤气(COG)或焦炉煤气转化气(RCOG),从高炉风口喷吹或从高炉炉身喷吹。在LKAB的试验高炉上开展试验证实,因氢还原反应速率快,氢还原量增加。模拟计算和试验均表明,吨铁的碳耗能够降低3%。
  在脱碳技术方面,该项目正在开发化学和物理吸附方法来脱除高炉煤气中的CO2。该项目开发了新的化学吸附剂,能够在较低温度释放CO2;可将CO2分离能耗从4GJ/t-CO2降低到2GJ/t-CO2。该项目正在Kimitsu厂建设10m3试验高炉,该高炉带30tCO2/d的化学吸收装置(CAT30)。
  综合来看,国外的高炉、直接还原、熔融还原各工艺发展保持相对平稳,而高炉的产量规模和所占的比例均远远领先于后两者。这也预示着高炉炼铁工艺在国外的优势将长期得到保持。
  国外高炉炼铁技术进展一览
  原燃料质量及炉料结构。铁矿原料质量下降是国外炼铁生产普遍面临的问题,表现为SiO2和Al2O3含量上升,Fe含量下降,以及铁矿的粒度下降等,由此带来烧结矿化学成分变差。
  焦炭的产量质量也呈现下降的趋势,以至于许多高炉的实际焦炭质量与要求值之间差距越来越大。
  在高炉的炉料结构方面,受烧结环保问题的影响,球团使用比例呈明显增加趋势。瑞典和芬兰的钢铁企业取消了烧结机,炉料结构为90%球团+10%循环废料压块。北美是以球团矿为高炉主要炉料的地区,2014年平均炉料组成为92%球团+7%烧结矿+1%块矿(不包括额外约6%的金属料)。在29座高炉中,17座使用100%球团,其中60%是碱性球团,40%是酸性球团。
  原燃料高效利用。受炼铁成本的压力,国外许多高炉开发应用了小块焦和小颗粒矿的应用技术。其中,将小块焦与烧结矿混合入炉已成为普遍应用实践。而把小块焦布到高炉边缘区域是更好的使用方法,因为更够保护边缘大块焦,降低边缘矿焦比,以及减少炉墙热损失。小块焦的粒度在不断缩小,小块焦的加入量在不断增加(北美某高炉90kg/t),下限已达6mm甚至更低。
  由于降低入炉烧结矿的粒度下限可以减少高炉槽下的返矿率,对烧结生产的节能降耗和减少污染物排放有直接的效果,虽然增加了高炉操作难度,但仍成为许多国外企业的生产实践。其中,某炼铁技术强国全部高炉入炉烧结矿5mm比例达到6.4%,最高为13.5%。
  在此方面做到极致的是Linz厂A高炉(3550m3),高炉槽下的碎焦和返矿全部入炉,实现了在全部炉料的9%是粉料、粒度0~10mm的情况下,综合焦比为455kg/t,高炉利用系数为2.8t/(m3&d)。
  为应对入炉粉末量增加给高炉操作带来的负面影响,国外开发了分级入炉、优化布料、操作闭环控制等一系列技术保障手段。国外在此方面的理念和做法值得我们重视和借鉴,在拥有现代高炉装备和先进控制技术的条件下,必须从降低炼铁成本的角度出发,突破传统观念和陈旧指标的束缚。
  有害元素的限制。欧洲为保证高炉的稳定顺行,对含有有害元素的钢铁厂各类粉尘和尘泥,如高氯高炉灰、高油轧钢铁鳞、高锌转炉尘、高碱金属烧结除尘灰等,全部或部分限制其通过烧结循环使用。
  高炉复合喷吹。北美高炉煤和天然气混喷成为技术发展趋势。因美国油页岩技术的应用,天然气供应丰富,高炉喷吹天然气量逐年增加。2014年,高炉的平均混喷量是天然气59kg/t,煤58kg/t。混喷的方式有双枪法(每个风口1支枪喷煤,1支枪喷天然气),以及单枪喷煤+风口开孔进天然气的方法。
  多座高炉生产实践证实,高炉采用天然气和煤混喷,比单独喷吹天然气,能获得超过理论计算的置换比。分析其原因为氢改进了炉内反映动力学过程,降低了炉缸热状态波动,提高了高炉运行稳定性和能量利用率。
  此外,相对于喷煤时的较高理论燃烧温度,在喷吹天然气时,高炉可在理论燃烧温度为1760℃(3200H)下运行。
  炼铁插上信息化智能化翅膀
  随着计算机应用的普及和网络信息技术的高速发展,不同内容的信息化智能炼铁技术得到开发和应用,成为推动当前炼铁生产技术进步的重要力量。若干突出实例包括:
  基于闭环装料控制的专家系统。该系统由西门子奥钢联所开发,通过炉料跟踪,目标铁水要求,原料选择,以及由炉身模拟模型和过程参数支持的专家系统来等确定布料控制模型,进行炉料设置点的优化,最终自动控制布料矩阵和布料设备。该系统在生产中长期应用,对实现上述Linz高炉指标发挥了决定作用。
  3D可视化系统。新日铁利用高炉的500个冷却壁热电偶和20个炉身压力传感器的数据,做出3维可视评价和数值分析系统。该系统于2007年在新日铁住金的Nagoya厂应用,后来在其他厂推广。系统能够对高炉炉身压力波动和料层结构的变化给出空间上和时间序列的明确而清晰的显示,有助于指导高炉操作,实现稳定运行和降低燃料比。
  远程监控、诊断及标准化系统(RMDS)和数据库。该系统的开发者是ArcelorMittal公司,其目标是用网络对全部高炉应用RMDS(现1/4已联网,包括北美3座高炉)。RMDS方案包括每周的视频/网络会议,参加者讨论分享安全和操作经验,RMDS数据可给局部专家系统服务器。
  一些高炉使用SACHEM专家指导系统(由ArccelorMittal和PW联合提供)。所带来的益处是更稳定的高炉运行,更一致的铁水温度和硅含量,更低的燃料比。该专家系统还可用来培训新操作者。
  过程预测模型。欧洲TATA研究中心围绕高炉生产长期开发各方面的模型,以期帮助操作者更好地控制高炉,实现高炉稳定运行。
  炼铁仪器仪表。先进完善的炼铁过程监测仪器仪表是炼铁技术发展的方向,也是信息化智能化炼铁的基础。
  炉顶料层内的径向探针被高炉操作者认为是对布料最有帮助的装置。风口到炉顶多段静压测量对判断压差增加区域防止事故发生非常有价值。炉顶煤气的全组分准确分析是进行直接还原在线监测的基础。各风口风量测量,风口燃烧温度在线测量,风口回旋区深度在线测量,铁口处连续测温,渣铁排放速率监测等,均对及时掌握高炉状态有意义。
  若干炼铁实用技术值得关注
  炉料混装技术。研究表明,不同原料混合后,其综合冶金性能要好于单个炉料冶金性能的加权平均值。在工业生产中,不同炉料的混合入炉已得到应用。入炉前的混合方法因上料方式而异。对皮带上料的高炉,在上料皮带的主料(烧结矿)上均匀叠加球团(块矿)即可。
  直接还原在线监测技术。通过在线计算高炉的直接还原量,提前预测炉缸热状态的变化趋势,为及时调整炉缸热状态赢得时间。如发现直接还原增加,意味着炉料下降加速,高炉趋于向凉。
  恒理燃操作技术。鉴于风口燃烧温度对高炉运行的重要性,理论燃烧温度的控制越来越得到重视。恒理燃操作技术是利用各个影响理论燃烧温度因素的相互作用,当某因素变化时,有选择地自动调节其他因素,保持理论燃烧温度的稳定。
  铁口连续测温技术。由于储铁式主沟内存留渣铁的均温降温影响,在撇渣器后的铁水温度与炉缸渣铁温度相比,存在着较大的温差,特别是出铁前期,而且撇渣器处铁水温度的变化已是经过主沟储存渣铁的稀释缓冲。因此,在撇渣器后的电偶测温不能真实反映炉缸温度和变化趋势。铁口处的测温则能消除上述的缺陷,准确反映炉缸温度及变化趋势,所使用的连续测量方法使测量数据全面,信息价值大,是高炉精确控制的必要手段。该技术已在国内开发成功并在多家企业应用。
  喷煤枪的枪头更换。喷枪是高炉生产的易耗品。而实际生产中要求喷枪始终处于良好状态。喷枪烧损后的未及时发现可能导致直吹管烧穿等严重事故,发现后停煤等待更换则会破坏炉缸圆周工作的均匀性。保持喷枪全部处于良好状态的方法是定期更换,但定期整枪全部更换带来成本的增加。国外采取的只更换枪头的方法则能兼顾两方面,在保证喷枪良好状态的同时,降低喷枪使用成本。其中,喷枪的连接方式是关键环节,应保证其严格的密封性,同时不影响内部的煤股通道,避免在连接处产生磨损引发事故。
  铜冷却壁通道的破损补救。阿赛洛米塔尔在IH7号高炉上开发了铜冷却壁破损补救技术。该技术向破损的铜冷却壁通道通入氮气,并检测出口的氮气温度。当氮气出口温度达到90℃,或冷却壁冷面温度达到150℃,加入雾化水,加强冷却。针对出现的多点破损,其开发了氮气/雾化水超级冷却器。
  LCC(Lime Coating Coke)技术。LCC技术是在烧结过程中,先用生石灰包裹焦粉,然后进行制粒和烧结。该技术的开发目的是减少烧结NOx排放。其作用机理是:加热时,CaO和铁氧化物在焦炭表面形成CaO-Fe2O3熔体层,提高了燃烧温度,起到减少NOx的催化剂作用。该技术已于2013年4月在新日铁住金的Oita厂应用,实现了降低NOx排放28PPm,同时烧结产量增加的效果。
  天然气喷吹(超级烧结矿)。该技术由JFE开发,方法是在烧结点火后再进行表面喷吹天然气,以改善烧结床表面层的质量。其效果是可提高烧结矿强度1%,提高还原度3%,降低焦粉3kg/t,降低高炉燃料比3kg/t。该技术于2009年起在东日本铁厂Keihin地区应用。最近该技术改进为Super-SinterROXY,即在喷吹天然气的同时加入氧气。
  RCA(Reactive Coke Agglomerate)(含碳球团)。RCA(含碳球团)的生产及应用流程是:碳和铁氧化物混合,在造球盘上制粒。经过养生后,冷固结球团装入高炉。该球团在高炉中的作用机理是:由于碳和氧化物的密切接触,在较低温度下开始发生碳的气化反应,这样,通过降低热储备区的温度,提高高炉的反应效率。该技术于2012年在Oita厂应用。含碳20%的RCA降低了还原平衡温度,增加了煤气利用率,降低了碳消耗。
  提高操作者素质尤其重要
  高炉运行状态和生产指标的决定因素是高炉操作者。高炉炼铁是十分复杂的物理和化学过程。炼铁操作者需要具备扎实的基础知识和良好的专业素养,同时要求不断更新其知识结构,掌握最新的技术动态和研究结果,将其与生产实际相结合,实现高炉的稳定高效运行。国外企业对此均非常重视,在操作者素质上进行严格控制,如德国高炉操作者均具有博士学位,南美制定了人才培养计划,目标是操作人员具有硕士和博士学位。
  国外许多公司和机构对高炉操作者进行定期的专业培训或组织专门的研讨,取得了实效。尤其需要看到,高炉内的许多过程和现象尚未得到充分的理解和统一的认识,甚至存在错误的认识,如合理煤气流分布,理想的料面形状,冷却壁热流冲击的原因(是渣皮脱落还是煤气短路造成的),悬料的位置和机理,不同铁口温度异常的原因,炉顶过湿区的问题,粉末在炉内的运动及影响,圆周不均匀的危害,炉凉的正确处理方法,以及休风后炉内的行为,等等。这些都会在高炉操作上产生偏差甚至错误,最终导致高炉的低效或发生严重事故。通过不断的研讨和培训是解决上述问题的有效方式。这点对于我国来说显得尤为重要。
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