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转炉炼钢是钢铁冶金关键工序,转炉工序余热余能回收尤其是转炉烟气余热余能回收是“负能炼钢”的核心。由于目前生产各环节界面不友好、运行不协调、耦合规律不清晰,导致转炉工序煤气放散量高、显热回收率低等生产问题。本文以250t转炉(LT系统)为研究对象,研究转炉操作参数、原料条件和钢种对烟气显热和潜热回收的影响规律,在此基础上提出转炉工序余热余能回收评价指标和模型,编制转炉工序余热余能回收评价系统,主要研究结论如下:(1)采用数理统计方法建立了250t转炉的转炉烟气成分特征模型,对照实际生产指标,采用回收LDG中CO平均浓度、LDG回收量和标准热值LDG回收量指标进行模型验证,验证结果表明:单炉误差在±15%以内,百炉平均误差在±2%以内。(2)研究了CO分配比、空气燃烧系数和起止回收CO浓度对吨钢LDG回收量、热值和蒸汽极限回收量的影响规律。吨钢LDG回收量、回收LDG平均热值和吨钢蒸汽极限回收量分别与CO分配比呈正比、正比和反比,与空气燃烧系数分别成反比、反比和正比,与起止回收CO浓度分别成反比、正比和正比;当CO分配比、空气燃烧系数和起止回收CO浓度分别增加1%,吨钢LDG回收量分别增加1.59 m3/t钢、-1.52 m3/t钢和-0.61 m3/t钢,回收LDG平均热值分别增加20.21×4.187 kJ/m3、-39.54×4.187 kJ/m3和12.83×4.187 kJ/m3,吨钢蒸汽极限回收量分别增加-0.017 kg/t钢、5.65 kg/t钢和2.16 kg/t钢。(3)研究了铁水含碳量、钢水含碳量和铁水比对吨钢LDG回收量和蒸汽极限回收量的影响规律。吨钢LDG回收量、吨钢蒸汽极限回收量与铁水含碳量均成正比,与钢水含碳量均成反比,与铁水比均成正比;当铁水含碳量、钢水含碳量和铁水比分别增加0.1%、0.01%和1%,吨钢LDG回收量分别增加2.33 m3/t钢、-0.24 m3/t钢和1.15 m3/t钢,吨钢蒸汽极限回收量分别增加5.75 kg/t钢、-0.59kg/t钢和2.84 kg/t钢。(4)确定了LDG合理回收浓度,即CO浓度≥24%,O2浓度≤1%,在此条件下吨钢LDG多回收5.55m3/t钢,回收LDG平均热值降低6.2%。(5)论证了转炉吹炼初末期烟气能量充分回收的可行性,转炉吹炼初末期煤气安全回收的合理浓度为CO浓度≤35%、CO浓度≥15%且O2浓度≤3%,在此条件下吹炼初、末期吨钢LDG回收量11.11 m3/t钢,回收LDG平均热值约为728×4.187 kJ/m3。(6)以某钢厂转炉炼钢系统为研究对象,建立了一套转炉工序余热余能回收评价指标和数学模型,包含吨钢LDG回收量、吨钢蒸汽回收量、吨钢氧气耗量和转炉工序能量回收等9个指标;编制了转炉工序余热余能回收评价系统,包括生产数据展示界面、炼钢厂回收评价界面、公司回收评价界面和特征时间统计界面。