论文题目: 高炉—转炉区段工艺技术界面热能工程分析
论文类型: 博士论文
论文专业: 热能工程
作者: 郦秀萍
导师: 殷瑞钰,蔡九菊
关键词: 高炉转炉区段,时间解析,能耗,环境负荷
文献来源: 东北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 钢铁生产流程包含了化学冶金—凝固过程—冶金的物理过程等方面的变化过程，实现钢铁生产流程的总体优化必须遵循单体优化—区段优化—整体优化的原则。高炉—转炉区段工艺技术界面是钢铁生产过程中连接炼铁与炼钢两大工序的重要区段，起到承上启下的作用，也是关系到钢铁生产流程整体优化的关键区段。近年来，对高炉—转炉区段进行了广泛的研究，但研究主要集中在区段生产过程的物流调控、铁水供应质量及单体工艺设备优化及工艺技术的研究方面，而关于区段能耗和环境负荷分析与评价方面的研究却很少。钢铁生产流程的运行本质是物质流在能量流的推动下协调有序地运行，为此，本文选择高炉—转炉区段工艺技术界面进行热能工程分析，旨在为区段优化和流程整体优化提供有益的支持。 本文应用冶金流程工程学的运行动力学理论分析了高炉—转炉区段运行的物理本质，指出在高炉—转炉区段，高炉是“推力源”，转炉是“拉力源”，其中，高炉对转炉的推动力不仅表现在物质流量方面，而且更重要的是能量流的推力，高炉—转炉区段能够协调运行的重要的动力学特征是“推力—缓冲力—拉力”之间的动态平衡。利用这种力的平衡特性计算分析了高炉、转炉设备容量对应关系，分析了高炉—转炉区段缓冲力变化的规律和时间节奏的协调性。 由于高炉铁水输送—储存—预处理方式存在多种方法和不同组合方式，根据铁水储运装置、铁水预处理组织方式的不同将高炉—转炉区段工艺技术界面归纳为七种模式：小高炉—小转炉流程适用的受铁罐—混铁炉—兑铁包模式、受铁罐—倒罐—兑铁包模式、受铁罐/兑铁包共用模式、兑铁包/受铁罐铁水预脱硫模式和大高炉—大转炉流程适用的鱼雷罐铁水预脱硫模式、鱼雷罐铁水同时脱硫脱磷模式和出铁槽脱硅—鱼雷罐—兑铁包脱硫—专用转炉铁水脱磷模式(简称为专用转炉铁水脱磷模式)等。 通过对不同工艺技术界面模式的时间解析，建立了区段能耗与环境负荷的计算模型。从运行节奏、运行过程铁水温降、能源消耗和环境负荷等方面分析了高炉—转炉区段不同工艺技术界面模式的优劣，质疑了高炉—转炉区段混铁炉、鱼雷罐存在的合理性。分析表明，对于小高炉—小转炉流程而言，受铁罐—混铁炉—兑铁包模式是各界面模式中，不仅铁水温降和铁水消耗量最大的一种模式，而且能耗与环境负荷指标也最差。对于大高炉—大转炉流程而言，专用转炉铁水脱磷模式下的各项指标较鱼雷罐铁水预脱硫模式和鱼雷罐铁水同时脱硫脱磷模式好。两类流程相比较而言，又是大高炉—大转炉流程的各项区段指标均优于小高炉—小转炉流程。通过分析，得出了在高炉—转炉区段工艺技术界面铁水承接容
论文目录:
独创性声明
摘要
ABSTRACT
1 文献综述
1.1 钢铁生产流程及流程工程学研究进展
1.1.1 钢铁生产流程及其变化
1.1.2 钢铁生产流程工程学研究
1.2 高炉转炉区段的“界面技术”及其研究现状
1.2.1 高炉—转炉区段“界面技术”
1.2.2 高炉-转炉区段工艺技术界面的研究现状
1.2.3 目前存在的问题
1.3 本文研究内容
2 高炉—转炉区段的工艺技术界面
2.1 工艺技术“界面”的定义与内涵
2.2 钢铁生产流程的运行动力学理论
2.2.1 钢铁生产流程的运行动力学解析
2.2.2 高炉—转炉区段的“推力源”与“拉力源”
2.3 高炉—转炉区段内工序间的相互关系
2.3.1 高炉—转炉容量的对应关系
2.3.2 时间节奏的对应关系
2.4 小结
3 高炉—转炉区段工艺技术界面模式的时间和温度解析
3.1 高炉—转炉区段的界面技术及界面模式
3.1.1 界面技术
3.1.2 界面模式及其分类
3.2 不同界面模式的时间温度解析
3.2.1 受铁罐—混铁炉—兑铁包模式
3.2.2 受铁罐—倒罐—兑铁包模式
3.3.3 兑铁包/受铁罐共用模式
3.2.4 兑铁包铁水预脱硫模式
3.2.5 鱼雷罐铁水预脱硫模式
3.2.6 鱼雷罐铁水同时脱硫脱磷模式
3.2.7 出铁槽脱硅—鱼雷罐—兑铁包脱硫—专用转炉铁水脱磷模式
3.3 高炉—转炉区段工艺技术界面模式展望
3.3.1 铁水沟脱硅—兑铁包脱硫—专用转炉铁水脱磷模式
3.3.2 兑铁包铁水脱硫—专用转炉铁水脱磷模式
3.4 小结
4 高炉—转炉区段能源消耗与环境负荷分析
4.1 能耗与环境负荷指标
4.1.1 能耗指标
4.1.2 环境负荷指标
4.2 能耗模型
4.2.1 混铁炉
4.2.2 铁水预处理
4.2.3 转炉
4.3 环境负荷模型
4.3.1 单元CO_2气体排放
4.3.2 单元炉渣排放
4.3.3 单元粉尘排放
4.4 不同工艺界面模式的热能工程分析
4.4.1 受铁罐—混铁炉—兑铁包模式
4.4.2 受铁罐—倒罐—兑铁包模式
4.4.3 兑铁包／受铁罐共用模式
4.4.4 兑铁包／受铁罐铁水预脱硫模式
4.4.5 鱼雷罐铁水预脱硫模式
4.4.6 鱼雷罐铁水同时脱硫脱磷模式
4.4.7 出铁槽脱硅—鱼雷罐—兑铁包脱硫—专用转炉铁水脱磷模式
4.5 计算结果分析
4.6 小结
5 唐钢、宝钢高炉—转炉区段工艺技术界面热能工程分析
5.1 唐钢高炉—转炉区段工艺技术界面分析
5.1.1 大高炉—一炼钢转炉区段的工艺技术界面
5.1.2 小高炉—二炼钢转炉区段工艺技术界面
5.1.3 大高炉—二炼钢转炉区段工艺技术界面
5.1.5 讨论与分析
5.2 宝钢高炉—转炉区段工艺技术界面分析
5.2.1 高炉与—炼钢流程的工艺技术界面：鱼雷罐铁水预脱硫模式
5.2.2 高炉—一炼钢转炉区段工艺技术界面：专用转炉铁水脱磷模式
5.2.3 高炉与二炼钢流程工艺技术界面：鱼雷罐铁水同时脱硫脱磷模式
5.2.4 讨论与分析
5.3 唐钢与宝钢高炉—转炉区段工艺技术界面模式对比
5.4 小结
6 关于转炉工序最小能耗的讨论
6.1 转炉工序能耗影响因素分析
6.1.1 转炉冶炼过程中碳氧化为CO的比例
6.1.2 空气吸入系数
6.1.3 转炉煤气回收比和余热锅炉热效率
6.1.4 原料条件和钢水含碳量
6.2 转炉工序的最小能耗
6.2.1 理想工况
6.2.2 转炉工序最小能耗的计算
6.3 实际能耗与最小能耗的差异分析
6.3.1 转炉煤气回收比
6.3.2 空气吸入系数
6.3.3 碳氧化为CO的比例
6.3.4 原料条件
6.3.5 实际能耗与最小能耗的比较
6.4 大转炉与小转炉的煤气回收量、转炉工序能耗的分析
6.5 小结
7 结论
F1 能耗模型中重要参数的计算
F2 转炉炼钢工序的能耗分析与评价
参考文献
致谢
在学期间参加的科研与发表的论文
发布时间: 2006-10-25
相关论文
- [1].中高磷铁水转炉双联脱磷的应用基础研究[D]. 刁江.重庆大学2010
- [2].钢铁企业物质流、能量流及其相互关系研究与应用[D]. 王建军.东北大学2008
- [3].高炉煤气余压发电装置中炉顶压力稳定性分析与控制试验研究[D]. 印建安.浙江大学2003
- [4].高炉冶炼过程的模糊辨识、预测及控制[D]. 李启会.浙江大学2005
- [5].电弧炉冶炼过程行进控制方法的研究与应用[D]. 袁平.东北大学2006
- [6].炼铁高炉新型节能风口的研究及应用[D]. 黄晓煜.东北大学2006
- [7].LF合成精炼渣优化与深脱硫工艺研究[D]. 孟劲松.东北大学2006
- [8].大型超高功率电弧炉炼钢综合节能技术研究[D]. 刘润藻.东北大学2006
- [9].关于钢铁企业气体污染物减量化研究[D]. 杜涛.东北大学2005
- [10].炼钢—连铸—热轧一体化生产调度研究及应用[D]. 宁树实.大连理工大学2006