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變頻器如何節能

節能減排已成為鋼鐵工業進壹步發展最重要的科技創新任務之壹。轉爐煉鋼在當代煉鋼生產中仍占主導地位,在可預見的未來也不可能改變。盡管轉爐煉鋼是當代鋼鐵生產中能耗最低的過程,也是唯壹能實現“負”總能耗的過程,但仍有許多問題需要進壹步研究和優化,如進壹步降低過程的能耗和物耗,實現更高效的能量轉換和回收,更有效地利用二次能源,開發新的低溫余熱回收途徑等。本文僅談轉爐煉鋼工藝進壹步節能減排的思路,並談幾點原則性建議。

1流程的優化應是煉鋼廠進壹步節能的第壹重點。

流程優化主要體現在三個方面:緊湊、高效、自控。

1.1工藝功能的分析、優化和重組是實現轉爐煉鋼生產緊湊化,即工藝時間最小化和銜接優化的最重要的節能措施。

目前最重要的是推進全規模鐵水脫硫、轉爐預脫矽脫磷、脫碳轉爐少渣煉鋼、全規模鋼水精煉後連鑄(如果是近終形連鑄,可以直接與軋制形成優化工藝)。這種緊湊的工藝必然是能耗和物耗最低的。這種緊湊模式的運行效果可能需要更完善的統計分析,有些流程還存在爭議,但流程緊湊化的方向不應該被懷疑。

1.2的高效率是轉爐煉鋼節能的重要措施。

首先,流程緊湊和優化連接匹配是高效率的主要內容。其次,規模化的方向壹定要堅持。《鋼鐵工業產業化政策》和《鋼鐵工業調整和振興規劃》已經指明了方向,只有大型化才能更好的節能,這也已經被事實所證明。另外要堅持高速的發展方向(鐵水預處理、冶煉、精煉、連鑄都適用)。速度是提高效率的最重要標誌,也是降低物耗和能耗的重要因素。

1.3自動化是轉爐煉鋼節能的重要保證。

轉爐冶煉、鐵水預處理、鋼水精煉、連鑄都需要自動控制才能達到高效率。壹個重要的思路就是按照自動化的要求對設備進行提升和改進,嚴格執行系統濃縮標準、控制過程(尤其是終點)等關鍵技術進步,而不是等條件成熟了才采取自動控制手段。

官帶轉爐煉鋼廠抓住上述工藝措施,實際上就是搭建潔凈鋼生產優化平臺的過程,對於節能降耗減排或為產品開發打好基礎非常重要。簡而言之,流程優化可以實現最大程度的節能。

2 .把進壹步提高煉鋼能量轉化效率和更高效地回收利用二次能源作為當前重要的創新方向,突出和優化現有關鍵節能技術,取得更好的節能效果。

在整個現代鋼鐵生產過程中,轉爐煉鋼(包括精煉和連鑄)是操作溫度最高的過程,需要在大多數條件下實現高效的能量轉換和循環利用。眾所周知,這個過程中的能量載體主要有爐氣、鋼水、爐渣、鋼坯和冷卻水。目前,爐氣余熱的轉化回收(煤氣和蒸汽的回收)和鋼坯余熱的利用(連鑄坯熱裝)非常普遍,但轉化效率和利用效率相差很大。鋼水的能量主要用於滿足下壹道工序(精煉和連鑄)的需要,更不用說轉化和回收了。爐渣和冷卻水余熱的轉化和回收剛剛起步或將進行研究。

2.1煙氣能量的高效轉化和循環利用

煙氣能量的高效轉化和循環利用是轉爐工序能耗“負”化的主要途徑。煙氣能量的回收主要有兩種方式:將煙氣的顯熱和化學能轉化為中低熱值的轉爐煤氣和中低壓的蒸汽,進行循環利用。目前存在的主要問題是回收量巨大,利用方式的價值評估存在較大分歧,值得研究和探討。至於煙氣的動能和轉爐煤氣攜帶的余熱,沒有相應的轉化和回收方法。

我國轉爐煤氣的回收是從1965開始的,但直到2005年壹些大企業才剛剛開始回收,時間跨度長達40年。而且由於每爐鋼回收時間的長短、工藝穩定性、裝備水平(主要是冶煉終點的自動控制水平)等原因,轉爐煉鋼廠回收煤氣的數量和質量差別很大。按2000kcal/m3熱值折算的標準煤氣量(Nm3)計算,高水平可達110Nm3/t鋼,差水平< 60 nm3/t鋼。大部分鋼廠< 10 nm3/t的鋼,與日本鋼廠> 110 nm3/t的鋼相比,差距還很大。關於回收氣的利用方式,大部分鋼廠用於鋼包烘烤和軋鋼加熱爐作燃料,少數鋼廠用於焙燒活性石灰。利用CO含量高達60%或以上的轉爐煤氣作為化學原料(例如H2生產和合成氨水)或合成高質量燃料的研究早在20世紀60年代就已開始,近年來也有實驗,但至今還沒有工業規模的應用。最近轉爐煤氣和其他冶金氣體用於發電的呼聲很高,但在技術經濟比較方面很少有令人信服的研究成果。

中國轉爐鋼廠轉爐煙氣余熱僅在上世紀70年代由水冷煙罩和煙道改為蒸發冷卻進行蒸汽回收利用,但大部分被≤12kg/cm2的低壓飽和蒸汽回收並納入企業動力管網。少數鋼廠采用25-45kg/cm2的中壓回收蒸汽,但只能減壓回收,浪費大量能源。由於大多屬於低品質蒸汽的低利用回收,用戶較少,壹些企業往往將回收的蒸汽再次釋放,造成更大的浪費。90年代以來,部分鋼廠將回收的飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽,作為我廠VD、RH註汽泵的汽源,多余部分納入公司管網,取得了可觀的經濟效益。近幾年的熱門話題是回收的轉爐蒸汽直接用來發電,VD和RH用電能驅動的機械泵抽真空,據說節能90%以上。重鋼長壽新區仍在實踐的世界首臺機械真空泵RH裝置將提供最直接的應用效果數據,引起了國內煉鋼界的高度關註。此外,用於發電的低品質轉爐蒸汽可以提高效率,壹些技術和設備的優化等問題仍處於研發階段。我國轉爐冶煉的蒸汽回收率仍然較低,壹般不到80 kg/t鋼,與日本> 100 kg/t鋼的水平相差甚遠。

煙氣的物理熱和轉爐煤氣燃燒部分在回收過程中釋放的化學熱是產生蒸汽的熱源,因此煤氣和蒸汽回收之間應該有壹個合理的組合值,轉爐鋼廠在制定轉化和回收目標時應該考慮這個值。

近年來轉爐煙氣的除塵、冷卻和回收壹般采用濕法、幹法或“半幹法”技術,壹般認為幹法更節能。90年代初,我國第壹臺轉爐幹法除塵裝置在寶鋼投產。用了十幾年的時間,迎來了幹法除塵技術推廣應用的熱潮,至今仍在不斷完善。三種方法的優劣討論還在繼續,應該是大家關心的問題。

2.2連鑄坯熱送熱裝是連接煉鋼和軋鋼的重要節能措施。

自20世紀90年代我國連鑄快速發展以來,連鑄坯熱送熱裝在各鋼廠逐漸普及,但仍存在較大差距。當前的重點應是做好生產計劃的銜接優化,努力提高直接熱裝比。至於熱裝溫度,應根據軋鋼蓄熱式加熱爐的品種特點和生產情況進行控制,以保證質量的提高和節能效率的提高。

這種控制將成為輸送輥道上連鑄坯冷卻損失的大量熱能能否回收利用的新研究課題。

2.3爐渣余熱的回收和利用

這部分余熱能量很大,但目前基本沒有回收利用。壹些鋼廠根據就地處理、充分利用爐渣余熱的思路,開始設計新的能夠回收爐渣顯熱的爐渣處理技術和設備,受到轉爐鋼廠的重視。

經過處理以實現穩定、可靠和高附加值應用的爐渣比例也在增加。然而,在少渣煉鋼技術和鋼渣處理技術方面仍有許多研發內容,以穩定降低轉爐渣中的遊離CaO。

2.4冷卻水余熱回收利用技術是轉爐煉鋼廠進壹步提高能量轉化利用效率的新課題和難題。

到目前為止,還沒有人認真開展< 100℃余溫的轉化利用技術研究。相反,將閉式循環或開式循環的冷卻水從50-80℃降低到35℃左右循環使用,會增加設備運行和電能的消耗。100℃以下余熱轉化回收的技術可行性和經濟性長期存在爭議,缺乏可靠的認證。但是這部分的熱能總量還是很可觀的!

3轉爐煉鋼廠節能的其他思路

3.1加熱過程中的保溫措施是轉爐煉鋼廠節能的重要依據。

在這方面,轉爐鋼廠的努力也大相徑庭,近年來也鮮有重要的研究成果和進展,應再次引起高度重視。

如鋼包、鋼包、中間包的保溫措施,是減少操作過程中溫度損失的重要前提。特別是在爐襯壽命更長、工作層更薄、運行時間更長的條件下,應以機組冷卻水平≤0.5℃/min為目標,對保溫層、保溫覆蓋劑和金屬液表面加蓋進行設計和優化。在各工序效率高的情況下,尤其要加強管理,保證減少鋼包、鋼包、中間包的周轉使用次數,以達到減少溫降損失的目的。

3.2工藝運行穩定,實現全廠低溫系統運行,有效節能降耗。

因此,需要對整個過程進行控制,尤其是對每個過程的終點溫度進行精確控制。降低出鋼溫度和低過熱度連鑄是衡量全廠低溫系統運行的重要指標,各廠應抓緊優化。

3.3在鋼鐵企業能源高效轉化利用和能流網絡與優化的總體框架下,研究轉爐煉鋼廠節能降耗的新措施。

主要有上述提到的新技術,如余溫≤100℃的轉化利用、爐溫余熱的回收利用、高溫鋼坯運輸過程中的散熱利用等。研究能流網絡的最合理構成(主要是傳輸和連接溫度系統的優化等。)轉爐煉鋼廠與前後工序(煉鐵、軋鋼)之間;在保證質量的前提下,加快能耗和物耗最小的緊湊工藝(尤其是薄帶連鑄連軋)的研究和產業化,都是轉爐鋼廠今後要重視的問題。

至於新型清潔能源在轉爐鋼廠應用的可行性研究,也應該逐漸提上日程,重點是否應該放在風能和太陽能上。

以上進壹步推進轉爐鋼廠節能的思路只是壹些原則性的意見,具體的技術措施還有待商榷。有的可能剛開始研究,甚至可行性還在懷疑和錯誤中。請批評他們。轉爐鋼廠應該也有可能為鋼鐵企業節能減排做出新的貢獻。