炼铁工艺节能降耗途径的探索研究

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1、炼铁工艺节能降耗途径的探索研究ExplorationofEnergySavingWaysinIronmakingProcess工程领域：环境工程作者姓名：童璐指导教师：张书廷教授企业导师：胡启晨高级工程师天津大学环境科学与工程学院二〇一七年十一月万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作

2、者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据万方数据摘要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

3、、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

4、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0.2MPa、冷却风速50m·s-1、初始风温473K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。关键词：高

5、炉炼铁，反应图谱，工艺缺陷，炉渣，热能，高价值I万方数据II万方数据ABSTRACTAsoneofthebasicindustriesofallindustrializedcountriesintheworld,ironandsteelindustryisanimportantsymboltomeasurethecomprehensivecompetitivenessofthecountry.Ironmakingprocessistheupstreamprocessofmetallurgy,andblastfurnaceironmakingisinthedominantpo

6、sition,butitexistingsomeproblemssuchashugeenergyconsumption,heavilydependentoncokeandlowutilizationrateofheatenergy.Thispaperaimstorealizetheenergysavingandconsumptionreductioninthewholeindustrychainoftheironandsteelindustry,twodimensionsareexplored:Improvementofironmakingprocess,higheffic

7、iencyrecoveryandhighvalueutilizationofheatenergyinironmakingprocess.Theresultsprovidesomereferencefortheexplorationofenergysavingmethodsinironmakingindustry.Intherespectofimprovementofironmakingprocess,themodelofreactionandenergyinblastfurnacewasbuilt,includin