|
對電弧爐高效節能技術在我國的發展與應用進行了綜述，重點介紹了廢鋼預熱、連續加料、高溫煙塵凈化、余熱利用技術等提高電弧爐冶煉效率，降低電弧爐冶煉能耗的技術裝備在我國的研發與應用情況。 一、電弧爐煉鋼的發展及現狀 電爐煉鋼自問世以來，呈不斷增長的發展勢頭，迄今為止占世界總鋼產量達31%以上，且保持著繼續上升的態勢，發達國家上升速度相對較快。我國電爐鋼產量近幾年也在不斷攀升， 1996年以后，一大批現代化的電爐投產，電爐發展進入新的歷史時期，我國電爐鋼生產能力從90年代中期的2000萬噸／年，提高到2002年的4035萬噸/年。與此同時，采用先進技術對現有電爐進行改造成為企業節能增效的一項重要舉措，其中，舞陽鋼鐵公司率先采用DP90型廢鋼預熱水平連續加料設備對2#電爐加料系統進行技術改造，投產后，各項技術經濟指標均比改造前有了大幅提升，取得了明顯的經濟效益和環境效益，隨后，舞鋼1#爐、3#爐、4#爐相繼改造成功，進一步證明了電爐煉鋼具有強大的市場競爭力！與轉爐流程比較，DP新型電爐煉鋼流程具有以下主要優點： 1.1 投資：電爐流程投資省，占地面積小，建設周期短； 1.2 資源：隨著國民經濟的發展，鐵礦石、焦煤等資源將日益匱乏，而廢鋼資源則會不斷積累，因此從長遠看電爐流程具有較大成本優勢； 1.3 環保：電爐流程產生的CO2、NOx、SOx等有害氣體量較高爐-轉爐流程少； 1.4 能耗：廢鋼—電爐—鋼水短流程煉鋼與高爐—轉爐—鋼水長流程煉鋼兩種工藝相比，短流程總能耗僅為長流程的50%。 1.5 廢鋼資源：據預測，到2020年左右基本實現工業化后，鋼鐵消費將達到峰值，此后廢鋼資源將越來越多，而以廢鋼為主的電爐鋼資源的成本優勢也將日益凸顯。 1．6 電爐煉鋼與中頻爐煉鋼比較：長期以來，采用中頻電爐煉鋼、連鑄、軋鋼的生產工藝也得到發展，由此興起很多小型煉鋼廠，當前，在東南亞及不少發展中國家也呈現出蓬勃發展的勢頭，因其投資少見效快，在某些地區已成為電爐煉鋼的強有力競爭者，與中頻爐煉鋼相比，DP新型電爐煉鋼流程具有以下明顯優勢： 1.6.1 電弧爐生產工藝具有脫[C]、脫[P]、脫[O]、脫[S]，調整溫度、成分，去氣、去夾雜功能，而中頻爐只具備調整成分、及脫[O]功能，只能算是化鋼爐。 1.6.2 中頻爐額定容量小，冶煉時間長，產能遠遠小于電弧爐。例如70t偏心底出鋼超高功率節能型電弧爐每爐鋼冶煉周期可縮短至45分鐘，年產鋼量可達到60-70萬噸。 1.6.3 因電弧爐與中頻爐生產工藝不同，質量優于中頻爐，可生產軸承鋼、油井管、高質量彈簧鋼等特鋼，而中頻爐只能生產質量要求不高的常用的碳素結構鋼；電弧爐成分容易控制，品種命中率可達到99.5%以上，而中頻爐[C]、[P]及合金元素配料高時不能調整，品種命中率低下。 1.6.4 電弧爐+LF爐可與連鑄一對一匹配，生產節奏容易控制，中頻爐與連鑄難以做到，且生產節奏慢。 1. 6.5 經應用和工業性對比測算，超高功率電弧爐如采用DP節能型廢鋼預熱連續加料技術，電耗成本可比中頻爐低約110元/t鋼。 1.6.6 2010年6月21日，工業和信息化部會同有關部門制定的《鋼鐵行業生產經營規范條件》規定：電爐公稱容量70噸及以上的煉鋼廠允許建設，70t以上超高功率節能型煉鋼電弧爐符合國家政策，企業可長期、持續、健康發展。而中頻爐則屬國家明令禁止和淘汰范圍之內。 近年來國際鐵礦石大幅漲價，礦石資源危機已成定勢，我國《鋼鐵產業發展政策》明確指出要“逐步減少鐵礦石比例和增加廢鋼比重”，減少原生資源的開采，增加循環資源的利用，實現資源合理配置，這是實現鋼鐵工業可持續發展的重大戰略決策，廢鋼鐵作為可循環利用資源，是緩解鐵礦石危機的重要途徑。以廢鋼鐵為主要冶煉原料的電爐煉鋼工藝，其生產和發展對我國鋼鐵工業的可持續發展具有重要影響。據統計，世界電爐鋼產量的比重約占鋼總產量的32%-35%左右，發達地區和國家如歐盟、美國等電爐鋼比重已達到50%以上，隨著我國鋼鐵工業迅猛發展，在轉爐鋼產量急劇增漲的背景下，我國電爐鋼產量也逐年增加，電爐煉鋼的迅速發展已是大勢所趨。 2、國外電弧爐高效節能煉鋼技術裝備的研發及展 隨著電爐煉鋼行業的發展，人們對電爐節能技術的研究日益重視，日本率先利用電爐余熱預熱廢鋼，該系統采用遠距離分體布置，爐氣由管道輸入廢鋼余熱爐，入口爐氣溫度700-800度，廢鋼預熱至300度左右，每噸鋼可以節電30—45kw/h，冶煉周期縮短5-8分鐘，但該方法存在占地面積大,爐氣熱損失高，廢鋼預熱溫度低，有害氣體排放超標等難以解決的問題，現已停止使用。隨后又出現了雙殼電爐技術，利用兩臺爐交替使用的冶煉方法。既其中一個爐體進行冶煉時將其排出的廢氣送入另一個裝滿廢鋼的爐體中預熱廢鋼，其特點是充分利用了電爐廢氣的熱量，但是該設備存在操作難度大，兩爐切換的節奏不易掌握，占地面積大、投資大，運行費用高等缺點，當前已沒有再推廣的價值。20世紀90 年代，采用豎爐進行廢鋼預熱和煙塵回收，其特點是將廢鋼預熱的料籃直接置于電爐頂部廢氣排放口處，工作時先把廢鋼裝在料籃內，電爐內1200—1500度高溫的廢氣穿過廢鋼進行預熱操作，廢鋼預熱溫度達到600度以上，節電可以達到100kw小時/噸鋼以上，但是豎爐也存在手指結構復雜，維修難度大、費用高，車間高度大等缺點，當前采用豎爐的廠家越來越少。上世紀90 年代初，國外研制水平廢鋼預熱輸送設備，該機是利用電爐四孔的一次高溫煙氣預熱廢鋼，與同類產品相比，具有冶煉周期短，運行可靠、耗能低等優點。但也存在預熱通道密封性差、廢鋼預熱溫度低、結構復雜且占地面積大、投資大等缺點，已逐漸被國產新型DP廢鋼預熱輸送設備所取代。 3、我國電弧爐高效節能煉鋼技術裝備的研發與應用 我國當前電弧爐煉鋼技術在產量、裝備技術、高效化技術和潔凈化技術方面均取得了一定的進展，但就能耗與國外同行業相比，我國電爐煉鋼的綜合能耗偏高，節能降耗是電弧爐生產技術發展的必然趨勢，尤其是我國面對廢鋼資源短缺、電力等能源緊張的現實情況，更要對電弧爐煉鋼的節能降耗進行深入研究，因此，圍繞進一步縮短冶煉周期、降低噸鋼能耗等核心課題，開發具有自主知識產權的國產化電弧爐冶煉技術裝備，是我國大力發展電爐煉鋼的迫切任務。 |
