1、基于高爐熱平衡角度分析煉鐵工藝節(jié)能開展【摘 要】煉鐵在鋼鐵消費(fèi)中能耗消耗非常大，約占噸鋼能耗的5%，有效的降低煉鐵系統(tǒng)的能源消耗，是進(jìn)步經(jīng)濟(jì)效益與市場競爭力的關(guān)鍵。通過高爐熱平衡分析可以定量的看出冶煉形成中熱能的分配取向，進(jìn)而分析和判斷高爐節(jié)能的方向。本文首先介紹了高爐熱平衡分析的應(yīng)用原理，然后對高爐節(jié)能現(xiàn)狀進(jìn)展了分析，總結(jié)了其節(jié)能措施，并在此根底上對進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)煉鐵工藝節(jié)能開展的方向進(jìn)展了討論。【關(guān)鍵詞】高爐；熱平衡；冶煉；節(jié)能高爐冶煉屬于氣、液、固逆流的高溫反響過程，期間發(fā)生的化學(xué)反響和物力變化均是在熱量和溫度的作用下完成的。煉鐵在鋼鐵消費(fèi)中能耗消耗非常大，約占噸鋼能耗的5%，如何有效的降低

2、煉鐵系統(tǒng)的能源消耗，是進(jìn)步企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與市場競爭力關(guān)鍵之處。高爐熱平衡分析可以對高爐冶煉中熱能的消耗分配去向進(jìn)展定量的分析，有利于分析煉鐵工藝節(jié)能開展的方向。1 高爐熱平衡原理熱平衡是根據(jù)能量守恒定律，將物料平衡作為根底來計算的。現(xiàn)代高爐熱平衡分析和計算主要是針對高爐內(nèi)不同體系能量收入與去向所進(jìn)展的，包括三種熱平衡分析方式。首先為第一總熱平衡分析，根據(jù)蓋斯定律，將進(jìn)入爐內(nèi)物料的最初形態(tài)與出爐的最終形態(tài)為根底，對入爐與出爐所帶出熱量進(jìn)展計算，并計算燃料實(shí)際額燃燒所產(chǎn)生的熱量。其次為第二總熱平衡分析，根據(jù)高爐內(nèi)實(shí)際的氧化復(fù)原反響，對產(chǎn)生與消耗的熱量進(jìn)展計算，進(jìn)而獲得高爐實(shí)際冶煉熱效應(yīng)。其與第一總熱

3、平衡分析的區(qū)別就在于燃燒放熱、氧化無的分解、復(fù)原與脫硫耗熱。另外一種熱平衡分析為區(qū)域熱平衡分析，是以高爐內(nèi)分段反響為根底，評價原燃料的質(zhì)量，并判斷爐體狀況，進(jìn)而為改進(jìn)與維護(hù)爐體提供參考。2 高爐熱平衡分析的應(yīng)用在煉鐵的大量消費(fèi)理論中，根據(jù)第一總熱平衡分析，即蓋斯定律，在忽略高爐內(nèi)部詳細(xì)反映過程的情況下，僅對物料進(jìn)入高爐的狀態(tài)進(jìn)展考慮，并將其作為反響的起點(diǎn)，而產(chǎn)出狀態(tài)為終點(diǎn)，進(jìn)展高爐熱平衡分析。在整個反響過程中，熱收入項主要有煉鐵工藝的直接復(fù)原發(fā)熱、風(fēng)口前碳素燃燒熱量釋放、煉鐵中間接復(fù)原熱量、熱風(fēng)攜帶的熱量以及爐料帶入熱量與成渣熱。而熱量支出項那么包括了氧化分解、脫硫、熔劑分解、鐵水、爐渣、爐頂

4、煤氣與冷卻水帶走的熱量等。經(jīng)對應(yīng)熱平衡檢驗發(fā)現(xiàn)，在煉鐵工藝中高爐節(jié)能的關(guān)鍵在于減少有效熱能的支出，并對無效熱能進(jìn)展充分的利用，即降低一次能源的消耗對工序進(jìn)展簡化，改進(jìn)設(shè)備，采用新技術(shù)，完善工藝流程；同時增強(qiáng)對二次能源的回收利用。3 基于高爐熱平衡角度分析煉鐵工藝節(jié)能開展方向3.1 增加高爐內(nèi)部爐料外表積通過爐料總面積的增加，可以增加氣-固之間的接觸面積，從而到達(dá)進(jìn)步熱交換律的目的，并降低爐頂煤氣的溫度。爐料總面積是投入爐內(nèi)所有的外表積之和，根據(jù)顆粒外表積公式計算，高爐料外表積受顆粒直徑的直接影響，即當(dāng)高爐料一定時，顆粒平均直徑越小，那么爐料外表積增加。而當(dāng)爐料總量增加時，盡管顆粒增多增加了總外

5、表積，但原料的粒度遠(yuǎn)小于燃料粒度，因此在一樣的高爐條件下，所以在同樣的爐容條件下，通過控制料線來進(jìn)步入爐料量是一個有效的措施，增加高爐工作容積、入爐原料量也可以進(jìn)步高爐的礦焦比。3.2 進(jìn)步爐料的熱傳導(dǎo)性能高爐內(nèi)爐料導(dǎo)熱性能較好時有利于改善爐內(nèi)煤氣的熱傳導(dǎo)性能，同時可以進(jìn)步爐內(nèi)的熱交換量，減少帶走的熱量與熱損失。為此，可采用進(jìn)步礦石的復(fù)原性、增加預(yù)復(fù)原料的用量等方式來到達(dá)改善爐料導(dǎo)熱性能得到目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)熱交換量的增加，降低爐頂溫度。由于爐墻的導(dǎo)熱系數(shù)越低，高爐與外界熱量交換越少，因此要保證高爐渣皮與爐墻熱面的隔熱性能與穩(wěn)定性。3.3 實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)煤氣流速與分布的優(yōu)化煤氣內(nèi)部的流速與分步直接影響著

6、煤氣內(nèi)部向爐內(nèi)熱量的傳遞，當(dāng)煤氣量越大，爐內(nèi)的煤氣流速也就會增加，而相應(yīng)的熱交換量、爐料的吸熱才能也隨之增加。但是此時爐頂?shù)臏囟茸兓蚕鄳?yīng)的增加，進(jìn)而造成更多的熱量損失。因此，煤氣含量與流速間存在一個最正確值，采用高壓或者超高壓的方式來進(jìn)步爐內(nèi)礦焦比，進(jìn)而提升高爐的熱交換效率，減少煤氣帶走的熱量損失。針對高爐爐墻處因煤氣量減少造成的流速降低，為防止?fàn)t內(nèi)熱交換量、熱負(fù)荷量的減少，可采用分裝多環(huán)布料來進(jìn)步邊沿的礦焦比，進(jìn)而減少煤氣量，并到達(dá)降低流速的目的，進(jìn)步爐料與煤氣的接觸時間。3.4 采用富氧噴煤技術(shù)3.5 荒煤氣管道外保溫3.6 充分回收高爐渣熱量高爐渣損失的熱量是非常大的，目前進(jìn)展高爐渣回

7、收的有效方式主要包括了兩種，一是沖渣水余熱回收，二是高爐渣顯熱回收。采用沖渣水余熱回收技術(shù)是比較成熟的一種高爐渣回收技術(shù)，可以用于供暖與加熱飲水水源。其中渣水余熱采暖技術(shù)，就具有較好的應(yīng)用效果，同時可對高爐渣進(jìn)展干式粒化處理，主要方式包括兩種，即普通式與流化床式。3.7 對高爐煤氣、熱風(fēng)爐余熱余壓進(jìn)展回收高爐熱風(fēng)爐在換爐時均將熱風(fēng)爐內(nèi)高壓和高溫氣體排放到煙道，然后經(jīng)大煙囪排空，這不僅在排放的過程中產(chǎn)生噪音，同時也造成了高溫、高壓氣體的浪費(fèi)。為此，可采用相應(yīng)的熱風(fēng)爐余熱余壓回收技術(shù)。而對高爐煤氣余熱利用主要是轉(zhuǎn)成富熱煤氣，或者利用煤氣中的CO制成草酸、炭黑的化工產(chǎn)品；對爐頂一次、二次均壓放散的煤氣進(jìn)展回收等。此外可采用TRT工藝?yán)脿t頂高壓余壓進(jìn)展發(fā)電。4 完畢語本文從增加高爐內(nèi)部爐料外表積、進(jìn)步爐料的熱傳導(dǎo)性能、實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)煤氣流速與分布的優(yōu)化、采用富氧噴煤技術(shù)、荒煤氣管道外保溫、充分回收高爐渣熱量，以及對熱風(fēng)爐余熱余壓進(jìn)展回收七個方面對煉鐵工藝節(jié)能開展的方向進(jìn)展了討論。經(jīng)高爐熱平衡分析發(fā)現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)煉鐵工藝節(jié)能中，其主要方向為減少一次能源的消耗和加強(qiáng)二次能源的回收與利用，即在減少能源消耗的同時實(shí)現(xiàn)余熱、余壓的回收利用，進(jìn)而進(jìn)步冶煉企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：2劉