高炉炼铁低碳化和智能化技术发展现状

在目前及未来长时期内高炉-转炉流程仍是钢铁工业生产的主要工艺流程,高炉炼铁是实现节能减排和可持续发展的关键。在目前环保形势更为严峻的条件下,高炉炼铁面临巨大挑战。全球范围内一些创新炼铁技术得到实际应用。介绍了国内外高炉炼铁低碳化和智能化新技术的发展现状,提出了我国高炉炼铁节能减排的方向,以期促进我国高炉炼铁技术的进步。     

世界高炉炼铁的发展——介绍第五届国际炼铁会议高炉部分

第五届国际炼铁会议于2009年10月首次在中国召开。技术论文内容包括原料、高炉炼铁和非高炉炼铁3部分。本文重点介绍世界高炉节能减排及工艺技术发展。     

炼铁高炉冶金技术的应用探究

炼铁高炉冶金技术是我国钢铁行业发展的重要技术支撑,对提高钢铁冶炼效率、提升钢铁产品质量起着关键性的作用。由此,从介绍常见的冶金技术和炼铁高炉冶金工艺入手,分析炼铁高炉冶金技术的应用,提出炼铁高炉冶金技术的发展趋势,以期实现节能减排生产目标,提高炼铁产品质量。     

低碳高炉炼铁新技术及在安钢应用的可行性

为贯彻国家节能减排精神,实现“低碳炼铁、节能减排、实现清洁生产”的目标,在不断完善传统节能减排方法(如大喷煤和高风温等)的基础上,还需要进一步开发应用各种新技术和新措施。本文简要介绍了钢铁生产过程CO2的排放情况,重点阐述了高炉系统的CO2的产生及排放现状。同时介绍了为降低CO2排放,高炉炼铁新的研究应用热点,包括高炉...     

关于中国钢铁企业炼铁系统减碳路线的思考

节能减排是目前钢铁企业面临主要任务之一,结合中国钢铁企业炼铁系统的情况,对传统高炉炼铁流程实 现减排的技术优化措施进行了分析,介绍了以降低高炉燃料比为核心的减碳技术和低碳能源的开发利用情况;根 据气基直接还原工艺技术的要求并依据国内现有能源、资源分布状况和结构特点,展望了国内钢铁行业炼铁系统 减碳工作的前景。     

低碳绿色炼铁技术发展动态及展望

 当前,为积极应对气候变化等一系列问题,世界各国纷纷提出了绿色减排计划。与此同时,中国相应提出了“碳达峰、碳中和”节能减排目标,并以“1+N”等政策体系作为实现可持续发展战略、积极应对气候变化、履行大国义务的核心支持。钢铁工业作为31个制造业门类中碳排放量最大的行业,自然而然成为节能减排战役中的“排头兵”。目前,复杂的高炉生产工艺仍然以煤、焦等化石资源作为主要燃料,使得其成为钢铁流程中的碳耗大户、碳排放大户、污染排放大户,因此高炉炼铁工艺的绿色低碳转型升级已迫在眉睫。从背景介绍、发展动态以及未来发展展望这3大部分对低碳绿色炼铁技术进行论述,其中对绿色低碳炼铁技术发展动态部分进行了详细阐述。首先就优化节能低碳操作和构建循环经济环保圈两个层面,从精细炉料操作、提升生产技术等多个角度讨论了如何实现高炉工艺低碳绿色炼铁;其次从非高炉领域入手,对直接还原工艺和熔融还原工艺的国内外发展现状进行阐述,并进行了相应的比较与分类汇总;之后从创新型炼铁工艺(氢冶金、智能化炼铁)角度探讨了此类技术的发展态势。最后,综合当前绿色低碳炼铁技术发展最新动态进行了5个方面的展望,明确了“绿色低碳为方向,节能减排是目标”的任务方向。     

中国炼铁系统的节能与环境保护

回顾了20世纪90年代以来,中国炼铁系统的节能和环境保护的进展.指出由于高炉喷煤技术的开发和推广,大大减少了焦炉的建设投资,真正从源头减少了铁前系统的能耗和污染.基于对炼铁系统二次能源的分析,从节能和减排温室气体来看,淘汰落后的小烧结、小高炉, 大力推广高炉TRT、高效干式除尘和利用高炉煤气发电及烧结余热回收利用等,将是今后工作的重点.     

高炉炼铁工艺节能减排新技术

结合鞍钢炼铁生产多年的实践,总结了几项炼铁工艺节能减排新技术:炉顶装料过程中均压放散的煤气回收;加压热风炉烟道废气作为高炉煤粉喷吹用惰性气体;高炉煤气干法除尘系统煤气回收时的温度控制;高炉干法除尘的防腐技术;新型旋风除尘器;高炉低噪音煤气压力调节阀。认为这些节能减排新技术在鞍钢炼铁生产中取得了良好效果,建议推广应用。     

我国铁矿粉烧结技术发展思路及措施

作为我国高炉炼铁的主要含铁原料,烧结矿的质量对于高炉炼铁生产"高效率、高效益、低耗、节能减排、长寿"具有重要的意义。针对近年来我国铁矿粉烧结工艺受铁矿资源短缺及品质劣化、节能减排、市场环境等不利因素制约,以高炉炼铁的任务为出发点,充分解读了高炉炼铁的"精料方针",提出了以铁矿粉烧结工艺理论为基础,以烧结原料结构和工艺参数优化、改善烧结矿质量为目标的铁矿粉烧结发展的思路及措施。     

以科技进步为基础、创新求发展——近几年铁矿粉造块技术发展综述

高炉炼铁技术的发展和进步,不仅仅依赖于装备和操作水平的提高,“精料技术”是高炉炼铁发展的基础。本文针对近几年来国内外铁矿粉造块的烧结、球团理论和工艺技术进步及发展进行了系统的总结分析。针对铁矿粉造块工艺所面临的资源、节能减排形势,提出了以科技进步为基础、创新求发展,促进我国铁矿粉造块技术的进步,为高炉炼铁“优质、高产、低耗、环保” 奠定良好的“精料水平”基础技术路线。     

高炉优化操作与低碳生产

宝钢炼铁以“最优化炼铁企业”为目标,在外部条件劣化的背景下,始终围绕高炉的稳定顺行为基本方针,通过加强高炉的原燃料管理,不断优化操作制度,实现了高炉合理的煤气流分布和较高的煤气利用率。通过采用干法除尘装备、纯水密闭循环冷却工艺以及改善TRT、热风炉余热回收等节能设备的节能效果,高炉的燃料比和能耗不断下降,实现高炉的低碳生产。     

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。     

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。      

中国高炉TRT技术的应用现状和发展趋势

 高炉炼铁作为当代主要的炼铁工艺,其能耗在钢铁生产中占较大比例,必须以降低炼铁能耗作为中国钢铁工业系统节能的重点。高炉炉顶压力能约占高炉二次能源产生量的7%,若扣除高炉煤气化学能,则约占高炉余热余能产生量的33%,可见回收高炉炉顶余压能,对降低高炉炼铁工序能耗具有重要意义。因此,着重介绍了高炉TRT技术的发展历程,并对中国TRT技术应用过程中存在的问题进行了总结。最后,从能源利用的角度,提出TRT技术今后应重视大型高炉配备干式TRT技术、TRT与高炉操作协同优化和提高TRT作业率等方面的研究,以进一步提高TRT技术的节能效果。     

高炉煤气循环耦合富氢对中国炼铁低碳发展的意义

中国钢铁工业规模巨大,主要由高炉 转炉长流程生产,其能源结构中90%为煤炭,是国家兑现2030年降低碳排放强度承诺的主战场之一。基于当前低碳炼铁技术的研发进展、中国面临的碳减排任务、中国钢铁工业的生产模式、中国钢铁工业碳排放现状等基本事实,提出了以高炉为主体、以炉顶煤气循环耦合富氢还原为技术特征的钢铁工业低碳发展的可行路径,分析了该工艺研发所面临的关键问题,以期引起钢铁行业的重视,为中国钢铁工业进一步深度降低碳排放提供参考。     

现代高炉高风温关键技术问题的认识与研究

提高风温可以有效降低高炉燃料消耗,促进高炉生产稳定顺行,是绿色低碳炼铁技术的重要发展方向之一。研究了热风炉热量传输过程和传热特性,通过传热学机理的研究解析,阐述热风炉加热面积与风温之间的关系,提出提高热流通量以改善热风炉传热的观点。研究了热风炉理论燃烧温度、拱顶温度和风温之间的关系,介绍了利用低热值高炉煤气和回收热风炉烟气余热,通过耦合预热和能量梯级利用的技术方法,实现高风温的技术创新及实践。提出了实现热风炉智能化操作的技术要素,论述了合理控制拱顶温度和抑制NO_x大量生成的工艺方法,以及有效预防热风炉炉壳晶间应力腐蚀的技术措施。指出实现低热值煤气的高效利用和高值转化,提高风温、降低燃料比和CO₂排放,是未来高炉炼铁的关键共性技术。     

中国低碳炼铁技术的发展路径与关键技术问题

“碳达峰”和“碳中和”是中国钢铁工业未来发展的总体规划,降低碳排放是钢铁企业需要共同攻克的技术难题。从源头减碳、过程节碳和末端用碳3个层面分析了中国低碳炼铁技术的发展路径,提出了实现“碳中和”需要解决的关键技术问题。分析表明废钢电炉短流程炼钢将是中国钢铁行业实现“碳中和”的主要途径,氢气竖炉直接还原将是中国钢铁行业实现“碳中和”的重要补充。高炉喷吹富氢气体、氧气高炉和全氧熔融还原炼铁等技术可以减少碳排放,但碳排放的减少量有限,必须要与末端CO₂吸附、储存和利用相结合,才能够实现“碳中和”。为了按期实现钢铁工业的“碳中和”,需要解决的关键技术问题有低成本氢气制备技术、煤气高温加热技术、炉顶煤气CO₂低成本脱除技术和CO₂的储存与利用技术。     

高风温低燃料比高炉冶炼工艺技术的发展前景

分析了当前高炉炼铁技术面临的形势和挑战,提出了当代高炉炼铁技术的发展目标。阐述了高风温、富氧 喷煤对高炉炼铁的意义和作用。重点分析和论述了实现高风温和高富氧大喷煤的关键技术。提高风温、提高富氧 率、增加喷煤量是降低燃料消耗、节约生产成本和实现可持续发展的重要保障。在高风温、低燃料比冶炼条件下, 当代高炉炼铁技术具有广阔的发展前景。