【摘 要】
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钢铁行业作为全球所有工业化国家的基础工业之一,是衡量国家综合竞争力的重要标志。炼铁工艺作为钢铁冶金的上游工艺,目前占主导地位的生产工艺是高炉炼铁,存在热量消耗巨大
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钢铁行业作为全球所有工业化国家的基础工业之一,是衡量国家综合竞争力的重要标志。炼铁工艺作为钢铁冶金的上游工艺,目前占主导地位的生产工艺是高炉炼铁,存在热量消耗巨大、焦炭依赖度高、热能利用率低等问题。本文以实现钢铁行业全产业链的节能降耗为目标,从对炼铁工艺的新视角总结和工艺革新的探索研究以及对炼铁过程热能的高效回收和高价值利用两个维度进行了探索研究。本研究结果为炼铁工业节能途径的探索提供了一些参考。炼铁工艺的新视角总结和革新探索方面,建立了高炉内部化学反应与能量变化的图谱,包含了炼铁过程的主要反应及其吸放热变化、温度分布、浓度分布、物理形态变化、传质传热、速率变化等。对现有高炉工艺存在的问题及改进技术进行了总结,通过计算高炉能量平衡和炼铁系统的成本构成,提出提高高炉内部反应效率、降低焦炭依赖度和副产物余热的回收利用的探索方向。炼铁过程热能的高效回收方面,对熔融渣的粒化换热过程进行了分析,设计出了一套粒化换热装置,分别对熔融渣的凝固过程和粒化过程进行Flunet模拟,得到粒化换热喷嘴压力在0.2 MPa、冷却风速50 m·s-1、初始风温473 K左右时粒化换热效果较好,同时得到粒化凝固过程的运动轨迹、温度变化以及所必须的相应操作。炼铁过程热能的高价值利用方面,探究了热风炉送风温度的影响因素,并根据现有技术缺陷提出了将炉渣余热回收用于提高热风炉送风温度的三种方案,通过与现有的先进技术的分析比较,凸显出本方案的优越性:即能够使得冶金渣的热能回收和热能利用于热风炉两个环节结合达到整个过程和系统的高价值、高效率和低成本。
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