变压吸附制氧及其在电弧炉炼钢中的应用
发布时间：2021-11-20 07:12
介绍了变压吸附制氧技术的发展、设备工艺特点及在我国冶金领域的应用。论述了贵阳闽达钢铁有限公司为100 t Consteel型超高功率电弧炉配套建设的ZO-1X6000/93型真空解吸变压吸附（VPSA）制氧系统设备、工艺特点。该设备投入运行后电弧炉用氧量增加22.31%,熔炼电耗下降5.86%,用氧成本降低86%,熔炼时间缩短4 min,经济效益明显。
【文章来源】：炼钢. 2020,36(02)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
贵阳闽钢建设的VPSA制氧流程图
贵阳闽达钢铁有限公司原有40 t电弧炉1座,2017年拆除旧炉并新建1座100 t Consteel型超高功率电弧炉。以前40 t电弧炉采用外购灌装液氧供氧,吨钢氧耗27～30 m3。2018年上半年100 t电弧炉投产初期仍用灌装液氧向电弧炉供氧,吨钢氧耗达到35～40 m3,用氧成本高达2元/m3。2018年6月由中船重工黄冈贵金属有限公司与湖北中船气体有限公司设计并承建ZO-1X6000/93型真空解吸变压吸附(VPSA)制氧系统投入运行,设备设计制氧能力为6 000 m3/h,实际用氧量根据炉况不同变化在4 600～5 500 m3/h,氧气浓度93 %,用氧成本降低到0.28元/m3以下。100 t电弧炉为全废钢熔炼,采用燃烧天然气助熔和喷吹碳粉造泡沫渣强化熔炼过程,吨钢氧耗达到45～47 m3,目前电弧炉冶炼电耗330～340 kWh/t,熔炼时间44 min左右。表1为变压吸附制氧项目投产前后电弧炉主要技术经济指标对比。
其中,式(2)是整个连锁反应的限制性环节,而式(2)是吸热反应,高温有利于提高NOx的转化率。按照这一机理,空气中的N2在高温下氧化,整个反应的速度正比于氧原子的浓度,随着温度的升高和氧原子浓度增大,总的反应速度增大。因此,如图3[10]所示,温度对热力型NOx的生成具有决定性作用。即随着温度的升高,热力型的NOx生成速度迅速增大。捷里道维奇热力型氮化物形成机理适合于在空气中N2含量很高且不变的情况下,事实上当式(2)中反应物N2含量很低的条件下,或者缩短N2在高温区的停留时间,热力型的NOx生成速度会大幅度下降。因此,除了反应温度外,热力型NOx生成还与N2的浓度及N2在高温区停留时间有关。另一方面,燃烧温度决定于燃料燃烧速度,当空气中氧含量低于50 %时,燃料燃烧速度随氧含量升高迅速增加,但进一步提高空气氧含量,对燃料燃烧速度影响不大。因此,在电弧炉用变压吸附制取的含有少量N2的氧气吹氧助熔过程中,氮氧化物的形成速度是受限的。现有关于热力型NOx形成的理论的研究大多针对常规空气或低富氧空气条件下开展的,而低氮含量条件下燃烧形成热力型NOx的理论还有待于进一步深入研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国变压吸附制氧吸附剂及工艺研究进展[J]. 祝显强,刘应书,杨雄,刘文海. 化工进展. 2015(01)
[2]变压吸附制氧技术的发展[J]. 姜贺. 中国有色冶金. 2014(02)
[3]变压吸附制氧技术在高炉上的应用[J]. 蒋锁荣. 现代冶金. 2013(03)
[4]浅谈变压吸附制氧技术的主要特点[J]. 曾征. 化工之友. 2007(09)
[5]变压吸附制氧技术的发展和应用[J]. 田津津,张玉文,王锐. 深冷技术. 2005(06)
本文编号：3506827
【文章来源】：炼钢. 2020,36(02)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
贵阳闽钢建设的VPSA制氧流程图
贵阳闽达钢铁有限公司原有40 t电弧炉1座,2017年拆除旧炉并新建1座100 t Consteel型超高功率电弧炉。以前40 t电弧炉采用外购灌装液氧供氧,吨钢氧耗27～30 m3。2018年上半年100 t电弧炉投产初期仍用灌装液氧向电弧炉供氧,吨钢氧耗达到35～40 m3,用氧成本高达2元/m3。2018年6月由中船重工黄冈贵金属有限公司与湖北中船气体有限公司设计并承建ZO-1X6000/93型真空解吸变压吸附(VPSA)制氧系统投入运行,设备设计制氧能力为6 000 m3/h,实际用氧量根据炉况不同变化在4 600～5 500 m3/h,氧气浓度93 %,用氧成本降低到0.28元/m3以下。100 t电弧炉为全废钢熔炼,采用燃烧天然气助熔和喷吹碳粉造泡沫渣强化熔炼过程,吨钢氧耗达到45～47 m3,目前电弧炉冶炼电耗330～340 kWh/t,熔炼时间44 min左右。表1为变压吸附制氧项目投产前后电弧炉主要技术经济指标对比。
其中,式(2)是整个连锁反应的限制性环节,而式(2)是吸热反应,高温有利于提高NOx的转化率。按照这一机理,空气中的N2在高温下氧化,整个反应的速度正比于氧原子的浓度,随着温度的升高和氧原子浓度增大,总的反应速度增大。因此,如图3[10]所示,温度对热力型NOx的生成具有决定性作用。即随着温度的升高,热力型的NOx生成速度迅速增大。捷里道维奇热力型氮化物形成机理适合于在空气中N2含量很高且不变的情况下,事实上当式(2)中反应物N2含量很低的条件下,或者缩短N2在高温区的停留时间,热力型的NOx生成速度会大幅度下降。因此,除了反应温度外,热力型NOx生成还与N2的浓度及N2在高温区停留时间有关。另一方面,燃烧温度决定于燃料燃烧速度,当空气中氧含量低于50 %时,燃料燃烧速度随氧含量升高迅速增加,但进一步提高空气氧含量,对燃料燃烧速度影响不大。因此,在电弧炉用变压吸附制取的含有少量N2的氧气吹氧助熔过程中,氮氧化物的形成速度是受限的。现有关于热力型NOx形成的理论的研究大多针对常规空气或低富氧空气条件下开展的,而低氮含量条件下燃烧形成热力型NOx的理论还有待于进一步深入研究。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国变压吸附制氧吸附剂及工艺研究进展[J]. 祝显强,刘应书,杨雄,刘文海. 化工进展. 2015(01)
[2]变压吸附制氧技术的发展[J]. 姜贺. 中国有色冶金. 2014(02)
[3]变压吸附制氧技术在高炉上的应用[J]. 蒋锁荣. 现代冶金. 2013(03)
[4]浅谈变压吸附制氧技术的主要特点[J]. 曾征. 化工之友. 2007(09)
[5]变压吸附制氧技术的发展和应用[J]. 田津津,张玉文,王锐. 深冷技术. 2005(06)
本文编号：3506827
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