轉(zhuǎn)爐作為鋼鐵冶金的核心工藝裝備，存在大量余能、余熱難以高效利用的問(wèn)題。本書(shū)針對(duì)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝，抓住轉(zhuǎn)爐煤氣間歇性、多塵性、爆炸性的特點(diǎn)，從理論上闡述了轉(zhuǎn)爐煤氣節(jié)能降碳原理，包括煤氣波動(dòng)與多塵特性、爆炸機(jī)制、放散煤氣有組織燃燒和催化燃燒；從工程技術(shù)角度提出了全干法節(jié)能技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑，包括轉(zhuǎn)爐煤氣遏爆技術(shù)、急冷換熱器清灰技術(shù)、煤氣余熱高效回收技術(shù)、轉(zhuǎn)爐余能利用控制技術(shù)以及轉(zhuǎn)爐節(jié)能新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
2019：獲得"國(guó)務(wù)院政府特殊津貼"；
2017：入選中國(guó)科學(xué)院特聘研究員；
2016：入選中國(guó)科學(xué)院首屆王寬誠(chéng)率先人才計(jì)劃；
2016：任國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目負(fù)責(zé)人；
目錄
叢書(shū)序
序
前言
第1章 轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝及能源消耗 1
1.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝簡(jiǎn)介 1
1.1.1 煉鋼的發(fā)展歷程 1
1.1.2 轉(zhuǎn)爐工作過(guò)程 4
1.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備簡(jiǎn)介 10
1.2.1 轉(zhuǎn)爐爐體 10
1.2.2 轉(zhuǎn)爐氧槍 14
1.3 轉(zhuǎn)爐煉鋼的物理化學(xué)過(guò)程 19
1.3.1 氧氣射流與熔池的相互作用及泡沫渣的形成 19
1.3.2 轉(zhuǎn)爐熔池?cái)嚢鑿?qiáng)度 23
1.3.3 轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本反應(yīng) 31
1.3.4 鐵水預(yù)處理的基本反應(yīng) 35
1.4 轉(zhuǎn)爐工藝的原料與能源消耗 37
1.4.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本原料 37
1.4.2 轉(zhuǎn)爐冶金過(guò)程、物料平衡和熱平衡 39
1.4.3 轉(zhuǎn)爐工序的能源消耗 41
1.5 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化與回收 44
1.5.1 轉(zhuǎn)爐煤氣 44
1.5.2 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化方法 45
1.5.3 轉(zhuǎn)爐煤氣全干法顯熱回收節(jié)能新技術(shù) 46
參考文獻(xiàn) 47
第2章 轉(zhuǎn)爐煤氣波動(dòng)特性 49
2.1 轉(zhuǎn)爐煤氣波動(dòng)成因 49
2.2 轉(zhuǎn)爐煤氣波動(dòng)特點(diǎn) 52
2.3 轉(zhuǎn)爐煤氣波動(dòng)特性預(yù)測(cè) 54
2.3.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼數(shù)學(xué)模型概況 54
2.3.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣生成數(shù)學(xué)模型 55
2.3.3 轉(zhuǎn)爐吹氧期間的煤氣生成模擬分析 63
參考文獻(xiàn) 69
第3章 轉(zhuǎn)爐煤氣多塵特性 71
3.1 轉(zhuǎn)爐煤氣的降溫除塵工藝 71
3.1.1 OG/LT法降溫除塵工藝 71
3.1.2 新型全干法降溫除塵工藝 75
3.1.3 轉(zhuǎn)爐灰塵的輸送方式 79
3.2 轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程灰塵的基本特性 80
3.2.1 轉(zhuǎn)爐灰塵的形成 80
3.2.2 轉(zhuǎn)爐灰塵的基本組成成分 80
3.2.3 轉(zhuǎn)爐灰塵的物理化學(xué)性質(zhì) 81
3.3 轉(zhuǎn)爐冶煉周期內(nèi)灰沉積特性與清理方法 85
3.3.1 OG法和LT法應(yīng)用過(guò)程中存在的積灰結(jié)垢問(wèn)題 85
3.3.2 全干法工藝應(yīng)用過(guò)程中存在的積灰結(jié)垢問(wèn)題 87
3.3.3 轉(zhuǎn)爐全干法工藝清灰方式探討 88
3.4 轉(zhuǎn)爐灰塵的回收利用 90
3.4.1 轉(zhuǎn)爐灰塵的利用方法 90
3.4.2 轉(zhuǎn)爐灰塵利用存在的問(wèn)題 93
參考文獻(xiàn) 93
第4章 轉(zhuǎn)爐煤氣爆炸特性 95
4.1 轉(zhuǎn)爐煤氣的爆炸機(jī)理 95
4.1.1 轉(zhuǎn)爐煤氣的組成及其爆炸特性 95
4.1.2 轉(zhuǎn)爐煤氣爆炸發(fā)生機(jī)理 98
4.2 轉(zhuǎn)爐煤氣爆炸過(guò)程研究 103
4.2.1 管道內(nèi)轉(zhuǎn)爐煤氣爆炸發(fā)展過(guò)程 103
4.2.2 轉(zhuǎn)爐煤氣爆炸機(jī)制理論研究 108
4.2.3 壓力容器內(nèi)轉(zhuǎn)爐煤氣爆炸發(fā)展過(guò)程 114
4.3 轉(zhuǎn)爐煤氣防爆技術(shù) 115
4.3.1 爆炸機(jī)理和防爆技術(shù) 115
4.3.2 常規(guī)防爆方法 116
4.3.3 轉(zhuǎn)爐煤氣全干法工藝中的防爆技術(shù) 118
4.3.4 爆炸預(yù)警技術(shù) 120
參考文獻(xiàn) 121
第5章 轉(zhuǎn)爐放散煤氣高效潔凈燃燒 122
5.1 轉(zhuǎn)爐放散煤氣排放現(xiàn)狀 122
5.2 轉(zhuǎn)爐放散煤氣高效燃燒 124
5.2.1 轉(zhuǎn)爐放散煤氣前燒期和后燒期現(xiàn)狀 124
5.2.2 轉(zhuǎn)爐煤氣前燒期和后燒期混合特性冷態(tài)試驗(yàn) 125
5.2.3 轉(zhuǎn)爐煤氣前燒期和后燒期無(wú)組織混合燃燒過(guò)程數(shù)值模擬研究 126
5.2.4 轉(zhuǎn)爐煤氣前燒期和后燒期有組織燃燒研究 132
5.3 轉(zhuǎn)爐放散煤氣潔凈燃燒 135
5.3.1 轉(zhuǎn)爐煤氣前燒期和后燒期高效潔凈燃燒化學(xué)反應(yīng)機(jī)制 135
5.3.2 煤氣燃燒過(guò)程灰塵對(duì)氣態(tài)污染的影響 140
參考文獻(xiàn) 144
第6章 轉(zhuǎn)爐煤氣催化燃燒機(jī)理 146
6.1 CO催化燃燒反應(yīng)機(jī)理 146
6.1.1 催化燃燒概念 146
6.1.2 M-K反應(yīng)機(jī)理 147
6.1.3 L-H反應(yīng)機(jī)理 147
6.1.4 E-R反應(yīng)機(jī)理 148
6.2 CO催化燃燒反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 148
6.2.1 反應(yīng)內(nèi)外擴(kuò)散限制 149
6.2.2 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基元步驟 151
6.2.3 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型 153
參考文獻(xiàn) 157
第7章 轉(zhuǎn)爐放散煤氣的催化燃燒特性 158
7.1 催化反應(yīng)的基本概念 159
7.1.1 反應(yīng)空速 159
7.1.2 實(shí)際反應(yīng)當(dāng)量比 160
7.1.3 催化活性 161
7.1.4 催化燃燒的燃燒極限 161
7.2 放散煤氣成分、濃度與流量波動(dòng)對(duì)催化活性的影響 165
7.2.1 催化劑對(duì)催化活性的影響 165
7.2.2 CO濃度對(duì)催化活性的影響 167
7.2.3 O2濃度對(duì)催化活性的影響 169
7.2.4 CO2濃度對(duì)催化活性的影響 170
7.2.5 水蒸氣對(duì)催化活性的影響 172
7.2.6 反應(yīng)器空速對(duì)催化活性的影響 172
7.3 催化燃燒傳熱特性 173
7.4 催化劑熱穩(wěn)定性 177
7.5 轉(zhuǎn)爐放散煤氣催化燃燒技術(shù) 182
7.5.1 催化燃燒反應(yīng)器設(shè)計(jì) 182
7.5.2 放散煤氣催化燃燒技術(shù)應(yīng)用效果 182
參考文獻(xiàn) 184
第8章 轉(zhuǎn)爐煤氣余熱高效回收利用 186
8.1 轉(zhuǎn)爐煤氣熱源特性及相關(guān)理論研究 186
8.1.1 轉(zhuǎn)爐煤氣波動(dòng)性熱源評(píng)價(jià)原則—?理論 188
8.1.2 轉(zhuǎn)爐煤氣熱力學(xué)描述——物質(zhì)流、能量流、流和碳流分析模型 189
8.1.3 轉(zhuǎn)爐煤氣和余熱蒸汽回收利用技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì) 192
8.2 轉(zhuǎn)爐煤氣余熱利用技術(shù) 194
8.2.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能源消耗 194
8.2.2 轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道余熱回收技術(shù) 194
8.2.3 轉(zhuǎn)爐余熱蒸汽蓄熱技術(shù) 197
8.3 轉(zhuǎn)爐煙氣全干法余熱回收中試研究 202
8.3.1 汽化冷卻煙道 202
8.3.2 煙管式急冷換熱器 203
8.3.3 余熱回收試驗(yàn)結(jié)果 205
8.3.4 催化燃燒放散煤氣預(yù)熱(回?zé)?技術(shù)及裝置 206
參考文獻(xiàn) 208
第9章 轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝余能利用的控制技術(shù) 210
9.1 轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程的控制技術(shù) 210
9.1.1 轉(zhuǎn)爐工藝的控制技術(shù)簡(jiǎn)介 210
9.1.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介 212
9.1.3 轉(zhuǎn)爐煉鋼典型控制技術(shù) 220
9.2 轉(zhuǎn)爐煤氣降溫除塵處理工藝的控制技術(shù) 222
9.2.1 轉(zhuǎn)爐煤氣LT法工藝的控制技術(shù) 222
9.2.2 轉(zhuǎn)爐煤氣全干法旁通技術(shù) 225
9.2.3 轉(zhuǎn)爐煤氣全干法處理工藝的控制技術(shù) 226
9.2.4 轉(zhuǎn)爐煤氣全干法處理工藝的集成控制技術(shù) 229
9.3 轉(zhuǎn)爐煤氣全干法顯熱回收工藝技術(shù)應(yīng)用案例 231
參考文獻(xiàn) 232
第10章 轉(zhuǎn)爐節(jié)能降碳新技術(shù) 234
10.1 轉(zhuǎn)爐廢鋼預(yù)熱技術(shù) 234
10.1.1 轉(zhuǎn)爐廢鋼預(yù)熱技術(shù)介紹 234
10.1.2 轉(zhuǎn)爐廢鋼預(yù)熱技術(shù) 236
10.1.3 轉(zhuǎn)爐冶煉廢鋼的過(guò)程與廢鋼用量 237
10.2 轉(zhuǎn)爐噴吹CO2脫碳技術(shù) 239
10.2.1 轉(zhuǎn)爐噴吹CO2脫碳的過(guò)程 239
10.2.2 轉(zhuǎn)爐噴吹CO2技術(shù) 241
10.3 轉(zhuǎn)爐放散煤氣化學(xué)鏈燃燒技術(shù) 245
10.3.1 化學(xué)鏈燃燒的基本過(guò)程 245
10.3.2 放散煤氣化學(xué)鏈燃燒 246
10.4 轉(zhuǎn)爐煤氣催化轉(zhuǎn)化制碳?xì)淙剂?250
10.4.1 轉(zhuǎn)爐煤氣催化轉(zhuǎn)化制天然氣 250
10.4.2 轉(zhuǎn)爐煤氣催化轉(zhuǎn)化制取其他燃料 253
10.5 轉(zhuǎn)爐煤氣制取燃料乙醇副產(chǎn)蛋白質(zhì)技術(shù) 256
10.5.1 煤氣制取燃料乙醇的生化過(guò)程 256
10.5.2 轉(zhuǎn)爐煤氣催化轉(zhuǎn)化技術(shù) 259
參考文獻(xiàn) 263
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