冶金是高能耗、高污染的重工業(yè)產(chǎn)業(yè),冶金流程中存在熱能量損失大,利用率不高等特點(diǎn),具有很大的節(jié)能潛力。同時,面對資源、能源和環(huán)境壓力所面臨的嚴(yán)峻形勢,重點(diǎn)研究流程工業(yè)系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能技術(shù),形成流程工業(yè)節(jié)能減排的整體解決方案,對降低我國鋼鐵企業(yè)的耗能和排放水平顯得尤為必要。因此,基于能量梯級利用原理、(火用)分析方法,論文從冶金工業(yè)典型全流程工藝出發(fā),對冶金全流程的內(nèi)容開展了系列研究,并得到了相應(yīng)的變化規(guī)律。首先,對冶金流程節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)及工序能耗調(diào)研,確立了金流程關(guān)鍵工藝能耗特征及其關(guān)聯(lián)工藝耦合特征,構(gòu)建了全流程工業(yè)耦合節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)模型,并首次提出了“溫度匹配,梯級利用,全域耦合”的流程工業(yè)節(jié)能思路;其次,提出了基于能量梯級利用和最小(火用)損的全流程熱耦合節(jié)能工藝,構(gòu)建了全流程工業(yè)耦合節(jié)能數(shù)學(xué)模型;最后,基于C++Builder可視化編程,開發(fā)了冶金流程質(zhì)能熱耦合節(jié)能軟件,對于冶金流程節(jié)能挖掘具有指導(dǎo)意義�；谀芰刻菁壚迷�、(火用)分析方法,確立了金流程關(guān)鍵工藝能耗特征及其關(guān)聯(lián)工藝的耦合特征,構(gòu)建了全流程工業(yè)耦合節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)框架模型,包括燒結(jié)、焦?fàn)t、高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐工序的節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)模型�；谀芰刻菁壚煤妥钚�(火用)損,首次提出“溫度匹配,梯級利用,全域耦合”的流程工業(yè)耦合節(jié)能思路,提出了基于能量梯級利用和最小(火用)損的全流程熱耦合節(jié)能工藝,構(gòu)建了全流程工業(yè)耦合節(jié)能數(shù)學(xué)模型。針對在冶金流程關(guān)鍵工序中存在余熱量大且回收率低的問題,首次提出“溫度匹配,梯級利用,全域耦合”的流程工業(yè)耦合節(jié)能思想,開發(fā)冶金流程余熱耦合節(jié)能軟件,該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)冶金全流程余熱的供給側(cè)去匹配冶金全流程余熱的需求側(cè),使余熱的需求側(cè)與余熱的供給側(cè)達(dá)到“量”和“質(zhì)”的匹配,并對余熱利用過程進(jìn)行熱平衡和(火用)平衡計(jì)算,進(jìn)而分析該熱力過程的熱效率和(火用)效率,從而找到余熱資源優(yōu)化配置的最佳節(jié)能方案。通過對燒結(jié)工序余熱耦合節(jié)能計(jì)算,結(jié)果表明:豎冷爐余熱鍋爐熱效率為61.8%,(火用)效率為50.8%,與傳統(tǒng)燒結(jié)礦顯熱環(huán)冷機(jī)余熱回收技術(shù)相比,熱效率和(火用)效率分別提高7.8%和6.3%;燒結(jié)煙氣余熱耦合高爐工序預(yù)熱助燃煤氣熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)值最好,分別是熱效率32.05%,(火用)效率16.08%、節(jié)能率25.96%、以及回收燒結(jié)煙氣所獲得的(火用)價(jià)值為33.9萬元/年。通過對焦?fàn)t工序余熱耦合節(jié)能計(jì)算,結(jié)果表明:干熄爐余熱鍋爐熱效率為64.7%,(火用)效率為60.8%,與采用濕法熄焦技術(shù)相比,干法熄焦節(jié)能效果更好;焦?fàn)t煙氣余熱耦合燒結(jié)工序預(yù)熱助燃空氣熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)值最好,分別是熱效率33.86%,(火用)效率20.6%、節(jié)能率29.6%、以及回收焦?fàn)t煙氣所獲得的(火用)價(jià)值為27.5萬元/年。通過對高爐工序余熱耦合節(jié)能計(jì)算,結(jié)果表明:在熱效率方面,當(dāng)換熱面積一定時,干法余熱回收高爐渣余熱的熱效率高于濕法余熱回收,在(火用)效率方面,干法余熱回收低于濕法余熱回收的(火用)效率;加熱爐煙氣余熱耦合煉焦工序預(yù)熱助燃煤氣熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)值最好,分別是熱效率44.3%,(火用)效率26.4%、節(jié)能率37.1%、以及回收熱風(fēng)爐煙氣所獲得的(火用)價(jià)值為29.63萬元/年。本研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題:《冶金流程耦合節(jié)能測試技術(shù)》(NO.2016YFB06001404)的資助。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TF083
【部分圖文】：

4 冶金流程余熱耦合節(jié)能軟件開發(fā)及應(yīng)用4.3.1 冶金流程節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)工序熱平衡計(jì)算4.3.1.1 燒結(jié)熱平衡計(jì)算燒結(jié)工序能耗約占冶金工業(yè)總能耗的 15%，我國燒結(jié)工序的能耗相對于國外先進(jìn)水平偏高，燒結(jié)工序的平均能耗比國外先進(jìn)指標(biāo)高 19%，因此，開發(fā)燒結(jié)熱平衡計(jì)算軟件對燒結(jié)工序進(jìn)行熱平衡計(jì)算，分析燒結(jié)過程熱量收支情況，改善燒結(jié)工藝條件，降低燒結(jié)工序的能耗至關(guān)重要，圖 4-5 為燒結(jié)熱平衡計(jì)算軟件輸入界面。

圖 4-6 焦?fàn)t熱平衡計(jì)算軟件輸入?yún)?shù)界面Fig.4-6 Input parameter interface of heat balance calculation software for coke oven通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和調(diào)研，得到焦?fàn)t熱平衡計(jì)算的原始數(shù)據(jù)如表 4-4~4-5 所示，并利用已開發(fā)的程序進(jìn)行計(jì)算，所得熱平衡計(jì)算結(jié)果如表 4-6 所示。表 4-4 焦?fàn)t計(jì)算原始數(shù)據(jù)Tab.4-4 Coke oven calculation of raw data項(xiàng)目 數(shù)值/kg.t-1溫度/℃ 項(xiàng)目 數(shù)值/kg.t-1溫度/℃入爐煤量 880.18 20 裝爐煤水量 119.82 20全焦量 656.1 1093 無水焦油量 31.67 700粗苯量 10.72 700 氨量 2.23 700凈煤氣量 147 700 煤氣中水量 142.78入爐煤氣量 152 45 入爐煤灰分% 10.87表 4-5 焦?fàn)t各部位主要參數(shù)Tab.4-5 Main parameters of each part of coke oven名稱 面積/m2溫度/℃ 名稱 面積/m2溫度/℃

高爐熱平衡計(jì)算軟件輸入?yún)?shù)界面

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2834449