乙烯绿色低碳生产技术进展

科技与产业的有效结合推动乙烯工业的绿色低碳发展。从装置结构、涂层材料、动力供应、原材料等方面综述了乙烯绿色低碳生产技术进展。提出通过炉管强化传热技术、炉管涂层技术与新型炉管材料的应用优化裂解炉热效率;有机框架材料等新型分离材料具有优化乙烯分离过程的潜力;可再生能源装机和消纳能力的提高,为乙烯装置的电气化提供了绿色基础;采用生物质、废塑料、二氧化碳等原料替代化石原料将从原料端实现乙烯生产的绿色化。此外,生产过程智能化以及用能清洁化等也将在减碳方面发挥重要作用。

碳中和背景下我国低碳炼铁技术发展现状与前景

我国钢铁生产工艺长期以“高炉—转炉”长流程为主,能源结构高碳化特征明显。作为钢铁流程中的碳排放大户,炼铁系统深度减碳成为我国钢铁行业实现碳中和目标的关键。本文分别从高炉炼铁和非高炉炼铁两个角度出发,梳理总结了各主要低碳炼铁工艺技术的研究进展和主要问题,并对其应用前景进行了展望。我国钢铁工业应把技术创新作为降碳的核心要素,结合行业发展趋势和自身特点,加大力度开发适合我国国情的低碳炼铁新技术;综合考虑资产保值、技术成熟程度和降碳潜力,短期内应以基于现有高炉工艺的深度脱碳技术创新为主要方向,从而为远期零碳钢铁的发展提供过渡方案和缓冲空间;中长期以富氢气基竖炉直接还原技术为发展重点,不断提升其技术成熟度和经济适用性,逐步提高氢气比例直至全氢冶炼;氢基熔融还原技术和电解还原铁技术的发展任重道远,未来有望成为实现我国钢铁行业碳中和目标的解决方案之一。

低碳氢冶金炼铁技术进展及包钢氢能炼铁技术途径探讨

钢铁工业是国民经济发展的支柱型产业,钢铁工业的节能降碳是实现国家“碳达峰、碳中和”发展目标的重中之重。文章简要介绍了主流低碳氢冶金炼铁技术的种类及特点,阐述了国内外低碳氢冶金炼铁技术的进展及现状。高炉富氢还原技术和氢基竖炉直接还原技术是最主要的低碳氢冶金炼铁技术。其中,高炉富氢还原技术降碳能力有限,可作为钢铁行业短期低碳氢冶金炼铁技术的发展方向,如结合碳捕集利用封存(CCUS)技术,可进一步降低CO_(2)排放量。氢基竖炉直接还原技术从源头上摆脱了化石能源的应用,与传统“高炉-转炉”生产流程相比,可降碳80%以上,是钢铁工业工艺技术变革必然发展趋势。包钢积极响应国家绿色低碳发展战略及内蒙古五大任务,积极布局绿色低碳氢能炼铁技术于白云鄂博中贫矿的氢基矿相转化、高炉富氢还原及氢基竖炉直接还原技术,钢铁生产过程低碳绿色化明显提高。

生物质重整煤气喷吹-氧气高炉的低碳潜力分析

我国钢铁行业以高炉-转炉长流程为主,一次能源消耗主要为煤粉与焦炭,化石能源消耗大、碳排放高,其中70%的CO_(2)排放集中在高炉炼铁工序。双碳背景下,亟需研发低碳炼铁技术以降低高炉工艺的能源消耗和CO_(2)排放。提出一种生物质重整煤气喷吹-氧气高炉(BRGI-OBF)工艺流程,该工艺通过优化气化炉工艺参数与生物质替代煤粉重整,产生的重整煤气满足高炉的富氢冶炼需求,并降低了化石能源的使用。结合高炉煤气富氧燃烧碳捕集,可实现末流烟气中CO_(2)富集,从而实现高炉低能耗与低碳(负碳)排放。为分析BRGI-OBF工艺的低碳潜力,首先运用Aspen Plus搭建了BRGI-OBF工艺模型,研究了气化炉输入热量与生物质种类对工艺性能的影响。基于计算得到的工艺参数,运用高炉炼铁工艺能耗计算方法,对比分析了传统高炉工艺与炉顶煤气循环-氧气高炉(TGR-OBF)工艺的能耗与碳流情况。结果表明,向气化炉提供适宜的热量可有效减少煤粉用量,同时增加循环煤气量,最多可减少煤粉用量124.2 kg/t(以生铁计);生物质种类对生物质用量与重整煤气的组分产生显著影响,采用杨木半焦进行重整时,杨木半焦用量为204 kg/t,重整煤气中H_(2)体积分数达29.91%,满足富氢冶炼需求。此外,BRGI-OBF工艺显著改善了能源结构,其化石能源占比约55%,与传统高炉相比,降低煤粉消耗17.6%、焦炭消耗29.3%。该工艺流程耦合富氧燃烧碳捕集技术后,末流中存在碳素372.6 kg/t,以易于压缩捕集的高浓度CO_(2)(>90%)形式存在。扣除由杨木半焦造成的碳素排放,总碳素排放为-109.9 kg/t,相当于生产每吨铁水可额外捕集CO_(2)403 kg,可实现生物质+CCS的负碳技术,为钢铁行业实现深度脱碳提供重要支持。

武钢6号高炉热风炉绿色低碳改造设计特点

对武钢6号高炉热风炉绿色低碳改造设计特点进行了阐述。针对6号高炉第一代炉役生产中,热风炉送风温度低、吨铁煤气消耗量大、烟气排放不满足超低排放要求等问题,大修时对热风炉进行了绿色低碳改造设计,采用了一系列提高风温、降低煤气消耗的技术,同时增加烟气脱硫末端治理系统,全面提升了热风炉系统的工艺设备能力和现代化、绿色化水平。投产后,单烧高炉煤气条件下风温达到1220℃,吨铁煤气消耗量大幅度下降,低于450m^(3)/t。

新钢2500 m^(3)高炉“低压差+低燃耗”管控实践

对新钢2500 m^(3)高炉自大修投产后操作技术进行了分析和总结。高炉以坚持长期稳定顺行为主线,以实现现代高炉“高效、低耗”为目标,不断克服入炉有害元素高、品位低、渣量大、操作炉型不稳定等不利影响。在炉况稳定顺行的基础上,通过持续改善原燃料质量,增强排锌、排碱能力、改善料柱透气性、控制合理渣系、活跃炉缸等技术措施,突破了长期高压差、高燃料比操作技术难题,形成了与自身原燃料条件相适应的“低压差+低燃耗”管控技术。

汉钢1号高炉超低硅高炉稳顺生产实践

2023年在钢铁市场形势持续低迷形势下,系统降本压力巨大,为了进一步降低铁前成本,汉钢1号高炉实施超低硅冶炼生产实践,以高炉操作管理为核心,通过加强原燃料管理、提高炉渣碱度、制定合理操作方针、稳定炉况、加强设备维护保障等措施实现低硅不低热,降硅不降质铁水含硅量是评价高炉铁水质量和生产技术水平的重要指标,2023年7—11月份实现生铁平均w[Si]=0.27%,w[S]=0.035%,同时实现高炉持续稳定顺行,取得了良好的经济效益,为公司降本增效作出突出的贡献。

高炉协同处理城市废塑料及废轮胎

随着现代社会的飞速发展,城市废塑料及废轮胎日益增多,环境污染严重。与此同时,在碳中和、碳达峰的背景下,面对能源紧张状况,绿色低碳转型,减少碳排放并提高资源利用效率是钢铁企业发展的方向。结合高炉冶炼过程,本文从废塑料、废轮胎的规模、化学成分、工业分析、热能、化学能、燃烧特性等多方面就高炉喷吹废塑料、废轮胎工艺进行了可行性研究,并基于两种废旧物的物理化学性能及燃烧机理等对高炉喷吹废塑料、废轮胎工艺提出了建议:高炉处理废旧物通常采用高炉炉顶装入等方式,而从高炉风口喷入是最佳入炉方式;高炉喷吹废旧物宜采取煤粉与废旧物混合喷吹的方式,短期内还是会以煤粉为主,废塑料和废轮胎为辅,遵循“有料即喷、无料停喷”的原则,是科学且行之有效的,易被钢铁企业所接受;高炉吨铁废旧物喷吹量宜控制在30~50 kg,随着废旧物分类技术的进步,可根据不同材质特性进行差异化喷吹;高炉喷吹废旧物的最佳粒度宜在4~8 mm,该工艺将是未来低碳冶炼的一个重要方向。

高炉冶炼低硅铁水技术研究与应用

高炉低硅冶炼是一项降焦增效的节能技术,其主要通过控制原燃料成分、建立合理的高炉操作制度,降低铁水中的硅含量,以达到减少焦炭等原燃料消耗的目的。实现高炉冶炼低硅铁水,需要控制原燃料指标及性能,从高炉硅元素反应入手,创造低硅冶炼条件。

热风炉新型固定床脱硫脱硝一体化技术

钢铁企业在生产过程中产生大量颗粒物、二氧化硫、氮氧化物,为减少上述污染物对大气环境的进一步破坏,需对排放烟气进行脱硫、脱硝处理。常规脱硫脱硝技术存在占地面积大、可适应反应温度区间较小等缺点。文章重点介绍一种新型固定床脱硫脱硝一体化技术,具有占地面积小、脱硫脱硝效率可调节性强的特点,适用于不同生产环境。该技术应用后可实现除尘脱硫脱硝一体化,且污染物浓度均达到超低排放标准。

Application of carbon composite iron ore hot briquette to innovative ironmaking process

As a new type of ironmaking raw materials,carbon composite iron ore hot briquette(CCB) is the product of fine iron ore and fine coal by hot briquetting process.On basis of experimental research on the manufacturing and metallurgical properties of CCB,this study focused on the application of CCB to blast furnace ironmaking and newly-developed shaft furnace smelting reduction processes.Firstly,the metallurgical properties of CCB are experimentally tested and compared with the common iron-bearing burdens.Then,the effects of charging CCB on blast furnace operation are numerically analyzed by means of multi-fluid blast furnace model,and the flowchart and pilot test of CCB-Shaft furnace smelting reduction process are briefly introduced.

高炉煤气循环耦合碳捕集低碳冶炼技术研究进展

钢铁行业碳排放位列工业行业首位,其中高炉工序碳排放量最高,是钢铁行业碳减排卡脖子环节。高炉煤气循环耦合碳捕集是高炉实现碳减排的重要途径,在减少碳排放的同时,能够实现炉顶煤气的资源化利用,达到节能减排的目的。文章综述了煤气循环耦合碳捕集对高炉冶炼的影响,介绍了以煤气循环为主要特点的富氧高炉冶炼工艺,综述了高炉碳捕集技术在工业应用成熟的化学吸收法和变压吸附法,指出将煤气循环和碳捕集耦合更有利于高炉冶炼。在已发展的煤气循环耦合碳捕集应用中,两种技术耦合可使高炉碳排放降低20%~40%。未来的研究应关注煤气循环过程中高炉内反应机理变化,和适用于高炉煤气的低能耗碳捕集材料开发,并积极推进该技术在工业上的应用。

冶金技术在钢铁工业低碳发展中的应用研究

综述了国内外钢铁工业的环保治理与节能技术的进展,并对今后的发展方向进行了展望。高炉转炉技术重点发展低碳高炉,以取代氢焦油为主,特别提出了以碳搜集和利用为基础,将冶金废气应用于化工产品的生产,是目前最彻底、最合理、最可持续的方法。高依托技术力量,开展了零碳钢化学、能源一体化网络工程,也就是神威CCU(SCENWI CCU)项目,强化对冶金废气的收集、输送和净化。并发展化工过程和产品,为促进钢铁工业的可持续、高质量发展,提供有力的支撑。

昆钢新区2号高炉低品位条件下的低碳冶炼措施

对昆钢新区2号高炉低品位条件下低碳冶炼的措施进行了总结。2号高炉在人炉品位为56%左右的条件下,通过采取提高设备稳定性、改善烧结矿质量、稳定焦炭质量、优化高炉操作、强化渣铁排放、加强精细化管理等措施,取得了明显成效。高炉利用系数从1.931t/(m^(3)·d)提高到2.647t/(m^(3)·d),燃料比从573.060kg/t降低到508.900kg/t,铁水成本从3990.46元/t降低到2861.05元/t,铁水一级品率从93.49%提高到98.98%,工序能耗从461.779kgce/t降低到364.390kgce/t。

高炉炼铁技术工艺及应用分析

高炉炼铁技术是一种常用的冶炼工艺,运用高炉冶炼技术,能够提高冶炼的效率,同时确保冶炼的总体质量。基于此,重点对高炉炼铁技术进行探讨,通过对高炉冶铁技术工艺的应用进行研究,提高高炉冶炼的技术水平,同时,能够在一定程度上降低对环境的污染,实现我国钢铁工业的可持续发展。

世界高炉炼铁技术的发展现状与趋势

近10年来,国外在炼铁工艺流程结构优化,高炉大型化、现代化、高效化、低碳化等方面取得了显著成就,高炉生产效率不断提高,燃料消耗不断下降,高炉清洁低碳生产技术迈向新的发展阶段。阐述了世界高炉炼铁技术近年来的发展现状,如高炉大型化、工艺流程结构优化、高炉长寿技术、高炉低碳炼铁技术等。认为:基于现有高炉炼铁工艺流程,通过装备现代化、大型化和工艺优化,可以取得优异的技术经济指标,进一步提高技术竞争力;延长高炉寿命、提高球团矿人炉比例、提高炉料分布精准控制水平等,是未来高炉改善工艺操作、优化工艺装备的重要技术途径;未来高炉炼铁工艺创新发展的重点是氢基燃料的大量应用,实现碳-氢耦合还原和高效耦合的“三传一反”过程,提高H,在高炉内的利用率。

超低排放背景下高炉热风炉达标排放技术现状分析

测试5家钢铁企业高炉煤气中硫化物质量浓度,热风炉废气排放口二氧化硫、颗粒物及颗粒物中主要离子质量浓度。分析高炉煤气中硫化物组分、末端治理设施脱硫效率及排放废气中产生的“二次污染物”等。结果表明:高炉煤气精脱硫及相关末端治理设施均能使排放废气满足《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》中排放限值要求。钢铁企业可根据高炉煤气中硫化物质量浓度、高炉煤气中有机硫与无机硫质量浓度范围、设备占地面积及运行维护成本等因素,选择适合自身的高炉热风炉达标排放技术。

唐钢2号高炉高比例球团冶炼攻关实践

唐钢2号高炉开炉以来配合环保政策要求,通过采取提高高炉原燃料质量、优化高炉工艺操作、高风温大富氧以及低硅冶炼等技术措施,在保证高炉高产低耗的前提下,2号高炉球团矿入炉比例由开炉时的20%逐步稳定在40%左右。

富氢高炉焦炭性能的研究进展

在国家“3060双碳”战略提出后,钢铁行业迅速开展炼铁产业技术革新,研究开发了低碳冶炼技术。富氢高炉冶炼技术具有较优的减碳作用、较高的冶炼效率和较低的改造成本受到钢铁大国的青睐。焦炭作为高炉运行不可或缺的重要物料,其在高炉内的溶损特性影响着高炉的运行效率,而富氢高炉内操作环境更加复杂,影响焦炭的溶损行为,因此探究富氢高炉环境变化对焦炭气化的影响极为迫切。本文以高炉富氢冶炼技术为基础,以焦炭性能为着眼点,总结了近年来高炉中富氢冶炼气氛中H_(2)O对焦炭气化活性和反应过程中焦炭气孔溶蚀、焦炭基质消耗的影响,并从反应机理、反应模型和动力学参数为切入点,比较了有无H_(2)O存在时焦炭气化动力学表现,最后论述了含H_(2)O反应气氛下焦炭性能研究的进展与局限。高炉富氢技术可通过降低高炉内碳消耗来缩减碳排放,但也存在一定限度,因此开发炉顶逸出气体中H_(2)O、CO_(2)的高效分离捕集技术,并与富氢技术联合使用更具绿色发展潜力。

唐钢熔剂性球团矿的开发研究及高炉高球比冶炼

唐钢以减少污染物生成总量为出发点,结合自身铁矿粉资源的特点,开发研究了低排放、低能耗熔剂性球团矿制备技术。通过实验室基础研究、投笼试验和工业试生产,最终确定了碱性球团矿工业生产配矿方案。碱性球团矿入炉后,三座2922 m^(3)高炉入炉球团矿比例达到40%,通过基本操作制度的优化,探索出了适合高球比冶炼的操作技术,高炉实现长周期稳定顺行,2022年单炉最高日产突破9000t/d,燃料比最低498kg/t。同等生产条件下,唐钢新区烧结和球团工序全年累计减少工序能耗230Mkgce,且球团工序产生的废烟气浓度与烧结工序相比降低了约50%,低碳节能减排效果明显。