79-paper-a1電爐爐氣的連續(xù)分析和能量平衡

1、1電爐爐氣的連續(xù)分析和能量平衡電爐爐氣的連續(xù)分析和能量平衡ContinuousoffgasanalysisenergybalancefelectricsteelmakingAuths:Dr.IngJianxiongDeng(鄧健雄)Dr.IngRobertKuehnGegsmarienhuetteGmbHGermanyAbstract:Theinhomogeneousvaryingscrapmixtureactsasadisturban

2、cevariableftheelectricarcsteelmakingprocess.Thusauniversalconstantstrategyftheadditionofoxygenfossilenergiescannotbetheoptimumfeacheveryheat.Acontinuousoffgasanalysiswithhighavailabilitypermitsthecalculationofkeyfiguresf

3、romadifferentialenergybalanceoftheprocess.Ftheoperattheprocesstransparencyincreasesreactingtodifferentoperatingconditionsbecomespossible.Keywds:ContinuousoffgasanalysisEnergybalance德國喬治瑪林鋼廠(Gegsmarienhuette)利用爐氣分析技術(shù)來監(jiān)控和優(yōu)

4、化氧氣底吹轉(zhuǎn)爐，真空爐脫氫脫碳過程和直流電弧爐冶煉已連續(xù)進行了20年的實際應(yīng)用。對現(xiàn)在的電爐冶煉優(yōu)化系統(tǒng)(取名為GONGON系統(tǒng))也進行了9年的研制工作，在對電爐爐氣測量的研究工作中目前最主要地完成了三件關(guān)鍵技術(shù)的開發(fā)：1)電爐爐氣的連續(xù)取樣和爐氣分析，2)能驗證和能確保所取到的爐氣樣是爐內(nèi)均勻混合的爐氣，3)能測定電爐爐氣流量及進入電爐的二次空氣量。另外，還使用了紅外測溫技術(shù)測定電爐爐氣溫度。在這些先決條件下，再加上在電爐設(shè)備上的其他

5、連續(xù)測量數(shù)據(jù)，如電氣參數(shù)，音頻信號，水冷系統(tǒng)，氧氣和天然氣的輸入，噴吹爐塵和碳粉及電爐和除塵設(shè)備的各個不同操作步驟，則使GON系統(tǒng)現(xiàn)在能對電爐冶煉過程進行全面的各種物料和能量平衡計算，這是目前世界上第一個能在冶煉中對電爐熱力學(xué)過程進行實時定量計算的冶煉優(yōu)化系統(tǒng)。通過多年的實踐和開發(fā)，現(xiàn)已在GON系統(tǒng)中逐步地建立了200多個可以直接觀察，理解和跟蹤電爐各種特殊冶煉現(xiàn)象和各種計算結(jié)果的單獨畫面，進而可以對電爐冶煉進行多種可能的實時優(yōu)化操作指

6、導(dǎo)，提高電爐綜合節(jié)能工藝技術(shù)，提高冶煉強度，縮短冶煉周期，提高生產(chǎn)效率，達到節(jié)能降耗的目的。例如，為提高電爐中化學(xué)能的利用，爐前冶煉操作員可以根據(jù)GON系統(tǒng)在有關(guān)的優(yōu)化操作畫面上給出的信號，相應(yīng)地改變各輸氧和噴吹碳粉的操作，在同樣的供電條件下，如果使總的二次燃燒率提高10%，每爐(125噸)即能平均節(jié)約電能3000千瓦時，縮短冶煉時間2分鐘，并且還不同程度地減少了總輸氧量和輔助燃料的使用，不增大廢鋼燒損。如果，在冶煉中大量的化學(xué)能沒能利

7、用，即離開了冶煉爐，這樣不但加大了爐氣量和爐氣及水冷熱損失，還直接增大了電能消耗，增加了除塵設(shè)備運行成本，還不必要地加重了環(huán)境保護負擔(dān)。所以，使用GON系統(tǒng)可以對所有的電爐冶煉參數(shù)和操作環(huán)節(jié)進行仔細地觀察和優(yōu)化。每一項具體的冶煉操作對提高電爐的生產(chǎn)效率，節(jié)能降耗都有重要的影響。3圖22GONGON系統(tǒng)中設(shè)備運行參數(shù)測量的第一個組的第一個畫面系統(tǒng)中設(shè)備運行參數(shù)測量的第一個組的第一個畫面由于電弧爐煉鋼是個高溫，多相，快速的冶金過程，至今，各

8、鋼鐵廠和研究所都還不能對電弧爐冶煉過程通過用爐氣分析來進行在線的能量和功率的測量和計算，所以只能使用模型計算的方法，在冶煉前，或在冶煉后用統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來進行，比如，冶煉所需吹氧量計算，冶煉所需能量計算，冶煉能量損耗計算，冶煉能量供應(yīng)計算及鋼水溫度預(yù)報計算，等等，來模擬和描述生產(chǎn)情況。這些方法的最大缺點是不能實際指導(dǎo)生產(chǎn)，因為每一爐的冶煉情況都始終在變化的這些方法就更不能具體地實時優(yōu)化每一爐的電爐冶煉操作了。而Gegsmarienhuett

9、e公司的GON系統(tǒng)則能完全根據(jù)通過用爐氣實際測定的情況，來進行計算，根據(jù)各種計算來指導(dǎo)生產(chǎn)。在圖_1_1中第三欄上半部的三個畫面組中，根據(jù)前面二欄中各8個組測定的數(shù)據(jù)，在這兒實時進行了各種各樣的在電爐冶煉過程中所涉及到的物料平衡，能量平衡和冶煉成本及單位熱成本的計算。為了能仔細地觀察和研究各種因素對冶煉實際過程中各個方面的作用和影響，在這三個組中已建立了60多個專為實時觀察各個特定現(xiàn)象和某種計算的單獨畫面，盡管如此，這方面的開發(fā)研究工作

10、還只是處在開始階段，還有很多工作應(yīng)該做。圖_1_1中第三欄下半部的四個畫面組都是用來對電爐冶煉過程作最佳化操作指導(dǎo)的，即在此試用了四種不同的方法，來引導(dǎo)冶煉操作。這個部分是整個GON系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，也就是說，怎樣把實際測量到的結(jié)果，直接應(yīng)用到指導(dǎo)生產(chǎn)實際中去，并要能隨時解釋冶煉過程中的各種現(xiàn)象。由于電爐冶煉的復(fù)雜性，GON系統(tǒng)采用的一直是開路控制法，并且爐前操作者在操作爐子時看到的只是GON優(yōu)化操作指導(dǎo)系統(tǒng)中的幾個畫面，在這些畫面中，