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低碳煉鐵技術(shù)范文第1篇

[關(guān)鍵詞]地鐵通信；互聯(lián)互通；應(yīng)用

中圖分類號：TN92；U231 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）29-0355-01

前言

隨著地鐵換乘車站會越來越多，地鐵車輛在兩條線路上跨線混跑是必然的結(jié)果。解決好換乘車站的無線覆蓋、互聯(lián)互通及車載臺的跨線漫游問題，對整個無線通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量、調(diào)度安全有著非常重要的意義?；ヂ?lián)是指物理上的連接，互通是指功能的實現(xiàn)?；ヂ?lián)是基礎(chǔ)，互通是目的?；ヂ?lián)互通的含義：假設(shè)地鐵1號線、2號線和3號線所建立的TETRA網(wǎng)，分別叫A網(wǎng)、B網(wǎng)和C網(wǎng)，并在換乘站附近重疊。又設(shè)各網(wǎng)的移動用戶編號分別為100X、200X和300X，如圖1所示。為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，要求A網(wǎng)用戶（例如1008）從A網(wǎng)進(jìn)入B網(wǎng)后，可以成為B網(wǎng)用戶，具有B網(wǎng)用戶的功能，可以和A網(wǎng)、C網(wǎng)其他用戶（例如1001、3001）正常通信，功能不減，性能不降，無縫連接，平滑過渡，這就是真正意義上的互聯(lián)互通。

圖1 TETRA移佑沒Э繽漫游

一、互聯(lián)互通的重要性

民用通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過很長時間的發(fā)展，在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、接口協(xié)議等方面已經(jīng)得到很好的改進(jìn)和完善，無論網(wǎng)絡(luò)運營商是否相同、使用設(shè)備是否一致，同一個無線終端在不同的網(wǎng)絡(luò)之間都已經(jīng)能夠平穩(wěn)的過渡。而地鐵專用無線集群網(wǎng)絡(luò)，由于地鐵運營環(huán)境的影響，與民用無線網(wǎng)絡(luò)相比，專用無線網(wǎng)絡(luò)相對獨立。特別是在線網(wǎng)建設(shè)的初期，一般每條線路都會有自己的控制中心，同一條線路中的無線用戶基本上也只會在本線路范圍內(nèi)活動，采用單線控制的運營機制基本上可以滿足運營需要。在這種情況下，線路與線路之間的跨線無線通信很少出現(xiàn)。隨著新線路的不斷建設(shè)開通，線網(wǎng)逐漸形成，在新的線網(wǎng)運營模式下，無線集群調(diào)度系統(tǒng)中傳統(tǒng)的單線運作機制逐漸顯露出其不足，具體表現(xiàn)為以下幾點：

（1）當(dāng)列車資源使用緊張的情況下，可能出現(xiàn)列車跨線使用的情況，此時，車載無線電臺會由于不同線路之間的無線通信不能互通的原因，導(dǎo)致其不能正常進(jìn)行通話。

（2）線路之間換乘站的增多，會導(dǎo)致車站工作人員在不同線路之間進(jìn)行處理日常事務(wù)，此時，無線手持臺也會由于不同線路之間的無線通信不能互通的原因，導(dǎo)致其不能正常進(jìn)行通話。

上述問題會隨著線網(wǎng)規(guī)模擴大而更加顯露出來，并且還有可能會帶來新的問題，對正常運營產(chǎn)生非常不好的影響。為此，加強集群無線調(diào)度系統(tǒng)的互聯(lián)互通功能，成為了地鐵通信建設(shè)的客觀要求，也是必然選擇。

二、跨線路互聯(lián)互通

（1）同類型設(shè)備

同類型設(shè)備指的是參與互聯(lián)互通的所有設(shè)備都由同一個廠家生產(chǎn)。這種模式的優(yōu)點是兼容性好、互聯(lián)技術(shù)的成熟性好和穩(wěn)定性好。

①單中心交換機

單中心交換機互聯(lián)互通是指不同線路的無線基站系統(tǒng)共用一套中心交換設(shè)備的互聯(lián)方式，原理見圖2。

單中心交換機互聯(lián)互通的優(yōu)點是成本低、結(jié)構(gòu)簡單。但這種方式也存在一定的不足：（1）對中心設(shè)備要求比較高，既要有足夠的容量，又要有很強的處理能力；（2）中心交換設(shè)備一旦發(fā)生故障，將影響所有線路的使用，影響了整個系統(tǒng)的安全性和可靠性。

②多中心交換機

多中心交換機互聯(lián)互通是指在單中心交換機互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上增加控制中心和互聯(lián)互通設(shè)備，從而實現(xiàn)線路之間的互聯(lián)互通，原理見圖3。

圖3 多中心設(shè)備互聯(lián)互通

多中心交換機互聯(lián)互通具有以下優(yōu)點：（1）互聯(lián)互通設(shè)備發(fā)生故障只會影響跨線路之間的通信，單條線路的通信可以正常運營；（2）可以對新入網(wǎng)線路進(jìn)行獨立調(diào)試，在其滿足線路要求的情況下接入原網(wǎng)絡(luò)，減少了調(diào)試帶來的風(fēng)險；（3）一個控制中心發(fā)生故障，不會影響其他控制中心控制的線路，大大的提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。但是，對于單中心交換機來說，多中心交換機也有其劣勢，例如，成本高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等。

（2）不同類型設(shè)備

不同類型設(shè)備指的是參與互聯(lián)互通的設(shè)備是由不同廠家生產(chǎn)的。和同類型設(shè)備相比，不同類型設(shè)備的兼容性、穩(wěn)定性和互聯(lián)技術(shù)成熟性都比較差。但是，不同類型設(shè)備對線網(wǎng)設(shè)備的多元化發(fā)展有極大的好處。

三、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的設(shè)置建議

在建立互聯(lián)互通之前，各個運營線路之間的無線通信系統(tǒng)是獨立的，但是在互聯(lián)互通之后，所有參與互聯(lián)的子線路融合成一個很大的線路網(wǎng)，這時，任意子線路中的一個參數(shù)進(jìn)行更改，都有可能影響到其他線路的運用。因此，在互聯(lián)互通的數(shù)據(jù)配置上必須小心謹(jǐn)慎。

對于以下幾種關(guān)鍵參數(shù)的配置需要特別小心：網(wǎng)路及登記參數(shù)；最大通話時長參數(shù)；鑒權(quán)參數(shù)（鑒權(quán)是一種系統(tǒng)的功能，可以為合法的用戶提供服務(wù)，拒絕不合法的用戶的服務(wù)要求，進(jìn)而以防非法用戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)）；有效站點參數(shù)（此參數(shù)設(shè)置了某個用戶或者通話組的有效使用范圍）；鄰區(qū)參數(shù)（無線用戶在通話中不斷的移動，經(jīng)常發(fā)生用戶從一個小區(qū)走到另一個小區(qū)）。

四、結(jié)束語

隨著地鐵線網(wǎng)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，為了能更好的發(fā)揮無線集群調(diào)度系統(tǒng)的作用，必須將現(xiàn)有的零散網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合，進(jìn)一步提高既有的網(wǎng)絡(luò)資源的利用率?；ヂ?lián)互通技術(shù)也將會被更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 天津地鐵專用無線通信系統(tǒng)互聯(lián)互通方案趙彥芳鐵道通信信號，2016年.

低碳煉鐵技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞：變形縫;結(jié)構(gòu)連接

太安站為深圳地鐵5號線站點之一，位于布心路、太白路之間。由于其為換乘站，建筑面積龐大，但地理環(huán)境狹窄，故本站采用了垂直換乘的模式。主體結(jié)構(gòu)為地下三層結(jié)構(gòu)，該站1號風(fēng)亭為地下3層，地面1層結(jié)構(gòu)，規(guī)模較一般風(fēng)亭規(guī)模大。該風(fēng)亭與車站地下1、2層連接，而如此較大跨度及縱深的結(jié)構(gòu)連接，設(shè)置變形縫連接的利弊，便成為設(shè)計任務(wù)中一個值得探討的問題。

從變形縫的功能來看，變形縫主要是能夠使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生自由變形，以防止結(jié)構(gòu)因變形差異較大產(chǎn)生局部應(yīng)力集中而使結(jié)構(gòu)破壞。根據(jù)《地鐵設(shè)計規(guī)范》第10.6.1條規(guī)定在車站結(jié)構(gòu)與出入口通道等附屬建筑的結(jié)合部應(yīng)設(shè)置變形縫。因此，對于出入口通道或者狹長風(fēng)道這種結(jié)構(gòu)，與車站連接應(yīng)設(shè)置變形縫，故不屬于本文所討論的范圍。本文主要討論對于較大規(guī)模的風(fēng)亭等附屬結(jié)構(gòu)，在連接位置設(shè)或不設(shè)變形縫的區(qū)別。但從技術(shù)上而言，設(shè)或者不設(shè)置變形縫，都可以通過設(shè)計調(diào)整使結(jié)構(gòu)滿足安全要求，本文即針對大規(guī)模風(fēng)亭結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)連接時，設(shè)與不設(shè)變形縫的各種情況進(jìn)行分析，嘗試說明連接形式的不同，對結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響。

為了分析這個問題，我們采用2組模型，每組模型2個結(jié)構(gòu)形式連接，運用Sap2000有限元分析軟件進(jìn)行分析，然后比較兩者存在的差異，以說明相關(guān)問題。

模型組1：車站結(jié)構(gòu)三層；風(fēng)亭結(jié)構(gòu)一層；結(jié)構(gòu)1主體結(jié)構(gòu)與風(fēng)亭結(jié)構(gòu)間設(shè)置變形縫；結(jié)構(gòu)2不設(shè)變形縫。結(jié)構(gòu)周邊與土體接觸，采用Sap2000的Gap單元模擬，該單元只承擔(dān)壓力。變形縫處采用一特殊彈簧，該彈簧只受壓。

模型組2：車站結(jié)構(gòu)三層；風(fēng)亭結(jié)構(gòu)二層；其余條件均同模型組1。模型組2中采用的彈簧形式與模型組1相同。

為了保證模型在所有作用下不處于非靜定狀態(tài)，因此在主體結(jié)構(gòu)及風(fēng)亭結(jié)構(gòu)下均設(shè)有約束，以模擬樁基礎(chǔ)效果。這里有一點需要說明，風(fēng)亭底部采用一個固定鉸支座，主要考慮到，一方面不論風(fēng)亭與主體是否設(shè)置變形縫，都應(yīng)將風(fēng)亭基礎(chǔ)持力層保持與主體結(jié)構(gòu)相當(dāng)，以控制相當(dāng)?shù)某两盗?，另一方面，也要滿足風(fēng)亭結(jié)構(gòu)抗浮的需要。而相對主體結(jié)構(gòu)及風(fēng)亭結(jié)構(gòu)箱體剛度而言，樁端相對剛度要小，因此采用鉸形式。

模型考慮了結(jié)構(gòu)自重、水壓力、土壓力、溫度、人群、列車、設(shè)備等荷載作用，為簡潔起見，水土壓力采用取至地面的高水位工況。

通過Sap2000軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，分析完成后，可以得到如下的變形圖示：

圖1 模型組1變形圖示

*注：圖中變形采用了一定的放大比例顯示，以清晰變形形式。

圖2 模型組2變形圖示

首先，由圖1、圖2所示的變形可以看出：水平變形量而言，設(shè)變形縫的兩層風(fēng)亭結(jié)構(gòu)比一層結(jié)構(gòu)大，而設(shè)變形縫的結(jié)構(gòu)，從整體變形上看要大于設(shè)不設(shè)變形縫的結(jié)構(gòu)。由于風(fēng)亭底部設(shè)樁，整個風(fēng)亭的變形有轉(zhuǎn)動的趨勢。因此越靠近頂板，變形幅度越大。

經(jīng)過對兩組模型的水平位移數(shù)值分析，我們暫能得出如下結(jié)論：附屬結(jié)構(gòu)規(guī)模大到一定程度，變形縫將被壓縮，而不足以維持，兩側(cè)結(jié)構(gòu)接觸，并傳遞力。反之，當(dāng)附屬結(jié)構(gòu)規(guī)模足夠小，變形縫才能維持，兩端均可視為自由端，不傳遞力，此時變形縫才能發(fā)揮應(yīng)用作用。

其次，我們通過對結(jié)構(gòu)內(nèi)力數(shù)值進(jìn)行分析可知，風(fēng)亭的頂?shù)装宓目缰袕澗厝∠冃慰p后大大減小，而靠近連接點位置的支座彎矩增大。風(fēng)亭下方位置的主體側(cè)墻受影響較大，同樣跨中彎矩減小，而支座彎矩增大。而需要注意的是，主體結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)端側(cè)墻根部的負(fù)彎矩，對于單層風(fēng)亭結(jié)構(gòu)而言，設(shè)與不設(shè)變形縫，彎矩相差不大，但是對于兩層風(fēng)亭結(jié)構(gòu)，取消變形縫后，墻腳處負(fù)彎矩明顯減小。

我們將模型計算的內(nèi)力經(jīng)過統(tǒng)計分析，可以看出，不設(shè)變形縫跨中彎矩大大減小，而左支座處彎矩大大增加。右支座彎矩有所減小。并且大彎矩值由右支座轉(zhuǎn)到左支座，即轉(zhuǎn)到連接部位處。風(fēng)亭下部主體側(cè)墻彎矩能明顯看到不設(shè)變形縫跨中彎矩減小，但是隨著風(fēng)亭規(guī)模增大，支座處負(fù)彎矩增大卻不再明顯。而風(fēng)亭的頂?shù)装逡灿羞@個特點，當(dāng)最大支座彎矩由右支座轉(zhuǎn)移到左支座的時候，隨著風(fēng)亭規(guī)模增大，其增量不再明顯。風(fēng)亭對側(cè)主體側(cè)墻則與其余部位相反，支座彎矩有所減小，而跨中彎矩有所增大。就其設(shè)計角度來看，不設(shè)變形縫各部位的彎矩值卻隨著風(fēng)亭規(guī)模增大更顯合理。

低碳煉鐵技術(shù)范文第3篇

浦項制鐵原是“國企”，韓國政府于2000年10月將浦項制鐵公司實行私營化，收回資金3兆8899億韓元，與其間的投資額2205億韓元相比，年均投資收益達(dá)16.7%，是韓國政府建立以來政府投資中收益率最高的。浦項制鐵公司于1994年在紐約證券交易所上市，接著又于次年在倫敦證券交易所上市，現(xiàn)在外資股東達(dá)60%以上，被認(rèn)為是韓國具代表性的績優(yōu)公司。

浦項制鐵是世界上最具競爭力的鋼鐵企業(yè)之一，其發(fā)展戰(zhàn)略是時時刻刻把創(chuàng)新思維融入企業(yè)的各項工作之中，不斷進(jìn)行自主創(chuàng)新，以確保技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢和增強核心競爭力。為此，浦項制鐵大力研發(fā)新一代低碳鋼鐵生產(chǎn)突破性技術(shù)和環(huán)保型高端鋼材產(chǎn)品，同時還高度重視新能源技術(shù)開發(fā)，以尋找新的利潤增長點，創(chuàng)新引領(lǐng)國際鋼鐵業(yè)發(fā)展的浦項制鐵模式。

浦項制鐵擁有多項面向未來的先進(jìn)技術(shù)，如低碳煉鐵FINEX技術(shù)，全氫高爐煉鐵技術(shù)，碳捕獲與分離技術(shù)，利用廢熱氣發(fā)電技術(shù)等。其中，浦項制鐵為最后一條技術(shù)路線設(shè)定的可行期限是2050年。

一直以來，浦項制鐵高度重視高附加值新產(chǎn)品的研發(fā)，已經(jīng)形成了優(yōu)質(zhì)汽車用鋼、高級API鋼材、400系列不銹鋼、高級別電工鋼、熱成形鋼、TMCP（新一代控軋控冷）鋼、簾線鋼和無鉻熱鍍鋅鋼板等8大戰(zhàn)略性產(chǎn)品的研發(fā)體系，優(yōu)先發(fā)展超輕型高強度汽車用鋼、高級別電工鋼等高附加值產(chǎn)品。如今，浦項制鐵高附加值產(chǎn)品比例高達(dá)60%以上、特別是世界頂級產(chǎn)品所占比例達(dá)到了17.8%。

低碳煉鐵技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：高爐煉鐵、現(xiàn)狀、未來發(fā)展

中圖分類號： TF54 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、前言

二十一世紀(jì)也是高爐煉鐵“變革的世紀(jì)”，期望在新時期鋼鐵產(chǎn)業(yè)能夠進(jìn)入資源、能源和環(huán)境的和諧，這是確立煉鐵業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要關(guān)鍵。我國許多高爐已經(jīng)感到當(dāng)前形勢的變化，并采取了相應(yīng)的措施。對高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展的方向有了新的認(rèn)識，為振興煉鐵工業(yè)打下了基礎(chǔ)。

二、我國高爐煉鐵技術(shù)現(xiàn)狀分析

由于鋼材的應(yīng)用靈活廣泛、具有良好的成本效益和優(yōu)異的可回收利用性，使得鋼鐵成為支撐現(xiàn)代工業(yè)化社會可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)材料。在國民經(jīng)濟快速發(fā)展的拉動下,中國鋼鐵工業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段,這也帶動了高爐煉鐵的快速發(fā)展。伴隨著中國生鐵產(chǎn)量的高速增長,中國高爐煉鐵技術(shù)水平也取得了一定進(jìn)展。由于生鐵產(chǎn)量的高速增長造成了全國鐵礦石,焦炭供應(yīng)緊張,價位攀升,質(zhì)量下降,成分不穩(wěn)定,導(dǎo)致了部分高爐技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)下滑。表現(xiàn)在入爐品位雖提高,但入爐焦比升高,噴煤比下降等現(xiàn)象。

三、高爐煉鐵原理分析

煉鐵過程實質(zhì)上是將鐵從其自然形態(tài)一一礦石等含鐵化合物中還原出來的過程。煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中(還原物質(zhì)CO，H2，C；適宜溫度等)通過物化反應(yīng)獲取還原后的生鐵。生鐵除了少部分用于鑄造外，絕大部分是作為煉鋼原料。

高爐煉鐵是現(xiàn)代煉鐵的主要方法，鋼鐵生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。這種方法是由古代豎爐煉鐵發(fā)展、改進(jìn)而成的。盡管世界各國研究發(fā)展了很多新的煉鐵法，但由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)良好，工藝簡單，生產(chǎn)量大，勞動生產(chǎn)率高，能耗低，這種方法生產(chǎn)的鐵仍占世界鐵總產(chǎn)量的95%以上。

高爐生產(chǎn)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(fēng)口吹入經(jīng)預(yù)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和氫氣，在爐內(nèi)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。鐵礦石中不還原的雜質(zhì)和石灰石等熔劑結(jié)合生成爐渣，從渣口排出。產(chǎn)生的煤氣從爐頂導(dǎo)出，經(jīng)除塵后，作為熱風(fēng)爐、加熱爐、焦?fàn)t、鍋爐等的燃料。

四、高爐煉鐵技術(shù)未來的發(fā)展

1. 充分利用煉鐵資源和能源

在鋼鐵企業(yè)煉鐵系統(tǒng)的資源消耗和能耗消耗約占70%，在煉鐵系統(tǒng)中削減CO2排放量是迫切的任務(wù)。理論上一噸鐵水最少需要414kg的碳，或者465kg的焦炭，其中333kg的碳或者80％的焦炭將用于化學(xué)反應(yīng)。各廠高爐采取了降低燃料比、焦比，提高熱效率、還原效率，噴吹煤粉、噴吹塑料，回收一切可能回收的熱量等等降低 CO2排放的一系列措施。

（1）高效利用資源、能源

近年來，我國高爐生產(chǎn)理念已經(jīng)發(fā)生了根本變化，過去單純強調(diào)高產(chǎn)，如今轉(zhuǎn)變?yōu)椤案咝А?，亦即高效利用資源、高效利用能源、高效利用設(shè)備。

（ 2）噴煤技術(shù)

我國煤炭已由以往的原料出口國轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)口國，在此之前，我國焦煤早已成為進(jìn)口國了。我國早在 1963年就開發(fā)了噴煤技術(shù)，是最早采用噴煤的國家之一。近年來，為了降低原燃料的成本，大力提倡噴吹煤粉，寶鋼等廠長期維持超過 200kg/t 大噴吹量。可是由于礦石和煤的品位降低，噴吹量僅維持在了120～200kg/t。為了提高噴煤量，除了改善原燃料條件以外，適當(dāng)發(fā)展中心氣流、控制爐頂溫度和壓力降、避免軟熔帶透氣性惡化，降低未燃炭和入爐焦粉量，采取活躍爐缸中心和死料堆等措施，以及采取中心加焦控制氣流分布，采用混合配煤以提高煤粉燃燒率，改善礦石高溫還原性等措施，均可獲得滿意的效果。由于各高爐的生產(chǎn)條件不同，在高利用系數(shù)，低燃料比的條件下，提高煤比必須采用焦炭強度高，低SiO2、低 Al2O3和高溫還原性良好的燒結(jié)礦。

2. 高爐大型化

近年來，我國高爐的大型化有了很大進(jìn)步。隨著高爐大型化，高爐裝備水平有了很大提高，裝備技術(shù)也有長足進(jìn)步，裝備的本地化率不斷提高。

在世界上，我國新建大型高爐具有領(lǐng)先的裝備水平。在裝備技術(shù)方面采用了無料鐘爐頂、銅冷卻壁、高壓爐頂、噴煤裝置、水渣?；b置、爐前煙氣除塵裝置、高溫?zé)犸L(fēng)爐、富氧鼓風(fēng)、脫濕鼓風(fēng)等等裝備。

高爐大型化除了對高爐爐內(nèi)現(xiàn)象進(jìn)行了更精細(xì)的研究外，還必須弄清各種爐內(nèi)現(xiàn)象，合理控制循環(huán)區(qū)及死料堆的形成行為、焦炭粉化及產(chǎn)生堆積的行為，這些行為對爐料透氣性和下料有重大的影響。進(jìn)一步有必要尋求重要操作因素以制定合適的送風(fēng)制度和裝料制度。

3. 高爐長壽及快速大修

由于高爐大型化高爐大修對整個鋼鐵企業(yè)將產(chǎn)生影響巨大，由于設(shè)備更新資金的短缺、高爐穩(wěn)定操作和爐體維修技術(shù)的發(fā)展，各國都在大力研究高爐的長壽技術(shù)。

世界各國都十分重視高爐的長壽技術(shù)。超過15 年的長壽高爐不斷增加，我國也出現(xiàn)了超過 15年的長壽高爐。在長壽技術(shù)中，有以下關(guān)鍵技術(shù)：

（1）合理的高爐爐體設(shè)計技術(shù)

采用合理內(nèi)型；采用銅冷卻壁；例如日本的鑄銅冷卻壁技術(shù)，新日鐵為了提高銅冷卻壁的可靠性和降低銅冷卻壁的制造費用，開發(fā)的鑄入鋼管的銅冷卻壁，它具有成本低（只有軋制銅冷卻壁 60％的價格）、設(shè)備可靠性高（沒有鉆孔的塞焊縫、沒有水管與銅板的焊接接頭等潛在的漏水隱患），水管布置靈活，爐殼開孔少等優(yōu)點。

特別是，為了克服爐缸環(huán)流加深死鐵層，同時提高爐缸爐墻耐材的抗鐵水侵蝕性，提高炭磚的導(dǎo)熱率，防止鐵水的滲透將氣孔微細(xì)化，以及爐缸側(cè)壁采用銅冷卻壁，以改進(jìn)爐體冷卻。

（2）操作管理技術(shù)：

由高爐布料控制爐內(nèi)氣流分布降低爐墻熱負(fù)荷；

保持高爐的穩(wěn)定操作，降低爐體、爐缸熱負(fù)荷的波動；

控制爐缸、爐底冷卻，強化側(cè)壁溫度管理；

改善出鐵制度和布料技術(shù)，控制爐缸鐵水流動。

4. 減少 CO2排放的新工藝

高爐是直接排放CO2的工藝，所以主要目標(biāo)是降低所以主要目標(biāo)是減少投入高爐中的碳，尤其是焦炭。在歐洲ULCOS工程，為煉鋼評估單位容積內(nèi)的物料、電、氫、天然氣的消耗，同時也對降低碳進(jìn)行評估。國外正在研究多種全氧并利用爐頂煤氣循環(huán)的工藝，RFCS 正在研究一種全氧高爐。用冷的氧氣替代熱風(fēng)從風(fēng)口鼓入，將大部分爐頂煤氣經(jīng)過一個CO2洗滌塔，一部分被處理過的富含CO的煤氣被循環(huán)使用到風(fēng)口加熱到 1200℃，其余部分被加熱到 900℃，并鼓入位于爐身下部的第二排風(fēng)口。模型計算約使用 175kg/t 煤、焦比降低到200kg/t，燃料比降低了 24％，并在 LKAB 實驗高爐上得到了驗證。計劃建設(shè)具有煤氣回收技術(shù)的50萬噸高爐。但要達(dá)到大高爐的規(guī)模大約還要15～20年。

5.高爐煉鐵自動化

（1）可視化高爐

采用新型高精度傳感器技術(shù)、智能化檢測技術(shù)、軟測量技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、惡劣環(huán)境下的可靠性技術(shù)為手段對高爐工藝流程進(jìn)行在線連續(xù)檢測，通過數(shù)字成像技術(shù)，使密閉的高爐成為基于爐內(nèi)檢測，機理及經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，?shù)字成像技術(shù)的可視化高爐。針對高爐操作穩(wěn)定，降低生產(chǎn)成本的高爐可視化應(yīng)用，應(yīng)首先考慮高爐長壽和原料適應(yīng)性。

（2）生態(tài)高爐

是通過提高爐內(nèi)反應(yīng)強度，通過檢測及控制提供調(diào)整反應(yīng)強度手段．持續(xù)提高噴煤比。通過設(shè)置相關(guān)檢測，調(diào)整操作，大力削減污染物排放。包括粉塵、CO、CO2、氮化物和硫化物。為實現(xiàn)生態(tài)高爐的目標(biāo)，高爐自動化需隨著高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)控制機能的實施及過程的優(yōu)化。

（3）低成本高爐

通過合理的檢測及自動化設(shè)備配置，降低高爐建設(shè)成本。通過全集成的自動化控制系統(tǒng)，先進(jìn)的管理和控制功能，提高勞動生產(chǎn)率，減少定員及維護(hù)費用。通過設(shè)置相關(guān)檢測設(shè)備及模型及專家系統(tǒng)，優(yōu)化過程，提高原料適應(yīng)性。

五、結(jié)語

綜上所述，隨著高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步, 未來高爐煉鐵工藝技術(shù)將會繼續(xù)占有主導(dǎo)地位。煉鐵系統(tǒng)應(yīng)深入開展節(jié)能降耗、降成本工作, 進(jìn)而提高鋼鐵工業(yè)的市場競爭力。

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低碳煉鐵技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞 生命周期評價;綜合利用;碳減排;鋼渣

中圖分類號 X757 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1002-2104(2010)10-0030-05 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2010.10.006

鋼鐵行業(yè)是重要的基礎(chǔ)工業(yè)部門之一,我國鋼鐵工業(yè)在世界鋼鐵工業(yè)中占據(jù)了重要地位,2009年,我國生產(chǎn)粗鋼5.68億t,占世界鋼鐵總產(chǎn)量的46.6%[1]。鋼鐵行業(yè)也是主要的溫室氣體排放行業(yè)之一,以二氧化碳排放量為例,當(dāng)前我國鋼鐵行業(yè)年排放的二氧化碳量已經(jīng)達(dá)到5億t以上[2]。

我國已明確了到2020年單位GDP的溫室氣體排放量在2005年排放量的基礎(chǔ)上減少40%的目標(biāo),這一背景下的鋼鐵行業(yè)因其溫室氣體排放大戶的地位而得到更多的關(guān)注。鋼鐵行業(yè)的溫室氣體減排,不僅需要關(guān)注生產(chǎn)工藝改進(jìn)對減排的作用,也需要關(guān)注鋼鐵工業(yè)固廢綜合利用對鋼鐵行業(yè)減排的影響。

生命周期評價(Life Cycle Assessment,LCA)是評價產(chǎn)品或服務(wù)的潛在環(huán)境影響和資源負(fù)荷的有效方法,已成為重要的環(huán)境管理與分析工具[3-4]。LCA同時也是評價工業(yè)產(chǎn)品碳排放影響的重要工具,由于LCA關(guān)注研究對象生命周期內(nèi)的碳排放,因而可以防止碳排放在不同工業(yè)部門間,以及產(chǎn)品的不同生命周期階段內(nèi)(生產(chǎn)、使用、報廢回收等)轉(zhuǎn)移的問題。

以美國鋼鐵研究所(American Iron and Steel Institute, AISI)[5]和國際鋼鐵研究所(World Steel Association)[1]等機構(gòu)牽頭開展的鋼鐵產(chǎn)品LCA研究,使得LCA在鋼鐵行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用,但目前鮮有利用LCA研究鋼鐵工業(yè)固廢綜合利用模式的相關(guān)文獻(xiàn)報道。而結(jié)合建設(shè)低碳社會背景,利用LCA研究鋼鐵工業(yè)固廢利用的碳減排效果的研究更是鮮見。

本文通過情景分析,利用LCA這一工具,研究我國鋼鐵工業(yè)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐鋼渣在鋼鐵企業(yè)內(nèi)的綜合利用模式,評價各種應(yīng)用模式在消解鋼鐵產(chǎn)品生命周期碳排放上的效果,并探討LCA在工業(yè)固廢綜合利用中的應(yīng)用方式和應(yīng)用效果等問題。

1 鋼渣及其主要鋼企內(nèi)部綜合利用方式

鋼渣是煉鋼過程產(chǎn)生的主要固體廢棄物,也是鋼鐵生產(chǎn)過程中排放的主要固廢之一,其產(chǎn)生量約為粗鋼產(chǎn)量的12%-15%[6]。資料顯示,我國目前鋼渣的堆存量已超過1億t,而綜合利用率只有約10%[7]。依據(jù)不同的煉鋼工藝,鋼渣可分為轉(zhuǎn)爐煉鋼過程產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐鋼渣和電爐煉鋼過程產(chǎn)生的電爐鋼渣。目前我國煉鋼工藝以轉(zhuǎn)爐冶煉方法為主(轉(zhuǎn)爐鋼約占鋼產(chǎn)量的88%[8]),轉(zhuǎn)爐鋼渣是我國鋼鐵行業(yè)排放的主要類型的鋼渣。

鋼渣中含有金屬鐵及CaO等成分,具備較高的回收價值,主要的鋼鐵企業(yè)內(nèi)部綜合利用途徑包括:

(1)破碎磁選回收廢鋼鐵:鋼渣的廢鋼鐵含量在10%以上,鋼渣磁選工藝可得到含鐵量在55%以上的渣鋼。目前的鋼渣破碎磁選回收工藝的廢鋼回收率在90%以上[9]。

(2)作為燒結(jié)熔劑返回?zé)Y(jié)工序:鋼渣含有大量的CaO、MnO、MgO等成分,可代替石灰石用作燒結(jié)配料。但鋼渣中的P會導(dǎo)致燒結(jié)礦中P含量升高,從而對后續(xù)的煉鐵及煉鋼環(huán)節(jié)產(chǎn)生不利影響,因此鋼渣回用做燒結(jié)熔劑必須注意對P含量的控制[10]。

(3)作為高爐配料返回?zé)掕F工序:鋼渣用作高爐配料,可減少高爐煉鐵工序的石灰石、白云石、螢石等的消耗,并降低高爐的能耗[7]。鋼渣用作高爐配料同樣存在P富集的問題。

(4)作為轉(zhuǎn)爐造渣料:轉(zhuǎn)爐鋼渣可直接返回轉(zhuǎn)爐煉鋼工序,代替部分石灰石等熔劑,并可降低耐火材料的消耗并減少污染排放。但為保證粗鋼質(zhì)量,宜選用煉鋼終期渣作為返回 渣[9]。

2 LCA研究系統(tǒng)定義

LCA通過對產(chǎn)品或服務(wù)生命周期內(nèi)的輸入、輸出進(jìn)行核算,進(jìn)而評價其潛在環(huán)境影響,已成為ISO14000環(huán)境質(zhì)量管理體系的核心環(huán)節(jié),是對產(chǎn)品或服務(wù)進(jìn)行環(huán)境管理的重要支持工具。LCA旨在辨識影響產(chǎn)品或服務(wù)潛在環(huán)境影響的關(guān)鍵工序或過程,并識別改善環(huán)境績效、節(jié)約資源消耗的潛力及可能途徑。

LCA的研究過程包括確定研究的目的和范圍、清單分析、影響評價、生命周期解釋等4個階段[11]。確定研究的目的和范圍階段需要:①確定研究的對象和目的;②依據(jù)研究的對象和目的確定研究的功能單位和系統(tǒng)邊界。清單分析的目的是收集工藝單元的輸入輸出數(shù)據(jù)并建立清單。生命周期環(huán)境影響評價(Life Cycle Impact Assessment,LCIA)的目的在于更加清晰地表達(dá)清單分析的結(jié)果,并將研究聚焦到所關(guān)注的問題上,比如溫室氣體排放、酸化、資源耗竭等。生命周期解釋是依據(jù)研究目的和范圍,對清單分析及影響評價的結(jié)果進(jìn)行討論[12]。

2.1 研究目的和范圍

本文的研究對象為轉(zhuǎn)爐鋼渣的鋼鐵企業(yè)內(nèi)部綜合利用,但為使下文的4個方案的結(jié)果具有可比性,本文以

1 kg粗鋼為LCA研究的功能單位。

針對本文的研究對象,建立的系統(tǒng)邊界見圖1,主要的工藝流程包括:① 原材料采選(包括鐵礦石采選、煤炭開采、石灰石、白云石開采等);② 洗精煤生產(chǎn); ③煉焦過程;④燒結(jié);⑤生石灰生產(chǎn);⑥高爐冶煉;⑦制氧;⑧轉(zhuǎn)爐冶煉;⑨轉(zhuǎn)爐鋼渣處理及內(nèi)部綜合利用。其它的輔助過程,如輔料生產(chǎn)、原料、半成品運輸?shù)冗^程沒有在圖1列明。由于鋼材品種多樣且使用廣泛,追蹤鋼材在社會系統(tǒng)內(nèi)的使用、報廢、回收等過程存在較大的難度和不確定性,本文的系統(tǒng)邊界不包括鋼材、鋼制品的加工、使用、報廢回收等過程,此外社會廢鋼及工業(yè)廢鋼等的回收過程亦沒有包括在系統(tǒng)邊界內(nèi)。

如前所訴,本文的研究對象為轉(zhuǎn)爐鋼渣的鋼鐵企業(yè)內(nèi)部綜合利用,但轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用過程與鋼鐵生產(chǎn)的主工藝流程間存在復(fù)雜的能流與物流聯(lián)系,單獨核算轉(zhuǎn)爐鋼渣鋼鐵企業(yè)內(nèi)部綜合利用過程的能流物流是極為困難的?；谏鲜鲈?本文的系統(tǒng)邊界不僅括了轉(zhuǎn)爐渣處理及內(nèi)部綜合利用環(huán)節(jié),也包括原料開采、選礦、煉焦、燒結(jié)、冶煉等工藝過程,從而將系統(tǒng)邊界擴展到了整個粗鋼生產(chǎn)過程,并以

1 kg粗鋼作為本文的功能單位。

2.2 方案設(shè)計

鋼渣回收前首先需進(jìn)行降溫破碎處理,目前國內(nèi)外鋼渣處理工藝較多,本文涉及的鋼渣處理工藝有:

(1)熱潑工藝:高溫紅熱液態(tài)鋼渣運至爐渣車間后,被均勻潑在渣廂中,經(jīng)過集中連續(xù)噴水冷卻,并過濾多余水分后,鋼渣平均溫度降至75℃左右。經(jīng)此處理后的鋼渣被運至渣場進(jìn)行回收及處理處置。熱潑工藝較為簡單、處理能力大、運行安全可靠;但由于需消耗大量的噴淋水,造成循環(huán)水量大,初期的冷卻水大量外排,廢水量較大,且缺乏配套的廢熱回收工藝。

(2)水淬工藝:水淬工藝將高溫紅熱液態(tài)鋼渣置于水中急速冷卻,在限制其結(jié)晶的同時發(fā)生?；Ｄ壳捌毡椴捎玫乃惴椒ㄓ性厮愫蜖t前水淬兩種。渣池水淬即將熔渣緩慢倒入水池中,熔渣遇水急劇冷卻成粒狀水渣,水渣用吊車抓出放置在堆渣場,脫水后裝車外運;爐前水淬時,高溫紅熱液態(tài)鋼渣從渣罐底部的開口處自由落體下落,下降過程與高壓水柱相遇,熱熔鋼渣被壓力水分割、擊碎的同時急冷收縮而破裂,從而完成?；^程,水淬渣輸送到沉渣池,經(jīng)抓斗抓出,堆放脫水后外運。

(3)風(fēng)淬工藝:高溫紅熱液態(tài)鋼渣由中間罐底部小孔流出后,與從特別設(shè)計的噴嘴噴出的空氣相遇,熔渣被破碎成球形微粒,其平均粒徑只有2 mm。沖渣后的高溫空氣和粒渣進(jìn)入罩式鍋爐,回收熱量并收集渣粒。風(fēng)淬法具有工藝簡單、安全可靠、投資成本及運行成本低、處理能力大、?；瘡氐?、無二次污染等優(yōu)點,風(fēng)淬法得到的渣粒無需再次破碎即可進(jìn)入磁選工序;但風(fēng)淬法對鋼渣的流動性要求較高,因此僅部分鋼渣可使用風(fēng)淬法冷卻破碎。

通過對現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用方式的調(diào)研(包括文獻(xiàn)調(diào)研和現(xiàn)場調(diào)研),本文設(shè)定了四種轉(zhuǎn)爐鋼渣鋼鐵企業(yè)內(nèi)部綜合利用方案,即:

方案1:方案1使用熱潑工藝?yán)鋮s轉(zhuǎn)爐鋼渣,冷卻后轉(zhuǎn)爐鋼渣經(jīng)破碎后進(jìn)入磁選工 序,得到的廢鐵大部分返回?zé)Y(jié)工序,部分返回高爐煉鐵工序和轉(zhuǎn)爐煉鋼工序,余渣則外售,在系統(tǒng)外得到綜合利用。方案1主要工序見圖2a。

方案2:方案2使用水淬工藝處理轉(zhuǎn)爐鋼渣,冷卻后的轉(zhuǎn)爐鋼渣進(jìn)入破碎磁選工序,得到的廢鐵約有44%返回?zé)Y(jié)工序,47%返回高爐煉鐵工序,大約7%返回轉(zhuǎn)爐煉鋼工序;部分余渣返回?zé)Y(jié)工序用作燒結(jié)原料,剩余余渣則在系統(tǒng)外得到綜合利用。方案2的主要工序見圖2b。

方案3a和方案3b:方案3a和方案3b的工藝較為相近。兩者使用風(fēng)淬或水淬工藝處理不同煉鋼環(huán)節(jié)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐鋼渣。對使用水淬工藝處理的轉(zhuǎn)爐鋼渣,使用與方案2相同的破碎及磁選方式;而風(fēng)淬后的轉(zhuǎn)爐鋼渣由于粒徑較小,因此無需破碎工序即可進(jìn)入磁選工序,磁選的廢鋼大部分可作為高爐煉鐵的原料。轉(zhuǎn)爐鋼渣可細(xì)分為脫硅渣、脫磷渣、脫硫渣、轉(zhuǎn)爐渣、精煉渣等。脫硫渣及部分脫磷渣可返回?zé)Y(jié)工序作為燒結(jié)配料,脫硅渣及剩余的脫磷渣則在系統(tǒng)外得到綜合利用。對轉(zhuǎn)爐渣和精煉渣而言,既可作為高爐煉鐵的原料,也可作為煉鋼的原料,在方案3a中,轉(zhuǎn)爐鋼渣和精煉渣作為煉鋼原料;而在方案3b中,轉(zhuǎn)爐渣和精煉渣則作為高爐煉鐵的原料。方案3a及3b的主要工序見圖2c。

3 清單分析

本文生命周期清單的數(shù)據(jù)包括多個數(shù)據(jù)來源:①通過與國內(nèi)某特大型鋼鐵企業(yè)以及某大型鋼鐵企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場訪談及調(diào)查問卷的方式,獲取了其工藝過程的主要物料數(shù)據(jù);②上述企業(yè)的環(huán)境影響評價報告、循環(huán)經(jīng)濟報告等內(nèi)部報告也是本文重要的數(shù)據(jù)來源;③本文在研究過程還參閱了大量國內(nèi)有關(guān)鋼渣處理及綜合利用的文獻(xiàn)[7,10,13-15];④各類工業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)也是本文重要輔助數(shù)據(jù)來源。本文總體數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。通過對不同途徑數(shù)據(jù)來源一致性檢驗,顯示不同數(shù)據(jù)源間的數(shù)據(jù)具備較高的一致性,本文所得結(jié)果反映了我國鋼鐵行業(yè)整體的工藝水平。

本研究所涉及的部分生命周期清單數(shù)據(jù)來自中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心所完成的LCA數(shù)據(jù)庫,主要的清單包括:我國洗精煤生產(chǎn)過程的生命周期清單、國家電網(wǎng)電力的生命周期清單、石灰石、白云石生產(chǎn)的生命周期清單等。

4 基于LCIA的溫室氣體減排效果分析

LCIA由多個步驟組成,分為必備要素和可選要素,其中分類、特征化、以及影響類型、參數(shù)、評價模型等是LCIA的必備要素;評估階段(包括歸一化、分組、加權(quán)、數(shù)據(jù)質(zhì)量評價等)是可選要素[11]。

本文采用IPCC 2007評價模型,對本文4個方案中功能單位的環(huán)境影響進(jìn)行評價。IPCC 2007評價模型是政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)建立的一套綜合評價各類溫室氣體對全球變暖影響的方法,其評價結(jié)果表達(dá)為全球變暖潛值(Global Warming Potential,GWP)這一指標(biāo)。IPCC 2007評價模型的結(jié)果包括GWP 20a、GWP 100a、GWP 500a三個評價指標(biāo),分別代表短期、中期、長期的溫室效應(yīng)影響,其中GWP 100a是應(yīng)用最為廣泛的評價指標(biāo)。IPCC 2007評價模型已經(jīng)被集成到Simapro這一LCA軟件內(nèi)。不同于其它綜合性LCIA模型,基于IPCC 2007評價模型建立的LCIA模型僅包括單一的評價指標(biāo),因此無需歸一化、分組、加權(quán)等評估階段的工作。利用IPCC 2007 評價模型計算得到的針對本文4個方案的評價結(jié)果如表1所示。

如表1所示,方案1的GWP 100a結(jié)果最高,方案2次之,方案3a與方案3b的GWP 100a結(jié)果最小。相比方案1和方案2,方案3a與方案3b在碳減排上的貢獻(xiàn)相當(dāng)明顯,這主要歸功于化石能源及生石灰消耗量的減少。通過對各個單元過程在碳排放上的貢獻(xiàn)的解析,得到了4個方案中轉(zhuǎn)爐鋼渣處理過程、渣鋼回收過程、剩余轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用過程、以及其它過程(指除上述過程外的其它工藝過程,包括采礦、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼等)對GWP 100a貢獻(xiàn),結(jié)果如圖3所示。

如圖3所示,轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用節(jié)省了煉鐵煉鋼工藝過程的能耗和物耗,是方案3a和方案3b碳減排的主要途徑;而回收廢鐵及轉(zhuǎn)爐鋼渣本身消解的碳排放則相對處于較為次要的地位。綜合表1和圖3,方案3a和方案3b的轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用率并沒有區(qū)別,利用途徑也大同小異,但方案3b的GWP 100a影響明顯低于方案3a,可見將LCA引入到碳減排以及工業(yè)固廢綜合利用的研究中,可幫助決策者系統(tǒng)分析比較多種碳減排方案及工業(yè)固廢綜合利用方案的優(yōu)劣,并尋找最為合理的方案。

5 結(jié) 論

轉(zhuǎn)爐鋼渣的內(nèi)部綜合利用,既可以節(jié)約鋼鐵生產(chǎn)所需的資源和能源,也是鋼鐵行業(yè)消解碳排放,實現(xiàn)低碳經(jīng)濟的有效途徑。合理規(guī)劃轉(zhuǎn)爐鋼渣的綜合利用方案,可有效地消解鋼鐵生產(chǎn)生命周期過程內(nèi)的碳排放。如本文的方案3a和方案3b消解的GWP 100a影響分別為方案1的10.4%和14.2%。

LCA是研究工業(yè)產(chǎn)品碳排放,以及評價低碳方案碳減排效果的重要工具,可幫助決策者尋找最為合理的低碳方案。本文的方案3b在無法提高轉(zhuǎn)爐鋼渣內(nèi)部綜合利用率的情況下,通過對轉(zhuǎn)爐鋼渣回收路線的優(yōu)化,使得粗鋼產(chǎn)品的GWP 100a影響在方案3a的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低了

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