电弧炉炼钢过程二噁英治理与余热回收优化运行控制方法技术

本发明专利技术主要属于电弧炉炼钢技术领域，具体涉及一种电弧炉炼钢过程二噁英治理与余热回收优化运行控制方法。所述方法为：控制系统控制配料系统将破碎后废钢按原料质量等级数据库进行分级处理，控制系统根据二噁英排放标准和原料质量等级，动态调整连续加料速度，控制废钢预热程度，并根据需要选择运行炉气二噁英治理模式或炉气余热回收模式，以实现合理提高废钢预热效果的同时控制二噁英产生量低于0.5ng‑TEQ/Nm

Optimal operation control method of dioxin treatment and waste heat recovery in EAF steelmaking process

The invention mainly belongs to the technical field of electric arc furnace steelmaking, and specifically relates to a control method for optimal operation of dioxin treatment and waste heat recovery in the process of electric arc furnace steelmaking. The method is that the control system will be broken after the scrap ingredients according to the raw material quality level database classification, control system according to the dioxin emission standard and the quality of raw materials grade, dynamic adjustment of continuous feeding speed, the control of scrap preheating degree, and according to the operation of furnace gas dioxin mode or furnace gas heat recovery mode, in order to achieve reasonable increase scrap preheating effect and control of dioxin produced less than 0.5ng TEQ/Nm

【技术实现步骤摘要】
电弧炉炼钢过程二噁英治理与余热回收优化运行控制方法
本专利技术主要属于电弧炉炼钢
，具体涉及一种电弧炉炼钢过程二噁英治理与余热回收优化运行控制方法。
技术介绍
现代电弧炉炼钢为加快生产节奏、提高能量利用效率，开发出诸多冶炼余能的高效回收利用方法。出现了Consteel连续加料、竖式及双炉壳等废钢预热型电弧炉，利用电弧炉炼钢烟气余热预热废钢，降低电能消耗；近年来，随着技术进步，电弧炉冶炼过程余热回收技术得以开发并推广应用，余热回收系统利用电弧炉炼钢高温烟气生产蒸汽，用于精炼抽真空、发电或并网外供使用。上述方式都实现了电弧炉炼钢过程烟气余能的回收利用，直接或间接地降低了电弧炉炼钢企业的能源消耗和生产成本。连续加料方式是当前应用较广的电弧炉炼钢废钢预热方式。然而，采用连续加料预热废钢过程中二噁英的产生问题不可避免。目前电弧炉炼钢广泛采用催化/抑制剂添加、吸附、补燃、高温烟气急冷等手段进行二噁英治理。在现代连续加料电弧炉生产过程中，冶炼原料质量和二噁英产生量有着紧密的联系，由于冶炼原料质量、炉况的不同，不同冶炼时段烟气中二噁英含量不同。冶炼中后期由于炉料质量好、炉温高，烟气中二噁英含量远低于排放指标，但由于烟气高温急冷治理二噁英的技术特点，电弧炉二噁英治理单元与烟气余热回收间存在运行冲突，传统条件下废钢预热、二噁英治理和余热回收系统不能协同匹配运行，大量达标高温烟气余能未能回收，造成能源浪费。因此，如何实现连续加料、废钢预热、电炉冶炼、二噁英治理及余热回收的系统控制与优化运行，最大限度地实现电弧炉冶炼节能降耗和绿色环保生产，是保证电弧炉炼钢高效化冶炼和绿色生产的关键。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的提供一种电弧炉炼钢过程二噁英治理与余热回收优化运行控制方法，实现电弧炉冶炼过程连续加料、废钢预热、二噁英治理和余热回收等单元的系统控制和优化运行，降低电弧炉炼钢二噁英排放，最大限度回收烟气余热，实现电弧炉炼钢节能和绿色生产。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种电弧炉炼钢过程二噁英治理与余热回收优化运行控制方法，控制系统控制配料系统将破碎后废钢按原料质量等级数据库进行分级处理，控制系统根据二噁英排放标准和原料质量等级，动态调整连续加料速度，控制废钢预热程度，并根据需要选择运行炉气二噁英治理模或炉气余热回收模式，以实现合理提高废钢预热效果的同时控制二噁英产生量低于0.5ng-TEQ/Nm3。其中，所述控制系统根据冶炼钢种要求和料场原料数据，依据冶炼成本和质量最优原则制定入炉废钢料配比参数；所需废钢总重W吨：Ⅰ级废钢W1吨，Ⅱ级废钢W2吨，Ⅲ级废钢W3吨，Ⅳ级废钢W4吨，W1+W2+W3+W4＝W。配料系统根据入炉废钢料配比参数完成配料。所述控制系统根据二噁英排放标准0.1～0.5ng-TEQ/Nm3和原料质量等级，动态调整连续加料速度，控制废钢预热程度，并根据需要选择运行炉气二噁英治理模或炉气余热回收模式。进一步地，控制系统控制配料系统将破碎后废钢按原料质量等级数据库进行分级处理，具体将废钢分为:I级废钢：废钢中多氯联苯PCBs含量>50mg/kg，包括含氯废钢、带塑料的废钢、带油废钢、带油漆或涂层废钢；Ⅱ级废钢：废钢中多氯联苯PCBs含量在10～50mg/kg，包括轻薄料、压块、废旧设备零部件；III级废钢：废钢中多氯联苯PCBs含量在1～10mg/kg，包括工业加工余料、大型机械拆卸部件；Ⅳ级废钢：为优质纯净废钢，废钢中多氯联苯PCBs含量<1mg/kg废钢，包括钢锭、钢坯、切头、切尾。进一步地，所述根据需要选择运行炉气二噁英治理模或炉气余热回收模式，具体为：在I级废钢加入阶段，运行二噁英治理模式，控制连续加料速度位5～20t/min；在Ⅱ级废钢加入阶段，运行炉气余热回收模式，控制连续加料速度为5～20t/min；在Ⅲ级废钢加入阶段，控制连续加料速度为3～8t/min，强化废钢预热，并计算进入余热回收系统的炉气温度，若进入余热回收系统的炉气温度≥600℃，运行余热回收模式，若进入余热回收系统的炉气温度<600℃，炉气经净化处理后，收集或外排；在Ⅳ级废钢加入阶段，控制连续加料速度为1～5t/min，最大限度强化废钢预热，并计算进入余热回收系统炉气温度，若进入余热回收系统炉气温度≥600℃，运行余热回收模式，若进入余热回收系统炉气温度<600℃，炉气经净化处理后，收集或外排；在连续加料结束至冶炼终点阶段，运行炉气余热回收模式。进一步地，所述方法具体为：步骤1：炉气在线测量系统从连续加料入炉处烟道内对炉气进行实时温度测量和气体成分在线分析，并将数据传输至控制系统，测量时间间隔0.5～1s，所述气体成分在线分析包括对CO、CO2、N2、O2、和Ar的分析；步骤2：冶炼开始炉气温度TF-gas<1200℃，控制系统连续加料系统加入II级废钢，加料速度控制模块控制连续加料速度5～20t/min，通过快速加料、缩短II级废钢预热过程，能够使炉气二噁英含量<0.5ng-TEQ/Nm3；同时，运行炉气余热回收模式，进行炉气余热回收；步骤3：II级废钢加入完毕，若炉气温度TF-gas<1400℃，执行步骤4-1～步骤4-3；若TF-gas>1400℃，执行步骤5-1～步骤5-3；步骤4-1：控制系统控制连续加料系统加入III级废钢，加料速度控制模块控制连续加料速度3～8t/min，强化废钢预热效果，炉气瞬时温度计算模块实时计算进入余热回收系统的炉气温度TR-gas，若TR-gas≥600℃，运行炉气余热回收模式；若TR-gas<600℃，炉气经净化处理后，收集或外排；步骤4-2：III级废钢加入完毕，控制系统控制连续加料系统加入I级废钢，加料速度控制模块控制连续加料速度5～20t/min，同时，运行二噁英治理模式；步骤4-3：I级废钢加入完毕，执行步骤6；步骤5-1：控制系统控制连续加料系统加入I级废钢，加料速度控制模块控制连续加料速度5～20t/min，同时，运行二噁英治理模式；步骤5-2：I级废钢加入完毕，控制系统控制连续加料系统加入III级废钢，加料速度控制模块控制连续加料速度3～8t/min，强化废钢预热，炉气瞬时温度计算模块实时计算进入余热回收系统炉气温度TR-gas，若TR-gas≥600℃，运行炉气余热回收模式；若TR-gas<600℃，炉气经净化处理后，收集或外排；步骤5-3：III级废钢加入完毕，执行步骤6；步骤6：控制系统控制连续加料系统加入Ⅳ级废钢，加料速度控制模块控制连续加料速度1～5t/min，强化废钢预热，炉气瞬时温度计算模块实时计算进入余热回收系统炉气温度TR-gas，若TR-gas≥600℃，运行炉气余热回收模式；若TR-gas<600℃，炉气经净化处理后，收集或外排；步骤7：加料结束至冶炼终点时间段内，电弧炉处于单纯冶炼阶段，系统运行炉气余热回收模式，稳定、高效回收炉气余热；步骤8：冶炼结束，系统停止运行，等待下一炉开始冶炼。进一步地，所述二噁英治理模式，其具体运行步骤如下：控制系统控制二噁英治理系统通过补燃和急冷进行高温炉气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电弧炉炼钢过程二噁英治理与余热回收优化运行控制方法，其特征在于，控制系统控制配料系统将破碎后废钢按原料质量等级数据库进行分级处理，控制系统根据二噁英排放标准和原料质量等级，动态调整连续加料速度，控制废钢预热程度，并根据需要选择运行炉气二噁英治理模式或炉气余热回收模式，以实现提高废钢预热效果的同时控制二噁英产生量低于0.5ng‑TEQ/Nm

【技术特征摘要】
1.一种电弧炉炼钢过程二噁英治理与余热回收优化运行控制方法，其特征在于，控制系统控制配料系统将破碎后废钢按原料质量等级数据库进行分级处理，控制系统根据二噁英排放标准和原料质量等级，动态调整连续加料速度，控制废钢预热程度，并根据需要选择运行炉气二噁英治理模式或炉气余热回收模式，以实现提高废钢预热效果的同时控制二噁英产生量低于0.5ng-TEQ/Nm3。2.根据权利要求1所述一种电弧炉炼钢过程二噁英治理与余热回收优化运行控制方法，其特征在于，控制系统控制配料系统将破碎后废钢按原料质量等级数据库进行分级处理，具体将废钢分为：I级废钢：废钢中多氯联苯PCBs含量>50mg/kg，包括含氯废钢、带塑料的废钢、带油废钢、带油漆或涂层废钢；Ⅱ级废钢：废钢中多氯联苯PCBs含量在10～50mg/kg，包括轻薄料、压块、废旧设备零部件；III级废钢：废钢中多氯联苯PCBs含量在1～10mg/kg，包括工业加工余料、大型机械拆卸部件；Ⅳ级废钢：为优质纯净废钢，废钢中多氯联苯PCBs含量<1mg/kg废钢，包括钢锭、钢坯、切头、切尾。3.根据权利要求2所述一种电弧炉炼钢过程二噁英治理与余热回收优化运行控制方法，其特征在于，所述根据需要选择运行炉气二噁英治理模或炉气余热回收模式，具体为：在I级废钢加入阶段，运行二噁英治理模式，控制连续加料速度位5～20t/min；在Ⅱ级废钢加入阶段，运行炉气余热回收模式，控制连续加料速度为5～20t/min；在Ⅲ级废钢加入阶段，控制连续加料速度为3～8t/min，强化废钢预热，并计算进入余热回收系统的炉气温度，若进入余热回收系统的炉气温度≥600℃，运行余热回收模式，若进入余热回收系统的炉气温度<600℃，炉气经净化处理后，收集或外排；在Ⅳ级废钢加入阶段，控制连续加料速度为1～5t/min，并计算进入余热回收系统炉气温度，若进入余热回收系统炉气温度≥600℃，运行余热回收模式，若进入余热回收系统炉气温度<600℃，炉气经净化处理后，收集或外排；在连续加料结束至冶炼终点阶段，运行炉气余热回收模式。4.根据权利要求1所述一种电弧炉炼钢过程二噁英治理与余热回收优化运行控制方法，其特征在于，所述方法具体为：步骤1：炉气在线测量系统从连续加料入炉处烟道内对炉气进行实时温度测量和气体成分在线分析，并将数据传输至控制系统，测量时间间隔0.5～1s，所述气体成分在线分析包括对CO、CO2、N2、O2、和Ar的分析；步骤2：冶炼开始炉气温度TF-gas<1200℃，控制系统连续加料系统加入II级废钢，加料速度控制模块控制连续加料速度5～20t/min，通过快速加料、缩短II级废钢预热过程，能够使炉气二噁英含量<0.5ng-TEQ/Nm3；同时，运行炉气余热回收模式，进行炉气余热回收；步骤3：II级废钢加入完毕，若炉气温度TF-gas<1400℃，执行步骤4-1～步骤4-3；若TF-gas>1400℃，执行步骤5-1～步骤5-3；步骤4-1：控制系统控制连续加料系统加入III级废钢，加料速度控制模块控制连续加料速度3～8t/min，炉气瞬时温度计算模块实时计算进入余热回收系统的炉气温度TR-gas，若TR-gas≥600℃，运行炉气余热回收模式；若TR-gas<600℃，炉气经净化处理后，收集或外排；步骤4-2：III级废钢加入完毕，控制系统控制连续加料系统加入I级废钢，加料速度控制模块控制连续加料速度5～20t/min，同时，运行二噁英治理模式；步骤4-3：I级废钢加入完毕，执行步骤6；步骤5-1：控制系统控制连续加料系统加入I级废钢，加料速度控制模块控制连续加料速度5...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣，魏光升，董凯，吴学涛，唐天平，赵婧鑫，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11