工业气体用量***多的传统产业有:炼钢、炼铁、有色金属冶炼、化肥生产、乙稀、丙稀、聚氯乙稀、人造纤维、合成纤维、硅胶橡制品、电缆和合成革 等石油化学工业、机械工业中的焊接,金属热处理、氦扦漏等,浮法玻璃生产等。由于这些传统产业在近几年发展迅速,工业气体的用量也达到高峰。
工业气体用量正在掘起的产业有:煤矿灭火 、石油开采、煤气化和煤液化,玻璃熔化炉、水泥生产窑、耐火材料生产窑,砖瓦窑等工业炉窑、食品速冻,食品气调包装、啤酒保鲜、光学、国防工业中的燃料、超导材料生产、电子、半导体、光纤生产、农业、畜牧业、鱼业、废水处理、漂白纸浆、垃圾焚烧、粉碎废旧轮胎等环保产业、建筑、气象、文化、***保护、体育运动、***破案、******产业中的冷刀、重危***吸氧、高压氧冶疗、***器管低温冷藏 、***技术及氧吧等。
工业气体应用正在试验中的产业有:固体氮生产,燃料电池生产,磁性材料生产,超细加工,***发电,压缩***汽车,氢能汽车生产等。
--- 钢铁工业中的应用------------
吹氧炼钢: 吹氧炼钢,已为各国普遍采用,成为钢铁工业飞跃发展的一条重要途径。吹氧炼钢的主要方式有:转炉纯氧顶吹或底吹炼钢、电孤炉炼钢和平炉炼钢。转炉炼钢每吨钢耗氧50~60m3;电孤炉炼钢每吨钢耗氧10~25m3;平炉炼钢每吨钢耗耗氧20~40m3。1993年世界各国或地区各种炼钢法所占的比例(%),其中中国:转炉钢是63.8%(美国为61.8%,日本为68.8%,卢森堡为100%,奥地利为90.1%)、电弧炉钢为21.8%(美国为38.2%,日本为31.2%,奥地利为9.9%)、平炉钢为14.2%(美、日、奥均为0)、其他钢为0.2%(美、日、奥均为0)。世界:转炉59.4%,电弧炉31.0%,平炉9.6%,其他0.1%。进入90年代,电炉短流程技术在世界蓬勃发展。现代化大型电炉采用了各种强化供氧技术,提高生产效率和降低电耗。和30年前相比,电炉的冶炼周期从210min降低到55min,冶炼电耗从650kWh/t降低到350kWh/t,而氧气的用量从8m3/t增加到35~60m3/t。炼钢用氧要求氧气纯度达到99.6%,避免钢水吸氧,一般要求总管压力大于2MPa,工作压力大于1.2MPa,气体要求清洁,无水无油。此外,轧钢每吨钢耗氧3~6m3、钢材加工、连铸坯火焰切割,火焰清除、炉衬火焰每吨钢耗氧11.4~14.2m3。
高炉富氧喷煤炼铁: 高炉富氧喷煤炼铁可提高利用系数和降低焦比。1991年3月12至5月24日,首钢公司在1号高炉进行了高富氧大喷煤试验,***高富氧率达5.5%,鼓风中每富氧1%,可增产2.5%~3.0%,试验期55天,共增产生铁1.17万吨;每富氧1%,可提高煤气热值1.28%~2.00%,相当于使用风温升高32~79℃。鞍钢2号高炉富氧喷煤冶炼试验(1992年3月~1993年3月),氧气由鞍钢氧气厂提供,气量10000~12000m3/h,纯度99.5%,压力1.2~1.6MPa(进入高炉冷风前减压至0.6MPa)。为安全,系统安装了氮和均压设施,冶炼结果,富氧鼓风以后,平均每富氧1%,可增产2.27%,温度升高35℃,吨铁成本降低6.91元。1993年12月14~15日,冶金部科技司***鉴定,当富氧到24.71%时,喷煤量达到161kg/t,入炉焦比降到407kg/t,综合焦比降到536kg/t。
熔融还原炼铁:21世纪,对钢铁工业发展的基本要求是消除环境污染。为根本改变钢铁工业的污染现状,许多发达***纷纷投入巨资开发熔融还原炼铁技术。熔融还原采用纯氧燃烧煤,代替焦炭炼铁。同时,产生大量高热值洁净煤气,作为能源输出。 韩国浦项钢铁公司已向奥钢联订购一套年产60~70万吨铁水的COREX熔融还原炉装置(C-2000型,日产2000吨铁),已于1995年12月投产。与传统的高炉工艺路线相比,COREX设备铁水成本降低30%,SO2发散量减少94%,NOx减少78%,灰尘减少97%。
在宁波也用熔融还原炼铁法,拟采用2套C-2000型COREX装置,炼铁-复吹转炉-薄板坯连铸轧-冷连轧全部流程,总***126亿元。年设计产钢160万吨。据概算,若采用球团矿方案,需配62000m3/h空分设备两套;如为块矿方案,需配71000m3/h空分设备两套。技术指标:氧耗580m3/t铁,2×600型竖炉需氮气700m3/t铁。高炉富氧炼铁用氧,对氧纯度要求可放低到92~95‰。
全氧高炉炼铁: 前苏联莫斯科钢铁研究总所,1033m3高炉上进行100%使用氧气试验,将煤气在热风炉蓄热室预热,然后代替通常的热风吹入高炉,接着在每个风口喷入氧气。这一工艺在1985~1990年间试验了12次,生产铁水25万吨。在一次试验中,焦比达3677kg/t铁水,用氧2517kg/t铁水,日产含2.2%Si的铁水1700吨。
氮气在钢铁厂的应用
主要是用作保护气,如轧钢、镀锌、镀铬、热处理(尤为薄钢片)连续铸造等都要用氮气作保护气,而且氮气纯度要求99.99%以上。
氧、氮、***是炼钢企业不可缺少的工业气体,据天津钢管公司介绍,公司自产二次能源消耗为:氧气年耗量2046m3,其中电炉工艺用氧约占79.2%,连铸切割用氧约占6.1%,废钢切割用氧约占5.9%,其它用氧约占8.8%;氮气年耗量2141万m3,其中直接还原铁保护用氮约80.2%,冶炼工艺用氮约15.3%,石灰窑和动力用氮约4.5%;***气年耗量29.4万m3,全部用于炼钢,其中冶炼用***61.8%,连铸用***38.2%。
据报导,目前炼铁、炼钢、轧钢的综合氧耗已达100~140m3/t,氮耗80~120m3/t,***耗3~4m3/t。
炉外精炼:炼钢、连铸生产企业面临的首要任务是提高钢的质量,扩大品种,而炉外精炼工艺则是关键,尤其是对生产***别钢种和高附加值产品及提高其竞争力具有重要作用。钢液的炉外精炼是把一般炼钢中要完成的精炼任务,如脱硫、脱氧、除气、去除非金属夹杂物、调整钢的万分和钢液温度等,移到炉外的"钢包"或者专用的容器中进行。炉外精炼工艺与工业气体的使用密切相关,一般可分为真空精炼法和非真空精炼法。真空精炼法包括:(1)真空吹***法(2)真空吹氧脱碳精炼法(3)强搅拌真空吹氧脱碳精炼法(4)转炉真空吹氧脱碳法非真空精炼法包括:(1)***氧炉脱碳精炼法(2)气氧炉脱碳精炼法(3)钢******法(4)密封吹***法(5)带盖钢******法
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