碳中和背景下的低碳冶金初探与工业实践

"碳中和"、"碳达峰"背景下,钢铁企业实现节能减排以铁前工序最为关键,低碳冶金现存多种工艺路径,主要分为非高炉炼铁和低碳高炉炼铁两大门类.高炉喷吹焦炉煤气的工业化应用为高炉富氢冶炼实现了良好的开端.未来,高炉仍将作为炼铁工业的核心装备,高炉低碳冶炼、全氧高炉、氢冶金的发展将为我国实现碳达峰碳中和作出积极贡献.非高炉炼铁...     

再论落实高炉低碳炼铁生产方针

讨论了高炉的"以风为纲"和"高效、优质、低耗、长寿、环保"两种炼铁生产方针在高炉炼铁时碳排放的不同效果.用评价高炉生产效率的新方法对比了两种炼铁生产方针下的高炉操作指标,说明采用"高效、优质、低耗、长寿、环保"炼铁操作方式更符合低碳炼铁方针,并用物质平衡、热平衡进行验证;同时还指出实现低碳炼铁必须进一步提高炼铁技术水平...     

现代炼铁工艺及低碳发展方向分析

分析了现代高炉炼铁和非高炉炼铁(直接还原、熔融还原)工艺特点和发展现状,从多个方面比较现有生产条件下各工艺的优缺点。从能源结构、生产规模及工艺成熟度阐述高炉炼铁在当前仍是国内主流工艺,并结合当前国内外低碳发展趋势和政策要求,提出高炉工艺降低碳耗的措施,明确了以“短流程”替代“长流程”和以新能源替代碳素冶金的发展方向,以最终实现“零碳炼铁”。结合现有的国际上的能源结构调整方向,指出了氢冶金的发展方向。     

碳中和背景下我国低碳炼铁技术发展现状与前景

我国钢铁生产工艺长期以“高炉—转炉”长流程为主,能源结构高碳化特征明显。作为钢铁流程中的碳排放大户,炼铁系统深度减碳成为我国钢铁行业实现碳中和目标的关键。本文分别从高炉炼铁和非高炉炼铁两个角度出发,梳理总结了各主要低碳炼铁工艺技术的研究进展和主要问题,并对其应用前景进行了展望。我国钢铁工业应把技术创新作为降碳的核心要素,结合行业发展趋势和自身特点,加大力度开发适合我国国情的低碳炼铁新技术;综合考虑资产保值、技术成熟程度和降碳潜力,短期内应以基于现有高炉工艺的深度脱碳技术创新为主要方向,从而为远期零碳钢铁的发展提供过渡方案和缓冲空间;中长期以富氢气基竖炉直接还原技术为发展重点,不断提升其技术成熟度和经济适用性,逐步提高氢气比例直至全氢冶炼;氢基熔融还原技术和电解还原铁技术的发展任重道远,未来有望成为实现我国钢铁行业碳中和目标的解决方案之一。     

炼铁新技术及基础理论研究进展

从炼铁新技术及基础理论研究方面介绍了烧结球团提质降耗新技术、焦炭在高炉内行为解析研究、高炉喷吹清洁燃料技术、高炉长寿技术、高炉炼铁数据建模技术以及冶金尘泥再处理技术。从基础研究出发,提出了目前最具有潜力的炼铁新技术;然后在国家碳中和战略的大背景下,综述了目前国际上的非高炉炼铁技术研究进展,为我国低碳炼铁发展提供依据;最后从最新微观研究手段出发,介绍了目前炼铁研究领域在微观尺度的研究进展,多尺度综合调控研究高炉炼铁过程机理,为未来低碳炼铁发展方向提供思路。      

以科学发展观指导 实现低消耗、低排放、高效益的低碳炼铁

对近两年来我国高炉炼铁生产情况进行了总结分析,认为高炉炼铁工业要贯彻科学发展观,并着重指出了为实现低消耗、低排放、高效益的低碳炼铁要坚持和重视的问题     

高炉的碳达峰与碳中和

分析现阶段我国高炉炼铁工艺各环节涉及的碳排放因子,研究高炉降碳潜能。提出了改善原料结构,推动大球比冶炼、用生物质煤等清洁能源部分取代高炉传统化石能源、推广除尘灰压块技术等多项具体的高炉降碳措施。对高炉氢能冶金的降碳效果进行了评估和可行性分析,并对传统的高炉长流程冶炼和新型去高炉短流程冶炼进行能耗对比,挖掘现有装备和工艺技术条件下高炉最大的降碳能力,探索高炉降碳的新工艺、新技术,旨在助力我国高炉炼铁实现低碳、高效、绿色、可持续发展,早日实现碳达峰和碳中和的发展目标。     

中国高炉实现低碳低成本炼铁问题探讨

针对当前国家制定的低碳方针及炼铁成本偏高、钢铁企业追求低成本炼铁的目标,采用Rist操作线法及C-rd两种方法分析了高炉炼铁过程中的碳消耗。对高炉炼铁成本进行系统分析得出:两种方法计算出的高炉炼铁碳消耗结果基本相同,误差范围在1%~2%;在ηCO55%~58%热消耗接近9 GJ/t的情况下,单位生铁的碳消耗是高炉炼铁的低碳目标,目前中国高炉的燃料比要比低碳炼铁的燃料比高出80 kg/t以上;原燃料价格低并不等于生铁成本低,应根据焦炭、煤粉、熔剂、矿石及烧结矿的综合成本来科学计算评估炼铁生产成本。由于当前产能过剩,高炉工作者应从追求产能转变为保证炉况顺行、稳定炉腹煤气量、实现低碳低成本炼铁。     

节能降耗 低碳炼铁 实现我国高炉生产的科学发展

介绍了我国近年来高炉炼铁的概况,着重介绍了节能降耗、高风温、装备大型化等方面的技术进展。深入论述了炼铁技术科学发展观的内涵,主要包括:加强炼铁工业结构调整,认真转变发展方式,转变观念,以精料为基础,以低碳炼铁为目标,寻求与冶炼条件相适应的合适冶炼强度,合理富氧喷煤,提高风温,大力降低焦比,重视高炉煤气流分布及能量利用,降低风耗,电耗乃至所有能耗,重视环境保护,努力降低排放,并加强其无害化处理;从而实现高炉炼铁在低耗、高效、优质、长寿和环保诸方面新的突破;同时,要采取坚决措施整顿炼铁的无序生产,不能让落后产能复出或继续生产。节能减排,低碳炼铁,是实现我国高炉炼铁生产科学发展的中心环节。     

世界高炉炼铁技术的发展现状与趋势

近10年来,国外在炼铁工艺流程结构优化,高炉大型化、现代化、高效化、低碳化等方面取得了显著成就,高炉生产效率不断提高,燃料消耗不断下降,高炉清洁低碳生产技术迈向新的发展阶段。阐述了世界高炉炼铁技术近年来的发展现状,如高炉大型化、工艺流程结构优化、高炉长寿技术、高炉低碳炼铁技术等。认为:基于现有高炉炼铁工艺流程,通过装备现代化、大型化和工艺优化,可以取得优异的技术经济指标,进一步提高技术竞争力;延长高炉寿命、提高球团矿入炉比例、提高炉料分布精准控制水平等,是未来高炉改善工艺操作、优化工艺装备的重要技术途径;未来高炉炼铁工艺创新发展的重点是氢基燃料的大量应用,实现碳-氢耦合还原和高效耦合的“三传一反”过程,提高H₂在高炉内的利用率。     

2012年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会在无锡召开

2012年6月13-15日,中国金属学会及中国金属学会炼铁分会在江苏省无锡市召开了2012年全国炼铁生产技术会议暨炼铁学术年会,来自炼铁生产、设计、科研、教学及设备、材料等单位的代表近500人。这次会议的主题是"节能减排、低碳环保,促进炼铁高效、安全、低成本生产",共收到包括烧结、球团、焦化、高炉炼铁、非高炉炼铁等方面的学术论文300多篇,重点对近两年来我国炼铁生产技术进展进行了研讨和交流。     

低碳高效高炉的设计研究

高炉炼铁的物理本质是铁素物质流在碳素能量流的驱动和作用下,按照设计的流程网络和运行程序,经过一系列复杂物理化学冶金反应过程,将铁矿石转变/转化为液态生铁的过程。碳素不仅是铁矿石还原过程的能量驱动源,也是生成铁水的重要非金属合金元素。面向全球“碳达峰”“碳中和”的发展形势,传统高炉必须在已有工艺技术的基础上进行改进、优化和创新,努力实现低碳化、高效化、绿色化、智能化等多重目标。提出了未来高炉在实现高效低碳的同时,必须从功能设计、装备设计和流程设计入手,遵循节能减排、低碳绿色新的发展理念,通过工艺优化、结构优化和技术开发,使传统高炉更加适应于炉料结构和燃料结构的变革,减少焦炭消耗和对其依赖,在碳素能量输入降低的条件下,形成新的耗散结构体系,进而实现高炉低碳高效炼铁的工程演进和技术发展。     

炼铁系统低碳技术发展前景与途径

 现代高炉炼铁是以人造矿石和焦炭为物质基础的。现代高炉实现绿色低碳炼铁,需要从炼铁工序的层次优化工艺流程和关键技术,实现烧结、球团、高炉等多工序的协同优化。面向未来,在提高资源和能源利用效率的同时,基于现有技术推进采用低碳节能技术和先进工艺。对于烧结、高炉等传统工艺技术,要进一步研究并应用先进技术,提高生产效能、降低能源消耗和碳排放。持续研究推广绿色低碳烧结技术,如低碳厚料层烧结技术、烧结料面富氢气体喷吹技术、烧结返矿高效回收利用技术、低温烧结技术和热风循环烧结技术等,有效降低烧结过程的能源消耗和CO₂排放。充分利用中国精矿粉资源生产球团矿,提高球团矿产能和产量,进而提高球团矿入炉比率和炉料综合品位,有效降低碳素燃料消耗。提高高炉富氧率和喷煤量,持续提高风温、降低燃料消耗,提高高炉顶压和煤气利用率。有条件的高炉喷吹富氢气体以减少焦炭消耗,开发应用高炉炉顶煤气循环及CO₂脱除再利用(CCUS)等技术。研究解析了高炉炼铁工艺碳-氢耦合还原的热力学机理,讨论了在高炉内不同温度区域固体碳、CO和H₂的还原能力,提出了直接还原与间接还原的耦合匹配是实现最低燃料比的技术核心,探讨了高炉炼铁喷吹全氢/富氢气体的技术可行性和经济性。这些综合技术措施对于进一步降低高炉工艺流程的碳素消耗、减少CO₂排放具有显著效应。与此同时,设计先进合理的流程系统和耗散结构,优化工序界面技术,构建信息物理系统(CPS)实现炼铁工序协同高效、动态有序运行,这也是高炉炼铁工艺实现绿色低碳的关键共性技术之一,具有广泛的适用性和显著的应用效果。     

低碳绿色高炉炼铁技术发展方向

低碳环保是当今时代发展的主题,更加注重自然环境保护,走可持续发展道路.高炉炼铁可以生产出经济发展所需材料,但随着社会环境的变化,高炉炼铁技术要转变理念,向着低碳绿色方向发展.文章对低碳绿色高炉炼铁技术功能进行介绍,再分析流程集成与结构优化,最后论述关键共性技术,加快高炉炼铁的转型升级.     

《高炉生产知识问答》(第3版)出版发行

《高炉生产知识问答》(第3版)于2012年10月由冶金工业出版社出版。该书由北京科技大学王筱留教授编著。该书自1991年出版以来,深受读者欢迎,非常适合钢铁企业工人培训,也是炼铁技术人员必备的案头书,20余年来重印十余次,销售数万册。随着国家炼铁产业政策的调整,炼铁生产进入低碳冶炼时期,提倡大力降低燃料比、减少排放,为了贯彻指导炼铁生产的"高效、优质、低耗、长寿、环保"的技     

氢系燃料非高炉炼铁技术现状及发展趋势

"双碳"背景驱动下,氢系燃料的制备及利用与非高炉炼铁技术相结合已成为推动钢铁生产从传统的"碳冶金"向"氢冶金"转变的必然趋势.本文对非高炉炼铁技术的现状及氢系燃料在非高炉炼铁中的应用进行了分析,并在综合分析我国资源及能源特点的基础上,得出在煤、天然气、风光水电、生物质丰富的地区,分别发展煤制气、天然气蒸汽重整制氢、电解...     

三钢300m3级高炉高效化生产实践

为了提高钢铁企业市场竞争能力和实现可持续发展,促进高炉炼铁生产由粗放型向集约型转变,近几年来,钢铁企业致力于高炉炼铁高效优化生产技术的研究和推广工作,取得了重大的进展。福建三钢集团公司从1997年开始实施“300m~3级高炉高效系统工程”的开发和研究工程技术项目。经过5年的努力,该工程项目取得了显著成果,炼铁主要生产经济技术指标突飞猛进。高炉利用系数从1996年的1.837t/m~3·d,提高到2001年的3.572t/m~3·d;入炉     

高炉炼铁智能化发展的研究现状与展望

长期以来,传统的高炉炼铁工艺存在着能源消耗高、污染严重等问题。随着“双碳”目标政策的提出,如何利用智能制造技术实现高炉冶炼高效、环保的可持续发展已经成为高炉工作者的研究重点。从高炉炼铁智能化发展现状作为切入点,详细地从智能预测、模拟仿真、专家系统以及互联网平台几个方面进行了阐述。即以高炉炼铁现场数据为基础,分别探讨高炉运行状态预测和模拟仿真在高炉中的应用,为高炉炼铁智能化控制提供决策支持;建立高炉炼铁工业可视化平台,实现高炉炼铁生产过程的全面监控和管理;最后,综合当前研究现状,结合大数据技术和炼铁工艺,从高炉炼铁数据治理、专家知识库的建立、智能化平台的建立等几个角度进一步展望了高炉炼铁智能化的发展。     

九钢4号高炉经济护炉生产实践

九钢4号高炉(1780 m3)于2009年9月投产,2012年11月,高炉环碳温度急剧上行,最高时环碳温度达610℃,严重威胁到高炉安全生产.2012年底采取护炉生产措施后,炼铁经济技术指标不理想,2014年10月对护炉措施进行改进后,不仅保障了安全生产,还取得了较理想的经济技术指标.     

2014年全国炼铁生产技术会暨炼铁学术年会成功召开

中国金属学会和中国金属学会炼铁分会联合于2014年5月13日～16日在河南郑州组织召开了“2014年全国炼铁生产技术会暨炼铁学术年会”。会议主题是“贯彻精料方针，提高高炉操作水平，实现高效、节能、环保、低碳、安全炼铁”。