第三章+高炉冶炼的能量利用
高温金属冶炼过程中的热能利用与回收
VS
详细描述
新型高温金属冶炼技术如熔融还原、直接 碳熔融等，通过采用先进的材料和工艺， 能够更高效地提取和利用金属矿石中的热 量，从而降低能耗和减少碳排放。同时， 这些新技术还能够提高金属产品的纯度和 质量，为高端制造业的发展提供更好的原 材料。
CHAPTER
05
结论与展望
高温金属冶炼过程中的热能利用现状
当前高温金属冶炼过程中热能 利用率较低，大量热能被浪费 ，导致能源浪费和环境污染。
热能回收技术尚不成熟，缺乏 高效、环保的热能回收方案。
热能利用的优化和管理措施不 够完善，需要加强技术创新和 管理模式的改进。
未来高温金属冶炼过程中的热能利用与回收的发展方向
研发高效、环保的热能回收技术，提 高热能利用率，降低能源消耗和减少 环境污染。
详细描述
该钢铁企业在其炼钢过程中，采用了一种高效余热回收系统，将高温烟气中的余热转化为蒸汽或电能 ，用于生产过程中的加热、制冷、发电等需求，从而减少了化石燃料的消耗和温室气体的排放。
某铝冶炼企业的节能改造
总结词
该铝冶炼企业通过对传统工艺进行节能改造，提高了热能利用效率，减少了能源浪费和 环境污染。
金属的精炼
02
通过加入适当的添加剂去除液态金属中的杂质，提高金属纯度
。
金属的凝固
03
液态金属冷却凝固成固态金属的过程。
高温金属冶的过程
矿石的破碎与磨细
将矿石破碎成细小颗粒，增加表面积，提高反应速率。
熔炼与精炼
在高温下进行金属的熔炼和精炼，使金属充分还原和提纯。
金属的浇铸与加工
将液态金属浇铸成各种形状的金属锭或制品，并进行必要的加工 处理。
CHAPTER
03
5 高炉冶炼过程的能量利用
(513)
高炉内水煤气置换反应:H2 + CO2 === H2O + CO接近平衡因此
( (
) ) ≈ const = 0.9 ~ 1.1.
西德巴格达弟经验关系:ηH2 ηCO = 0.88 + 0.1/ηCO 苏联巴巴柳金经验关系:
2009-4-15
16
1. 校正焦比,原,燃料成分整理
(1) 校正焦比:由铁损校正,总铁损可达1.0～1.5%,计入回收铁 (2) 成分整理:按元素或/和化合物的实际化学存在状态,将所有物料成分调整,换算成总和 为100%
成分整理诀窍:IF Sum = 99.5～100.0,THEN
余下的加入到CO2,H2O中,其它不变; 或 以MeXOY形式存在,加入到Rest中. Fe,CaO,SiO2不变; 根据数量按顺序酌情变更CO2,H2O,Rest,MgO,Al2O3量. (当用MgO,Al2O3平衡方程时,最好不要变动MgO,Al2O3成 IF 100.0 Sum > 2.0,THEN 或
4
(3) 高炉总直接还原度
Rd = 炉料中氧转入煤气过程中,直接还原方式夺取的氧量 =
炉料气化的总氧量
Od O 料气
(53)
R i = 1 Rd
=
Oi O
料气
Rd = (rd O
FeXO→Fe
+ OdSi,Mn,P,S O还总
)
(57) (58) (58)
5
Rd = Rd [1+ (O
焦挥 +
2009-4-15
北京科技大学 教授 博导 吴胜利
3
高炉炼铁基本原理与工艺
15
2.铁的间接还原与直接还原
（1）间接还原：用CO、H2为还原剂还原铁的氧化物，产物CO2、 H2O的还原反应。 特点：放热反应 反应可逆 （2）直接还原：用C作为还原剂，最终气体产物为CO的还原反应。 特点：强吸热反应 反应不可逆 （3）直接、间接还原区域划分：取决于焦碳的反应性 低温区 ＜800℃基本为间接还原 中温区 800~1100℃共存 高温区 ＞ 1100℃全部为直接还原 （4）用直接还原度rd、间接还原度ri来衡量高炉C素利用好坏，评价 焦比。
9
2. (助)熔剂
（1）作用： 形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂） （2）种类：
使用条件及作用
碱性
酸性
铁矿中脉石为酸性氧化物，包括：石灰石、白云石、石灰
铁矿中脉石为碱性氧化物，主要为：SiO2（只在炉况失常 时使用——（Al2O3）≥18%或排碱时） 高Al熔剂，主要为：含Al2O3高的铁矿（只在降低炉渣流动 性时使用）
24
五、高炉强化冶炼手段与方法
1.大风量 风量增加，炉内传热效果下降，ri降低，K 增加。风量应与还原性相适应 2.高风温 风温增加，传热推动力增加，但利用风温 的同时K势必降低，透气性将下降 3.富氧 富氧将使炉缸温度增加，但煤气总量下降， 不利于全厂能量平衡；富氧达到的效果与提高 风温相比，成本提高10倍。
10
中性
3 焦碳
①主要作用：
作为高炉热量主要来源的60~80%，其它热风提供 提供还原剂C、CO 料柱骨架，保证透气性、透液性
②质量要求：
含炭量：C↑ 灰份:10%左右，灰分低可使渣量↓ 含S量：<0.6% 生铁中[S]80%±来源于焦碳 强 度：M40 (kangsuiqd)、M10 (lmqd) 粒度组成：均匀 60mm 左右的 >80% ，大于 80mm 的 <10% ，大于 80mm的<10% 成分稳定（特指水分）： 一般采用干熄焦 焦碳反应性： C+CO2=2CO开始反应的高低快慢→影响间接还原区的 范围从而影响焦比
高炉炼铁过程中的能源管理技术
政府政策：制定相关政策，鼓励企业采用节能技术
社会宣传：通过媒体、网络等渠道，宣传节能知识和技术
教育普及：加强节能教育，提高公众的节能意识和技能
企业合作：加强企业间的合作，共享节能技术和经验
感谢观看
汇报人：
案例分析：技术优势与实施效果
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技术优势：节能降耗，提高生产效率
案例背景：某钢铁公司高炉炼铁过程
实施效果：降低能源消耗，提高经济效益
案例总结：高炉炼铁过程中的能源管理技术应用效果显著，具有广泛的推广价值。
案例启示：能源管理技术的发展趋势
效果分析：能源消耗降低，生产成本降低，经济效益提高
优化控制：根据数据分析结果，对能源消耗进行优化控制
预测维护：对能源设备进行预测性维护，减少停机时间
智能决策：根据能源消耗情况和生产需求，做出智能决策，提高能源利用效率
能源管理技术的实施与优化
实施步骤：制定计划、执行、监控、调整
优化目标：提高能源利用效率，降低能耗成本
优化方法：采用先进的能源管理系统，实时监控能源消耗情况
环境污染：高炉炼铁过程会产生大量的废气、废水和废渣，如何减少环境污染是当前面临的主要挑战之二。
技术更新：随着科技的发展，新的能源管理技术不断涌现，如何跟上技术更新的步伐，采用先进的能源管理技术是当前面临的主要挑战之三。
成本控制：高炉炼铁过程需要大量的能源和原材料，如何降低成本，提高经济效益是当前面临的主要挑战之四。
能源回收利用技术
水资源回收：通过废水处理和循环利用，减少水资源消耗
废渣回收：将废渣用于制造水泥、砖等建筑材料，减少废弃物排放
余热回收：利用高炉余热，产生蒸汽或热水，用于发电或供暖
炼铁生产过程中的能源利用与节能措施
采用节能环保设备，如 采用节能型加热炉、节 能型鼓风机等
加强能源管理，建立能 源管理体系，提高能源 利用效率
推广应用可再生能源， 如太阳能、风能等，降 低对传统能源的依赖
宝钢集团：采用高效节能技术，如高炉炉顶煤气回收、转炉余热回收等，降 低能源消耗。
首钢集团：通过优化生产工艺，减少能源浪费，如采用连续铸造、热装热送 等工艺，提高能源利用效率。
低碳环保技术的发展趋势： 高效、节能、环保
低碳环保技术在炼铁生产 过程中的应用：优化工艺 流程，提高能源利用效率
低碳环保技术在炼铁生产 过程中的推广：政府政策
支持，企业积极响应
循环经济的概念：减少资源浪费， 提高资源利用效率
炼铁生产过程中的节能技术发展趋 势：提高能源利用效率，减少能源 消耗
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余热回收效果：可以提高能源利用率，降低生产成本，减少环境污染
余热回收应用：广泛应用于钢铁、化工、水泥等行业
废气来源：高炉、转炉、 焦炉等生产设备
回收方法：采用吸附法、 催化燃烧法、生物过滤
法等
废气成分：主要包 括CO、CO2、 NOx、SO2等有 害气体
回收效果：减少废气 排放，降低环境污染，
提高能源利用率
能源利用效率的重要性：提高能源利用效率是降低生产成本、减少环境污染 的关键因素
炼铁生产过程中的能源利用：主要包括煤炭、焦炭、天然气等能源的利用
提高能源利用效率的措施：采用先进的生产工艺和技术，优化能源管理，提 高能源利用效率
节能措施的效果：降低能源消耗，减少环境污染，提高经济效益
高炉炉顶煤气 回收技术：回 收高炉炉顶煤 气，减少能源
鞍钢集团：推广节能减排技术，如采用干熄焦、高炉煤气发电等，降低能源 消耗，减少环境污染。
钢铁冶金学基本问答题
炼铁部分※<第一章>1．试说明以高炉为代表的炼铁生产在钢铁联合企业中的作用和地位。
2．简述高炉冶炼过程的特点及三大主要过程。
3．画出高炉本体剖面图，注明各部位名称和它们的作用。
4．试述焦炭在高炉炼铁中的三大作用及其质量要求。
5．高炉冶炼的产品有哪些？各有何用途？6．熟练掌握高炉冶炼主要技术经济指标的表达方式。
※<第二章>1、高炉冶炼对矿石（天然矿，烧结矿，球团矿）有何要求，如何达到这些要求？2、烧结过程中固体燃料燃烧有几种反应，用热力学分析哪一种反应占主导地位？3、简述固相反应的特点及其对烧结反应的影响。
5、烧结过程蓄热从何而来，为什么高料层厚度作业能提高烧结矿质量，降低燃耗？6、简述影响烧结矿还原性的因素以及提高还原性的主攻方向。
7、简述铁精矿粉的成球机理，并讨论影响其质量的因素。
8、从烧结矿和球团矿性能比较，说明合理炉料结构的组成。
※<第三章>1.结合铁矿石在高炉不同区域内的性状变化（固态、软熔或成渣）阐述铁氧化物还原的全过程，及不同形态下还原的主要特征。
2.在铁氧化物逐级还原的过程中，哪一个阶段最关键，为什么？3.何谓“间接”与“直接”还原？在平衡状态、还原剂消耗量及反应的热效应等方面各有何特点？4.试比较两种气态还原剂CO和H2在高炉还原过程中的特点。
5.当前世界上大多数高炉在节约碳素消耗方面所共同存在的问题是什么？如何解决？6.从“未反应核模型”以及逆流式散料床的还原过程特点出发如何改善气固相还原过程的条件，提高反应速率，以提高间接还原度？7.何谓“耦合反应”，其基本原理是什么？在什么条件下必须考虑其影响？9.造渣在高炉冶炼过程中起何作用？10.何谓“熔化”及“熔化性温度”？二者的异同及对冶炼过程的意义，是否熔化温度越低越好，为什么？11.炉渣“粘度”的物理意义是什么？以液态炉渣的微观结构理论，解释在粘度上的种种行为。
12.何谓液态炉渣的“表面性质”？表面性能不良会给冶炼过程造成哪些危害？13.与炼钢过程比较，高炉冶炼的条件对炉渣去硫反应的利弊如何？5※<第四章>1.风口前焦炭循环区的物理结构如何？风口前碳的燃烧在高炉过程中所起的作用是什么？2.什么叫鼓风动能？它对高炉冶炼有什么影响？3.什么叫理论燃烧温度？它在高炉冶炼中起何作用？4.什么叫水当量？沿高炉高度方向水当量的变化特征？5.高炉内三种传热方式各自进行的条件如何？在不同条件下哪一种方式为控制性环节？5※<第五章>1.写出欧根公式，说明式中各因子的物理意义，指出该式对高炉作定性分析时适用的区域，并从炉料和煤气两方面分析影响ΔP的因素及改善炉内透气性的主要途径。
高炉操作线图及其应用
YA＝1.33～1.50
2
上
Y＝1.33 → O/Fe = 1.33，纯Fe3O4状态 Y＝1.5 → O/Fe = 1.5，纯Fe2O3状态
当采用金化 炉料时
YA可小于1.0
12
操作线图主要点、线的意义
—冶金原理—
3
0<x<1→C转化成CO的氧的来源
X
表示CO生成状况
轴 1<x<2→CO转化成CO2的氧的来源
11
操作线图主要点、线的意义
—冶金原理—
序类 号型
意义
备注
X 1轴
上
X＝0 → O/C=0,纯C状态， C未与氧结合
X＝1 →O/C=1, 纯CO状态 X＝2 →O/C=2, 纯CO2状态
炉顶煤气中 CO>0,CO2>0 故：1< XA <2
Y
Y＝0 → O/Fe = 0， 纯铁状态
矿石氧化度
轴
Y＝1 → O/Fe = 1，纯FeO状态
域
表示CO的利用情况
0<X<XC→ 其他来 源的氧生成的CO XC<X<1 → 铁的直 接还原生成的CO
4
Y 轴 域
0<Y<YA→炉料中铁氧化物提供的 的氧
表示铁的还原情况 YE<Y<0→高温区少量元素还原和
鼓风中传递的氧（yf, yb）
0<y<yd→直接还原 yd<y<ya → 间接还原
yU< y <0 → yf yE< y <yU → yb
2
→CO的分界点
YD＝yf (少量元素还原夺取的氧)
9 E 鼓风生成CO的起点
高炉炼铁过程中的能源消耗与管理
高炉炼铁过程中的能源消耗与管理一、前言与背景高炉炼铁作为现代钢铁工业的基础，自19世纪末以来，一直是铁钢生产的主要方法。
高炉炼铁技术的出现和发展，对社会、经济和科技产生了深远影响。
它使得钢铁生产实现了规模化、低成本，极大地促进了工业革命和现代工业社会的形成。
同时，高炉炼铁过程也伴随着能源的消耗，据统计，能源消耗占到了高炉炼铁成本的很大一部分。
因此，研究和分析高炉炼铁过程中的能源消耗和管理，对于提高我国钢铁工业的能源利用效率，降低生产成本，提升竞争力具有重要意义。
二、高炉炼铁行业/领域的核心概念与分类高炉炼铁的概念高炉炼铁是一种利用焦炭和氧气反应产生的高温，将铁矿石还原成铁的过程。
其基本原理是在高温下，铁矿石中的氧化铁与一氧化碳反应，生成铁和二氧化碳。
高炉炼铁过程中，能源主要用于提供热能和动力能，其中热能主要用于维持高炉内的温度，动力能主要用于推动炉内物质的流动和完成各项机械作业。
高炉炼铁的分类高炉炼铁可以根据炉型、操作方式、燃料种类等不同标准进行分类。
按炉型可分为小型高炉、中型高炉和大型高炉；按操作方式可分为连续操作高炉和间歇操作高炉；按燃料种类可分为焦炭高炉和煤气高炉。
高炉炼铁的特征与应用领域高炉炼铁具有生产规模大、原料利用率高、产品品质好、能耗高等特征。
其应用领域广泛，几乎涵盖了所有钢铁生产领域。
高炉炼铁与其他领域的交叉与融合随着科技的发展，高炉炼铁技术与自动化、信息化、环保等领域日益交叉与融合。
例如，高炉炼铁过程的自动化控制，使得生产过程更加稳定，效率更高；信息化技术的应用，使得高炉炼铁过程的监测和控制更加精细；环保技术的应用，则有助于降低高炉炼铁过程中的污染排放。
三、关键技术或性能原理剖析高炉炼铁的关键技术高炉炼铁的关键技术主要包括燃料燃烧技术、还原反应技术、热量交换技术、原料处理技术等。
其中，燃料燃烧技术是高炉炼铁过程中能源消耗的主要部分，其效率的高低直接影响到高炉炼铁的能耗。
高炉炼铁的最新技术突破与创新成果近年来，高炉炼铁技术取得了许多重要突破和创新成果，如低焦比炼铁技术、高风温技术、煤气净化技术等。
高炉操作线图及其应用
12
—冶金原理—
操作线图主要点、 操作线图主要点、线的意义
3 X 轴 域 4 Y 轴 域
0<x<1→C转化成 的氧的来源 转化成CO的氧的来源 转化成 表示CO生成状况 表示 生成状况 1<x<2→CO转化成 2的氧的来源 转化成CO 转化成 表示CO的利用情况 表示 的利用情况 0<Y<YA→炉料中铁氧化物提供的 炉料中铁氧化物提供的 的氧 表示铁的还原情况 YE<Y<0→高温区少量元素还原和 高温区少量元素还原和 鼓风中传递的氧（ 鼓风中传递的氧（yf, yb） ）
0<X<XC→ 其他来 源的氧生成的CO 源的氧生成的 XC<X<1 → 铁的直 接还原生成的CO 接还原生成的 0<y<yd→直接还原 直接还原 yd<y<ya → 间接还原 yU< y <0 → yf yE< y <yU → yb
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—冶金原理—
操作线图主要点、 操作线图主要点、线的意义
5 A点 入炉矿石铁的氧化程度 点 和炉顶煤气中碳的氧化程度 XA=1+ηCO 煤气中C的氧化程度 煤气中 的氧化程度 YA=1.33～1.50 ～ 铁的初始氧化度 XB=1 各过程生成的) 纯CO(各过程生成的 各过程生成的 YB=yb=rd 铁直接还原夺取的氧 XC→风中的氧、少量 风中的氧、 风中的氧 元素还原及脱S等所生 元素还原及脱 等所生 成的CO 成的 Yc=0→已还原为金属铁 已还原为金属铁 14
2
Y＝0 → O/Fe = 0， 纯铁状态 ＝ ， 矿石氧化度 YA＝1.33～1.50 ～ Y＝1 → O/Fe = 1，纯FeO状态 ＝ ， 状态 Y＝1.33 → O/Fe = 1.33，纯Fe3O4状态 当采用金属化 ＝ ， 炉料时 Y＝1.5 → O/Fe = 1.5，纯Fe2O3状态 ＝ ， YA可小于1.0 可小于
第3章钢铁冶金固体二次资源的利用
3 钢铁冶金固体二次资源的利用3.1高炉渣高炉渣是高炉冶炼生铁时排出的废渣。
高炉炼铁时，从高炉加入铁矿石、燃料以及助熔剂等，当炉内温度达到1300~1500℃时，物料熔化成液相，浮在铁水上的熔渣，通过排渣口排出成为高炉渣。
我国一般每炼1t 生铁产生0.3~0.9t 高炉渣，西方发达国家平均水平为0.22~0.37t 。
高炉渣是黑色金属冶炼中产生数量最多的固体二次资源。
3.1.1高炉渣的组成及性质 3.1.1.1化学成分和矿物组成按冶炼生铁种类不同，高炉渣可分为炼钢生铁渣、铸造生铁渣、特种生铁渣和炼合金钢生铁渣。
高炉渣的主要化学成分是CaO 、MgO 、Al 2O 3、SiO 2，多数高炉渣中这四种成分占渣总重的95%以上；此外，还含有少量的MnO 、Fe 2O 3、K 2O 、Na 2O 和S ，特种生铁渣中含有TiO 2和V 2O 5等。
SiO 2和Al 2O 3来自矿石中的脉石和焦炭中的灰分，CaO 和MgO 主要来自助熔剂。
我国钢铁厂的高炉渣化学成分见表3-1。
表3-1 我国高炉渣的化学成分(%)高炉渣的矿物组成与其化学成分和冷却方式有关。
快速冷却的高炉渣绝大部分化合物来不及形成稳定的矿物，阻止了矿物结晶，因而形成大量的无定形玻璃体（非晶质），具有较高的活性，在激发剂的作用下，其活性被激发，具有水化硬化作用并且产生强度。
慢速冷却的高炉渣通常具有晶质结构，所形成的矿物种类随高炉渣的化学成分不同而有所变化。
碱性高炉渣的主要矿物是钙铝黄长石和钙镁黄长石，其次是硅酸二钙、假硅灰石、钙长石、钙镁橄榄石、镁蔷薇辉石和镁方柱石；酸性高炉渣中主要成分有黄长石、假硅灰石、辉石和斜长石等；高钛高炉渣的主要矿物是钙钛矿、安诺石、钛辉石、巴依石和尖晶石；锰铁高炉渣中主要矿物为锰橄榄石。
3.1.1.2物理化学性质 （1）碱度高炉渣的碱度M o 是指矿渣中的碱性氧化物与酸性氧化物的质量含量比，通常用表示为：通常按碱度的大小对高炉渣进行分类，M o ＞1为碱性渣，M o ＜1为酸性渣，M o =1为中性渣，我国高炉渣大部分接近中性渣，其M o =0.99~1.08。
金属冶炼中的能量利用与节能技术
节能技术发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，未来金属冶炼节能技术将更加智能化，能够实现更加精准的能 源管理和调控。
绿色化
随着环保意识的提高，未来金属冶炼节能技术将更加注重环保和可持续发展，减少对环境 的负面影响。
集成化
未来金属冶炼节能技术将更加注重各种技术的集成应用，以提高整体节能效果。例如，将 余热回收、高效燃烧和能源管理等技术在冶炼过程中进行集成应用，实现能源的全面优化 利用。
技术创新与突破
新型熔炼技术
研发和应用新型熔炼技术，如悬浮熔炼、等离子熔炼等，提高金 属收得率和降低能耗。
余热回收技术
利用高效余热回收技术，将金属冶炼过程中产生的余热转化为可以 利用的能源，减少能源浪费。
节能减排技术
推广和应用节能减排技术，如燃烧控制技术、烟气处理技术等，降 低污染物排放和提高能源利用效率。
CHAPTER 05
金属冶炼中的未来展望与挑战
未来发展趋势与展望
高效化
通过改进冶炼工艺和设备 ，提高金属冶炼的效率和 产量，降低能耗和资源消 耗。
绿色化
加强环保意识，推广清洁 生产技术，减少冶炼过程 中的污染物排放，实现绿 色可持续发展。
智能化
利用信息技术和自动化技 术，实现金属冶炼过程的 智能化控制和管理，提高 生产效率和产品质量。
电能利用
通过电力驱动各种设备，如电动 机、电炉等，将电能转化为机械 能或热能。
间接能量利用
蒸汽利用
将燃料燃烧产生的热能转化为蒸汽，再通过蒸汽驱动设备进 行工作。
压缩空气利用
利用空气压缩机将空气压缩，提供动力或进行某些工艺操作 。
能量回收与再利用
01
02
03
余热回收
金属冶炼中的能源利用和节约措施
推广可再生能源：如太阳能、 风能等，减少对传统能源的依 赖
Part Four
金属冶炼中的新能 源利用
新能源在金属冶炼中的应用现状
太阳能：用于金属冶炼过程中的加热和冷却 风能：用于金属冶炼过程中的动力和通风 水能：用于金属冶炼过程中的冷却和清洗 生物质能：用于金属冶炼过程中的加热和动力 地热能：用于金属冶炼过程中的加热和冷却 核能：用于金属冶炼过程中的加热和动力
推广清洁能源：推广使用清洁能源， 减少对传统能源的依赖，降低环境 污染。
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加强能源管理：建立健全能源管理 体系，加强能源管理，降低能源消 耗。
加强技术创新：加强技术创新，研 发新的冶炼技术和设备，提高能源 利用效率。
Part Six
政策与法规对能源 利用的影响
国内外相关政策与法规的制定和实施情况
Part Five
企业实践案例分析
成功实现能源节约的金属冶炼企业案例
节能措施：采用高效节能设 备，优化生产工艺，提高能 源利用效率
效果：每年节约能源成本数 百万元，减少碳排放量
案例企业：某大型钢铁企业
启示：企业应重视能源节约， 采用先进技术和管理手段， 实现可持续发展
能源利用和节约的实践经验总结
金属冶炼中的能源利用 和节约措施
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 节 约 能 源 的 必 要 性 及 措 施 05 企 业 实 践 案 例 分 析 07 未 来 展 望 与 研 究 方 向
02 金 属 冶 炼 中 的 能 源 利 用 现 状
04 金 属 冶 炼 中 的 新 能 源 利 用 06 政 策 与 法 规 对 能 源 利 用 的
金属冶炼过程中的能源利用与节能措施
不同金属冶炼过程的能耗特点
铁冶炼：主要消耗煤炭、焦炭等能源，能 耗较高
铜冶炼：主要消耗煤炭、焦炭等能源，能 耗较高
铝冶炼：主要消耗电力，能耗较高
锌冶炼：主要消耗煤炭、焦炭等能源，能 耗较高
铅冶炼：主要消耗煤炭、焦炭等能源，能 耗较高
镍冶炼：主要消耗煤炭、焦炭等能源，能 耗较高
能源消耗对环境的影响
提高能源利用效率的管理措施
优化生产工艺：采用先进的 生产工艺，提高能源利用效 率
加强设备管理：定期维护和 保养设备，提高设备运行效 率
提高员工素质：加强员工培 训，提高员工节能意识和技 能
实施节能改造：对现有设备 进行节能改造，提高能源利 用效率
加强能源管理：建立完善的 能源管理体系，实现能源的 合理利用和节约
节能技术应用案例分析
案例一：某钢铁 企业采用余热回 收技术，将高炉 煤气余热用于发 电，每年可节约 能源成本数百万
元。
案例二：某铝业 企业采用高效节 能熔炼炉，通过 优化炉膛结构、 提高炉温均匀性， 每年可节约能源 成本数千万元。
案例三：某铜业 企业采用智能控 制系统，实时监 测和控制生产过 程中的能源消耗， 每年可节约能源 成本数百万元。
案例四：某铅锌 企业采用高效节 能选矿设备，通 过优化选矿工艺、 提高选矿效率， 每年可节约能源 成本数百万元。
节能效益评估与可持续发展
节能效益评估：通 过数据分析，评估 节能措施的效果和 效益
可持续发展：考虑 长期发展，采取可 持续的节能措施
案例分析：分析企 业节能实践的成功 案例，总结经验教 训
推广清洁能源：推广使用清洁 能源，减少对传统能源的依赖， 降低能源消耗和环境污染
政策与市场机制在节能减排中 的作用
《高炉能量利用计算》PPT课件
4.4.1 高炉能量利用计算
高炉物料平衡和热平衡以配料计算为根底，并严格遵守质量守恒和能量守恒定律。
4.4.1.1 配料计算和物料平衡 配料计算的目的是根据巳知原、燃料成分和冶炼条件来决定矿石、燃料和熔剂的 需要量，以获得性能良好的炉渣和符合规格的生铁，并为编制物料平衡和热平衡 打好根底。 配料计算和物料平衡必须具备以下数据：
1)各种原料(包括喷吹物)的全分析(各种成分的总和应调整到100％)； 2)汁算得到或实际所用的各种原料(包括喷吹物)重量，生铁产量、渣量、炉尘吹出量；
3)冶炼铁种及成分，炉渣成分和碱度，炉尘的成分； 4)炉顶煤气成分；
5)鼓风参数(包括富氧程度、湿分等)； 6)各种元素在生铁、炉渣、煤气中的分配比例等。
4.4.1.2 热平衡
通过热平衡计算可以了解高炉冶炼过程热量利用情况，从而找到改善热能利用、降 低焦比的途径。 常见的热平衡计算法有两种。第一种是建立在盖斯定律根底上的，即依入炉物料的 初态和出炉产物的终态来计算，与炉内实际反映过程无关。第二种是按炉内实际反 响过程来计算热量消耗。前者比较简便，但不考虑实际过程；后者比较实际，但计 算较繁琐。此外还有“区域热平衡法〞．可根据高炉特定区域，如高炉下部的实际 需要来进展。
在X、Y平面上，线段AB及其投 影∆X(或x)和∆Y(或y)，代表一 种特定类型的氧的迁移。相应的 氧的流量no与沿着x轴的煤气中 的碳量nc有关，也与沿着Y轴的 固体炉料中的铁量nFe有关。
线段AB的斜率：
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4.4.2 高炉操作线图及其应用
由于x,y均为正值，所以斜率u亦为正值。斜率等于碳同铁的产物量 的比值，即nc/nFe，实际就是用c／Fe原于比表示的单位原于铁的碳量 消耗，也就是以比值(分子co／原子Fe)表示的单位原子铁的复原气体消 耗量。
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（3）直接还原度rd,rc,Rd(化学能利用程度）
rd ↓ →ri ↑ →化学能利用↑
（4）燃料中的碳素在高炉内的利用程度 ① CO利用率（化学能） CO
CO2 CO CO2
(炉顶煤气成分）
② 碳素利用系数（热能）
C
2340 CCO 7980 CCO2 7980 C氧化 碳素实际氧化放热 碳素完全燃烧放热
0.293 0.707 0.293 0.707
与ηCO呈线性关系，表明化学能利用得好，热能也利用充分。
（5）有效热量利用系数ηt
总热量消耗- 煤气带走热量- 热损失 t 冶炼1吨生铁的总热量消耗
t一般为75~85%，个别高炉达90%。
风口前高温煤气的产生为高炉冶炼提供了热能和化学能。 煤气在上升过程中，成分、温度、体积都将产生变化。 (1)体积变化（喷吹燃料） 炉缸煤气量：1.30×Q风 炉顶煤气量：1.45×Q风 原因：① Fe,Si,Mn,P直接还原产生CO;
② 石灰石分解产生CO2;
③ 石灰石分解产生的CO2又参与碳气化反应生成双 倍的CO（CO2+ C=2CO)
能利用越好；
煤气热能利用程度的衡量指标——炉顶煤气温度 tg0
tg0 ↓ → 热能利用程度↑
3.1 高炉冶炼的能量利用指标 3.2 高炉冶炼的能量利用计算分析（自学） 3.3 高炉冶炼的能量利用图解分析（自学）
（1） 燃料比
冶炼1吨生铁干焦和喷吹燃料的总消耗量，kg/t-p。
（2）焦比
（6）氢利用率
当高炉大量喷吹燃料时，煤气中H2含量会显著升高， 可用ηH2来衡量高炉化学能利用程度。
H
2
%H 2O %H 2O %H 2
(炉顶煤气成分）
3.2 高炉冶炼的能量利用计算分析（自学）
3.3 高炉冶炼的能量利用图解分析（自学）
CCO: 冶炼1吨生铁炉顶煤气中氧化成CO的C量，kg；
CCO2: 冶炼1吨生铁炉顶煤气中氧化成CO2的C量，kg；
C氧化：冶炼1吨生铁炉顶煤气中氧化成CO与CO2的总C量， kg。
③ 碳素利用系数ηC与CO利用率ηC0的关系
C
2340 C CO 7980 C CO2 2340 C 氧化 - C CO2 7980 C CO2 7980 C 氧化 2340 C 氧化 5640 C CO2 7980 C 氧化 C CO2 C 氧化 C CO2 C CO C CO2 7980 C 氧化
(2) 成分变化
炉缸煤气CO:35~45%，CO2:0%; 炉顶煤气CO:20~25%, CO2:15~22%; 其它成分：CH4↑，H2↓，N2↓.
(3) 温度变化
炉缸煤气1700~1800℃→炉顶煤气150~300℃（几
秒钟）；
CO2 ↑， H2 ↓ → 参与间接还原的CO, H2 ↑ →煤气化学