飞灰含碳在线测量在660 MW机组锅炉燃烧中应用

针对失重法飞灰测碳装置在取样及测量方面的不足,利用防堵耐磨等技术提高飞灰测碳装置的测量精度和取样稳定性,并将装置应用于660 MW机组锅炉智慧燃烧系统中,通过精准飞灰含碳测量反映炉内燃烧状态,确保燃烧优化控制模型预测的正确性。研究结果表明,飞灰含碳实际值与预测值误差保持在较小范围内,最大误差不超过0.015%。优化燃烧系统后的现场运行结果表明,飞灰含碳量均值由2.1%降到1.5%,锅炉效率平均提高0.21%。

SPA-H钢低氧出钢的生产技术实践

针对生产SPA-H钢冶炼中低氧控制出钢技术开展研究,分析了相关热力学理论及低氧出钢必要性,确定了SPA-H钢合理低氧范围应为(198~333)×10^(-6)。为实现低氧控制开展了技术改进,合理控制转炉终渣成分,合理排产,实行灵活的溅渣护炉措施;改进冶炼制度,采用“一批料”模式或留少量料模式,改进氧枪工作参数,降低平均枪位,优化枪位控制,保证低枪位拉碳时间,终点温度按照1680℃控制,碳按照0.06%~0.11%控制;采用碳—氧修正模型、转炉质谱仪等辅助手段。改进后,平均终点氧含量降低,氧含量80%控制在选定合理范围,磷、硫、碳及锰含量控制水平均有提升。

高炉风口区内焦炭的粒度分布与微观研究

文章针对焦炭劣化问题展开深入研究,旨在解析高炉内焦炭的微观结构变化及其对焦炭质量的影响。采用离线风口取样技术,获取不同粒度的焦炭样品。通过工业分析、X—射线衍射仪、扫描式电子显微镜等检测手段,系统地研究了焦炭的微观结构与矿物特性。研究结果表明,焦炭进入高炉后粒度减小会降低焦炭床透气透液性;随着<10 mm的焦炭占比减小,焦炭样品中的渣铁比例降低;与入炉焦炭相比,风口焦炭的灰分中SiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量减少,CaO和碱金属含量增加。为了保护焦炭,建议减少高炉引入的CaO和碱金属;风口焦炭内部有铁氧化物,表明高炉内铁水侵蚀也是高炉内焦炭劣化的因素之一。

烧结机煤气消耗量预测模型的性能比较研究

针对钢铁企业烧结机煤气消耗量预测精度较低的问题,研究建立差分自回归移动平均模型(ARIMA)、长短期记忆网络模型(LSTM)和极端梯度提升模型(XGBoost),用于预测烧结机的高炉煤气消耗量,利用钢铁联合企业的实际数据对比验证了预测模型性能。结果表明,XGBoost模型的预测精度高于ARIMA模型和LSTM模型。XGBoost模型的MAPE为3.45%,RMSE为703.53 m^(3)/min,R^(2)为99.91%,鲁棒性和泛化能力较强。此外,为了强化预测模型与烧结机不同运行状态间的联系,对烧结机不同运行状态的煤气消耗量进行预测。LSTM模型在烧结机正常生产状态表现出最好的预测效果,XGBoost模型则在烧结机减产和增产状态预测效果最佳。

100 t转炉五孔氧枪喷头设计与应用

针对低硅铁水冶炼存在的化渣效果差、氧枪粘渣粘钢严重的问题,根据可压缩流体理论及射流与熔池作用原理设计开发了五孔氧枪喷头,主要工艺参数为:喷孔夹角13°,Ma 2.0,喉口直径36.8 mm,出口直径47.8 mm,设计氧气压力0.80 MPa,设计供氧强度3.8 m~3/(min·t)。氧枪枪位控制在1.3~1.9 m,熔池冲击深度、冲击面积和混匀时间均在合理范围内。生产实践表明,使用五孔喷头吹氧时间缩短0.5 min、氧气消耗降低1.1 m~3/t,脱磷率提高4.1个百分点,终渣FeO含量降低1.2个百分点,一次拉碳出钢率提高1.7个百分点,基本解决转炉低硅铁水冶炼存在的问题,转炉技术指标明显改善。

高炉鼓风条件对回旋区形态影响的数值模拟研究

针对高炉回旋区难以实验观测,研发了二维欧拉—颗粒多相流动模型,对高炉回旋区形成进行了数值模拟,研究了鼓风速度、鼓风角度对回旋区尺寸和形状的具体影响。研究结果表明,当鼓风速度从150 m/s增至250 m/s时,回旋区气相体积分数及尺寸显著增加,深度和高度分别从0.75 m和1.24 m扩展至1.4 m和2.36 m。另外,鼓风角度的调整在回旋区的水平和深度方向同样起到了关键作用,当鼓风角度从0°调整至-30°时,回旋区高度保持在2 m左右,深度从1.52 m降至1.13 m,特别是较小鼓风角度有利于增加回旋区深度。研究结果为高炉鼓风操作参数优化提供了科学依据,对于提升高炉运行效率和生产能力具有重要的指导价值。

高炉煤气的CCPP发电系统运行特性分析

以燃用高炉煤气的燃气蒸汽联合循环发电系统为研究对象,分析了燃气轮机进气温度、负荷和排烟温度及汽轮机负荷之间的关系。当燃气轮机进气温度低于-16℃时,汽轮机负荷降低12 MW;当燃气轮机进气温度超过20℃时,燃气轮机最高负荷约105 MW,比额定负荷低4 MW。燃气轮机进气温度过高或过低均会使系统的经济性变差。采取加热或冷却的措施维持燃气轮机进气温度在合理范围,可实现燃气蒸汽联合循环发电系统经济运行。

制氧纯化系统污氮预热效果及节能分析

根据某钢铁企业生产实际情况和工艺要求,回收4万m~3/h制氧机组压缩空气余热用于预热分子筛纯化过程加热用污氮,降低电加热器电耗,同时压缩空气温度降低,可减少空气预冷系统中冷水机组电耗,达到节能降耗减排增效的目的。

高焦混合煤气重整制备高品质高炉喷吹还原气研究

文章从热力学角度对甲烷—二氧化碳重整过程进行了探究,分析了涉及相关化学反应的吉布斯自由能变及化学平衡常数。研究了温度、压力、进料配比、水蒸气的加入量对CH_(4)转化率、CO_(2)转化率、积碳率的影响。结果表明:随着温度升高,CH_(4)与CO_(2)转化率增加,积碳率减少;随着压力增加,CH_(4)与CO_(2)转化率降低,积碳率增加;加入一定量的水蒸气可降低积碳率,此时CH_(4)与CO_(2)转化率仍然很高。重整过程的最佳反应条件为900℃、105 Pa、n(CH_(4))∶n(CO_(2))∶n(H 2O(g))=1∶1∶0.7,此时CH_(4)转化率为99%,CO_(2)转化率为96%,积碳率为0%。

烧结烟气CO治理现状及减排分析

文章分析了烧结点火和烧结过程中CO的生成行为,概述了烧结烟气CO的治理现状,重点对烧结烟气循环、料面喷吹蒸汽、富氧点火和烧结过程CO控制进行分析。分析表明针对循环烟气在料面位置的选取,当循环混合烟气湿度大于8%、温度和氧含量较低时选烧结机尾;当水分在6.0%~8.0%、温度和氧含量较高时,选烧结机前部。基于降低烧结CO的烧结原燃料配矿结构优化和富氧点火、料面喷吹蒸汽的工艺参数优化需进一步深入研究,进而在保障烧结矿产品质量的前提下降低CO排放,达到节能减排的目的。

氢基竖炉直接还原技术减污降碳分析

氢冶金技术是钢铁行业实现绿色低碳发展的重要路径之一,尤其氢基竖炉直接还原技术已成为国内外钢铁企业低碳转型的重要方式。文章主要综述了氢基直接还原技术应用现状,并着重分析了氢基竖炉直接还原技术的能源消耗、碳排放和典型污染物排放。研究表明,基于天然气、焦炉煤气竖炉直接还原技术吨铁能耗分别为358~395和427 kgce/t,吨钢碳排放较高炉流程下降40%~50%,吨钢颗粒物、SO_(2)、NO_(x)较高炉长流程分别下降26.3%、41.1%、43.2%;基于绿氢竖炉直接还原技术在减污降碳效应上优于天然气/焦炉煤气竖炉直接还原工艺。建议行业加大氢冶金及上下游相关技术装备研发攻关,提升能源资源保障能力和核心技术供应能力,支撑我国钢铁行业绿色低碳转型。

取向硅钢常化炉气体射流冷却传热特性研究

为改善取向硅钢常化冷却段带钢的冷却效果,利用数值模拟软件Fluent计算了不同进气压力、带钢厚度、带钢运动速度、喷射高度和喷嘴间距情况下气体射流冷却的传热特性。计算结果表明:冷却后带钢的平均温度随带钢厚度、运动速度、喷嘴间距和喷嘴高度增大而增加,与进气压力呈负相关;进气压力、带钢厚度及运动速度主要影响带钢的温降速率,带钢宽度方向温度分布取决于喷射高度和喷嘴间距,喷射高度300 mm及喷嘴间距75 mm时带钢温度均匀性较好。计算结果为带钢实际生产提供理论指导。

模拟高炉升温制度下球团矿富氢还原机制研究

文章研究了模拟高炉升温制度下,球团矿在不同还原气体成分(H_(2)含量0%、10%、20%、30%、40%)下的还原行为,并利用未反应核模型,分析了球团矿富氢还原的动力学以及反应过程中球团的宏观结构变化。结果表明:随着还原气体中H_(2)含量的增加,球团矿终点还原度从52.45%提高到84.09%,并且在全氢条件下还原开始温度比全CO时提高了63℃。此外动力学分析发现,该反应首先受到化学反应的控制,然后逐渐受到化学反应和内部扩散的混合控制。对球团矿控制步骤转变处的结构分析发现,其穿透率随H_(2)含量增加从2.3%增高到42.3%。研究可为高炉富氢还原过程的机理解析和工艺参数的优化控制提供一定程度的参考。

基于副枪测量的直接出钢技术研究与应用

在介绍副枪系统组成的基础上,以炼钢静态模型为手段,结合大量转炉生产数据分析,研究了副枪测量参数与钢水成分和温度的关系,得出了直接出钢的边界条件。TSC磷含量随TSC温度的增加呈线性增加,合适的TSC温度为1 600~1 620℃。随着TSC碳含量的增加,TSC磷含量增加,合适的TSC碳含量为0.30%~0.40%。随终点氧含量的增加,终点磷含量降低,终点氧含量的最佳控制范围为(400~500)×10^(-6)。生产实践表明,基于副枪测量的直接出钢技术可以缩短冶炼周期1.2 min,平均终点氧含量达到443×10^(-6),可以满足转炉冶炼要求,为提高转炉冶炼效率、降低工序能耗提供了可靠途径。

典型炼焦煤成焦界面结合特性及其焦炭高温强度的研究

焦炭的界面结合对提高焦炭质量有十分重要的作用。实验选用五种炼焦煤分别配入弱粘结性的XS贫瘦煤进行坩埚焦实验,随着煤料粒度增大和贫瘦煤含量增加,炼焦煤界面结合指数下降。肥煤自身黏结性好,界面结合指数影响较小,而1/3焦煤和焦煤则影响较大。同时分别完成了LF煤和XQ煤与XS贫瘦煤的共炭化实验,表明随着界面结合指数的提高,焦炭的高温热性能得到了较好改善。相应地,微晶结构更加规整,碳层堆积高度和碳网平面直径增大。

基于差分进化算法的热轧板坯工艺参数优化

针对热轧生产过程中工艺参数优化问题,提出了一种差分进化算法。首先,构建随机森林回归模型预测质量特征;然后,基于随机森林回归模型的工艺参数重要性排序结果选择待优化的工艺参数;最后,利用差分进化算法优化工艺参数并使用最优结果替换待优化的工艺参数。文章提出以缺陷相对发生率平均降低值和平均降低率作为评价指标,对比研究优化前后的结果,与其他优化算法相比,差分进化算法达到了最优性能。应用分析表明,所提算法进行工艺参数优化后,单位板坯中的缺陷个数均少于25,算法执行平均用时为8.57 s,具有良好的可操作性与应用推广价值。

基于全影响因素的轧钢加热炉板坯单耗预测

板坯实际生产过程中单耗计算受原料和燃料条件、操作工艺、钢种等因素影响,且各因素与板坯单耗之间的映射关系较为复杂。文章采用BP神经网络建立板坯单耗预测模型,以板坯加热炉实际生产数据为研究对象,加热过程中涉及的全部影响因素共17项作为输入变量,建立板坯单耗计算预测模型。结合试错法确定合理的BP神经网络结构为:输入层节点数为17,隐藏层节点数为10,输出层节点数为1。预测结果显示单耗预测值与实际值趋势一致,预测均方根误差仅为0.181 GJ/t,模型整体精度可达92.06%。

提高转炉汽化系统寿命及效率的技术创新

以转炉循环水系统为研究对象,将高压富裕能头用于启动或加速自然循环,实现系统的优化用能,达到系统节能兼顾尾部烟道长寿的双赢效果。研究分析前部烟道的结构缺陷,开发防大喷溅挂渣技术、随动密封装置等,使前部烟道寿命提高2 a以上,氮气消耗量降低约90%。开发应用了一系列高效节能核心动力设备,解决了汽化冷却系统蒸汽产量低、品质差的共性技术难题,使得吨钢产汽提高至100~130 kg,排污系统热损失减少50%,除氧器排汽热损失减少50%。

链箅机—回转窑—环冷机球团系统热经济性分析

以降低球团生产系统能耗为目标,进一步了解球团生产过程中能流及[火用]流的变化和损失情况,对链箅机—回转窑—环冷机氧化焙烧球团系统进行了热平衡及[火用]平衡计算分析。系统热收入和[火用]收入主要项为燃料化学能和球团氧化。热量消耗主要用于排出废热和外表面散热。传热、燃烧不可逆[火用]损失和系统机体散热[火用]损失为[火用]支出主要部分。针对系统废热余热资源未完全利用情况,提出环冷废气余热循环利用和回转窑表面散热回收等建议,经计算优化后,对于废气余热循环,利用环冷二段与三段废气余热使热效率提高至85.29%、[火用]效率提高至33.40%;回收集热器余热使热效率提高至86.53%、[火用]效率提高至33.93%。研究结果为球团生产提供建议,并结合实际寻找适合该系统的余热利用方案,为节能优化提供参考。

莱钢降低铁水温降关键技术研究与应用

为降低铁钢界面铁水温降,莱钢自2020年开始,通过开发“一罐到底”组织模式、铁水罐型统一、铁水运输选用汽车运输、配罐模式优化以及铁水罐加盖和高效脱硫工艺等,使莱钢运输效率明显提升,转炉入炉铁水温度持续提高,为进一步降低铁钢比、稳定转炉操作,提供了有利条件。通过各项技术研究与应用,莱钢铁水温降由230℃逐步降低到156℃,其中汽运铁水温降达到85℃,达到国内先进水平,为国内各大钢厂降低铁水温降提供了宝贵经验。