李川
摘要论述转炉实现负能炼钢的基本原理及可能性,宝钢在l989年炼钢工序能耗标煤达到-1.05kg/t;对负能炼钢的技术途径进行了分析,提出要实现负能炼钢必须回收利用转炉煤气;还对我国转炉煤气回收技术的现状及节能的巨大潜力作了综述。
1转炉炼钢工序能耗实现负值——负能炼钢
在转炉内,把铁水炼成钢的过程,主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应过程,其工艺操作是控制供氧、造渣、温度及加入合金料等,以获得所要求的钢液并浇铸成钢锭或连铸坯。氧气顶吹转炉炼钢法的特点之一是不需要外来热源,根据物料和热平衡计算:以铁水的物理热和化学热为主要热收入,抵消金属和炉渣的含热量以及各项热损失外,还有剩余热量。因此常将废钢、铁矿石和石灰石等作为冷却剂加入炉内以平衡热量防止炉温过高。
1.1炼钢过程的能量消耗
炼钢过程需要有足够的能量输入才能完成,通常要消耗电力、氧气、燃气、惰性气体、虚缩空气以及水、蒸汽等。以宝钢一期工程为例。
1.2炼钢过程能量的释放
在吹炼过程中,碳氧反应是冶炼过程始终存在的一个重要反应,反应的生成物主要是C0气体(浓度约为85%~90%),但也有少量碳与氧直接作用生成CO2,其化学反应式为
2C+O2→2CO↑
2C+2O2→2CO2↑
2CO+O2→2CO2↑
在冶炼过程中炉内处于高温,碳氧反应形成的CO气体也称转炉煤气,温度约在1600℃。此时高温转炉煤气的能量约为1GJ/t,其中煤气显热能约占1/5,其余4/5为潜能(燃烧时转化为热能,不燃烧时为化学能),这就是转炉冶炼过程中释放出的主要能量。因此,转炉煤气回收利用是炼钢节能降耗的重要途径。
1.3炼钢工序能耗实现负值分析
炼钢工序能耗是按生产出每吨合格产品(钢锭或连铸坯)所用的各种能量之和扣除相应回收的能量(标煤)进行计算的。
消耗能量>回收能量时,耗能为正值
消耗能量-回收能量=0时(称“零”能炼钢)
消耗能量