中冶赛迪绿色电炉技术实践及展望

文摘   2024-11-13 12:01   英国  
在中国“双碳”目标的背景下,钢铁行业正面临转型压力。传统高炉-转炉长流程生产的高能耗和碳排放已不再适应绿色发展需求,电弧炉因其流程短、能耗和碳排放低等优势逐渐成为钢铁行业低碳转型的关键选择。目前,中国电炉钢的比例仅为9.5%,远低于全球平均水平。提高电炉钢比例,推广绿色电弧炉技术,将是实现钢铁行业碳减排的重要路径。
         

 

现有的电弧炉技术在环境友好性、能效提升和智能控制等方面仍存在技术瓶颈。特别是在IGBT柔性直流供电、二恶英治理、余热回收等绿色技术方面,传统技术路线难以满足绿色生产的高要求,缺乏大规模应用和系统验证。
         

 

最近,中冶赛迪炼钢部王庆部长及其团队在绿色电炉技术上取得了突破性进展。团队开发了一系列高效低碳的绿色电弧炉技术,包括高效废钢输送、废钢预热、IGBT柔性直流供电、电极调节、二恶英治理和余热回收等。在中试试验中,技术应用于电炉冶炼周期缩短至30分钟,吨钢水电耗降至300 kW·h,为钢铁行业低碳发展提供了示范性技术支持。
         

 

相关研究成果以“中冶赛迪绿色电炉技术实践及展望”为题目发表于《钢铁》期刊2024年第59卷第9期。论文作者为:王庆,吴学涛*,干明,张豫川,陈唐平,游香米,方文。   
         

 

该论文的主要研究结果与结论如下:
  • 高效废钢输送:采用分布式激振器,将废钢输送速度提升至每分钟7米以上,显著提高了输送效率。
  • 阶梯翻滚废钢预热:新预热系统提升了废钢预热温度70-100℃,从而减少了能耗。
  • IGBT柔性直流供电:采用IGBT柔性直流供电技术将功率因数提升至0.97以上,实现了电源的高效稳定供给。
  • 电极智能调节:开发的智能电极调节系统将穿井期和熔清期的电流波动分别控制在33%和14%以下。
  • 二恶英治理:通过烟气急冷控制,将二恶英浓度降至0.1 ng/m³以内,达到了严格的环保排放标准。
  • 余热回收:新型余热系统能回收160 kg蒸汽/吨钢,进一步降低了能源消耗。
         

 

论文中的主要图片和表格如下:   
图1. 激振器仿真设计程序
         

 

图2. 电炉废钢预热温度分布仿真和实测图
         

 

图3. 柔性直流电炉供电系统结构   
         

 

图4. 柔性直流电源拓扑结构
         

 

图5. 电弧炉短网电/磁分布仿真计算
         

 

   
图6. 电弧炉短网优化设计系统
         

 

图7. 电弧炉电极调节系统固有频率仿真分析
         

 

   
图8. 电弧炉电极调节系统电极与立柱位移分析
         

 

图9. 三相电流波动曲线
         

 

   
图10. 最佳工作点后台专家系统
         

 

图11. 烟气急冷进出口温度对比
         

 

   
图12. 烟气喷淋急冷CAE分析结果
         

 

图13. 余热回收系统
         

 

   
图14. 自动测温取样系统现场和控制界面
         

 

图15. 废钢连续输送测试平台
         

 

   
图16. 超级电炉试验平台
         

 

   
图17. 电炉工序数字化监视界面
         

 

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钢铁连
炼钢、炼铁、连铸、连轧——合称“钢铁连”。传播钢铁冶金前沿技术,关注范围包括烧结球团、炼铁原料、高炉炼铁、非高炉炼铁、氢冶金、转炉炼钢、电炉炼钢、炉外精炼与铁水预处理、连续铸钢、近终形连铸、轧钢、低碳环保、钢铁材料、钢铁市场观察等。
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