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鋼鐵流程溫室氣體減排的共性技術(三)

   日期:2016-08-23     來源:聚農網    作者:jn720.com    瀏覽:258    
3.鋼鐵流程中能源的集中管理、調度和使用
      二氧化碳排放與流程的能源利用效率強力相關。鋼鐵工業是高能耗行業,且能源系統結構復雜,涉及到的能源種類和能源用途名目繁多。生產流程本身的能源需求必須滿足工藝的要求,而鋼鐵廠內部能源的集中管理、調度可以在能源利用效率上體現節能的目標。集中管理是要做到:能盡其用,即不同位能的能源用于最能體現其價值的場所。
      影響鋼鐵企業能耗的因素有很多,如企業現有設備工藝技術水平,企業的生產計劃安排,企業能源管理方式等。鋼鐵企業節能的途徑主要有:一,調整工藝結構,簡化生產工藝流程;二,改進主要能源消耗設備和工藝水平,降低各生產工序的能耗;三,對全流程工藝進行能源科學管理,對能源系統(包括能源從生產到使用的全部流程)中的各個環節,進行計劃、組織、指揮、監督和調節等活動,進行全流程能源集中管理和利用。
      為了對整個鋼鐵生產流程進行全面有效地管理,企業可以先建立以信息技術為基礎的能源中心,對企業中能源的生產運行狀況進行集中統一的監測和控制,并逐步提高到調度和管理的水平,在確保各種能源安全、穩定供應的前提下,維持能源整體供需平衡,減少總體能源消耗,最大限度利用內部能源。
      目前,在這方面可以開展的工作有:
       1. 以典型企業為代表,深入分析企業內部系統結構和生產工藝流程,結合企業當前的能源平衡報表和能源指標完成情況研究全流程的能源種類、流程及各二級分廠能源消耗和發生情況,明確之間的關系。研究鋼鐵企業生產過程中物流的特點及對能耗的影響,建立以企業凈能耗最小和凈排放最小為目標函數的鋼鐵企業優化模型。
      2. 基于目前鋼鐵企業已有的生產、物流、財務和倉庫等管理控制系統,以典型企業為代表,從能源消耗和CO2減排等角度對鋼鐵流程工業整個環節進行重新分析和評價,構建包含能源消耗和CO2排放等環境參數的動態管理控制系統。這個系統通過各個子系統內在的聯系整和成一個互相關聯的管理網絡,中間任何單個系統的改變都會對其他系統產生影響,從而體現出能源和生產管理的系統性,進行統籌管理。
       4.低碳低能耗新流程的開發
由于鋼鐵工業的特點,在全流程任一環節的技術進步都有助于提高系統的能量利用效率,減少CO2的排放;另外,鋼鐵冶金產生CO2的根本原因是使用碳還原鐵礦石所造成的,如能采用氫等替代品,徹底摒棄或者部分取代碳來還原鐵礦石,將會從根本上減少CO2的排放。因此對于一些目前尚處于開發研究階段的鋼鐵冶金新技術也應未雨綢繆,進行先期的研究。
在這些技術當中,目前國際學術界已經開展研究的主要有:
       1、等離子體氫還原鐵礦石-粉末燒結-軋制成材:采用這一技術將對鋼鐵冶金帶來革命性變化,其工藝路線可為:等離子體下氫還原鐵礦石-粉末燒結-軋制成材。等離子體下氫還原鐵礦石得到的是1000℃左右的鐵粉,將其與碳粉和合金粉按比例混合后熱壓燒結,再經軋制可得到型材,也可直接制成部件。除了基本沒有CO2生成外,由于溫度較低,所消耗熱能大為減少。
       2、等離子體氫還原鐵礦石-高爐(或電爐):這一流程是將等離子體氫還原進行的不充分的鐵礦石加入高爐進一步還原成鐵,或加入電爐中煉鋼。由于鐵礦石的部分甚至大部分已被氫還原,在高爐中還原所需碳量大幅減少,從而減少CO2的排放。
       3、高爐噴吹塑料:塑料含有較多氫,將其粉碎配吹至高爐內可代替部分碳對礦石進行還原,從而減少CO2的排放。
       4、化學蓄熱技術開發:在一定溫度下,在催化劑的作用下,化學物質吸熱分解,分解產物分離后,在另外地方再混合發生反應放出熱量,所放出的熱量有可能產生超過原有的溫度。利用此可將鋼鐵冶金中熱量回收供發電等。
       5、開發高速連鑄連軋技術:連鑄和連軋的速度提高,實現兩個工序的直接連接,鋼坯只需邊角局部加熱,可大大減少鋼坯加熱和保溫的能量,從而間接減少CO2排放。
 
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