1、 高爐 高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出，經除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產品是生鐵 ，還有副產高爐渣和高爐煤氣 。 煉鐵高爐是鋼鐵聯合企業中的耗能大戶，而高爐節能的重點在于降低焦比或燃料比。高爐節能技術主要有：第1頁/共51頁第2頁/共51頁 高

2、爐的大型化和現代化 采用大型高爐可節省基建投資，提高勞動生產率，降低各項消耗和生產成本。 1998年至2000年，重點大中型鋼鐵企業高爐容積和高爐座數情況是：1998年高爐總 容積141001立方米，高爐座數合計253座，平均爐容557立方米/座；2000年高爐總容積147427立方米，高爐座數合計241座，平均爐容612立方米/噸。其中2000立方 米的高爐有18座，1000-2000立方米的高爐有30座，目前寶鋼有4063立方米高爐兩座，4350立方米高爐一座，單體爐容和總爐容均排全國首位。京唐曹妃甸準備投產的爐子已經達到5000立方米以上了第3頁/共51頁 噴吹各種燃料 從高爐風口噴吹燃

3、料的目的是用廉價的燃料（煤粉、重油、天然氣等）部分替代價格昂貴的焦炭。重點大中型鋼鐵企業的噴煤比：2000年平均為118千克/噸。 噴煤 隨著天然氣和重油價格的上漲和對環保的嚴格苛求，因此大量推廣噴煤技術是必然趨向。伯利恒鋼鐵公司伯恩斯鋼廠投資1.04億美元在C高爐（2976M3）安裝噴煤設備。計劃噴煤從最初時的113kg/t鐵， 直達181kg/t鐵，同時減少天然氣和焦炭的用量。第4頁/共51頁第5頁/共51頁 噴吹天然氣 在一些天然氣豐富地區，高爐噴吹天然氣從經濟上也是合算的，特別當追求高產時，天然氣加富氧噴吹對在提高產量的同時大幅度降低焦比有明顯的成效。 噴吹水煤漿 水煤漿因其制備和輸送

4、設備投資低于噴煤系統且無爆炸之虞而受到重視。（水煤漿是一種由70左右的煤粉，30左右的水和少量藥劑混合制備而成的液體，可以象油一樣泵送、霧化、儲運，并可直接用于各種鍋爐、窯爐的燃燒。它改變了煤的傳統燃燒方式，顯示出了巨大的環保節能優勢。 ）第6頁/共51頁第7頁/共51頁 提高風溫 提高風溫是降低焦比的一個有力措施。近10多年來總的趨勢是風溫逐步上升，重點大中型鋼鐵企業高爐平均風溫：2000年為1034，2001年為1073。 精料 精料是高爐高產、低耗、優質的物質基礎。隨著資源的逐漸貧化，必須更加重 視鐵礦石的準備處理工作。精料的關鍵是使用高品位、低渣量、高還原性、高強度 、低粉末，成分穩定

5、，粒度均勻的自熔性人造富礦。重點大中型鋼鐵企業高爐入爐礦石品位：2000年平均為56.81%，2001年平均為57.16% 第8頁/共51頁 高爐操作自動化 目前重點大中型鋼鐵企業的絕大多數高爐生產現場的許多環節已實現計算機控 制，如高爐稱料、上料、布料、吹風噴料、出鐵排渣等都實現了計算機的在線環閉 控制，整個高爐系統的溫度、流量、壓力、成分等參數都已通過微機聯入系統管理 計算機，為爐況控制提供指導，并能進行嚴格的監測、顯示和數據處理。過去由各 類儀表組成的高爐控制室，目前大多已被有電子顯示屏幕和計算機組成的高水平操 作室代替。 余能回收第9頁/共51頁高爐節能挖潛其他措施主要有： 、提高入爐

6、品位。電除塵灰、高爐除塵灰不經處理，直接配料進行燒結，這兩種灰直接配加會降低燒結礦品位1%左右，應對電除塵灰、高爐除塵灰先富集處理后再配礦。 、增加氧化鐵屑的配比。氧化鐵屑含鐵品位高（TFe75%）、成分穩定、有害雜質少，可以疏松料層、提高燒結料層的透氣性、提高燒結品位。燒結生產應加大配氧化鐵屑量。 3、控制噸鐵熔劑用量。在高爐熟料率（燒結、球團礦）比例不斷提高的條件下，要逐步較少甚至取消噸鐵熔劑用量，特別是螢石和錳礦的用量，大劑量的螢石和錳礦入爐對高爐壽命、技術指標都是不利的，調整爐渣成分、改善爐渣性能，應主要靠燒結中配加白云石比例來實現。 4、降低生鐵含Si量。高爐生鐵含Si量可以降低到0

7、.4%左右。而生鐵含Si降低，可降低煉鐵焦比，從而達到降耗目的，同時可以增鐵，應該從實踐總結和管理上加以要求，以進一步降低生鐵含Si量為目標。 5、用好用完風溫。提高風溫可以降低煉鐵燃料比，利于高爐煉鐵。操作時應該要求做到混風閥全關，以提高風溫。第10頁/共51頁 焦爐 煉焦原理 煉焦生產,基本原料是煉焦煤.將煉焦煤在密閉的焦爐內隔絕空氣高溫加熱放出水分和吸附氣體,隨后分解產生煤氣和焦油等,剩下以碳為主體的焦炭.這種煤熱解過程通常稱為煤的干餾. 煤的干餾分為低溫干餾,中溫干餾和高溫干餾三種.它們的主要區別在于干餾的最終溫度不同, 低溫干餾在500-600,中溫干餾在700-800,高溫干餾在9

8、00-1000.目前的煉焦爐絕大多數屬于高溫煉焦爐,主要生產冶金焦,煉焦煤氣和煉焦化學產品.這種高溫煉焦過程,就是高溫干餾. 煉焦煤的熱解過程 煉焦煤在隔絕空氣高溫加熱過程中生成焦炭,它具有下列特性:當被加熱到400左右,就開始形成熔融的膠質體,并不斷地自身裂解產生出油氣,這類油氣經過冷凝,冷卻及回收工藝,得到各種化工產品和凈化的焦爐煤氣. 當溫度不斷升高,油氣不斷放出,膠質體進一步分解,部分氣體析出,而膠質體逐漸固化成半焦,同時產生出一些小氣泡,成為固定的疏孔.溫度再升高,半焦繼續收縮,放出一些油氣,最后生成焦炭 第11頁/共51頁 煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050，經過干燥、

9、熱解、熔融、粘結、固化、收縮等階段最終制成焦炭，這一過程叫高溫煉焦（高溫干餾）。由高溫煉焦得到的焦炭用于高爐冶煉、鑄造和氣化。煉焦過程中產生的經回收、凈化后的焦爐煤氣既是高熱值的燃料，又是重要的有機合成工業原料。 焦爐用于使煤炭化以生產焦炭。其主要節能措施有如下幾個方面： 回收焦炭的顯熱 濕熄焦 此法以水作熄焦介質， 利用1000以上紅焦的顯熱把水轉換成具有一定壓力的蒸氣供廠內使用 干熄焦(CDQ ) 這是20世紀70年代由前蘇聯發明的一種當今世界上最卓有成效的余熱回收技術。該技術以氮氣為熄焦介質，將紅焦的熱量帶至余熱鍋爐，把鍋爐中水加熱成蒸氣， 然后以此高溫壓的蒸氣推動透平機發電。第12頁/

10、共51頁 所謂干熄焦，是相對濕熄焦而言的，是指采用惰性氣體將紅焦降溫冷卻的一種熄焦方法。在干熄焦過程中，紅焦從干熄爐頂部裝入，低溫隋性氣體由循環風機鼓人干熄爐冷卻段紅焦層內，吸收紅焦顯熱，冷卻后的焦炭從干熄爐底部排出，從干熄爐環形煙道出來的高溫惰性氣體流經干熄焦鍋爐進行熱交換，鍋爐產生蒸汽，冷卻后的惰性氣體由循環風機重新鼓入干熄爐，惰性氣體在封閉的系統內循環使用。干熄焦在節能、環保和改善焦炭質量等方面優于濕熄焦。 干法熄焦是用循環惰性氣體為熱載體，由循環風機將冷的循環氣體輸入紅焦冷卻室冷卻高溫焦炭至250以下排出。吸收焦炭熱量后的循環熱氣導入廢熱鍋爐回收熱量，產生蒸汽。循環氣體冷卻、除塵后，再

11、經風機返回冷卻室，如此循環冷卻紅焦。 煤在煉焦結束準備出焦時，焦炭的溫度在9501100，紅焦所含的熱量約相當于煉焦時所供熱量的45。傳統的水濕法熄焦，熱量全部損失，同時會產生大量含塵和有害物質的蒸汽，污染環境，腐蝕周圍的金屬構筑物。 干熄焦技術是重大節能項目，適用于大、中型焦化廠。干法熄焦是在密閉系統內完成熄焦過程，與通常濕熄焦相比，可基本消除酚、HCN、H2S、NH3的排放，減少焦塵排放，且節省熄焦用水。第13頁/共51頁第14頁/共51頁 采用新型筑爐材料 美國的耐火材料廠開發了一種高密度硅磚，內含 2%氧化銅，其比重為1.93t/m3（普通硅磚比重為 1.7-1.8t/m3） ，導熱系

12、數比普通硅磚低 28%， 強度亦增加 1倍。將此種硅磚砌筑焦爐可減薄爐墻， 使結焦周期縮短17%。煉焦過程熱耗亦相應降低，有良好的節能效果。第15頁/共51頁 計算機過程控制1.監測加熱煤氣的溫度、壓力、熱值和裝煤量；2.調節燃燒氣體 （低和高熱值煤氣） 的流量比例，煤以及爐組的熱量輸入保持一致； 3. 監控推焦和裝煤操作；4.隨著不同冶煉時期調節焦爐的加熱過程；5. 監視煤的質量；6. 通過電視監視，通知操作人員關掉加熱部分的高溫火道，以防焦爐過熱和損壞等。第16頁/共51頁 電爐 利用電熱效應供熱的冶金爐 。電爐的優點有：爐內氣氛容易控制，甚至可抽成真空；物料加熱快，加熱溫度高，溫度容易控

13、制；生產過程較易實現機械化和自動化；勞動衛生條件好；熱效率高；產品質量好等。冶金工業上電爐主要用于鋼鐵、鐵合金、有色金屬等的熔煉、加熱和熱處理。 第17頁/共51頁第18頁/共51頁 電爐連續煉鋼 電爐連續煉鋼目的是使電爐煉鋼過程中始終以100%的滿負荷狀態工作， 使之與二次精煉和連鑄機配套生產第19頁/共51頁 偏心爐底出鋼 實施時需將電爐改造成橢圓形， 把出鋼口設置在橢圓長軸頂端底部，使電爐只要傾動一個較小的角度(5)即可將大部鋼水從爐底放出，從而獲得較純凈的鋼水。 與傳統的傾動式出鋼相比，在增產和節能降耗方面效果顯著?，F美國已有多座電爐采用此技術。(1)熔池中可以保留98以上的熔渣；(2

14、)耐火材料消耗可降低25左右；(3)出鋼時鋼水溫度一般只下降25左右；(4)出鋼時間短，60t電弧爐的出鋼時間僅80s左右；(5)每噸鋼電耗可下降20kWh左右；(6)每噸鋼電極消耗可降低05kg左右；(7)出鋼口耐火材料內襯壽命可達250次左右。第20頁/共51頁 回收排煙余熱 英國鋼鐵公司對其煉鋼電爐正在采用兩種利用排煙余熱方法: (1)預熱廢冷鋼鐵，一般回收期為1-2年； (2) 產生蒸汽或者熱水，回收期約為2年。電爐煙氣是有污染的臟煙氣，并且有毒，因此回收方法要很好選擇。此外，有些電弧爐排煙中存有一定量的可燃物（化學能），可以通過加氧燃燒回收。第21頁/共51頁 轉爐 爐體可轉動，用于

15、吹煉鋼或吹煉其他金屬的冶金爐。轉爐爐體用鋼板制成，呈圓筒形，內襯耐火材料，吹煉時靠化學反應熱加熱，不需外加熱源，是最重要的煉鋼設備，也可用于銅、鎳冶煉。轉爐按爐襯的耐火材料性質分為堿性（用鎂砂或白云石為內襯）和酸性（用硅質材料為內襯）轉爐；按氣體吹入爐內的部位分為底吹、頂吹和側吹轉爐；按吹煉采用的氣體，分為空氣轉爐和氧氣轉爐。 第22頁/共51頁第23頁/共51頁 轉爐零能(或負能)煉鋼 顧名思義，轉爐負能煉鋼就是轉爐(在冶煉工序)既煉出了鋼，又沒有額外消耗能量，反而輸出或提供富余能量的一項工藝技術。 衡量這項技術的標準是轉爐煉鋼的工序能耗。煉鋼工序能耗包括消耗和回收能量兩個方面。消耗有物料、

16、電、水、氣等，累計按熱值折算為噸鋼消耗掉的標準煤。回收有轉爐煤氣和蒸汽，也累計按熱值折算為噸鋼回收的標準煤。所以，在煉鋼過程中，若出現回收的能量超過消耗掉的能量時，就是負能煉鋼。 轉爐煉鋼在吹煉過程中，產生大量的煙氣(以煤氣為主)。這種煙氣溫度高達1260左右，含CO約60，具有很高的顯熱和潛熱，熱量總和超過104.6104kJt鋼。因此，回收這部分能量是轉爐煉鋼節能潛力最大的環節。不少技術先進的轉爐，噸鋼可以回收煤氣100m3以上，可大部分抵消或超額抵消轉爐煉鋼耗能，實現零能或負能煉鋼第24頁/共51頁 轉爐煉鋼過程中最大的節能潛力一是提高廢鋼比，二是回收吹煉時發生的富含CO的煤氣及其顯熱，

17、即所謂OG（Oxygen Gas process）。 1.提高廢鋼比 通常電爐以100%廢鋼為原料，而轉爐卻以高爐或化鐵爐鐵水為主要原料，適當地加入一定比率的廢鋼。 若以礦石煉成的鐵水作原料時，噸鋼總能耗達23.33GJ；而以廢鋼為原料時， 噸鋼總能耗僅6.42GJ，兩者相差甚巨。第25頁/共51頁 回收煤氣余能 盡管在整個鋼鐵聯合企業的主要生產工序中，轉爐煉鋼耗能最少，但吹煉過程中產生的高溫煤氣卻是一項不小的二次能源。目前世界各國對回收此項能源都很重視， 例如日本絕大多數轉爐上皆設置了OG裝置， 從而使該工序能耗為負值，實現了負能煉鋼。第26頁/共51頁 感應爐 利用物料的感應電熱效應而使物

18、料加熱熔化的電爐 。在感應爐中的交變電磁場作用下，物料內部產生渦流而發熱熔化。在這種交變磁場的攪拌作用下，爐中熔體的成分和溫度均較均勻，熔煉溫度可達1650。感應爐除能在大氣中熔煉外，還能在真空和氬、氖等保護氣氛中熔煉，以滿足特殊質量的要求 爐子有多個感應圈，各圈可施加不同的電頻率等等。在許多鑄造應用中，電的高效率與生產能力的彈性，是這種爐子發展主要原因。 頻率的轉換，功率的控制與擴大等， 也已成為現代節能型的爐子。第27頁/共51頁第28頁/共51頁 沖天爐 這是一種供鑄造用的使用焦炭熔化金屬的爐子，一般這種爐子排煙較臟，很少回收利用。 煉銅爐 粗銅（或黑銅）爐子的廢氣溫度常較低， 約200

19、-900，含較多氧化硫和塵渣，故對小爐子缺乏吸引人的余熱回收前景。但在大噸位的反射爐上裝置廢熱鍋爐正在嘗試。國內也正在利用汽化冷卻， 噴流換熱和熱管等技術使排煙溫度降至300以下，而空氣預熱溫度達到了400。綜合利用反射爐煙氣余熱的技術。第29頁/共51頁 熔鋁爐 這種爐子多數用于回收二次鋁材的。通過二級熱回收， 煙溫1100下降至200節能44-53%。值得注意的是煉鋁業廢氣， 一般認為具有腐蝕性，有破壞常規金屬換熱設備之危險，故很少回收。若要回收，可用陶瓷型換熱設備。第30頁/共51頁 熱處理爐節能新工藝新技術 設備部件要達到要求的力學性能通常需要進行熱處理，設備部件在傳統的熱處理系統中進

20、行熱處理時需要幾個小時，大大加重了能源消耗，并提高了成本。較長的熱處理時間迫使生產企業遠離生產線進行熱處理，還要另外添加設備部件的傳送、輸送設備及設備部件的貯存空間。 第31頁/共51頁第32頁/共51頁 流化床熱處理爐 流化床熱處理工藝能夠明顯減少熱處理時間，提高熱處理工藝的穩定性。由日本Komatsu公司開發的流化床熱處理工藝能夠使生產企業將熱處理在線系統并入鑄造和鍛件生產流程中。流化床由細小的硬顆粒介質(砂)構成，通過流動氣體使部分顆粒介質懸浮。氣體從流化床的底部吹動顆粒介質。 當氣體吹動介質時，顆粒介質能夠很容易地依次流動，這種流動類似于液體的流動。流化床流質能夠很容易地使設備部件浸沒

21、并通過介質輸送。 第33頁/共51頁第34頁/共51頁 流化床熱處理的優點在于： 流化床的傳熱系數遠高于傳統爐的傳熱系數。高的傳熱系數使設備部件迅速升至要求的溫度，升溫速度是空氣加熱爐的10倍。 當流化床溫度快速升至固熔處理溫度時，設備部件的溫度不會超過流化床溫度。然而，使用傳統加熱爐時，設備部件存在著超過固熔處理溫度的潛在危險。 流化床具有良好的溫度控制，相對于傳統加熱爐來說，流化床能夠在較高的溫度下安全進行固熔熱處理，不會出現局部熔化的問題。第35頁/共51頁第36頁/共51頁第37頁/共51頁 熱處理爐的綜合改造節能 熱處理的控制改造似乎比其他工業窯爐更為重要。首先溫度是現代熱處理爐最重

22、要的控制參數。熱處理過程的熱穩定， 工件本身的熱穩定是保證熱處理產品質量的重要條件。因此， 爐內溫度需要認真加以控制及監測。 熱處理爐的另一個重要控制因素是爐內氣氛。 熱處理中常用氣氛為N2， 有的用復合氣氛。氣氛對熱處理件性能有重大影響， 這就涉及到精密的流量計量與控制。此外，物料的移動和位置控制也很重要。這些參數雖可單獨控制， 但微機的普及化導致熱處理爐的快速、 集中和綜合控制的實現。第38頁/共51頁 熱處理爐的余熱回收節能 熱處理爐上搞余熱回收應該說并無困難。據估計，約有一半的熱處理爐為電爐，另一半為燃燒爐。由于這些爐子大多溫度較低，通常在600左右，開展余熱回收有較長的回收期，有些爐

23、子在結構上不適應裝置燒嘴或附件，而恰恰回收時需要裝上較多的新燒嘴等等，故在這類爐子上搞余熱回收的較少。沒有以上情況的熱處理爐還是可以考慮余熱回收的。第39頁/共51頁 意大利BEDDTTE公司的鋼絲熱處理爐 （有人叫它為奧氏爐） 加裝廢熱回收裝置后熱效率比我國同樣的爐子未裝余熱回收裝置時高一倍 （我國為20%）。據稱他們回收的廢熱不僅用于預熱燃燒空氣， 還預熱燃料油。第40頁/共51頁 鍛造爐節能新工藝新技術 在軋鋼、鍛造等行業中，能源成本在產品成本中占有相當的比例如25%-35%， 因此節能成為重要問題。 在這類加熱爐中，常用的節能技術也不外乎采用多種和多級換熱設備回收煙氣余熱，精確控制溫度

24、，陶瓷纖維襯里，高輻射涂層，更換節能型燒嘴及空燃比自控等等。 先進的技術有富氧燒鋼，脈沖燃燒，計算機控制和綜合優化技術等。第41頁/共51頁 下面是國外鍛造爐應用實例 美國Cedan公司對模型鍛造爐用真空成型陶瓷纖維組件作隔熱襯里，提高效率20%，并且減少爐子維修延長壽命。此外升溫時間縮短，平均爐殼溫度下降5%， 只有50。 美國德州Cameron Iron Works是一家各種航空航天和石油勘探工業的鍛造商，開發了一種新型的鍛造爐，采用新的兩級金屬與陶瓷換熱器相結合的同流換熱系統，四個高速燒嘴以及有獨特結構的電子控制系統，節能高達55%。第42頁/共51頁 由于鍛造爐是高溫爐，高溫下能量的充分利用是很重要的。其中溫度的精確控制與爐子效率關系甚大，因為一旦超溫，能量浪費很大。因此加強鍛造爐的溫控要引起重視。第43頁/共51頁 在鍛造爐中兩個最重要的控溫參數是最高溫度和爐子空載時間與溫度。空載應該降