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国际钢铁业节能环保和工序技术发展趋势----节能环保篇

来源: | 2014年7月30日 | 作者:

  随着国际社会对环境问题的不断关注和资源紧张对节能降耗提出的紧迫要求,世界各国的钢铁行业在节能减排和环境保护方面的技术不断涌现。同时,为了提高生产效率,钢铁生产各个工序的先进技术也不断被开发应用。本期《国际技术》就为大家介绍今年我们在国际技术领域关注的焦点以及国际钢铁业节能环保和工序技术的新发展、新趋势。

  节能环保篇

  多国研究CO2减排前沿技术

  日本:铁焦技术新进展

  日本JFE钢厂高炉生产成功开发的铁焦技术,是将廉价的非微黏结煤和铁矿粉混合压块成型后,送入连续式炉内加热干馏以生产出含铁30%、含焦70%的铁焦。在京滨厂制成日产造铁40吨、铁焦30吨的混合选块装置后,经该厂中型高炉掺入10%代焦炭经多次连续使用后,取得了在炉况正常下节约焦炭的明显效果。

  JFE利用含铁矿比为30%的成型铁焦代替10%的常规焦炭,经 5000m3大型高炉的试验结果显示:节焦和节约主焦煤的综合效果明显。新日铁通过对铁焦在高炉中相关作用的基础研究,更证明了铁焦在高炉中降低还原反应温度和提高反应效率的催化剂作用,并证明铁焦代铁矿的比例可提高到30%左右。

  现状:该技术已经完成了实验室阶段的研究工作,并且在日本的大型生产高炉中进行了部分工业试制,取得了良好的应用效果。目前,该技术尚须完善,大批量应用于生产中仍需要在工业中试验,以达到稳定运行的目的。

  德国、日本:利用木炭、生物质和废塑料减排CO2

  “生物质”是指动物、植物和微生物通过生长和新陈代谢所产生的有机材料。原生物质的化学成分适用于热处理过程的热解行为,进而通过碳化温度来影响CO2的排放量。使用可再生或含氢能源也可减少CO2的排放。

  德国和日本学者分别对直接还原工艺脱除CO2进行试验研究后发现,生物质和废塑料在较短时间内可成功应用于传统高炉、炼焦和直接还原厂的装备上,并且不需要大的改动和投资。通过高炉风口喷吹生物质、木炭和废塑料,可代替煤粉等还原剂。它们以固结物的形式加入高炉中且具有双重效果:有利于保持CO2含量或减少CO2含量;提高了含碳炉料在高炉炉身的还原能力,进而降低高炉恒温带的温度,可有效提高气体利用率,降低还原介质的消耗。

  现状:目前,喷吹木炭粉技术已被应用于巴西的微型高炉,在现代大型高炉上喷吹生物质或木炭的技术也正在开发过程中。该工艺技术为减少CO2排放提供了一种新的方法,但目前尚处在研究试验阶段,在工业中广泛应用还有大量的问题需要解决。

  意大利:ENERGIRON工艺选择性脱除CO2

  在高炉冶炼中,始终存在过剩的焦炉煤气、转炉煤气和高炉炉顶煤气。而用产自天然气、焦炉煤气和高炉炉顶煤气的直接还原铁(DRI)作为金属化炉料加入高炉或电炉,可显著降低CO2排放量。

  意大利ENERGIRON技术的特点是采用灵活和无重整过程(ZR)的工艺配置,能够满足当下日益严格的环保要求。这一工艺流程的废气和废水排放量不仅低且易于控制。该技术与选择性CO2脱除系统的结合,可使CO2排放水平显著降低,而且通过捕获CO2,也为工厂提供了一个额外的收入来源。

  在节能方面,这项技术现已成为市场上直接还原工艺中生产每吨DRI能耗最低的技术。得益于ENERGIRON工艺特点,生产出高金属化率、高碳含量的DRI产品,可为炼钢过程节约更多的能源。

  澳大利亚:应用能量和排放模型评估CO2减排方案

  了解不同操作方案对节能减排的影响十分重要。其中,综合数学模型可以作为评估不同减排方案的有效工具。博思格钢铁公司在澳大利亚肯布拉港钢厂(PKSW)采用了一种钢铁联合企业能量和排放模型(ISEEM)。该模型以PKSW钢厂的物料和能量平衡为基础,评估范围包括原料准备、高炉、炼钢、轧钢及其公辅设施。

  该模型的研究工作旨在制定研发规划和识别能否应用于当前处理单元的节能减排技术。通过该模型评估的CO2总排放量和实测值之间的吻合度较高。目前,ISEEM已用于多种方案的评价,包括基准方案、工厂新方案、最佳和近似最佳水平的参数方案。该方法为工厂CO2减排的定量分析提供了良好的模型。

  现状:在建立模型之前,需要很多准备工作,包括确定每一操作单元当前温室气体排放和能源利用现状,了解所使用数据的准确性等。

  点评:

  在治理大气危机刻不容缓的形势下,积极践行低碳环保成为社会关注的热点,也是所有钢铁企业应肩负的责任和使命。通过国外钢铁企业CO2减排的研究发现,有些技术可在达到环保要求的同时,为企业带来经济效益。因此,以发展低碳经济为契机,推动全行业可持续发展已成为钢铁行业的重要课题和研究方向。

  除尘治理各个击破

  烧结厂:注重除尘技术的应用

  对烧结厂废气排放的强烈限制,使欧盟的钢铁企业采用多种技术解决废气排放的问题。活性炭吸附工艺、移动电除尘、废气干法净化和烟气循环等技术在生产中得到应用。烧结废气中的粉尘有一定的电阻,不能采用传统的静电除尘方法使之沉积,脉冲极板不能完全将黏性很强的粉尘清扫掉。黏附在极板上的粉尘层有绝缘作用,原地反喷会导致二次排放,使下落的粉尘随气流带走。而使用移动式极板,粉尘可以被旋转钢丝刷清扫干净,就能避免反吹的不良影响,对烧结废气进行更好地除尘。

  现状:这项移动电极静电除尘(MEEP)技术设备已在安赛乐米塔尔艾森许腾斯塔特厂的烧结机上应用,取代了原来的传统电除尘设备。

  高炉炼铁:全方位除尘

  出铁场多联除尘系统。德国克虏伯曼内斯曼(HKM)公司B高炉的现代化出铁场设计包括多联的除尘系统。粉尘主要排放点在铁口、主沟、憋渣器、铁水沟、渣沟以及铁水和炉渣转流点。这些除尘设施具有保护员工健康和周边环境的功能。出铁场的烟尘全部通过加沟盖的方法抽尽,每小时处理的废气量达到100万Nm3,粉尘通过电除尘或布袋收集。在标准操作条件下,目前粉尘排放最大容许值是20mg/Nm3。

  高炉炉渣粒化。安赛乐米塔尔不莱梅钢铁厂采用在主沟、铁水沟和摆动溜嘴处加罩并通入氮气的方法,防止铁水与大气中的氧接触,抑制铁水氧化和烟尘的产生。欧洲许多高炉将高炉渣直接粒化,其中,德国高炉渣粒化率达到86%。典型的高炉渣粒化方法是冲水渣。液态炉渣与水快速换热后,炉渣变成细粉,同时产生蒸汽。高炉水渣代替建筑用石灰作为水泥厂的骨料。在水泥生产中,使用1吨高炉渣可减少1吨CO2的排放。

  转底炉:含锌粉尘回收技术

  钢铁生产过程中将产生大量的粉尘、渣等废弃物。日本新日本制铁公司开发了一种氧化物经济除锌的废气再利用技术。烟尘中的锌(铅)能够通过减少锌(铅)的氧化物而被去除,这些氧化物在高温下被还原为气体状态的锌(铅)而排出。当还原铁用作铁源而无需重新氧化,冶炼过程中的铁还原反应能够有效利用能源,整个过程的能量损失达到最小化。转底炉使用此技术最经济有效。

  现状:目前,新日铁已发展了6个转底炉项目并完成了生产中全部粉尘的规模化循环利用。这些转底炉的回收能力达到120万吨/年,为节约能源和资源提供了良好的条件。

  在反应炉中,必须采取措施避免氧废物的化学成分在还原期间减少。为了降低容易吸附在耐火材料表面的粉尘,造粒方法也要改进。同时,要防止转底炉操作中氧废物颗粒杂质的不良影响。

  点评:

  如今,常见的雾霾天气给全国空气质量带来了严峻的挑战。钢铁企业怎样除尘已是面对愈发猛烈的环保“风暴”迫在眉睫的问题。虽然中国钢铁企业还面临着市场、布局、设备、工艺、观念等各方面的困难和不足,起步也相对较晚,但是应该看到经历多重考验的中国钢铁工业正在向着实现环境友好、社会和谐发展、可持续发展的方向迈进。而国外钢铁工业有害气体减排技术也为国内企业提供了借鉴,树立了赶超的目标。

(来源:钢铁产业)


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