引言 :隨著我國經濟的高速發展,能源日益枯竭,如何更好的利用能源,將是我們面臨的重要課題。同時,鋼鐵企業是各類企業中的能源消耗大戶,在鋼鐵企業中推行節能減排技術尤為必要。鋼鐵企業在煉鋼、軋鋼過程中,均會產生大量的蒸汽,這些蒸汽一般不能完全被利用,各個鋼鐵廠均會放散大量的余熱。同時,為了保證鋼鐵企業中辦公室、操作室等處的環境,均要求設置制冷設備。溴化鋰制冷機組以余熱為主要動力源,能提供優良冷源,在鋼鐵企業中是很好的能源回收設備。
一、 煉鋼工藝簡介
煉鋼主要分為以下步驟:采礦(獲得鐵礦石)、選礦(將鐵礦石破碎、磁選成鐵精粉)、燒結(將鐵精粉燒結成具有一定強度、粒度的燒結礦)、冶煉(將燒結礦運送至高爐,熱風、焦碳使燒結礦還原成鐵水,并脫硫)、煉鋼(在轉爐內高壓氧氣將鐵水脫磷、去除夾雜,變成鋼水)、精練(進一步脫磷、去除夾雜,提高純凈度)、連鑄(熱狀態下將鋼水鑄成具有一定形狀的連鑄坯)、軋鋼(將連鑄坯軋制成用戶要求的各種型號的鋼材,如板材、線材、管材等)
二、 煉鋼的方法
高爐(煉焦)主要是生產鐵水,作為煉鋼的原料,高爐主要是去除鐵礦里的氧,煉鋼則是氧化生鐵里的碳。煉鋼可分為轉爐煉鋼、平爐煉鋼和電爐煉鋼。
1. 轉爐煉鋼法
這種煉鋼法使用的氧化劑是氧氣。把空氣鼓入熔融的生鐵里,使雜質硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量(含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度),可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。轉爐煉鋼是在轉爐里進行。轉爐的外形就像個梨,內壁有耐火磚,爐側有許多小孔(風口),壓縮空氣從這些小孔里吹爐內,又叫做側吹轉爐。開始時,轉爐處于水平,向內注入1300攝氏度的液態生鐵,并加入一定量的生石灰,然后鼓入空氣并轉動轉爐使它直立起來。這時液態生鐵表面劇烈的反應,使鐵、硅、錳氧(FeO,SiO2,MnO,)生成爐渣,利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用,使反應遍及整個爐內。幾分鐘后,當鋼液中只剩下少量的硅與錳時,碳開始氧化,生成一氧化碳(放熱)使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化碳的燃燒而出現巨大的火焰。磷也發生氧化并進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應生成穩定的磷酸鈣和硫化鈣,一起成為爐渣。當磷與硫逐漸減少,火焰退落,爐口出現四氧化三鐵的褐色蒸汽時,表明鋼已煉成。這時應立即停止鼓風,并把轉爐轉到水平位置,把鋼水傾至鋼水包里,再加脫氧劑進行脫氧。整個過程只需15分鐘左右。如果空氣是從爐底吹入,那就是底吹轉爐。隨著制氧技術的發展,現在已普遍使用氧氣頂吹轉爐 (也有側吹轉爐)。這種轉爐吹入的是高壓工業純氧,反應更為劇烈,能進一步提高生產效率和鋼的質量。
2. 平爐煉鋼法
平爐煉鋼使用的氧化劑通入的空氣和爐料里的氧化物,(廢鐵,廢鋼,鐵礦石)。反應所需的熱量是由燃燒氣體燃料(高爐煤氣,發生爐煤氣)或液體燃料(重油)所提供。平爐的爐膛是一個耐火磚砌成的槽,上面有耐火磚制成的爐頂蓋住。平爐的前墻上有裝料口,裝料機就從這里把爐料裝進去。熔煉時關上耐火磚造成的門。爐膛的兩端都筑有爐頭,爐頭各有兩個孔道,供導入燃料與熱空氣,或從爐里導爐氣之用。平爐煉鋼所用的原料有廢鋼、廢鐵、鐵礦石和溶劑 (石灰石和生石灰)。開始冶煉時,燃料遇到導入的熱空氣就在燃料面上燃燒,溫度高達1800攝氏度。熱量直接由火焰傳給爐料,使爐料迅速熔化(鐵的熔點是1535攝氏度,鋼略低)。同時有一部分熔化的生鐵生成氧化亞鐵,生鐵里的雜質硅、錳被氧化亞鐵氧化,生成爐渣。由于爐里放有過量的石灰石,磷與硫等雜質就生成磷酸鈣和硫化鈣成為爐渣。其次碳也進行氧化,生成一氧化碳從熔化的金屬里冒出,好象金屬在沸騰一樣。反應快要進行完畢的時候,加入脫氧劑并定時把爐渣扒出。在冶煉將完成時要根據爐前分析 (用快速分析法,幾分鐘可完成)來檢驗鋼的成分是否合乎要求。煉的的鋼從出鋼口流入鋼水包里,再從鋼水包注入模子里鑄成制品或鋼錠。為了提高爐溫,氣體燃料要在蓄熱室里進行預熱。在平爐里不但可加入液態生鐵,而且可以加入固態的生鐵以及夾攻以后的廢鐵和鐵礦石等。另外,在平爐里如果用30%的富氧空氣鼓風,同時在熔化的金屬里吹入氧氣,可使生產率提高80%,冶煉的時間縮短2~4小時,并可節約燃料,富氧空氣也不需要預熱。
3. 電爐煉鋼法
鋼還可以在以電能為熱源的電爐里冶煉。使用電爐煉鋼可以煉出合金鋼。電爐的種類很多,應用廣泛的是電弧爐
三、 煉鋼工藝中的余熱
1. 煉鋼轉爐用于降低煙氣溫度的余熱鍋爐
2. 煉鋼轉爐的氧槍、爐口煙罩及爐門的冷卻水
3. 高爐的壁爐、除鐵口等處的冷卻水
4. 軋鋼廠各種加熱爐的冷卻水
5. 煉鋼廠轉爐工藝產生的高溫煙氣(1000℃左右)
6. 鋼鐵廠每生產一噸鋼可產生約90kg的蒸汽。
四、溴化鋰應用實例經濟型分析
鋼廠區辦公樓、電氣室等均需要空調制冷建設,為了更好的利用回收蒸汽熱能,可采用溴化鋰制冷機組為各空調區提供冷源。制冷機組具有很好的經濟性。以我公司為內蒙古包頭某鋼鐵廠設計的4臺930KW溴化鋰吸收式機組為例,與電制冷機組進行對比(注:這里只對主機進行比較,不包括水泵以及附屬設備能耗)。
從上面表格對比可以看出,對于鋼廠,使用溴化鋰吸收式機組其運行成本相對于電制冷產品,具有巨大的經濟性優勢。
五、結束語
上面僅從蒸汽余熱對鋼廠節能效果進行分析,其冷卻水以及廢渣水等余熱有待于進一步了解。溴化鋰制冷系統利用鋼鐵企業余熱資源,產生企業所需的冷源,具有很好節能降耗效果,值得各鋼鐵企業大力推廣。
六、背景資料
希望深藍空調制造有限公司坐落于四川省成都市高新技術開發區西區,占地170余畝,有7000余平方米的暖通空調科研機構,有30000余平方米的現代化生產廠房,是中國西部重要的制冷及空調設備生產基地。公司擁有強大的技術優勢,已獲得了近百項專利、專有技術。研發生產各種型號的溴化鋰吸收式冷、熱水機組;各型真空中央熱水機組和常壓熱水鍋爐;冷、熱、電三聯供分布式能源系統。在焦化、化工、紡織、制藥、食品、冶金、電廠等工業領域成為業界公認的“余熱利用專家”,被評為“世界環保與新能源產業中國余熱回收領域領軍企業”。
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