炼铁自动化（精选八篇）
炼铁自动化 篇1
高炉过程自动化已发展到以电子数字计算机为主体的、对生产过程进行集中控制和全面管理的综合自动化, 这种控制系统也叫“多级 (元) 控制”。实现自动化控制有两种方案:一是各个功能通过各自的子系统 (小容量计算机) 实现, 各子系统再与高炉控制中心 (大容量计算机) 相通。二是用一台大容量电子计算机分别实现各功能的控制。
高炉过程逐步进行自动化控制, 可以有效促进高炉生产的发展。采用以计算机为基础的过程控制系统, 可及时提供准确可靠的信息和控制方案, 实现过程的自动控制, 获得最佳的生产指标。可以提高高炉冶炼技术经济指标。可以提高劳动生产率。采用计算机后, 节省劳动力, 实现自动化作业, 高炉原料人员减少了1/2。提高管理工作效率。在管理和指挥生产系统广泛采用计算机, 可用于调度管理和指挥生产。可大幅提高生产管理与指挥机构的工作效率。可以保障安全生产, 提高生产效率和经济效益。
1高炉生产过程中的原料系统自动化控制
计算机控制原料系统应用较早也很成熟。其质量控制过程是把历次实际装入漏斗的原料最终值记录下来, 并减去排料后剩余值, 求出每次装入炉内的实际值, 与给定值比较后在下一次称量时予以补正。即在称量漏斗卸空后, 称量系统就被输入一个规定的质量, 在称量漏斗装满后, 计算机读出装满的质量, 漏斗卸空后计算机再读出零点质量, 并对下次的称量质量作出校正:
(1) 用计算机按品种自动给出卸料设定值。
(2) 用负荷传感器测定称量料斗里的原料称量值, 同时以磁力比较运算器比较实际称量值和卸料设定值, 在称量值达到给定值的95%时, 则发出信号使供料给料机减速。
(3) 根据100%的信号使供料机停运, 同时向计算机输入“满”信号, 计算机以此为信号取得称量值。
(4) 由于设备故障而不能发出100%信号, 或信号能发出而供料机不停运时, 马上发出作为备用的105%紧急停运信号。
(5) 称量漏斗放料完毕后, 把作为关闭料斗闸门信号的料斗空信号0送交电器设备, 以关闭料斗闸门。
(6) 料斗空信号0使称量料斗关闭后, 启动料仓给料器。
(7) 称量料斗放料指令, 按炉内原料料线在规定值以下时进行。本系统可按预先计算确定的原料给定值, 进行准确的给料称量控制。
2高炉生产过程中的热风炉自动化控制系统
计算机控制热风炉的主要是确定最佳换炉时刻, 及保持最佳, 燃烧状态, 利用燃烧废气成分分析、废气温度以及拱顶温度, 通过计算机式电子单元组合仪表, 自动调节燃烧空气和煤气量, 实现热风换炉自动化。
3高炉生产过程中的自动化自控系统
高炉冶炼过程复杂多变, 炉内存在固、液、气三相的相互作用, 原料质量波动, 每一变化的响应时间长, 这些因素使高炉的自动控制难度较大, 对高炉的热工控制还远不及原料, 热风系统成熟。现在使用的计算机控制功能主要包括对炉体的监视、高炉操作数据的收集和显示、炉况的操作指导和闭环控制。
自动化自控的基本目的是消除或减少对产品的干扰。干扰来源一是设备故障导致过程的变动;二是输入参数是经常的、大量的变化。对能够准确地测量出并可控制住的参数称为可控变量;而难以控制的参数或未知的变化因素即干扰。
高炉系统输入仅有炉料和风, 输出则有生铁、炉渣和煤气。作为参数的有:
输入参数: (1) 炉料, 包括炉料中碳铁比、含铁量、氧化度、碱度指数及单位时间的铁量。 (2) 鼓风, 包括流量、温度、湿度、辅助燃料 (如煤粉) 以及富氧率等。
常用的可控变量为碳铁比、风温、风湿、燃料喷吹量和风量。
输出参数: (1) 液相产品, 包括生铁和炉渣的数量指标, 如单位时间内的铁量、渣量, 并以化学成分和温度为其特征。通常使用的是S、Si的含量、铁水温度和炉渣碱度。 (2) 气相产品, 炉顶煤气。它以下列参数为其特征, 包括流量、温度、化学组成 (干煤气) (CO、CO2、H2、N2) 等。这些参数都能以连续方式准确地测定出来。
按测得的必要操作参数, 如风量、风温、风压、料速等输入计算机, 代入数学模型, 算出合适的顶估值, 再自动调节炉温和炉况等
此外还可用计算机预测各个变化因素, 如ηH2、ηCO风口理论燃烧温度、生铁含硅量等, 从而调剂喷吹燃料量和风中湿分, 达到预定的炉温水平。
自控系统调节的方式分为开环及闭环调节。通过测试计算机操作人员进行调节的方式称为开环调节。此系统中计算机不接受来自受控过程输出的反馈, 而仅仅按操作者的要求计算出控制方案。或者不直接控制受控过程, 而仅将其结果打印或显示出来, 以供操作人员参考, 由操作人员决定控制方案并执行控制。计算机、控制部件、受控过程和测量元件不构成闭合回路。
通过测试, 计算机, 输入结果, 执行机构进行调节即闭环调节。在这种调节系统中计算机能不断地检查高炉各种参数的变化, 对各种变化按高炉冶炼原理进行比较和判断, 寻求最恰当的处理方法或控制方案, 一面打印显示给操作者, 一面通过反馈信号自动执行该方案调节炉况, 使过程经常处于稳定高效的最佳状态。整个过程无需操作者从中干预, 而是通过受控过程输出的反馈信号实现全盘自动化。
把原料、热风和高炉内自动控制系统全部连结起来, 由高炉总的计算机统一操纵, 实现全自动化控制。
参考文献
[1]王茂华.高炉炼铁过程控制及专家系统[J].武钢技术, 2004, 6.
自动拨风系统保证炼铁高炉安稳生产 篇2
关键词：自动拨风?高炉供风?高炉风机?高炉灌渣
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0111-01
1 问题的提出
目前石横特钢炼铁厂是风机和高炉一对一运行，即一台风机单独为一座高炉供风，风机运行的好坏直接关系到高炉能否正常生产。1号、3号风机分别给1号、3号2座1080m3高炉供风，当风机出现跳闸事故时，高炉就会发生坐料、灌渣等恶性事故。如何有效弥补因风机故障而造成的恶劣影响，是确保高炉安全顺行的重要任务。高炉供风突然中断时，利用正常供风系统的部分风量来保证高炉不被灌渣，因此我们设计使用自动紧急拨风系统。
2 解决方案
2.1 系统概述
拨风是指两座高炉之间相互供风。将两座高炉的供风管道用管道连接（拨风管），在拨风管上安装3个阀门（快开阀、慢关阀、调节阀），当某台风机发生故障中断供风时，控制系统自动紧急开启快开阀，使另一台正常运行的风机分一部分风通过拨风管送至事故高炉，以维持事故高炉的最低安全风压和风量，保证事故高炉不灌渣（或减轻灌渣程度）。同时另一座拨风的高炉也不会因为拨走了部分风而使炉况受太大的影响。自动拨风系统由石横特钢炼铁厂自行设计，由炼铁厂设备科负责自动控制系统的软硬件设计、控制程序的开发，完成拨风设备的安装、调试和试验。
2.2 工艺设备组成
在两台风机送风管之间加一个旁路拨风管道系统，在拨风管道上安装电动调节阀、气动阀和电动切断阀。电动调节阀主要起调整限制风量和为系统做定期试验提供方便的作用；气动阀是气动快开阀，从全关到全开的动作时间小于3s，主要起快速通断拨风的作用；电动切断阀是慢关阀，在高炉正常或风机正常后慢关电动切断阀，以免风压回升时对风机和高炉造成较大的影响。控制系统选用西门子S7-300系列可编程控制器。主要包括电源模块、CPU模块、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输出模块等。软件采用WINCC6.O监控软件和STEP7编程软件，控制系统采用UPS供电。
3 自动拨风系统的控制要求
3.1 拨风系统的工作条件
当1号和3号高炉均处于顺行状态，应使自动拨风系统处于允许拨风状态；反之，应使拨风系统处于禁止拨风状态。
3.2 拨风阀动作条件
在风机正常工作运行时，自动拨风系统始终处于热备用（待机）状态。只有当风机出现紧急断风，发出风机跳闸信号给拨风系统要求拨风时，拨风系统才投入运行，为出现断风的高炉迅速拨风。
有很多连锁参数引起风机供风中断，但最终可归结为两点，即机组安全运行和机组跳闸。机组安全运行是指风机在运行过程中因风机内部或外部故障，静叶由正常工作角度变回零负荷22°，放风阀全开，逆止阀全闭，停止供风。因此当机组安全运行或机组跳闸时，都会发出风机跳闸信号。
3.3 拨风系统的操作方式
手动方式：拨风系统处于允许拨风状态，当拨风系统正在拨风或者需要手动拨风时，选择手动方式。在手动方式下，只控制电动慢关阀和气动快开阀。当风机恢复正常送风时，需要手动操作电动慢关阀和气动快开阀。操作步骤如下：关电动慢关阀，电动慢关阀关到位后，关气动快开阀；气动快开阀关到位后，开电动慢关阀；电动慢关阀开到位后，操作人员将系统切回自动方式。当需要拨风时，手动开气动阀。
检修方式：当需要检修阀门或检查阀门动作的灵活性时，选择检修方式。在检修方式下，可以操作所有的阀门，但是为了避免误操作，操作阀门时有一定的连锁条件。具体如下：在检修气动快开阀时电动慢关阀必须全关；在检修电动慢关阀时，气动快开阀必须全关；在检修电动调节阀时，电动慢关阀或气动快开阀至少有一个全关。
单动方式：在单动方式下，除了限位连锁外，其他连锁全部解除，可以单独操作各个阀门。只有在调试阶段时才可采用单动方式。
4 自动拨风系统的生产应用试验
以1号风机向3号高炉拨风为例，试验目的：在两座高炉正常生产的情况下，当其中一台风机发生故障时，拨风系统进行自动拨风，保证事故高炉不灌渣（或减轻灌渣程度），同时另一座拨风的高炉也不会因为被拨走了部分风而使炉况受太大的影响，不发生坐料、塌料的可能。
试验条件：1号和3号两座高炉炉况均处于顺行且冷风流量≥2500m3/min，满足高炉允许的最小拨风量的要求。拨风控制系统静态调试完毕，系统与各个高炉、风机的联系信号联络畅通。拨风阀组单体试车结束，气动快开阀气源压力得到保证，气动快开阀从全关状态到全开状态的时间小于3s。1号风机正常供风，3号高炉冷风流量尽量调整到高炉允许的最小拨风量2000m3/min。
试验步骤：在3号风机操作室手动按下仪表盘上的“安全运行”按钮，让3号风机转为安全运行，拨风系统进行自动拨风，同时拨风系统在程序中从自动状态切到手动状态。在拨风时，记录1号、3号高炉风量、风压和1号风机的风量、风压，同时密切关注两座高炉是否发生坐料、塌料和1号风机的运行状态。
拨风系统持续10min，记录1号、3号高炉风量、风压和1号风机的风量、压力。两座高炉炉况稳定后，在拨风系统画面上手动关闭电动慢关阀，同时恢复3号风机给3号高炉供风。在此过程中，尽量减少对两座高炉正常运行的影响。电动慢关阀关到位后，关气动快开阀；气动快开阀关到位后，开电动慢关阀，并觀察两座高炉和两台风机的风量、风压；同时密切关注两座高炉的炉况变化。
3号风机恢复正常供风后，拨风装置回到起始状态，电动阀全开，气动阀全关，调节阀在设定开度，系统切回自动，为下次拨风做准备。
试验结果：1号、3号风机运行正常，两座高炉均无灌渣，气动快开阀（带负荷）打开时间为4秒钟，试验成功。
5 经济效益分析
石横特钢公司的拨风系统在投入运行后，至今已成功拨风3次。参照2010年高炉断风的影响，按高炉铁水平均日产2900t计算，3次共影响高炉铁水产量2416t。因此，拨风系统3次共产生直接经济效益为120.8万元。
炼铁高炉生产过程的自动化控制 篇3
关键词：炼铁高炉,生产过程,自动化,控制
对高炉生产进行控制过程中, 主要的难点就是控制的过程比较复杂和变化响应的时间较长, 只有实现高炉生产过程的自动化控制才能够解决这些问题。在整个高炉系统中, 原料系统和热风系统已经实现了计算机控制, 高炉过程本身的自动控制也有了较大的发展, 在不断的完善过程中。实现高炉过程的自动控制就是实现高炉过程的计算机控制, 主要的过程是通过变送器给出高炉生产的参数变化的电信号, 然后将电信号变为数码以实现输入到计算机中, 以计算的周期为单位算出平均值, 通过数学模型得到预估值, 然后进行调节。
1 高炉过程自动化控制系统
高炉过程自动化控制系统的设计要按照设计原则, 结合技术与经验, 采用先进的过程计算机监控系统外高炉生产过程的监视与控制, 主要的方式包括采集与处理数据、显示与记录图形等。系统的模式应该为集中操控、分散控制。整个高炉过程自动化控制系统要利用计算机的网络与数据处理方面的优势。
高炉过程自动化控制系统的结构包括PLC芯片, 能够满足高炉自动化控制中对数据处理的要求。在整个的高炉生产中, 共有原料系统、热风系统与本体三个主要的系统, 这三个系统的控制都是相对独立的, 但也不意味着没有关联。因此, 自动化控制系统的构成包括:第一, 现场层次。控制的主体是设备气动机构, 测量仪表、伺服机构等这些对现场设备进行控制的主要设备。第二, 基础层次。在这个结构中主要进行的就是深加工各种数据, 实现控制的完全自动化或半自动化。第三, 控制层次。主要依靠计算机来进行计算和分析, 从而实现对高炉生产过程的控制。
2 原料系统的自动化控制
原料系统的计算机控制有着较长的应用历史, 因此自动化控制也比较成熟。原料系统质量控制的过程就是通过记录每次实际装入漏斗中的原料最终值, 将排料后的原料剩余值减去, 这样就能够得到每次实际装入到高炉内的原料值, 通过与定值的比较, 比较结果能够作为下次称重中进行补正的依据。原料系统的自动化控制能够通过原来给定值的精确计算而控制给料称量。
具体的操作过程为, 卸空称量漏斗之后在称量系统中属于定值, 装满称量漏斗之后计算机就会读出装满的质量, 当漏斗再次被卸空之后计算机会显示出零点质量, 计算机会自动校正下次称量质量:计算机会自动按照不同的品质给出卸料的设定值;称量料斗中的原料称量值通过负荷传感器测定, 之后通过磁力比较运算来进行实际称量值与卸料设定值的比较, 当实际的称量值占卸料设定值的比例为95%时, 计算机就会供料给料机发出指令, 命令其减速;当实际的称量值占卸料设定值的比例为100%时供料机就会停止运行, 在计算机中输入“满”信号作为称量值;如果设备出现故障, 不能够达到100%或者到达100%而不停止运行时, 需要将105%紧急停运的信号进行发出;当称量料斗的放料完成之后, 料斗空信号0 (关闭料斗闸门信号) 将会发送到电器设备以使其关闭闸门;闸门关闭之后就会启动料仓给料器;放料的指令发出之后就会安装之前的规定值进行操作。
3 热风系统的自动化控制
高炉的热风炉实现自动化的控制主要的目的是要确定换炉的最佳时间点, 使燃烧的状态保持最好。通过对热风炉中排放的燃烧废气的成分、温度与拱顶的温度进行测定与分析, 通过计算机式电子单元组合仪表要对燃烧的空气和煤气量进行自动的调节, 从而实现热风系统控制的自动化。
4 生产过程的自动化控制
在高炉生产过程的自动化控制中, 冶炼过程复杂、原来质量不稳定、变化响应时间长以及炉内固态、液态与气态相互作用等因素都导致了自动化控制难度较大, 因此对高炉生产过程的自动化控制并没有原料系统、热风系统那么成熟。计算机的控制功能主要体现在炉体监视、操作数据收集与显示、操作指导与闭环控制等方面。
在整个高温炉系统中, 原料和热风为输入, 生铁、炉渣、煤气为输出, 其中能够作为参数的主要有:输入方面, 炉料中的氧化度、碳铁比、含铁、碱度等, 鼓风的流量、温湿度、富氧率等;输出方面, 液相的包括生铁的数量质量与炉渣的数量指标, 生铁与炉渣的化学成分和温度也是其中的一部分, 气相的包括炉顶煤气, 包括流量、温度、化学成分等。
将这些操作的参数输入到计算机中, 通过数学模型就能够得到评估值, 然后根据数值进行炉温和炉况的调节。此外, 计算机还能够对变化因素进行预测, 例如炉温方面, 可以通过各种数量的测定来保持炉温的预定水平。
自动化控制系统调节的方式有两种, 一种是开环调节, 一种是闭环调节。开环调节指的是计算机操作人员对其进行调节, 在这个过程中计算机不接收各种自动化控制系统的反馈, 会按照操作人员的意图来进行控制方案的计算, 还有一种情况就是计算机只负责一些结果的显示或者打印, 不参与到控制过程中, 由操作人员来制定和实施控制方案。闭环调节指的是计算机对测试结果进行计算后执行控制方案, 在这个过程中计算机自动完成对高炉参数变化的检查, 通过对参数变化的比较和判断之后得到合理的控制方案, 不仅将结果进行打印, 而且直接通过这些反馈的信息对炉况进行调节, 保持高炉生产过程的高效。操作人员不需要干预控制过程, 实现全盘的自动化。
高炉生产过程自动化控制的逐渐实现, 对高炉的发展有着有效地促进作用。以计算机为基础, 实现高炉生产过程的自动化控制能够获得最佳的生产指标, 提高经济指标, 提高劳动生产率和管理工作效率。计算机在生产的管理与指挥中广泛地使用能够利于管理的调度与生产的指挥, 从而提高生产管理与生产指挥的效率。还能够真正的实现安全生产, 不断提高生产效率与经济效益。
5 结束语
高炉工业有着悠久的历史, 因此基础的控制技术也比较成熟, 要转变思路, 在原有的基础上顺应形势, 取得自动化控制的新发展。我国原料系统与热风系统已经实现了自动化控制, 而生产过程的自动化控制发展还很不充分。钢铁业数量与质量方面的要求不断提高, 这为高炉生产过程自动化控制创造了机遇, 同时也提出了挑战。我们应该不断完善高炉自动化控制, 为我国高炉自动化的进一步发展做出应有的贡献。
参考文献
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高炉炼铁工艺分析及其设备维护 篇4
钢铁需求量随全球工业化进程与日俱增，作为钢铁生产主要流程之一的炼铁对提高钢铁生产效率与质量起着重要的作用。高炉炼铁是现代炼铁的主要技术手段，其工艺与设备维护管理是推动炼铁发展的关键因素。
【关键词】高炉炼铁工艺；炼铁设备；设备维护；分析
自工业革命以来，以机器为主的生产方式逐步取代了传统的手工劳作。钢铁的需求量随全球工业化进程与日俱增，汽车制造业、建筑行业、军事装备行业、交通运输业的发展，拉动了钢铁需求的高速增长。作为钢铁生产的第一步，炼铁工艺及其设备维护对整个钢铁产业链的发展有着十分重要的地位与作用。
1.高炉炼铁工艺分析
由竖炉炼铁演化而来的高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，占据全球铁总产量的95%以上。炼铁时从炉顶装入铁矿石、焦炭和石灰石等原料；并从高炉下部的风口吹入富氧的高温空气。富氧高温空气与焦炭产生化学反应，燃烧生成的一氧化碳和氢气，一氧化碳和氢气在炉内上升过程中会除去铁矿石中的氧，从而还原得到铁[1]。炼出的铁水从铁口放出；炉渣则从渣口排出；产生的煤气从炉顶导出，并经除尘后，可作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料使用。
2.高炉炼铁主要设备及其维护现状
高炉炼铁厂主要设备包括高炉本体、供料系统、送风设备、渣铁系统、煤气系统、喷煤设备等，其中高炉是最关键的技术设备。高炉生产是持续的过程，一代高炉能连续生产几年到十几年，因此炼铁厂设备维护作业质量是提高生产效率和生产质量的重要因素之一。目前，高炉炼铁厂在设备维护与管理方面仍存在现状和缺陷[2]。第一，设备维护管理跟不上设备自动化、智能化的发展节奏，其维护和管理方法滞后于设备的更新。第二，炼铁厂在追求单位时间产量的同时忽略了设备的正常维护，致使设备超长时间、超负荷工作。第三，工厂没有注重设备的前期管理。设备出故障的原因往往来自设备的设计和制造。选用先进、合理的设备，才能真正发挥其应有的作用，降低故障突发率。第四，企业设备维护管理制度流于形式。很多设备维护管理人员在日常维护中并不能严格执行维护标准，只负责在记录表上签字，致使设备维护制度停留在书面形式。
3.提高设备维护质量的途径
3.1 科学的设备维护指导
科学的设备维护指导包括两个方面：科学的设备维护管理制度和合理的设备维护管理评估体系。
设备维护质量要得到提高，就需要一个完善的和可持续优化改进的设备维护管理制度。只有在这种大环境下，在这种体制制度的指导下，设备维护管理工作才会按照既定目标运行，最大限度规避偏离目标的风险；合理的设备维护管理评估体系，为炼铁厂设备维护工作指明方向。没有评价，设备维护质量就无所谓好坏。
3.2 现代化的设备维护技术
传统的设备维护技术已经不能适应炼铁厂生产发展的需求，必须采用现代化的设备维护技术。
3.2.1现代化的设备监测技术。现代设备监测技术是指借助各种监测仪器和方法手段等，对关键设备进行在线监测和离线监测，实时掌握系统和设备的运行状态。通过对设备运行状态数据的采集、分析和诊断等，对设备维护作出相应的调整。高炉炼铁厂应重视设备监测诊断技术的运用，保证企业设备最佳运行。
3.2.2状态维修技术。维修发展随着故障诊断技术的进一步发展提高，维修方式也在发生变化。炼铁厂现有的计划维修方法，虽然可以减少非计划停机，但受到经验与手段的制约，并不能保证维修计划的准确度。而现代状态维修技术是依靠设备监测数据的变化来推导制定的，可以大大降低设备维修的盲目性。
3.2.3计算机辅助设备维护与管理技术。利用先进的计算机技术，可以方便地实现企业设备记录存档、清单查询、设备管理、设备故障维修查询等业务；同时，设备状态监测也不可避免要用到计算机[3]。计算机辅助管理可以省略很多繁琐的程序，缩减许多中间环节，更快地处理好设备问题；计算机局域网和互联网的使用，能够实现资源共享，从而精减了行政机构，提高了劳动生产率，为企业获得了较好的经济效益。
3.3 加强设备维护知识培训
随着科学技术与设备自动化的发展，要求设备维护人员具有较高的专业素质。但是，在高炉炼铁厂中设备维护与管理队伍的整体素质还不能适应生产的需求。设备维护人员，不仅要能对设备进行安装、调试、操作、指导和维修；要能对设备维护与管理形成科学管理和理论指导；还要能吸收国外先进技术和经验，利用新工艺、新技术等对设备维护和管理进行改革，提高设备维护的水平和质量。
而在高炉炼铁厂中，设备维护人员的专业素质显然是达不到上述要求的。因此，加强炼铁厂设备维护队伍的专业知识培训是炼铁厂的当务之急。这样维修人员可以准确掌握设备的运行状况，及时判断设备故障，减少维修环节，给生产和维护带来了方便。同时，要注重实际操作人员在设备维护管理中的作用。操作人员是设备的实际使用者，是第一时间知道设备出现故障的。工厂应该注意培养操作者判断和分析设备故障缘由的能力，使其既会操作又会维修，让操作者参与到设备维护中来。立足培养复合型人才，使他们掌握现代化的维修技术和管理知识，为企业的发展提供技术保障。
4.小结
高炉炼铁设备的维护是影响到炼铁生产效率与质量的重要因素，在设备未出现故障时合理使用，对其进行科学养护，能够有效控制问题的出现和事故的发生。而在其出现故障而影响生产是需要对其进行及时地、合理地维修，能够保障生产的顺利进行。高炉炼铁设备的维护和维修技术对操作人员专业素质的要求较高，需用应用科学的手段进行维护和维修，以确保高炉炼铁设备能够在生产中发挥积极地作用。科学的指导、合理的评估体系，以及高素质的维护队伍是提高高炉炼铁设备维护质量的关键。
参考文献：
[1] 时彦林. 冶炼机械设备[M]. 北京：北京人民邮电出版社， 2006. 10.
[2] 戈猛，赵涛.我国工业维护管理的现状与发展[J].工业工程，2009，5（02）： 7-10，14.
炼铁工业节能减排技术 篇5
钢铁工业是我国国民经济基础, 对我国经济的发展有着巨大的促进作用。随着我国经济的快速发展, 钢铁的产量和消费量呈现出快速增长的势头, 均名列世界第一。但是, 钢铁工业是高污染和高耗能行业, 从统计数据来看, 钢铁行业总能耗约占全国总能耗的六分之一, 炼铁过程中产生的副产品如工业废水、粉尘和SO2排放量也在全国工业污染物的排放总量中占很大的比例。国家“十二五”规划纲中提出, 要“大幅度降低能源消耗强度和二氧化碳排放, 提高能源利用效率、调整能源消费结构、加快低碳技术研发和应用”, 这就从国家规范的层面说明我国对节能减排越来越重视, 对节能减排工作逐渐重视起来。而我国钢铁工业现在的能耗状况离国家规定的要求还有较大差距, 如在2011年重点钢铁企业中尚有27.2%的炼铁工序未达到国家对钢铁企业生产能耗标准的限额要求, 所以钢铁工业现在面临的能源、资源、环境和社会压力问题越来越严峻, 节能减排任重道远。钢铁工业节能减排的潜力巨大, 实行节能减排和低碳发展成为我国钢铁工业生存、发展并参与激烈竞争的关键问题。
1 节能减排和政策现状
现在的研究表明, 人们已经无法阻止全球气候变暖的趋势。在地球能承受的范围下, 依靠环境的自净作用, 地球完全可以实现二氧化碳的循环。但是, 随着工业的快速发展, 现在的二氧化碳的产生量已经完全超出了地球自身的变化范围, 人类的活动尤其是化石燃料的燃烧是促进这种状况产生的主要原因。
现在世界上的主要国家已经认识到这种危机的存在, 都已经开始重点发展低碳经济, 来减少CO2的排放和防治气候变化的影响。通过低碳经济, 就能使能源高效的利用, 达到降低温室气体污染的效果。清洁能源开发的主要目的就是来通过能源来代替旧的能源和促进减排技术创新和产业化的形成。如果国家对钢铁企业征收实行二氧化碳排放费, 就能抑制钢铁企业的二氧化碳的排放。从钢铁企业来说, 就要加快制定适应新的政策的变化的措施, 在低碳发展中抢得先机, 而不能被动的接收这种变化所产生的不利影响。同时要整合科技资源, 研究出制约钢铁工业发展的核心技术。
根据现在国家制定的政策, 国家的相关部门正在加紧推进低碳替代能源研发和推广的相关工作。由于我国现在的能源消费模式在国际上不占优势, 因此, 我们就要主动地探索和研究低碳工业产品, 来推动低碳经济的快速发展和加速低碳关键技术的研究和开发, 使我国在国际竞争中占得先机。在现有的技术被替代之前, 研发新的技术, 以应变政策和技术的变化, 这样才能促进钢铁企业的可持续性发展。
2 钢铁工业节能减排的必要性
钢铁工业是我国国民经济的支柱产业, 现在的各个行业生产过程中, 都会用到钢铁, 因此, 钢铁工业在近年来发展迅速。表1为2010年和2011年全国钢材产量表, 可以看出, 2011年的产量较2010年有较大的增长。钢铁工业总产值在国民经济产值中占有很大的比例, 约占GDP的8%。但是, 在钢铁生产过程中, 能源消耗巨大, 并且会产生温室气体的严重污染, 国家现在已经开始重点治理相类似的高耗能和高污染企业。钢铁工业要完成国家规定的节能减排的目标, 就要清楚节能减排的思路, 然后才能制定出相关的针对性措施。这对钢铁工业的可持续发展具有重要的作用。
受到钢铁资源匮乏和能源消耗以煤炭为主的限制, 与发达国家相比, 我国的钢铁工业一直受到高耗能重污染的困扰。在国际上也面临着巨大的压力。虽然我国的钢铁工业现在已经采取各种措施来进行节能减排, 但是, 不改变传统能源消耗模式, 就不可能达到节能减排的目的, 或者说节能减排的效果就不能得到保障。
我国CO2排放量一直居高不下, 因此, 就要寻找新的工艺才能解决这种困境。国家相关部门已提出了科技支撑计划的相关项目, 依托现有大型钢铁企业技术改造的工程, 设计和制造出大型的焦炉能源转换相关技术、全量铁水“三脱”预处理技术、干法粒化干法回收余热、炉渣除尘等重大工艺技术, 以此来实现全面提升现有钢铁企业技术水平的目的。
3 钢铁工业节能减排技术
3.1 节能技术和途径
3.1.1 淘汰落后的设备, 安装大型、新型的设备
大型化的生产设备能提高生产效率、降低能源消耗、提高铁水生产的质量、减少环境污染等优点。据资料统计, 先进的大高炉一半要比落后的小高炉燃料比节省大约45kg/t的二氧化碳排放量。落后装备不仅能耗高而且能源回收率低, 在污染发生时很难处理。随着高炉设备的逐渐大型化, CO2的排放具有下降的趋势。即大型化的高炉设备有利于降低C02的排放。更换大型化的设备虽然会增加钢铁企业的运行成本, 但是如果国家对钢铁企业征收碳排放费, 那么将对炼铁生产装备、运行成本等产生重要的影响。因此, 钢铁企鹅也要及时研究和关注国家的对碳排放政策的变化, 及时地添置大型设备, 以尽早地适应变化带来的效益影响, 并研究和制定减少碳排放的实施方案。从图1中可以看出, 随着高炉体积的逐渐变大, CO2的排放量逐渐减少, 高炉体积对CO2排放量的影响较大。
3.1.2 余热回收技术
如何高效率的将烧结余热进行回收利用是我国重点研究和推广的技术。此类技术已在宝钢等大型钢铁企业得到较广泛的应用, 并可提供许多可供借鉴的经验。在烧结过程可回收利用两部分余热:烧结工程后的烟气余热, 温度达350℃, 含有氧气较多;烧结成品矿的显热, 温度800℃, 具有较多的显热, 在烧结能耗中占据45%左右。因此, 对这部分余热记性回收利用, 对整个工程的节能具有重要的作用。将成品矿用于冷却热废气并经过除尘后返送回烧结机, 就可以减少在点火前对烧结矿石进行预热处理, 实行热风烧结, 能节约很多的能量。
此外, 利用烧结过程中的冷却废气余热加热锅炉也可以增加余热回收。
3.1.3 低热值煤气燃气轮机技术
低热值煤气燃气轮机技术, 简称CCPP技术。这项技术由燃气轮机系统、高炉煤气供给系统、余热锅炉系统和蒸汽轮机系统组成。其工艺过程可以简单描述如下:高炉煤气经除尘加压后与加压的空气混合, 然后进入燃烧室, 就会产生的高压和高温烟气, 烟气机组后膨胀作功, 燃气机经过齿轮减速后传递到汽轮发电机组进行发电;产生后的气体进入锅炉, 然后产生蒸汽轮机利用蒸汽作功, 然后发电机组发电, 利用煤气和蒸汽循环系统进行发电。CCPP系统排烟中的二氧化碳排放比常规火力电厂课减少50%, 并且不会产生二氧化硫等排放, 氮氧化物也很低, 可以达到6mg/kg~10mg/kg。CCPP真正的价值就在于回收了大量浪费的能源, 减少了燃煤的使用量, 并大量的节约了能源使用。与常规的锅炉煤气进行比较, 常规锅炉蒸汽发电仅为30%左右, 而利用相同的煤气量, 采用这种技术就可以多发电量80%左右。
3.1.4 固体废物的回收利用
在钢铁工业中, 固体废物主要包括矿渣和含铁尘泥等, 其中有很大部分可以回收利用。在现阶段, 随着固体废物回收利用技术的不断发展, 矿渣和含铁尘泥等固体废物逐渐实现了产业化的回收体系。含铁尘泥主要用于烧结过程中的配料, 也可以作为脱磷剂进行使用;矿渣回收用于金属铁行业和混凝土等建筑行业, 也可以用于一些高价值的产品的开发和利用。钢渣也具有很高的回收利用价值, 经过研磨后可以用于生产高强度的钢渣水泥。所以, 将炼铁过程中固体废物惊醒回收利用, 可以提高能源回收利用率, 促进固体废物资源化。
3.1.5 提高高炉利用系数
高炉利用系数=冶炼强度/燃料比。因此, 降低燃料比, 可以大规模的提高高炉利用系数;提高冶炼强度也可以提高高炉利用系数。在现在的炼铁工业中, 采用大风量, 高冶炼强度的方法来达到提高系数的目的。在高炉设计的时候, 就要采用大风机。如果风机是处于大马拉小马的状态, 就可能导致炼铁工序能耗很高。所以, 降低高炉吨铁风耗就可以达到降低能耗的目的。例如, 有炼铁厂就将燃料比定为484kg/t, 吨铁风耗维持在950m3左右。
3.1.6 进行煤粉和焦炭水分测定
水分含量的变化会影响高炉温度的控制, 炉温的变化也会影响硫、硅量和能源的消耗。也会影响高炉的产量和生铁质量等一系列的指标。因此, 在炼铁的过程中, 采用水分测定仪使热能恒定, 稳定炉温, 就可以保证高炉的顺利运行, 能增产和节省焦炭, 为能源的节约创造了一定的条件。
3.2 减排技术
在炼铁的领域中, 排除的污染物主要有CO2、SO2、NOX、烟尘和粉尘等, 因此减排技术主要从减少这几种污染物方面着手。表2为2006年~2011年钢铁企业吨钢污染物排放量的统计表。从表2可以看出, 虽然在2006年~2011年的吨钢SO2、烟尘和粉尘的排放量呈下降趋势, 但是其总量还是比较大。下面主要介绍CO2、NOX的减排技术:
单位:克
3.2.1 降低CO2排放
在炼铁工业中, 铁矿石在焦炭和煤粉的作用下还原成铁水, 铁水中的碳能保证炼钢过程中升温和能量平衡, 碳是炼铁工业中不可缺少的元素。在炼铁过程中, 主要由焦炭、煤粉和铁矿石的化学反应过程, 或者说是铁矿石的还原过程。炼铁工序中CO2的产生量占总产生量的90%多。因此, 要减少CO2的产生量, 就要实施低碳减排。各炼铁工程中CO2的产生量比较图如图2。
要减少炼铁过程中CO2的排放, 首先就要减少碳的消耗, 即要减少燃料比和焦比。但是在目前, 想要再通过传统技术来降低燃料比和焦比来降低CO2排放的比较困难。下面介绍几种新的方法:
1) 炉顶煤气循环利用技术
利用这个项目可以有效改善高炉效率, 以此来提高碳的利用率, 可以将炉顶煤气 (含有CO和H2) 喷入高炉以减少CO2排放量。现在的技术中, 正在研究的就是无氮高炉技术, 在这项技术中, 高炉从封口喷入的是氧气而不是热风, 大部分的煤气就会排入CO2洗涤器, 余下的CO气体通过封口就会进入高炉, 剩余的气体被加热到高温后, 再通过排风口进入炉体的下半部。经过计算可以得知, 利用此技术的CO2的排放量减少了很多。
2) 寻找碳的可替代物。
不用碳作为燃料, 而用其它的替代物作为燃料就可以减少二氧化碳的污染。例如使用天然气和废塑料等。高炉喷吹技术原来在美国和日本的钢企业中普遍应用, 而在我国的高炉中应用还在逐渐增长中, 应为在我国废塑料的收集还不是很普遍, 来源的问题限制了这项技术的发展。也可以利用氢作为替代物, 但是氢的来源和制取问题也不能得到保障。
3) 液态低温炼铁技术
此项技术是由钢铁研究总院提出的快速低温还原理论下发展起来的。提高在低温的
条件下铁矿石的还原, 可以实现降低炼铁过程中的能耗, 达到无烧结和无焦化炼铁的目的。可以实现炼铁耗能减少25%以上。日本在此项目上已经取得了一定的成绩, 利用造铁技术, 对铁矿石重新处理, 实现了降低高炉能源达45%, CO2的排放量减少的更多。
3.2.2 降低NOX排放
NOX是污染大气的主要污染物之一。目前现行的NOx控制技术主要是低NOX燃烧技术。
低NOX燃烧技术主要有两种方法:烟气循环法是将烟气与燃烧用的空气进行完全混合后再进行燃烧, 此法是通过降低O2的量来实现降低NOX的产生量的, 可以将NOX的排放量减少50%左右。另外一种方法就是低NOX燃烧器, 在燃烧器附近区域形成还原区, 适当降低O2的浓度和着火区的温度, 以此来控制NOX的形成。
4 结论与展望
由于炼铁工业在国民经济中的重要作用, 因此促进炼铁工业的节能减排工作是我国实现节能减排工作的中心任务。加强节能减排工作和减少环境污染是党中央和国家现阶段重要的工作任务, 是转变经济方式的重要措施。坚决贯彻国家关于“十二五”节能减排的精神和目标措施, 在炼铁过程中引入节能减排的技术措施, 加快炼铁技术的创新, 突破原有节能减排技术的“瓶颈”, 整顿炼铁工艺的无序生产, 淘汰落后的炼铁企业和工艺, 以更加严格的标准控制污染物排放, 加强与节能环保技术的衔接, 是下一阶段我国钢铁工艺节能减排工作的新目标。钢铁工业生产过程中积极实行节能减排的措施, 不仅可以使我国的污染物排放降低, 利于我国建设资源节约型和环境友好型社会的建设, 为达到污染防治目标的达成做出巨大的贡献。因此炼铁行业要积极履行国家制定的相关政策, 将节能减排工作落到实处, 不仅能为国家的减排工作做出贡献, 也可以实现企业自身的可持续性发展和经济效益的提高。
参考文献
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[3]李世俊.钢铁行业节能减排现状目标和工作思路[J].中国钢铁业, 2007 (3) .
[4]姜晓东.小议我国转炉炼钢的现状与发展[J].技术经济, 2008 (4) .
浅谈炼铁焦比的降低 篇6
1 降焦注意事项
降焦工作算是一项非常系统的工程, 应从原、燃料的进厂, 加工, 处理, 筛分, 混匀, 炉前准备等方面入手, 为全体人员树立降焦意识, 紧紧抓牢各个工序的质量。笔者认为降低焦比应注意以下两大事项。
1.1 高炉的顺行
高炉的顺行在降低焦比的过程中, 也起到了比较重要的作用。我们应通过聘请能够熟练操作高炉的能手来帮助炼铁工作, 这样可以迅速地提高高炉的实际工作效率, 同时, 也加强了对设备的管理, 搞好设备的维修和点检工作, 以降低高炉的故障率。高炉的日常操作应尽可能保持平常状态, 减少变动, 使高炉长期处于稳定顺行的状态, 在保证高炉顺行的同时, 不断降低焦比。
1.2 稳定原料与燃料的质量
想要使高炉保持稳定顺行, 以达到降低焦比的目的, 必须先稳定原、燃料的质量。原、燃料的入厂应严格把关, 将生块矿品位控制在60%以上, 球团矿的品位控制在55%以上, 烧结矿的品位控制在5 4%以上, 同时, 提高筛分的效率, 减少入炉的粉末。外购焦炭的粉灰比较多, 质量不够稳定, 而质量的稳定与否是降低炼铁焦比的主要因素之一。因此, 要进一步搞好焦炭的外购工作, 尽量减少焦炭入炉的质量波动。
2 降低焦比的主要措施
首先, 从物质基础谈谈降低炼铁焦比的措施 (以涟钢炼铁厂为例) 。
(1) 优化炉料的结构, 尽量提高熟料的比例。1996年, 涟钢炉料的结构为71%的烧结矿, 7%的土烧球团, 13%的进口块矿, 其余为国内的富矿和湘东的块矿等等, 熟料的比例为78%, 矿种太多, 导致炉料结构非常不稳定, 因此, 炼铁生产受到了严重的制约。1997年, 情况好转, 烧结矿的产量得到大幅度的提升。2001年, 通过对炉料结构的研究, 建成了竖炉, 2002年, 竖炉全面达产高炉实现了全熟料的冶炼, 炉料的结构简单, 稳定, 取得了非常不错的冶炼成果。
(2) 提高烧结矿的质量。加强原料与燃料的采购以及进厂检验的管理, 对进厂物资的取样制订严格的管理制度, 2000年, 对扩建改造了大部分的中和场, 提高了矿粉的处理能力以及均混的效果, 将落后的烧结机淘汰了, 并改造了另一部分烧结机的配料系统以及混合制粒系统, 从此, 自动配料诞生了, 提高了配料的准确性。2001年, 兴建了一些新设施, 提高了烧结矿的强度以及稳定性。
(3) 提高入炉矿的品位。通过对低硅的高品位矿粉的配比, 提高了高品味的精制粉率, 并实现了烧结矿的高铁低硅烧结, 提高烧结矿的品位, 以达到提高高炉入炉矿的品位。
(4) 严格管理原料、燃料入炉。为了尽可能地降低入炉时烧结矿的含粉量, 人们在炉槽上加了烧结矿的筛分设备, 改造了槽下的矿石筛分设备, 适当地将筛面的坡度降低了, 因而加大了筛孔和筛面的宽度, 但是, 必须定期清扫更换筛分设备, 大大地提高筛分的效果, 同时也降低了入炉的矿粉末。与此同时, 不要忘记校验槽下的称量设备, 提高称量的准确率, 以确保炉料的准确性与稳定性。
(5) 提高焦炭的质量。焦化厂应不断加强煤场的管理, 严格地配煤, 不断提高精煤的质量, 另外, 由于外购焦粉末太多, 质量又不稳定, 建议大家适当减少外购焦的供应点, 充分混匀, 将供应外购焦的高炉炭槽下筛的筛孔由15mm扩大到25mm, 而筛下的焦粉则通过二次以上的人工筛分, 而焦丁返回混入到矿石中入炉, 这样可以起到非常不错的效果。
下面从提高风温谈谈降低炼铁焦比的措施 (以涟钢炼铁厂为例) 。
(1) 采用固定的风温, 用煤粉量来调剂炉温。在工艺上, 严格规定, 必须交混风阀全部关闭, 以达到风温全用的目的, 充分利用风温的所含热量, 可将送风风温提高60℃~80℃。
(2) 加大基础设施的投入, 改造热风炉, 提高蓄热能力。在热风炉大改造时, 将来的圆形燃烧室改成后来的橄榄型, 这么一来, 充分将热风炉的蓄热能力提高了, 风温也因此得以逐步提高。
(3) 对自动烧炉技术的采用。热风炉采用了高炉的煤气烧炉, 煤气的压力波动非常大。用眼睛来观察它的火焰并凭经验人工地对烧炉进行调节, 往往会非常困难, 而且不及时, 于是, 人们对部分高炉采用了自动烧炉的技术, 对煤气量以及空气量进行自动设定, 根据火焰的燃烧状况以及温度的变化趋势, 自动及时地调节空气量与煤气量, 以达到最好的燃烧状态, 不仅减轻了人力资源, 还提高了风温。
(4) 采用混合的煤气烧炉, 提高煤气的热值。炼铁产量越来越大, 风量也得到了大幅度地增加, 利用之前的高炉煤气烧炉已经无法达到高风温要求了, 根据公司当前的状况, 人们在一部分的高炉热风炉中尝试烧混合煤气, 结果获得了成功, 在高炉中加入一些混合煤气, 烧炉的拱顶温度和废气温度的速度明显升高, 使送风温度升高了20℃~30℃。
影响焦比的因素非常多, 综合上述内容, 并结合参考燃料总结后得出:首先, 影响焦比的因素是原料及燃料的条件:烧结石、块矿品位、球团矿, 渣比低的原、燃料较易还原, 冶金性能好的都能够达到降低焦比的目的, 另外, 如果酸性的原、燃料使用的是酸性的烧结矿的话, Fe O含量也会成为影响炼铁焦比的因素;如果焦炭质量好, 强度又高的话, 高温冶金性能可使焦比降低;喷煤量以及煤的种类, 也会影响炼铁的焦比。其次, 是操作条件:炉况的顺行程度、布料与送风匹配与否、风温的使用情况、煤气利用率的高低以及铁水硅的含量等;量后, 是炉型条件:一般来说, 又瘦又长的高炉炼铁焦比比较低, 但是高炉顺行较差, 又矮又胖的高炉炼铁焦比则偏高;大高炉由于热量损失比较少, 炼铁的焦比也会低一些, 但是, 它使用的焦炭质量与小高炉使用的相差较大, 对于成本可能还需要重新考虑。
炼铁已成为现在许多企业的重点开发项目, 为了提高炼铁效率, 人们不断地寻求能够降低炼铁焦比的方法, 目前人们仅知道的这些内容还远远不能够满足炼铁的需求, 社会在不断发展, 人类的认识也越来越广泛, 不断地探索与发现是人类的本能, 在今后的炼铁工程中, 人们还有很长的一段路要走。
参考文献
[1]刘秉铎.控制高炉软熔带的几个问题[J].鞍山钢铁学院学报, 1985 (1) .
[2]赵雪飞.高炉软熔带形态变化的物理模拟[J].鞍山钢铁学院学报, 1996 (3) .
钢铁企业炼铁工艺优化问题研究 篇7
伴随着近代全球化市场竞争越来越激烈, 我国的钢铁企业要面临的挑战越来越严峻。2008年美国爆发的经济危机对全球经济产生了巨大的影响, 从而导致我国钢铁企业的生产与发展陷入艰难的境地。钢铁企业现阶段面临的主要挑战包括:炼铁原材料的价格持续增长, 但是钢铁产品的价格却降低, 这样企业的利润空间不但减小, 并且现在的顾客需求大多是小批量的, 订货要求的交货期限越来越短。如此的现状, 钢铁企业必须适应发展的要求, 迫切需要进行技术革新, 对炼铁的工艺进行优化, 加强钢铁企业的生产管理, 对企业的管理理念进行创新, 必须在面向库存生产和订单生产的混合情况下, 逐步提高钢铁企业的核心竞争力。而钢铁企业的生产工艺复杂, 工序多, 生产设备也比较昂贵。虽然我国许多大型钢铁企业的炼铁技术有了突飞猛进的发展, 对炼铁的工艺参数也进行了优化。但是, 现在仍有一些钢铁企业炼铁工艺落后, 影响了企业炼钢的正常发展, 导致企业炼铁的生产效率低, 使得企业的炼铁工艺离市场的高档次、高附加值产品的要求越来越远。因此, 寻求速度快质量高的炼铁工艺技术是钢铁企业在激烈的竞争中制胜的关键。
优化钢铁企业的炼铁流程, 使炼铁的生产流程更加顺畅、合理, 能够快速响应钢铁市场的需求和需求变化, 增强钢铁企业的市场竞争力;优化钢铁企业的炼铁工艺, 能够保证钢铁企业内部协调生产系统, 保证钢铁企业充分利用主要生产设备, 不断提高各生产工序产品的质量, 缩短炼铁生产工序间的时间, 减少生产过程中的余材量, 提高产品的生产效率, 增强顾客的满意度。总之, 优化钢铁企业的炼铁工艺具有重要的意义。本文就现在钢铁企业较为普遍的炼铁工艺问题进行优化, 进而优化产品结构、增强钢铁企业活力, 提高企业国际竞争力, 顺应市场需求的问题进行探讨。
1 钢铁企业炼铁工艺优化现状
1.1 钢铁企业炼铁工艺的发展
1.1.1 高炉炼铁工艺优化
目前, 我国钢铁企业主要使用高炉炼铁, 根据相关资料报道, 2006年世界产生铁量为10.6亿t, 其中高炉炼铁占总量的95%以上。高炉炼铁流程是现代钢铁企业生产流程的龙头, 中国2006年产铁4.2亿t, 2007年产铁4.69亿t。
高炉炼铁虽然有热效率高、技术完善, 炼铁工艺设备大型化、长寿化的优点, 但是高炉炼铁工艺也有其缺点, 最主要的缺点就是污染环境, 特别是烧结的SO2粉尘的排放、焦炉的水污染物以及粉尘排放, 高炉的CO2排放很高 (如图1) , 因此, 钢铁企业在炼铁工艺优化过程中应该高度重视高炉炼铁流程的优化, 达到降低炼铁能耗、节省炼铁原料、改善炼铁环境的目的。
1.1.2 技术经济指标不断优化
我国炼铁工艺技术进步主要体现在各项技术经济指标的不断优化。炼铁技术进步主要体现在:完善溅渣护炉的工艺, 提高转炉炉龄;推广强化供氧的技术, 提高转炉作业率;推广长寿复吹的工艺, 进一步降低钢铁料消耗并提高以终点控制为核心的转炉自动化控制水平。钢铁企业的经济效益伴随着炼铁工艺的技术经济指标的优化而增长。根据2007年93家的大中型企业统计, 企业年利润达1 479.8亿元, 比上年同期增长49.78%。
1.1.3 建立现代化炼铁生产流程
重点钢铁企业炼铁、球团、烧结、焦化工序的能耗在2010年均有所下降, 表1进行了详细的介绍。
2010年, 我国重点钢铁企业重视炼铁工艺优化, 重点加强节能优化, 采取综合优化措施, 以达到国家规定的节能减排目的, 为“十二五”节能目标的实现做出卓越贡献。据调查, 我国钢铁企业炼铁工艺最高能耗值远远高于最低能耗值, 充分说明我国钢铁企业存在充足的节能空间。另外, 我国钢铁企业还要加快先进设备的引进力度。
1.1.4 生铁产量逐年提高
2010年, 我国生铁产量59021.8万t, 比2009年增长7.42%;其增幅比钢产量低1.84%, 相对于上一年, 我国的铁刚比下降了0.0139%, 这种状况促进了我国吨钢综合能耗的降低, 为我国钢铁企业的节能减排作出了贡献。
我国重点钢铁企业2010年产生铁50834.8万t, 比2009年增长9.8%;我国其他钢铁企业2010年产铁8187.4万t, 比2009年降低5.17%。这显示我国炼铁企业正在走上集中化、专业化的道路。相比于2009年, 我国在2010年产铁量增幅较大的省份有:重庆产铁量增长28.5%, 新疆产铁量增长23.5%, 湖南产铁量增长22.7%, 湖北产铁量增长19.2%, 江西产铁量增长15.7%, 广西产铁量增长14.7%, 天津、江苏、浙江产铁量均增长12%以上。
河北在2010年产生铁13705.4万t, 比2009年减少1.48%, 但河北省仍然是我国产铁量最大的省, 占全国产铁总量的23.22%;位居第二位的是山东, 其生铁产量相比于上年下降0.07%, 产量为5515.6万t, 占全国产铁总量的9.35%;位居第三的是辽宁省, 辽宁省2010年产生铁5470.6万t, 比2009年增长0.07%, 占全国产铁总量的9.27%;其次就是江苏省产生铁比较多, 在2010年产生铁5221.3万t, 比2009年增长0.42%, 占全国产铁总量的8.83%。
全国有13个钢铁企业在2010年的产铁量超过1000万t。表2详细介绍了这些钢铁企业以及其产铁量。
1.1.5 节能环保技术的发展
近年来, 国内钢铁企业高度重视节能减排工作的开展, 研究开发各种节能环保的炼铁工艺。目前我国炼铁工艺能耗逐年降低, 但是与国际水平相比, 仍有较大的差距, 说明我国炼铁工艺节能空间很大。目前炼铁渣和烟尘的回收与循环利用受到充分的重视, 钢铁企业自己研发的滚筒法连续处理和转炉渣闷渣处理等新工艺, 在实际生产中取得较好的应用效果。加强钢铁企业的铁渣和烟尘回收利用技术的研究与推广工作, 实现钢铁企业固体废弃物“零”排放, 提高了资源的利用率。炼铁工艺中的烧结烟气优化排放 (EOS) 技术促进节能环保技术的发展, 如表2, 表3, 有助于减少炼铁过程中SOx/NOx以及烧结废气的排放, 其中的热废气抽回重用工序可使固体燃料消耗减少20%, 并在对现有生产过程影响较小的情况下, 改造现有炼铁设备, 保证了烧结矿产品的质量。
1.1.6 装备大型化与设备国产化
目前, 炼铁生产设备的大型化和设备国产化率逐渐提高。我国钢铁企业2003年以后大力建设100t以上的大、中型冶炼设备, 到现在大型设备已经相当多。随着铁的洁净度与品种质量的提高, 二次精炼要求精炼设备国产化。国内钢铁企业已经掌握了大型二次精炼设备的设计、制造、安装、调试能力, 在炼铁精炼设备的工艺布局、工序衔接以及不同产品的精炼工艺等方面已有了丰富的经验, 而且还加强了技术创新。
1.2 钢铁企业炼铁工艺存在问题
总结我国钢铁企业在炼铁生产过程中, 在有炼铁技术进步的同时, 还必须注意炼铁工艺目前存在的技术问题, 总结如下:
1) 钢铁企业炼铁工艺的能耗跟国际炼铁水平相比差距还是比较大的;
2) 钢铁企业的炼铁工艺中的废弃物回收利用和环境治理跟国际炼铁水平相比差距还是比较大;
3) 钢铁企业的炼铁工艺管理还是不够精细, 对辅料、耐材和铁合金的分类管理不够规范, 为实现炼铁工艺的精料管理, 需进一步减少渣料, 减轻炼炉的回量, 降低生产工艺的成本;
4) 钢铁企业的炼铁工艺中碳成分控制度偏低, 产品的质量稳定性相比国际水平较低;
5) 炼铁工艺设计方法与设计理论不够创新, 钢铁厂的平面布置不够合理, 对于生产设备的差异化选型不够精准, 应该深入研究炼铁工艺的模式, 达到经济合理的要求。
2 钢铁企业炼铁工艺优化措施
1) 钢铁企业要加强研究炼铁生产过程中的技术经济问题, 特别注重经济效益的研究, 应用全面系统的优化方法分析钢铁企业的炼铁工艺, 杜绝主观片面的优化判断, 加强优化过程中的调查研究, 掌握钢铁市场的最新信息, 并做出准确科学的优化判断。
目前, 炼铁原料价格不断增长, 一些钢铁企业为了降低炼铁成本, 在炼铁过程中使用低价品位矿, 致使炼铁焦比和燃料比降低, 一方面导致铁产量下降、排放的污染物增多, 另一方面, 铁产量的减少间接影响我国炼钢和轧钢的生产。根据资料统计, 我国在2009年进口的铁矿中, 品位低于52%的铁矿高达6000多万吨, 这样的进口情况导致我国进口铁矿石量大大增加, 造成进口铁矿石的涨价, 消极的影响了我国经济的发展, 最终导致钢铁企业综合效益的下滑。为了缓解这种情况, 钢铁企业要用科学、经济的技术方法进行优化, 确保钢铁企业进口合理经济的品位矿。同时钢铁企业的领导层要认识到, 高炉炼铁的基础是精料, 其生产指标受精料技术水平的影响率在70%, 企业购买低价低品位的矿要有个限度。
2) 钢铁企业要坚持精料方针政策, 不断提高高炉炼铁原料的质量。根据炼铁工艺中用料杂的特点, 关于烧结用矿粉问题上, 对于供用量较大的矿点以单烧品位堆料原则供用, 对于供用量较小并且矿粉品位相对低的矿点, 要专门设立精矿杂配, 进行矿粉的二次混配, 这样大大提高了烧结矿的碱度以及品位稳定性;在炼铁工序中焦炭供用上, 根据焦炭上料系统特点以及焦炭供应量及质量的情况, 推行“堆新用旧、供户至炉”的原则, 从而保证各高炉焦炭供用的稳定性;炼铁过程中用的酸性料, 应用电子称配料实现精确混配的目标, 保证了配料粒度组成。对炼铁焦炭入炉上, 实行切分后分级入炉工艺, 并对二区的烧结矿系统进行优化, 实行烧结矿分级入炉, 在强度上下功夫, 同时要在净料入炉上下功夫。建成球团矿、块矿筛分系统, 同时增加烧结矿的冷返矿筛工序, 从而入炉粉末率大大下降。
3) 提高炼铁工艺基础管理水平。建立、完善炼铁过程中五大体系的管理标准, 五大体系包括:标准体系、指标体系、参数体系、成本体系、信息体系。确保随时监控炼铁系统的原料投入、控制参数、指标变化、生产成本以及事件发生, 能够及时扼制系统波动。
4) 加强焦炭炼焦工艺技术的优化。为降低炼焦的成本, 缓解主焦煤短缺的现状, 我国焦化界要重视优化配煤的推广。我国钢铁企业炼铁要推广干熄焦炭和捣固焦炭的使用, 小的高炉不可片面追求炼铁中焦炭的热性能, 而要通过科学有效的方法来降低焦炭用量, 如提高喷煤比和降低燃料比的方法就相当有效。
我国钢铁企业特别是有焦化厂的联合企业, 若采用捣固炼焦技术, 可明显的提高炼铁的焦炭质量, 进而降低高炉焦比20~30kg/t。而对于独立的焦化厂, 若使用捣固炼焦技术, 必然导致主焦煤比例大大降低, 从而降低了捣固焦炭在高炉里的反应性能, 升高了高炉的燃料比, 致使铁产量下降, 因此, 钢铁企业炼铁过程中不愿使用独立焦化厂的捣固焦炭。这就需要使用新的捣固焦炭指标体系以及检验指标的方法, 主要以焦炭的粒度组成和性能来评价焦炭的质量。
3 结论
本文简单阐述了钢铁企业现有的炼铁工艺发展以及存在的问题, 针对炼铁工艺存在的问题提出了一些切实可行的解决措施, 并比较了我国与其他发达国家之间存在的差距, 探讨了我国钢铁企业炼铁工艺的发展前景。当前, 钢铁企业炼铁工艺中, 热效率已经很高, 工艺技术设备也已完善, 大型化、长寿化的高炉炼铁工艺作为我国主要炼铁设备, 将继续在炼铁领域占统治地位。因此, 钢铁企业炼铁工艺优化过程中要重视高炉炼铁工序的优化, 使高炉炼铁
面向低能化, 并要节省炼铁资源、改善炼铁环境。其次, 国家要大力提高煤炭界的洗煤技术, 将焦煤灰份降到最低, 此措施即能减少煤炭的运输量, 还能降低运输费用, 最重要的是使我国炼铁工艺达到节能减排的目的。最后, 要鼓励创新研究, 开展非高炉炼铁技术, 发展有中国特色的炼铁工艺, 促进我国钢铁企业炼铁技术的进步, 创造领先世界的新炼铁流程。
摘要：钢铁企业的发展对社会的经济发展起着非常重要的作用, 但是随着社会竞争的不断加剧, 钢铁企业也面临着各种各样的挑战, 所以要想使钢铁企业更加健康的发展, 就必须对炼铁工艺做出合理的优化。主要采取了以下的措施来实现炼铁工艺的优化, 首先, 选择质量较好的原料, 其次, 坚持精料方针, 运用精料技术, 不断提高炉料质量, 最后, 不断优化焦炭炼焦工艺及技术, 降低生产费用。本文就现在钢铁企业较为普遍的炼铁工艺问题进行优化, 不断提高钢铁企业的国际竞争力, 顺应市场发展的需求。
关键词：钢铁企业,炼铁,现状,存在问题,工艺优化
参考文献
[1]胡瑶元.钢铁企业三层结构CIMS中的生产计划方法研究[D].沈阳:东北大学, 2003.
[2]周渝生, 钱晖.一种低焦比高炉炼铁新工艺[P].中国发明专利:200810033923.1, 2008-02-26.
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炼铁厂行车电磁系统优化 篇8
电动平移式钢铁厂主要起重设备用具, 在原料接收、入炉、发货等作业环节中起到至关重要的作用。其稳定的运行及作业效率也影响着整条生产线的生产节奏及物流顺畅。实际作业中, 电磁挂梁行车用的起重电磁铁因功率小, 吊运多能力受限, 且安全吊运方面存在较大的隐患, 作业效率低。
2 存在的问题
经过长期的跟踪、落实, 结合操作, 对故障存在的隐性问题进行梳理, 主要表现如下:行车的运行稳定性能差, 故障频发。整流桥、调压器频繁烧损, 磁粉离合器输出转矩小, 磁粉磨损严重, 使用寿命短等。夹钳的动作控制程序不完善, 磁粉离合器运转过程中滑差率较大, 导致磁粉离合器发热, 90℃以上高温运行, 大大缩短了磁粉离合器的使用寿命。并导致钳体平移动作不灵活/不动作。夹钳电控整流回路不稳定, 导致整流桥频繁击穿、断路, 而相应的调压器线圈烧损。
夹钳本体的磁粉离合器、非励磁制动器、钳爪回位装置拉杆等特殊部件成为故障的频发点。而维修过程中, 传动系统结构紧凑拆装困难、维修时间较长、重要部件的费用高成为影响生产效益的突出问题。
3 改进措施
对电动夹钳的电控及本体进行了彻底的改进, 通过设定磁粉离合器开闭励磁电流, 调整滑差, 修改程序控制等手段增强了电动夹钳的稳定运行性能。
3.1 提高磁粉离合器、非励磁制动器的使用寿命
因电动平移式板坯夹钳电动夹紧力大小主要靠磁粉离合器来实现, 而磁粉离合器是由传动单元 (输入轴) 和从动单元 (输出轴) 合并而成。为防止离合器运转过程中滑差发热, 滑差率小于4%。对其电控系统进行了改进。下图为磁粉离合器实验扭矩特性表及磁粉离合器的原理结构图 (见图1) 。
3.2 依据磁粉离合器的特性, 对磁粉离合器的开闭动作电流进行了调整
将设定输出转矩大于负载转矩, 双钳组夹钳闭电流由0.8A提高到1.6~2.4A的范围内, 夹钳开的电流由1.8A提高到4.0~4.4A的范围内, 这样可有效解决连续运转情况下磁粉离合器发热的情况发生, 通过PLC程序修改, 使磁粉离合器与非励磁制动器同时得电, 待磁粉离合器建立稳定输出转矩, 非励磁制动器完全退磁打开后, 让电动机延时得电启动, 经多次实验确定为0.8s为宜, 这样可有效解决频繁点动动作情况下磁粉离合器发热的情况发生。
3.3 起重电磁铁磁力增强及工作原理
电磁铁在工作时, 电源及控制设备向电磁铁供给直流电, 电磁铁内部产生强大的磁场, 通过壳体磁路和工作气隙对被吸物产生强大磁力而达到搬运物料的目的。而对于吊运宽厚板, 因为宽厚板易于形成磁路饱和, 所以MW84系列电磁铁一般设计成多个圆形励磁线圈结构, 电磁铁与被吸物形成多个磁回路, 从而增加了有效吸附面积, 尽可能减少搬运过程中弯曲变形, 至于电磁铁的长度主要由钢板宽度确定。本项目由于钢板宽度变化范围大, 最窄钢板会小于电磁铁的长度, 故在综合制造工艺难易 (若采用单个线圈结构, 铁芯长宽比过大, 线圈绕制、本体装配均不是很理想) 、磁极接触面利用率的多少, 故设计成两个线圈结构, 电磁铁与被吸物形成两个磁回路。
结语
通过依据磁粉离合器的启停扭矩特性, 对磁粉离合器的开闭动作电流进行了调整, 控制系统的优化、程序的修改完善, 解决了连续运转情况下磁粉离合器发热的问题, 不仅提高磁粉离合器、非励磁制动器的使用寿命, 降低了整流桥被击穿、调压器线圈烧损的故障。
摘要：本文对炼铁厂行车系统存在的电气问题进行了分析, 通过依据磁粉离合器的启停扭矩特性, 对磁粉离合器的开闭动作电流进行了调整, 控制系统的优化、程序的修改完善, 解决了连续运转情况下磁粉离合器发热的问题, 不仅提高磁粉离合器、非励磁制动器的使用寿命, 降低了整流桥被击穿、调压器线圈烧损的故障。
关键词：行车,电磁,优化
参考文献