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高炉炼铁协同处理城市可燃固废

北极星环境监测网  来源:《防护工程》  作者:林贤文 沈建明等  2019/12/18 14:42:43  我要投稿  

北极星环境监测网讯:摘要:随着经济和科技水平的快速发展,钢铁的需求量也有了显著上升,同时,建筑行业、交通行业和汽车制造行业等的发展,也在很大程度上促进了炼钢冶金行业的发展。在钢铁生产过程中,高炉炼铁设备是重要的组成部分,也是必不可少的。因此,钢铁企业必须确保高炉炼铁设备使用的安全性、有序性,加强设备的日常维护与管理,只有这样,才能确保炼钢冶金工作的顺利开展。文章分析了高炉炼铁设备的安全使用技术要点,对高炉炼铁设备的维护管理措施进行了一定的探讨,多种固废混合喷吹既可以给高炉带来新的燃料,又可以处理种类繁多的城市可燃固废,完成对周边社会的固废处置,扩充城市钢厂的社会功能。

引言

随着社会经济的不断发展,钢铁冶炼行业有了迅速发展。近年来,人们的生产和生活对钢铁制品的需求量越来越大,对钢铁制品的质量也提出了更高的要求。对于钢铁企业而言,要实现钢铁生产效率和产品质量的有效提升,必须提高高炉炼铁设备日常使用的安全性,做好设备的维护和管理工作。高炉是炼铁的主要反应器,为降低焦比一般需要从风口喷入大量煤粉,而可燃固废具有一定的热值,从理论上同样可以喷入高炉。可燃固废喷入高炉后燃烧可为高炉提供能量和还原剂,这种处理方式既可以解决可燃固废带来的环境问题,又可为高炉生产提供一种新能源。因此,高炉炼铁协同处理城市可燃固废具有广阔的应用前景。

1 城市可燃固废的性质

1.1城市可燃固废的分类与产量

城市可燃固废按照原料属性主要分为废有机制品、废木制品和餐厨固废3类,废有机制品包括废塑料、废橡胶和废布料等。废塑料种类繁多,包括各种塑料制品,年堆积量约3500万t;大宗量的废橡胶主要为废轮胎,年产量约1080万t;废布料主要为废布制品,中国每年产生废旧纺织服装类约2400万t。废木制品主要包括废旧建筑木材、废旧木制家具和废旧纸张等。中国每年产生的废旧建筑木材和废旧木质家具等5000万m3,约2500万t;中国废纸回收率低于30%,每年产生废旧纸张1000多万t。餐厨固废是指人类在日常食用的残余,主要成分是纤维素、淀粉类、脂肪、蛋白质等有机物质,中国餐厨垃圾年产量在6000万t以上,,餐厨垃圾含水量为80%左右,餐厨垃圾每年干重超过1200万t。总的来讲,中国每年排放上述城市可燃固废总量约0.935亿t,其中废塑料排放最多,占总量的30%;废橡胶(轮胎)排放最少,占9%。

1.2城市可燃固废的理化性质

比较不同城市可燃固废可以发现,废塑料和废橡胶的碳质量分数比较高,餐厨固废、废木制家具、废纸张和废布料的碳质量分数明显低于前两者,其中废纸张碳质量分数最低。废塑料的氢质量分数最高,其他几种固废的氢质量分数为6%左右。废家具的氧质量分数最高,废布料、废纸张和餐厨固废的氧质量分数次之,废塑料氧质量分数较低,废橡胶氧质量分数最低。与煤粉相比,几种固废的碳质量分数都较低,氢质量分数较高,氧质量分数除废橡胶外,都明显高于煤粉。除此之外,多种城市可燃固废的氯和硫质量分数比煤粉要高,因此,高炉处理城市可燃固废时,要考虑氯和硫元素给高炉生产带来的问题。

2 高炉炼铁协同处理城市可燃固废

2.1做好高炉炼铁设备中料线零点的处理工作

大部分炼钢冶金企业在对高炉炼铁设备进行技术性处理时,多采取人工操作的处理结构。布置相关料线零点是整体技术操作结构中的重点内容和关键部分,在集中规定集体的技术点位时,技术人员必须对其进行重点关注。

要确保高炉炼铁设备的日常安全使用,不仅要合理设置基本的料线零点,而且要从技术层面考虑其集中安设位置,按照区域的方式,在高炉炼铁设备的炉喉上安装有效零点,能够实现高炉炼铁设备有效容积的整体性优化,大大降低设备的有效容积数值,将其控制在合理范围内。同时,这一措施也可以优化整体设备,确保高炉炼铁设备的良好运行。在处理有效容积时,做好料线零点的基本安置工作,能够更加科学合理地利用设备有效容积,对相关操作人员和技术人员的料线零点布置水平进行逐步提升,从而实现炼钢冶金工作效率的有效提升,确保高炉炼铁项目的安全、稳定开展。

2.2对设备基础的装料机制进行强化

在解决高炉炼铁设备的通风问题后,还应当有效控制设备整体运行的基础材料。对相关燃烧材料的质量、尺寸等问题进行集中性和综合性处理。相关管理人员和技术人员应当重视基础矿批的大小,采取合理的计算方式,科学计算矿批的尺寸大小,优化测算矿批在高炉炼铁设备内的基础分部状况,确保其在设备炉喉处集中,以此确保燃烧充分。控制好炉喉的基础位置有效数据,使其保持在550mm~600mm之间,单位矿批控制在60~65t单位之间。

2.3高炉喷吹废橡胶

目前,高炉喷吹废橡胶方面的研究以喷吹废轮胎为主。废轮胎主要是由碳氢化合物组成,氢质量分数比煤粉中的要高,热值也较高,且废轮胎挥发分的析出、燃烧非常迅速,可以做良好的燃料和还原剂。废橡胶与煤粉混合喷入高炉时可以有效改善煤粉的燃烧特性,改善铁矿石的还原,可以有效改善高炉冶炼的经济技术指标,减少温室气体二氧化碳排放。通过Fluent软件建立了数学模型,研究了高炉喷吹废轮胎与煤粉时的燃烧特性,研究表明,煤粉与废旧轮胎混合喷吹可以显著改善燃料在风口内的燃烧性能。只喷吹纯煤粉时,燃尽率为30.38%;只喷吹废旧轮胎时,风口内的燃尽率为89%;废旧轮胎与煤粉比为1∶1时,燃尽率为50%。喷吹燃料中废轮胎的比例越高,燃料燃尽率越高,但废轮胎硫元素质量分数也比较高,因此,将废轮胎与煤粉混合喷入时应合理控制废轮胎的使用量。

2.4高炉喷吹废木制品

高炉喷吹废木制品方面的研究较为少见,但废旧木制品属于生物质类固废,高炉喷吹生物质方面的研究较多。其中,木炭是被研究最多的。木炭中固定碳质量分数比高炉喷吹用煤的固定碳质量分数要低,其挥发分比高炉喷吹用煤要高,其热值比高炉喷吹用煤的热值要低。MachadoJGMS等对木炭与CO2的反应特性进行了研究,木炭的反应性比煤粉的反应要好,木炭的最快反应速率达0.22min-1,而煤粉的反应速率仅为0.06-0.16min-1。木炭的反应速度之所以高于煤粉的反应速度,这是由其结构决定的。生物质在热解形成木炭的过程中形成了大量孔洞,这些孔洞的存在使得木炭的比表面积增大,木炭的比表面积为155m2/g,而煤粉的比表面积仅为89m2/g,这就使得木炭的反应性高于煤粉。木炭的炭化温度对反应性有重要影响,在低温下生产的木炭由于挥发分质量分数比较高,开始时失重很快,但反应结束温度升高。

2.5运用计算机技术进行设备的维护与管理

社会经济的发展离不开钢铁制品,要确保钢铁制品源源不断地高质量工艺,必须做好高炉炼铁设备的基础维护和管理工作,相关管理人员和技术人员应当采取集中管理,优化设备的基础设计,加强日常维护管理,减少设备在运行过程中的故障。随着科学技术的不断发展,计算机技术在设备维护和管理工作中的应用越来越广泛。通过计算机技术,高炉炼铁企业能够随时进行设备记录存档、清单查询、设备管理和设备故障维修查询等工作。

3 结语

高炉炼体设备是钢铁企业的重要设备之一,要确保炼钢冶金工作的顺利进行,提升工作效率和工作质量,必须做好高炉炼铁设备的日常安全使用及其维护管理。


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