时间：2023-05-30 10:43:26
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇冶炼设备，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
近年来，钢铁冶炼机械设备故障诊断技术得到了长足的进步与发展。目前故障诊断技术水平相对较高的区域为美国，不仅能够发明出不同种型号的监测设备，还能够提出很多有效的监测手段，目前已经在发达国家得到了较为广泛的运用。我国的钢铁冶炼机械设备故障诊断起步较晚，最初的设备故障诊断技术发展于20世纪80年代初。随着技术的不断进步，设备诊断系统已经成为关键设备运行的必要软件之一，特别是目前智能专家故障诊断技术已经运用得相当成熟。最为成熟的钢铁冶炼机械设备故障诊断技术应用在大型的旋转型机械中，目前已经在此领域内发展出20多种故障诊断系统以及数据监测体系。设备故障诊断技术是多个学科的综合体，需要很多学科共同交叉形成新的学科，为我国钢铁冶炼工业的蓬勃发展做出了很大的贡献。
2钢铁冶炼机械设备故障诊断相关理论研究
第一，以系统数学模型为基础的钢铁冶炼机械设备故障诊断方法。此方法主要以建立数学模型为基础，将当前的钢铁冶炼作为基本理念，运用多种先进的Luenberger观测器、等价空间方程、Kalman滤波器、参数模型估计手段进行钢铁冶炼机械设备的故障诊断与分析工作。其工作时需要与整个控制系统相结合，最终可以形成设备运行监控、系统修复及重构的故障诊断流程。但是此方法对于数学模型的精确度要求极高，由于数学模型建立时边界条件的局限性，会忽略一些较为重要的要素。第二，以输出信号处理为基础的钢铁冶炼机械设备故障诊断方法。利用小波分析等信号处理手段将钢铁冶炼机械设备运行期间特定的信息进行处理，对信号的特点进行科学分析，提取异常信号，及时采取措施进行诊断与故障处理。例如速度传感器收集的是速度信号，温度传感器收集的是温度信号，将此信号进行实时监测，一旦发现温度信号异常，则表示该设备已经出现故障。现阶段运用比较广泛的信号处理方法还包括谱分析方法、时间序列特征提取方法、自适应信号处理方法等。这些信号处理方法不会依靠某一数学模型，适应能力较好。通常情况下钢铁冶炼机械设备故障诊断会运用到小波变换、时间序列特征提取等手段进行处理。第三，以人工智能为基础的钢铁冶炼机械设备故障诊断方法。随着数学建模与信号处理方法的不断发展，人工智能诊断成为设备故障诊断中的主流，获得了显著效果。人工智能诊断的优势在于不需要针对复杂的设备运行体系建立复杂的数学模型，设定复杂的体系。其理论主要运用了人工神经网络预测、模糊数学理论，是解决较为复杂的大型机械设备的首选检测方法。此类智能诊断方法包括了专家智能诊断系统、模糊逻辑智能诊断系统、神经网络预测诊断系统、故障管理诊断系统等。第四，其他钢铁冶炼机械设备故障诊断方法。目前，除了主流的钢铁冶炼机械设备故障诊断以外，还发展了众多有特色的故障诊断方式，比如设备运行模式诊断识别方法、灰色关联系统诊断识别方法等。与此同时，随着各个方法的不断发展，也发明了多种方法相互耦合的混合型诊断方法。
3钢铁冶炼机械设备故障诊断技术分析
应用于钢铁冶炼过程中的机械设备有很多种，大多都是不同的传动设备以及液压设备，例如输送装置、检测装置、液压设备、传动设备等。机械设备的性能好坏直接影响着钢铁冶炼过程的效率和质量。因此，在冶炼过程中要定期对这些设备进行检测、及时地维修保养，确保它们的工作性能，这是钢铁冶炼过程能否顺利进行的前提。钢铁冶炼的环境特殊，工作环境比较恶劣，涉及到的机械设备众多，设备故障诊断系统的建立是必要的，其工作原理主要是根据机械设备的振动特点来进行，同时收集温度、压力、转速等各种参数的详细数据，通过这些详细的数据能够清楚分析出机械设备的工作运行状况以及可能会发生的故障破坏，能够及时地做出相应的处理对策。具体来讲，此设备故障诊断系统的中心是计算机系统，分为独立的采集模块、检测模块以及数据处理模块，主要过程有：（1）通过传感器将机械设备的工作情况信号反馈到计算机系统，包括机械振动情况、工作温度情况以及设备压力情况等；（2）提取特征信号。不同的传感器采集到的是不同的信号数据，对应地将信息传递到主机系统，例如速度传感器收集的是速度信号，温度传感器收集的是温度信号；（3）信号处理过程。传感器所收集到的信号要进行相应的提取处理；（4）将提取到的信号进行故障处理，通过数据分析对设备当前的工作情况和工作状态进行分析，及时做出相应的处理和决策。
4钢铁冶炼行业对于常见设备的故障处理措施
对于钢铁冶炼过程中常见的设备故障，大多都是通过设备的振动异常判断处理的，一旦设备出现了异常振动，往往是设备发生机械故障的提示。这是必须要引起大家重视的现象，尽快组织相关人员对其进行检测检查，发现问题并且及时将隐患消除，防患于未然，才能保证机械设备的正常运转，否则一旦发生故障，不仅会影响到生产工艺，而且还会给钢铁冶炼过程带来不可估量的损失，更严重的还有可能带来人身伤害。依据机械设备发生故障的不同零部件，本节主要分析了常见故障的处理方法：第一，转子不平衡的故障处理分析。转子在转动过程中，其上面的每个质点都会产生离心力，在不平衡的情况下，离心力是无法相互抵消的，从而导致离心力的不平衡，通常情况下，转子不平衡是通过频谱图来显示的。对于新设备来讲，要综合考虑不同的因素：假如出现异常振动的是刚性转子，那么要明确其转速最大值是多少，进行转速的对比，之后得出具体的结论。区分出相位，才能真正了解设备发生异常振动的原因，并对不同的原因做出不同的分析和解决。相位和频率保持一致，可以判定是基础共振，如果各个质点的离心振幅是有差速的，那么其原因就是由于转子的不平衡导致的。第二，齿轮的故障处理分析。一般情况下采用频域诊断和时域诊断两种方法来对齿轮所出现的各种故障进行诊断。齿轮的工作状态决定了其齿面之间的转动力随着齿轮的转动在不断变化，很明显其刚度也是在不断变化的。不管齿轮是否处于正常的工作情况，其振动总是不能避免的，表现在谱图上就是会出现边频带。频谱图和波形图都能够反映出设备的振动，所以在时域中也能对其进行分析，不过需要振动加速度等数据信息，最重要的是减少其他噪音的干扰。第三，滚动轴承的故障处理分析。在正常工作过程中，轴承所产生的振动对其本身都会有所伤害，不同的部位发生损坏，发出的振动声音是不同的，对此可以通过不同的振动声音判断出现损伤的部位，载荷不同，部位不同，测量出来的数据肯定不同，并且能为之后的测量提供良好的信息前提基础。当前主要采用的测量轴承是否出现故障主要有两种途径：（1）脉冲信号接收法，此种方法主要是依据轴承出现腐蚀或者压痕的情况下所产生的脉冲信号进行分析。轴承表面的腐蚀或者裂痕等缺陷会使得脉冲信号产生不同的发射频率，在短时间内可以通过计算获得。不过由于其脉冲频率较低，很多时候依靠听觉就可以进行初步判断；（2）谐振信号接收法。此种方法主要是依据零件本身的固有频率。任何零件都有其固有的振动频率，运转过程中的轴承也不例外，同样这些频率都可以经由仪器进行检测。轴承的缺陷会导致运转中的振动冲击，并且引起其他零件的振动。反映到传感器上，被滤波器所接收，强振动信号可以更好地反映出轴承所出现的故障，给大家一个很好的警示。
5结语
关键词：钢铁行业；故障诊断；解决方案
中图分类号：F416.31 文献标识码：A
1 钢铁行业的简介
钢铁行业是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业，它包括金属铁、铬、锰等其它矿物采选业、炼铁业、炼钢业刚加工业、铁合金冶炼业、钢丝及其制品业等行业，是国家重要的原材料工业之一。原材料的分类：钢铁生产的原材料主要包括铁矿石、锰矿石、铬矿石、石灰石、耐火粘土、白云石、菱铁矿等矿物质的原矿机器成品矿、人造块矿、铁合金等化工产品，耐火材料制品，碳素制品等。铁是钢铁产品的初级产品，经过进一步冶炼就可以得到钢，铁经过直接冶炼得到的产品是粗钢，粗钢经过铸、锻等方法处理加工就可以成为日常使用的钢材。
2 异常振动带来的影响
假如在冶炼工业生产中，机械设备出现异常振动，那么可能是设备内部出现了潜在的故障，这是大的严重的故障发生的前兆。专业人员要对这种现象给予高度的重视，一旦发生异常振动，就要对机械设备进行仔细检查，将隐患提前消除。假如对这种异常振动不予理睬，那么一旦故障真正发生时，后悔给企业的生产造成极大的影响，进而影响工艺质量，甚至会威胁人身安全。所以，一定要对机械设备出现的振动给予高度关注，根据振动出现的不同位置，对原因进行判断，找到故障发生点，消除隐患，保证工业生产的安全性。另外，转子不平衡在机械设备的工作中也会造成一定的影响，由于转子的转动带动真个系统的运行，那么在整个过程中会产生离心力的作用，它有转子旋转的速度决定。所以，一旦出现频率幅度的巨大变化，可以判断是由振动产生的不平衡引起的。
3 焊接带来的弊端焊接的弊端
我们已经知道，激光焊接技术是一种新兴的高科技焊接技术，激光焊接是利用高能量的激光脉冲对微小区域内的局部加热，激光辐射的能量通过热传导向溶化后形成特定熔池来达到焊接目的。它主要是针对薄壁材料、精密零件等进行焊接叠焊。可实现点焊、对接焊、叠焊、密封焊等，焊缝宽度小，热影响区小，变型小。可控制，易实现自动化。但是它也同传统的焊接技术一样，有它自身的局限性。钢铁行业中，焊接主要研究对象是熔化焊，而其中明弧焊问题最大。第一，电弧焊的主要有害因素是焊接过程中产生的烟尘一电焊烟尘。特别是焊条手弧焊。如果长期在作业空间狭小的环境里来焊接钢铁，而且在卫生防护不好的情况下，会对呼吸系统等造成危害，严重时易患电焊尘肺。第二，有毒气体在浓度比较高时会引起中毒症状。其别是臭氧和氮氧化物，它们是电弧高温辐射作用于空气中的氧和氮而产生的。第三，弧光辐射是所有明弧焊共同的有害因素，由此引起的电光性眼病是明弧焊的一种特殊职业病。弧光辐射还会伤害皮肤，而且会损坏棉织纤维。最后，有色金属气焊时的主要有害因素，是熔融金属蒸发于空气中形成的氧化物尘烟，和来自焊剂的毒性气体。
4 故障诊断的主要理论和方法
1971年Beard发表的博士论文以及Mehra和Peschon发表的论文标志着故障诊断这门交叉学科的诞生。发展至今已有30多年的发展历史，但作为一门综合性新学科――故障诊断学――还是近些年发展起来的。从不同的角度出发有多种故障诊断分类方法，这些方法各有特点，但从学科整体可归纳以下几类方法。
4.1 基于系统数学模型的诊断方法：该方法以系统的数学模型为基础，以现代控制理论和现代优化方法为指导，利用Luenberger观测器、等价空间方程、Kalman滤波器、参数模型估计与辨识等方法产生残差，然后基于某种准则或阀值对残差进行分析与评价，实现故障诊断。该方法要求与控制系统紧急结合，是实现监控、容错控制、系统修复与重构等的前提、得到了高度重视，但是这种方法过于依赖系统数学模型的精确性，对于非线性高耦合等难以建立数学模型的系统，实现起来较困难。如状态估计诊断法、参数估计诊断法、一致性检查诊断法等。
4.2 基于系统输入输出信号处理的诊断方法：通过某种信息处理和特征提取方法来进行故障诊断，应用较多的有各种谱分析方法、时间序列特征提取方法、自适应信号处理方法等。这种方法不需要对象的准备模型，因此适应性强。这类诊断方法有基于小波变换的诊断方法、基于输出信号处理的诊断方法、基于时间序列特征提取的诊断方法。基于信息融合的诊断方法等。
2 钢铁行业中故障诊断技术的应用
钢铁行业中的主要机械设备是各种传动设备和液压设备，如轧机、传送带、各种风机等。它们的工作状况决定了生产效率和钢铁冶炼的质量，对这些设备状态的在线检测，能够及时、准确的检测出生产设备的运行状况，并给出相应的操作和建议。因此建立相应的故障诊断系统对整个系统的正常运行特别重要。主要原理是以运动机械的振动参量检测为中心，辅助以温度、压力、位移、转速和电流等各种参数的采集，从而对这些大型传动设备的状态进行分析和判断，再进行相应的处理。整套故障诊断系统由计算机系统、数据采集单元、检测元件、数据通讯单元以及专业开发软件组成。机械振动是普遍存在工程实际中，这种振动往往会影响其工作精度，加剧及其的磨损，加速疲劳损坏；同时由于磨损的增加和疲劳损坏的产生又会加剧机械设备的振动，形成一个恶性循环，直至设备发生故障，导致系统瘫痪、损坏。同时机械设备的工作环境也是造成机械设备发生故障主要原因之一，因此，根据对机械振动信号和工作环境温度、湿度的测量和分析，不用停机和解体方式，就可以对机械的恶劣程度和故障性质有所了解。同时根据以往经验建立相应的处理机制库，从而针对不同的故障做出相应的诊断和处理。
结语
建立在现代故障诊断技术上的钢铁冶炼设备故障诊断系统，可对设备的运行状态进行实时在线检测、通过对其监测信号的处理与分析，可真实地反映出设备的运行状态和松动磨损等情况的发展程度及趋势，为预防事故、科学合理安排检修提供依据，可以提高设备的利用效率，产生了很大的经济价值，对此类故障诊断系统的研究有很深远的意义。
参考文献
[1]李菲.焊接方法与设备[M].北京：化学工业出版社，2008.
[关键词]铅冶炼技术 闪速炼铅技术 进步 展望
[中图分类号] TF812 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-66-1
目前，已经进入节能环保的新时期，如何在确保达到节能目标的同时保证铅产量的需要，已成为新时期背景下的铅冶炼企业共同面临的问题。因而在做好铅冶炼技术分析的基础上，还应对现有的铅冶炼技术进行改进，进而促进铅冶炼技术进步的同时达到上述的双重目标。基于此，笔者结合自身工作实践，就此展开以下几点探究性的分析。
1基于铅冶炼技术现状的几点概述
1.1常见的铅冶炼技术
在我国铅冶炼行业中，常见的铅冶炼技术主要有以下几种：一是利用烧结―鼓风炉进行铅冶炼；二是卡尔多炉铅冶炼技术；三是澳斯麦特铅冶炼技术；四是氧气底吹熔池铅冶炼技术；五是水口山铅冶炼技术；六是基夫赛特铅冶炼技术；七是HUAS闪速铅冶炼技术。其中，烧结―鼓风炉铅冶炼技术最为落后，且能耗大，但由于经济性强，因而目前仍广泛应用，而基夫赛特铅冶炼技术和HUAS闪速铅冶炼技术是最为先进的铅冶炼技术。
1.2闪速铅冶炼技术的特点
在上述的多种铅冶炼技术中，基夫赛特铅冶炼技术和HUAS闪速铅冶炼技术均属于闪速炼铅技术。因而为了促进铅冶炼技术的发展，就必须加强对闪速炼铅技术的改进，但是在改进之前，必须对其特点有一个基本的认识。就笔者多年的工作实践来看，该技术具有的特点主要体现在以下几个方面：
一是对原料具有较强的适应性。在应用过程中，不仅可以利用闪速熔炼炉对品位较低的铅精矿进行直接处理，而且还能在对铅精矿进行处理的同时配以相应的锌浸出渣，进而达到铅锌联合生产的目的。
二是烟气量很小。在利用闪速铅冶炼技术进行铅冶炼时，由于主要选用高富氧、纯氧等进行冶炼，不仅能够降低氮气升温过程中热量的消耗，而且能有效的降低烟气量，尤其能将氧气中二氧化硫的浓度提升[1]。
三是风压低且运行成本低廉。在铅冶炼过程中应用闪速铅冶炼技术，所采用的风压为20千帕左右，其运行的风压远比上述其余五种工艺所采用的风压要低，同时还降低了设备运行的成本。这是因为进入熔炼炉的粗铅矿都经过预热和干燥之后才进行冶炼，因而入炉的粗铅矿的含水量经常低于1%，从而有效的预防水蒸气渗入冶炼的延期之中，不仅能降低水蒸气对热量的消耗，还能降烟气量降低，进而降低设备运行费用的目的。
四是具有较大的规模弹性，且便于扩产潜力的提升。在扩产过程中，利用闪速铅冶炼技术只需在沉淀池、反应塔以及上升烟道等部位，结合热负荷的边和和物流的实际进行适当的改造，便能达到扩产的需要，而这主要得益于其规模弹性较大，且具有较大的扩产潜力。而且在生产过程中不用频率的更换各种冶炼装置，能有效的提升作业效率，即使间歇性作业也不会带来多大的影响，同时提高冶炼炉的使用寿命，尤其是炉体具有较强的密闭性和开口少的特点，加上工况稳定，因而能有效的维持炉内的负压，所以不会有烟尘和烟气排出，因而极大的提高了其环保性。
2加强铅冶炼技术的改进促进铅冶炼技术进步的展望
通过上述分析，我们得知闪速铅冶炼技术具有无可比拟的优越性，但其发展与闪速铜冶炼技术存在较大的差别，因而应借鉴闪速铜冶炼技术的演变过程中，加强对铅冶炼技术进步的改进，从而更好地促进铅冶炼技术进步。以下笔者以基夫赛特铅冶炼技术为例，就铅冶炼技术的改进技术做出以下几点分析，以更好地促进铅冶炼技术进步[2]。
一是加强冶炼炉内部反应塔和喷嘴的改进。在应用基夫赛特铅冶炼技术过程中，由于其冶炼炉采用的的反应塔为方形，且与四个文丘里喷嘴相搭配，其顶部的加料装置十分复杂，且具有复杂的管道，因而在检修和维护方面十分不便，尤其是反应塔存于死角之内，因而必须加强对其的改进。在改进过程中，应借鉴闪速铜冶炼技术应用时采用的铜闪速炉，选用圆形的反应塔，并与中央扩散型喷嘴相搭配，不仅其配置十分简单，而且炉体具有较大的强度，可以均匀的布料，与传统的冶炼炉相比，其具有的优势便会直观的体现出来，因而通过对冶炼炉内部反应塔和喷嘴的改进，有助于维修的同时便于粗铅矿的冶炼。
二是加强对冶炼炉反应塔中水套的改进。在应用基夫赛特铅冶炼技术过程中，由于其冶炼炉采用的的反应塔均采用铜水套对其包围，而这就会导致炉体造价的加大，加上冷却水会将大量的热量带走，从而加大冶炼能耗。因而为了降低能耗，应借鉴闪速铜冶炼技术应用时采用的铜闪速炉中布置的三明治铜水套，并在确保反应塔热负荷合理的原则下，尽可能地将铜水套设置的数量减少，进而在降低工程造价的同时减少能耗。
三是加强对冶炼炉中电热段的改进。在应用基夫赛特铅冶炼技术过程中，由于其冶炼炉采用的电热段具有能耗较大的特点，加上炉体的配置十分复杂，尤其是提升液压的电极可能存在泄漏液压油的安全隐患，因而必须加强对其电热段的改进，在改进过程中，应采用热态铅渣侧吹还原技术，利用热态渣侧吹将电热段改进，进而避免应用电热段带来的安全隐患。
四是加强立式磨精矿干燥破碎技术的应用。闪速熔炼需要物料干燥并破碎到一定粒度以下，目前已有的工业实践均采用了球磨机作为破碎设备。该设备功率大、噪声大、粉尘泄露大，并非理想的破碎设备。在铜的闪速吹炼工程中，立式磨已普遍用于冰铜的破碎和干燥，效果良好。与球磨机相比，功率小、设备密闭、粉尘污染少，在未来铅闪速冶炼中其大有用武之地[3]。
3结语
综上所述，对铅冶炼技术进行分析及铅冶炼技术进步的改进具有十分重要的意义。作为新时期背景下的铅冶炼企业，必须紧密结合时展的需要，始终坚持节能环保和低碳的原则，充分意识到闪速铅冶炼技术的特点，并加强对铅冶炼技术的改进，以促进铅冶炼技术进步，最终促进铅冶炼行业走向低碳、环保、节能的可持续发展道路，实现铅冶炼企业的转型和快速升级。
参考文献
[1]胡振华，潘剑波.铅冶炼烟气治理技术进步研究[J].湖南有色金属，2002，01：35-37+53.
关键词：泡沫柱 有色冶炼 脱硫 应用
随着人类社会的发展，化石燃料的的使用量越来越大，SO2等有害气体的排放量也逐年增加。实际上，大气中的二氧化硫不仅仅来自化石燃料的燃烧，还来自工业废气的排放。我国有色金属冶炼业近年来得到了很大的发展，有色金属冶炼作为冶金业的重要组成部分，其过程需要排放大量的SO2废气，这是冶金业排放二氧化硫的主要来源。
随着生态环境的日益恶化，对工业生产中有害气体排放的控制于处理刻不容缓，有色金属冶炼业作为冶金工业的重要组成部分，自然在控制有害气体排放工作中承担着重要责任。目前工业上对SO2废气处理的一般方法为：先通过一系列复杂工艺回收利用制取硫酸，然后再进行脱硫直至废气中二氧化硫浓度达到国家规定的排放标准才可以排放到大气中，对于本身二氧化硫浓度就不高、回收价值不大的废气，就可以直接进行脱硫，然后排放到大气中。
一、泡沫柱洗涤技术的原理和优势
1.泡沫柱洗涤技术的原理分析
如图（1）所示，泡沫柱洗涤技术的基本原理是利用快速大量翻动的泡沫表面积大、更新速度快的特点，含有大量二氧化硫分子以及其他杂质微粒的废气在经过泡沫时被泡沫吸附，由于泡沫表面积大、更新速度快，因此二氧化硫分子及微粒的吸附率很高，从而达到高效的废气洗涤效果。
图（1） 泡沫柱洗涤技术基本原理图
2.泡沫柱洗涤系统的组成及工作机制
由于工业中处理废气的工艺流程各不相同，为了满足不同工艺的实际需要，一般的泡沫柱洗涤系统有两种，分别是同向喷射器和反向喷射器（结构图见图（2），而在实际的工业生产中，后者的使用几率高于前者。反向喷射器是一种充分利用泡沫柱洗涤技术的典型装置，在有色金属冶炼废气处理过程中扮演者重要角色，也是有色金属冶炼废气处理工作的核心部分。
图（2）反向喷射器的构造和工作机制
3.泡沫柱洗涤技术的优势
就目前的技术水平来讲，在工业废气处理这个领域，泡沫柱洗涤技术以其创新合理的设计和低廉的成本具有明显的技术优势，目前正在采用泡沫柱洗涤技术进行废气处理的有色金属冶炼企业有很多。
泡沫柱洗涤技术的优势主要体现在以下几个方面。
3.1吸附率高。泡沫柱洗涤技术创新性的采用了快速翻动的泡沫作为洗涤材料，充分利用了强烈翻动的泡沫表面积大、更新速度快的特点，对微粒的吸附效果明显。利用泡沫柱洗涤技术组成多级洗涤系统可获得更高吸附率的洗涤效果，实践显示，废气中的微级颗粒再通过三级泡沫柱洗涤系统之后的被吸附率超过了99%。
3.2可洗涤废气量的范围大。泡沫柱洗涤系统对于废气量的变化具有较强的稳定性。很多洗涤系统对废气的通过量要求苛刻，一旦废气通过量发生较大的波动，吸附效率就会大大降低，稳定性不好。而泡沫柱洗涤系统因为是通过大量快速翻动的泡沫来对废气中的颗粒进行吸附，对废气的量的要求比较宽松，一般情况下，泡沫住洗涤系统可以在保证吸附效率的前提下对最佳气体量的1.5倍到2倍的气体量进行洗涤。性能稳定：一般的洗涤系统对循环液的固体杂质含量要求很高，一般情况下，当循环液的固体杂质含量超过3%，洗涤系统就无法正常工作，形成这种约束的原因是喷嘴的直径限制了循环液的固体杂质含量。而泡沫柱洗涤系统采用的是大口径的喷嘴，及时循环液中的固体杂质含量很高，洗涤系统也能正常工作，并且保证正常的吸附效率，泡沫柱洗涤系统对循环液固体杂质含量的限制范围是一般洗涤系统的6～7倍。
3.3操作方便、成本低廉。泡沫柱洗涤技术虽然在技术上取得了很大程度的创新，但是泡沫柱洗涤器的构造并不复杂，操作起来也很方便，设备体积小便于安装和移动，成本低廉，可以为企业节省大量资金，一般情况下安装一套泡沫柱洗涤系统所需要的经费是普通洗涤系统的1/3。
二、泡沫柱洗涤技术在实际中的应用
1.处理有色金属冶炼产生的以SO2为主的废气
一般情况下，在有色金属的冶炼过程中，废气中SO2的含量不同，处理方法也有所不同。一般当废气中SO2含量低于0.5%，直接进行适当的脱硫处理使废气中SO2含量低于国家规定的排放标准即可排放到大气中；当废气中SO2含量高于3%，为了循环利用，充分利用资源，可以以废气为原料，经过一系列工艺制取H2SO4；而SO2在两者之间的情况用传统的处理方法处理起来就非常困难。泡沫柱洗涤技术对于处理SO2含量介于两者之间的废气效果非常明显，在目前该技术领域处于领先地位。
湖南银星公司10万吨每年的富氧底吹铅冶炼厂，每年都会产生大量的SO2废气，该冶炼厂产生的废气成分如下表（3）所示。
表（3）银星公司铅冶炼厂废气成分表
该表显示，废气中主要污染气体为SO2，浓度达到了0.8%，如果直接排放到大气中，对环境的污染作用是巨大的。
该冶炼厂拥有一套完善的废气脱硫设备，该设备以泡沫柱洗涤技术为基本核心原理，通过一系列流程可以对废气中的SO2进行有效的吸附。该设备主要由氧化塔、喷淋塔、泡沫柱洗涤器等部分组成。考虑到废气中二氧化硫含量较高浓度较大，单个洗涤系统很难达到较高的吸附效率，该冶炼厂在实际脱硫过程中充分考虑到这一点，在设备中设计成两级洗涤系统，分别为喷淋塔和泡沫柱洗涤系统，使废气中的二氧化硫得到充分吸附，已达到最高的吸附效率，进而实现废气的高效率洗涤的效果；经过两洗涤系统的吸附，废气中的二氧化硫的浓度已经远远低于国家规定的排放标准，因此，废气在经过该设备一系列的洗涤净化流程后，可以直接经过引风机经烟囱排放到大气中。该设备组成流程如下图（4）所示。
图（4）银星冶炼厂脱硫设备流程图
银星公司该设备在处理废气中二氧化硫时，充分利用利用了泡沫柱涤技术，结合其他洗涤工艺，在一定程度上达到了最高的洗涤效率，不仅为为公司节省了时间和资金，而且大大减少了排放废气中二氧化硫对环境的污染，具有很高的经济效益。
表（5）银星冶炼厂脱硫设备若干经济指标
2.处理制取H2SO4产生的尾气
前面提到，废气中二氧化硫浓度不同，对废气的处理方法也有所不同，当废气中二氧化硫含量超过5%时，可以利用废气制取硫酸，这样不仅可以有效降低废气中二氧化硫的浓度，而且可以实现废物再利用，减少浪费，获得更高的经济效益。在制取硫酸的过程中，二氧化硫含量较高的废气在经过一系列的流程后，虽然浓度降低了很多，但是仍然高于国家规定的排放标准，这是还需要进行废气脱硫处理，才能直接排放，这一过程的运用的主要原理也是泡沫柱洗涤技术。下面仍以银星冶炼厂为例，分析泡沫柱洗涤技术在处理制取硫酸时产生的尾气时的实际应用。下表显示了银星冶炼厂未经处理的成分及浓度。
表（6）银星冶炼厂制酸尾气成分及浓度
如下图（7）为银星冶炼厂处理制取硫酸尾气的装置
图（7）银星公司制酸尾气处理装置图
实践证明，银星冶炼厂的该设备在处理废气制取硫酸时产生的尾气具有很高的效率，尾气在经过泡沫柱洗涤器的处理后，二氧化硫的含量远远低于国家规定的排放标准（处理前后二氧化硫含量对比见下表），在净化效率等方面是其他净化装置难以达到的。而且该设备操作简便，性能稳定，容易保养维修，具有很高的实用价值。
三、总结
泡沫柱洗涤技术创新性的运用剧烈翻动的泡沫作为洗涤媒介，通过泡沫表面的吸附以及内部的包裹，对废气中的二氧化硫及微小颗粒物进行吸附处理，不仅有效地解决了废气污染环境的问题，而且为有色冶炼企业在处理废气方面节省了时间和资金，具有很高的使用价值；从另一方面讲，应用泡沫柱洗涤技术制成的洗涤净化设备，不仅操作简便、性能稳定，而且成本低廉，发展前景广阔，具有很高的投资价值。总而言之，泡沫柱洗涤技术因其处理效率高、稳定性好等一系列优势，在有色冶炼二氧化硫废气治理技术领域占据着主导地位，是目前该领域技术领先者。
参考文献
[1] 刘君，孟昭华. 脱硫技术在铅锌冶炼烟气治理中的应用探讨[J]. 中国有色冶金. 2009（06）.
[2] 陈南洋. 国内有色冶炼低浓度二氧化硫烟气制酸技术的应用与进展[J]. 工程设计与研究. 2005（02）.
[3] 张志凌. 我国有色冶炼低浓度二氧化硫烟气治理现状及对策[J]. 硫酸工业. 2003（05）.
【关键词】转炉工艺；冶炼原理；操作要求
1 转炉冶炼目的
转炉冶炼主要是将生铁里的碳及其它杂质（如：硅、锰）等氧化，产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。钢与生铁的区别：首先是碳的含量，理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢，它的熔点在1450-1500℃，而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。
氧气顶吹转炉炼钢设备工艺：如图1所示。按照配料要求，先把废钢等装入炉内，然后倒入铁水，并加入适量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧气喷枪从炉顶插入炉内，吹入氧气（纯度大于99%的高压氧气流），使它直接跟高温的铁水发生氧化反应，除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆，以及氮气排出时带走热量的缺点。在除去大部分硫、磷后，当钢水的成分和温度都达到要求时，即停止吹炼，提升喷枪，准备出钢。出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后，可以浇成钢的铸件或钢锭，钢锭可以再轧制成各种钢材。 氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气，它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。因此，必须加以净化回收，综合利用，以防止污染环境。从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢；一氧化碳可以作化工原料或燃料；烟气带出的热量可以副产水蒸气。此外，炼钢时，生成的炉渣也可以用来做钢渣水泥，含磷量较高的炉渣，可加工成磷肥，等等。氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好，以及建厂速度快、投资少等许多优点。但在冶炼过程中都是氧化性气氛，去硫效率差，昂贵的合金元素也易被氧化而损耗，因而所炼钢种和质量就受到一定的限制。
2 转炉冶炼原理简介：
转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨，内壁有耐火砖，炉侧有许多小孔（风口），压缩空气从这些小孔里吹炉内，又叫做侧吹转炉。开始时，转炉处于水平，向内注入1300摄氏度的液态生铁，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应，使铁、硅、锰氧化 （FeO，SiO2，MnO，） 生成炉渣，利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用，使反应遍及整个炉内。几分钟后，当钢液中只剩下少量的硅与锰时，碳开始氧化，生成一氧化碳（放热）使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后，磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙，一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少，火焰退落，炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时，表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风，并把转炉转到水平位置，把钢水倾至钢水包里，再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入，那就是底吹转炉；氧气从顶部吹入，就是顶吹转炉。
转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成：
（1）上炉出钢、倒渣，检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理；
（2）倾炉，加废钢、兑铁水，摇正炉体（至垂直位置）；
（3）降枪开吹，同时加入第一批渣料（起初炉内噪声较大，从炉口冒出赤色烟雾，随后喷出暗红的火焰；3～5min后硅锰氧接近结束，碳氧反应逐渐激烈，炉口的火焰变大，亮度随之提高；同时渣料熔化，噪声减弱）；
（4）3～5min后加入第二批渣料继续吹炼（随吹炼进行钢中碳逐渐降低，约12min后火焰微弱，停吹）；
（5）倒炉，测温、取样，并确定补吹时间或出钢；
（6）出钢，同时（将计算好的合金加入钢包中）进行脱氧合金化。
3 转炉炼钢主要工艺设备简介：
3.1 转炉（converter）
炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。
3.2 AOD精炼炉
AOD即氩氧脱碳精炼炉，是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺。AOD炉型根据容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。装备水平也由半自动控制发展到智能计算机控制来冶炼不锈钢。
VOD精炼炉
VOD精炼炉（vacuumoxygen decarburization），是在真空状下进行吹氧脱碳的炉外精炼炉，它以精炼铬镍不锈钢、超低碳钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主。将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整。
3.3 LF精炼炉
LF（ladle furnace） 炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼炉。加热一般通过电极加热，搅拌是通过底部透气砖进行的。
转炉倾炉系统
倾炉系统：变频调速（变频器+电机+减速机+大齿轮）
倾炉机构：倾炉机构由轨道、倾炉油缸、摇架平台、水平支撑机构和支座等组成。
4 转炉炼钢要求
低碳钢是转炉炼钢的主要产品。由于转炉脱碳快，钢中气体含量低，所以钢的塑性和低温塑性好，有良好的深冲性和焊接性能。用转炉钢制造热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、汽车板、冷弯型钢、低碳软钢丝等，都具有良好的性能。
转炉冶炼中、高碳钢虽然有一些困难，但也能保证钢的质量。转炉钢制造的各种结构钢、轴承钢、硬钢丝等都已广泛使用。冶炼高碳钢的困难是拉碳和脱磷。在C>O.2%时靠经验拉碳很难控制准确，如果有副枪可借副枪控制，没有副枪时需要炉前快速分析，这就耽误了时间。高碳钢终点（FeO）低，脱磷时间短，因此需要采用双渣操作，即在脱碳期开始时放掉初期渣，把前期进入渣中的磷放走，然而双渣操作损失大量热量和渣中的铁，没有特殊必要不宜采用。增碳法是冶炼中、高碳钢的另一种操作法，这时吹炼操作和低碳钢一样，只是在钢包内用增碳剂增碳，使含碳量达到丘冈绅的要求。增碳剂为焦炭，石油焦等。中碳钢的增碳量小，容易完成。高碳钢增碳要很好控制，但轨钢、硬线等用增碳法冶炼可以保证质量合乎要求。
转炉冶炼低合金钢没有特殊困难。冶炼合金钢时，因为合金化需要加入钢包的铁合金数量大。会降低钢水温度，而过分提高出钢温度又使脱磷不利。所以冶炼合金钢应与炉外精炼相结合.用钢包炉完成合金化。另外，随着对钢的成分的控制要求不断严格，为减少钢性能的波动，要求成分范围越窄越好。这也需要在钢包精炼时进行合金成分微调的操作。
参考文献：
基本程序及典型工艺流程
基本程序根据国家的基本建设程序,污水处理的建设主要可分为六个阶段：项目建议书、可行性研究、设计文件、建设准备、工程实施和竣工验收阶段。但有色冶炼工业污水处理项目有其自身的特点,即在建立建设目标的基础上,还必须与企业发展规划相适应。有色冶炼工业污水处理项目的基本程序。典型工艺流程从有色金属工业冶炼污水来源及特点可知,有色冶炼工业污水来自烟气洗涤、湿法收尘、湿法冶炼、冲洗地面等作业。该类污水的特点是含重金属离子的酸性废水,特别是含有砷,所以往往选用中和法进行处理。处理该类污水采用的一种典型工艺流程“二段石灰铁盐法处理工艺”,每段投加石灰乳分两级调节pH值，同时按不同的Fe:As比投加硫酸亚铁,其中第一段固液分离采用浓密机,第二段固液分离采用薄膜过滤。
设计管理
编码工作是在设计经理的组织和引导下,由各专业负责人来编排,设计经理要锁定控制节点的完成时间，然后把各个专业的点变成整个设计工程的线，把项目的整体设计串起来。对于有色冶炼工业污水处理EPC项目而言，因为此类项目的单一性,一般来说,不需要再进行系统码和子项码的编制，所以其设计的WBS编码有4级即可,为建设项目代码—组码—记账码—可变码，其中的组码按工作任务的性质和费用类别划分；记帐码根据工作专业类别进行划分；可变码主要由工作包或工作项组成。举例描述了此类项目工艺专业的施工图设计WBS编码。考虑设备的生产周期,依据设备采购招标的时间节点分3次提交设备请购单，充分体现设计和采购的交叉。土建图纸则按照桩基图、厂房基础图、主体结构图、设备基础图的顺序分批提交,更是把EPC项目的设计流程的特点体现得淋漓尽致。对于有色冶炼工业污水处理EPC项目。设计对EPC项目费用控制的影响为了达到控制成本的目的，必须在设计中引进优化和限额设计理念。限额设计是指按照投资或造价的限额进行满足技术要求的设计,也就是说：设计人员在下一阶段设计时，按照上一阶段的投资或造价的限额进行满足设计技术要求的设计。需要指出的是：设计优化和限额设计都是通过科学的设计方法如更加合理的配置设备，经过精确计算的管线布置等等,自然地达到优化和限额设计的目的,既不违背合同,也不违背规范。对于有色冶炼工业污水处理EPC项目，在设计优化和限额设计方面,应做好以下几方面工作：1)组织设计人员认真学习有关合同文件,熟悉承包人对发包人的承诺。做到心里有数，知道你的设计依据是什么。工艺设计人员要针对污水的性质和回用、排放的要求，选择更为便捷、安全的工艺流程,工业污水处理的目的是在满足标准的前提下，把不能直接回用的水变为可以回用的水，从而实现水的串级使用或循环使用，而不是一定要把污水变为清水，那样只能带来处理成本的提高，也不能适应时代低碳化的要求。2)设计中不仅要考虑项目本身设备材料的直接成本，还要考虑施工中的间接成本。如结构设计考虑现场浇灌和预制件的分配，达到节约吊装费用和节省工期的最佳统一；搅拌槽类设备考虑整体的平台设计,既节省用地,又节约钢材。3)组织费控人员,将限额进行合理分解,将各专业各分项工程的投标工程量下发，函告各专业负责人。同时费控人员要进行跟踪核算,如有超出的现象发生,要及时组织人员分析原因,调整设计,确保在设计阶段将工程造价控制在投资估算范围内。4)设计变更力求在施工图交底前完成,应该在施工实施前完成。
结语
由于EPC工程边设计边采购边施工的特点,设计进度要受设备设计资料提交及时性的影响，施工的进度又受到施工图纸的影响。但针对有色冶炼工业污水处理EPC项目的特点，合理的编排各项设计工作的WBS编码,充分地将设计、采购、施工进行有效的交叉，努力从优化设计和限额设计中控制工程费用,从而使进度、费用、质量、安全控制在既定的目标值范围内。这样的设计管理必将在潜移默化中让设计的技术优势延伸到项目采购和施工阶段,可保证进度和费用的控制。
作者：刘钰畴 单位：中国瑞林工程技术有限公司
关键词：供电; 整流系统; 工程总承包; 组织实施; 孤岛运行
Abstract: in this article, through India three aluminum smelter power supply, rectifier system in design, organization and implementation, the description of the operating, etc, this paper summarizes the domestic power grid reality facing India, aluminum smelter in power plant, the main electrical wiring design, selection of generator to face the characteristics of the operation of the island.
Keywords: power supply; Rectifier system; Engineering contracting; Implementation; Island operation
中图分类号：U223 文献标识码：A 文章编号：
我国某设计院从2002年开始向印度出口电解铝工艺技术，在印度承接铝冶炼工程设计和工程总承包工作，本文选择其为印度先后实施的三个项目的供电、整流系统进行总结，得到印度铝冶炼供电、整流系统设计、组织实施及运行的特点。三个项目规模及投运时间如下表：
P1项目供电、整流系统设计方案
1.1项目用电负荷及供电条件
P1项目包括一个电解系列以及配套阳极生产系统和其他辅助设施，用电负荷为：
根据P1项目的负荷性质及负荷计算结果，项目需要连续稳定的电力负荷约为410MW，对电源的电量保证提出了极高的要求。铝电解生产系列属于不间断连续运转的一级电力负荷，因此要求供电电源应具有很高的可靠性。
为满足电解槽系列生产负荷的重要性，对电源提出的要求，P1项目配套建设一座燃煤的自备热电厂。在自备热电厂与冶炼厂之间建设一个公共露天开关站，作为连接电厂、铝冶炼厂的枢纽，电压等级确定为220kV。开关站通过1到2回架空线路与附近国家电网220kV变电站进行联络，取得应急备用电源。
220kV公共露天开关站同时是冶炼厂变电、整流系统的配电装置，因此开关站还具备对整流机组进行投入和切除控制的功能。
自备热电厂的建设规模为4台135MW汽轮发电机，它们通过4台变压器升压至220kV后与公共露天开关站连接。当其中一台汽轮发电机机组检修或因故停运时，其余三台机组完全能满足电解铝厂的用电需要。公共露天开关站向电厂返送2回220kV线路作为电厂自用电电源。
此外，为了给冶炼厂厂区的所有辅助用电负荷提供电力，在公共开关站还将设置2台容量为37.5MVA的220/11kV辅助电力变压器。
1.2220kV变电、整流所主接线
本公共开关站共有16回220kV进出线，采用“双母线接线”主接线方式。变电、整流所共设置19个220kV配电间隔，附图为该站“双母线接线图”，220kV配电装置的布置采用AIS屋外布置方式。
220kV变电、整流所配置五套整流装置，向铝电解系列直流负荷提供系列电压1300VDC,系列电流320kA的直流电源。每套整流装置由5组单台通过容量约为115MVA直流输出功率为111.8MW的调压变压器、整流整流，整流器及其辅助设备以及5套滤波器构成；还配置2台容量为37.5MVA的辅助电力变压器(220kV/11kV)，通过与辅助电力变压器相邻布置的11kV中央配电所向全厂辅助电力用电负荷及整流变电所所用电负荷提供电力。
根据P1项目电解系列直流负荷的用电量、负荷性质，该项目的铝电解整流装置按下表配置：
整流装置运行方式：在正常情况下，整流装置的5台机组同时运行，整流系统向电解槽系列提供等效脉波数为60的直流电力 (对称运行方式)，对于抑制谐波电流和改善整流变电所220kV母线谐波电压畸变极为有利。当其中1台机组因维修或故障退出运行时，其余4台机组能满足电解系列所需的全部直流电力供应 (非对称运行方式)。
1.3 220kV整流所设备布置方式
220kV配电装置、滤波补偿装置(PFC’s)为屋外布置方式(AIS)；调压-整流变压器组、硅二极管整流器及其控制调节设备为半屋外布置，图示为一个整流机组间隔的“整流机组室布置图”及“整流机组室断面图”。调压整流变压器组前方敞开，变压器与整流器间没有隔墙，有利于变压器、整流器及母线散热，有利于调压变压器与整流变压器、整流器间母线配置，有利于整流机组正常运行，是值得国内整流所配置借鉴的，另外，在单元间隔内配置机组的电源、控制与保护系统，形成单机组子站方式，控制结构清晰合理，单元信息通过通讯与整流所SCADA系统连接。
2.P1项目220kV变电、整流所组织实施
P1项目220kV变电、整流所划分为“220kV露天开关站”及“220kV整流系统”两个标段，均实行EPC总承包。承包商根据设计院提供的基本设计文件及设备技术规格书要求进行合同工程的详细设计、设备采购、制造、建设及安装、调试以及开车并交钥匙等流程。
通过印度业主在印度国内招标，最终确定220kV整流变电站的EPC总承包合同授予SIEMENS和ABB两家公司。EPC总承包范围划分如下：
SIEMENS公司负责“220kV露天开关站”标段，其中包含220kV断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器以及220kV整流变电站的主控制楼二次设备和辅助供电系统等设备的制造、运输、安装、调试和开车。另外也包括了所有的混凝土设备基础、钢制母线构架、露天电缆沟、避雷针 (塔) 以及带电设备的防护围栏等电工建筑物和构筑物的制作及施工。
ABB公司负责提供“220kV整流系统”标段，其中包含调压、整流变压器及其冷却器、饱和电抗器、整流器及其冷却器、功率因数补偿装置 (兼谐波滤波器)、控制柜、测量柜以及直流大电流隔离开关等设备的制造、运输、安装、调试和开车。也包括了所有的混凝土设备基础、整流机组间隔防火墙、整流机组间隔顶棚以及带电设备的防护围栏等电工建筑物和构筑物的制作及施工。
3.P1项目220kV变电、整流系统运行
自从P1项目电解系列于2005年1月正式送电投产的一段时间内，由于投入运行的时间不长，发电机组尚未进入稳定运行期，设备故障或操作失误在所难免;电解设备也处于试运行期，工人操作不熟练，经常发生持续时间大约为1小时左右停电事件，中断对电解系列的正常供电，虽然这种短时停电对系列没有造成大的影响，但对系列正常运行和系列其它槽子投入生成产生不良后果。
由于印度国内的现实条件，国家电网结构不强大，无法支撑铝冶炼企业的正常供电需求，所以，P1项目配套建设了4x13.5MW的发电厂。自备电厂作为铝厂的电源，几乎没有其它负荷，而铝电解系列负荷特点是稳定的，如果发生故障，所有负荷全部跳闸断开。当发电厂发生一台机组故障，一台发电机装机容量达铝厂负荷的三分之一，可能引起电解系列跳开，反过来使其它发电机组没有负荷而停机；另一方面，如果由于电解系列故障跳开，电厂由于没有负荷而被憋死。虽然，电厂和铝厂合用一个开关站，可以缩短故障后的恢复时间，却放大了上述事故的概率。
P2项目情况
用电负荷及供电条件
P2项目包括两个电解系列以及配套阳极生产系统和其他辅助设施，用电负荷计算结果：
为满足电解槽系列生产负荷的重要性对电源提出的要求，P2项目配套建设一座燃煤的自备热电厂。自备热电厂的建设规模为9台135MW汽轮发电机，它们通过9台变压器升压至220kV，在自备发电厂自建220kV开关站。每4台发电机满足一个系列的负荷需要，其中一台发电机公共备用，发电厂开关站与国家电网变电站通过两回线路连接。
220kV变电、整流所主接线
P2项目按照每个系列单独配置220kV配电装置，设置各自的开关站，每个开关站共有9回220kV进出线，采用“双母线接线”主接线方式。变电、整流所共设置12个220kV配电间隔。
220kV变电、整流所仍然配置五套整流装置，向铝电解系列直流负荷提供系列电压1380VDC,系列电流320kA的直流电源。每套整流装置由5组单台容量为146MVA的调压变压器、整流变压器，整流器及其辅助设备以及5套滤波器构成
该项目的铝电解整流装置按下表配置：
P2项目和P1项目比较
由于印度国家电网结构不稳定、不强大，企业仍然自建发电厂，设置9台135MW汽轮发电机，它们通过9台变压器升压至220kV，在发电厂自建220kV开关站，和铝厂开关站完全分开，分别向两个系列提供双回220kV电源，减小相互扰乱，保证受电、供电可靠性。铝厂两个系列完全分开，相当于两个用电点，对发电厂运行有好处，而每个铝厂电气接线相对简单，对运行、操作都有好处，是比P1项目供电、整流系统先进的设计思路。电解直流系列比P1增加了电解槽数量，增加了产能，负荷也增加了。
P2项目组织实施和P1项目类似，开关站部分由SIEMENS公司总承包，整流系统由ABB公司完成，不同的是调压、整流变压器组由中国一家工程公司总承包，降低工程成本，同时中国工程公司也开始介入印度铝工程承包和设备供应。
虽然P2项目在设计上将发电厂和铝厂间电气分开，对相互影响减小，但不能根除“孤岛运行”方式下铝冶炼企业如P1项目一样的问题，所以，系列正常生产面临同样挑战。
P3项目情况
用电负荷及供电条件
P3项目包括4个电解系列以及配套阳极生产系统和其他辅助设施，用电负荷计算结果：
为满足电解槽系列生产负荷的要求，P2项目配套建设一座燃煤的自备热电厂，自备热电厂的建设规模为4台600MW汽轮发电机，它们通过4台变压器升压至400kV，在自备发电厂自建400kV开关站。发电厂开关站与国家电网变电站通过两回线路连接，输出两回400kV线路作为铝冶炼厂电源。
400/220kV变电、整流所主接线
P3项目4个系列配置一个变电、开关站，两回400kV进入后，配置双母线接线，设置五回400/220kV降压变压器出线，通过5组3个单相变压器降压到220kV作为电源进线, 220kV采用“双母线分段接线”主接线方式：两回分别作为两个系列的电源，第五回进线作为公共备用，分别以隔离开关和左右双母线连接，4个系列共24回220kV整流机组出线。
每个系列配置6套整流装置，提供系列电压1560VDC,系列电流350kA的直流电源。每套整流装置由6组单台容量为142MVA的调压变压器、整流变压器，整流器及其辅助设备以及6套滤波器构成。
该项目的铝电解整流装置按下表配置：
P3项目和P1、P2项目比较
同样，由于印度国家电网问题，企业只有自建发电厂，设置4台600MW汽轮发电机，在发电厂自建400kV开关站，和铝厂开关站完全分开，向铝冶炼厂提供双回400kV电源。铝厂开关站接线很复杂，配置了400kV/220kV两级双母主接线，400/220kV降压变压器为单相变压器，220kV还配置了一回外联线路，希望在发电厂没有投运时通过外联线路开始投运新建工程。由于采用GP350电解槽，而且单系列产量大幅提高，要求的直流电能大幅提高，整流机组配置了6组，比 P1、P2多一组。
P3项目组织实施，整个供电系统基本由ABB公司总承包，SIEMENS公司完全退出；和P2项目一样，调压、整流变压器组由中国两家工程公司总承包，分别负责两个系列。
本项目已完成工程量的80-90%，其中两台发电机开始发电，冶炼厂一系列电解系列开始投运。对铝冶炼厂负荷来说，本项目由于发电机组容量过大，电气接线很复杂，同时，铝厂220开关站四个系列共用，项目完全投运后，不能根除“孤岛运行”方式下铝冶炼企业一样的问题，而本项目供电的复杂性，还将面临更大的问题，电解系列生产将面临更大挑战。
6.结语
印度国内电力发展还处于初级阶段，国家电网结构不强大，铝冶炼企业要建设工厂必须自己同时建设自备发电厂，铝冶炼厂负荷特点是用量大，负荷稳定，开断操作频繁，特别是工程投运初期。除铝冶炼负荷外，发电厂几乎没有其它负荷，和国家电网连接弱，其运行方式为“孤岛运行”。这种运行方式不可避免出现由于电厂侧或铝厂侧故障而跳开电源，发电机停机，全厂停电的事故频繁发生。
为减小发电厂、铝冶炼厂间的相互影响，避免共用开关站，铝冶炼厂一侧开关站电气主接线应相对简单，有几条生产线（电解系列），要单独设置开关站，形成发电厂多个用电点，另一方面，对于发电厂，发电机组装机容量不要过大，采用多机组配置，一台机组故障停电对铝冶炼厂影响不大，不会造成一系列连锁反应。
参考文献：
关键词：铝冶炼，烟气净化，余热利用技术
在铝冶炼生产中，通常以冰晶石-氧化铝熔体为冶炼质，以碳素材料为电极进行冶炼。在阴极上析出液态的金属铝，在阳极上产生以CO2为主的阳极气体，同时还散发出以氟化物和粉尘等污染物为主的烟气，与阳极气体统称为冶炼烟气。弥漫在冶炼车间内部的冶炼烟气使劳动条件恶化，影响生产工人的身体健康。冶炼烟气扩散到厂区周围，也会对大气环境造成经常性污染。因此必须将冶炼烟气进行治理并回收氟化盐和氧化铝。
关于铝冶炼烟气净化处理的工艺方法，国内外大都采用干法净化方式，即首先用新鲜的氧化铝吸附烟气中的有害物质，然后通过布袋过滤，最后将低于国家标准的烟气排入大气。由于在烟气净化中一味追求净化和物料回收效果，对利用高温烟气中携带的热能考虑甚少，造成烟气中的大量的热能白白浪费。
一、铝冶炼的烟气净化工艺
（一）工艺流程
干法净化工艺流程从功能上主要包括冶炼槽集气、吸附反应、气固分离、氧化铝输送、机械排风五个部分。冶炼槽产生的烟气经密闭集气罩收集，通过直径600mm的支烟管进入水平排烟总管到地下烟道。烟气在地下烟道与来自氧化铝储槽下部电磁振动给料机的新鲜氧化铝接触混合，经文丘里管吸附反应，袋式除尘器捕集后的含氟氧化铝用风动流槽、斗式提升机输送至含氟氧化铝储槽供冶炼槽使用。净化后的烟气由排烟机抽送到70m高的烟囱排入大气。
（二）烟气特征
铝冶炼从槽型上来说分为自焙槽和预焙槽两种。槽型不同，其烟气性质完全不同。自焙槽烟气量大，烟温低，一般不超过200℃；预焙槽烟温较高，一般达到400℃以上，烟气量大幅降低。除与炉型有关外，不同的地区、工艺流程、操作手段、原材料都对冶炼槽的烟气特征产生影响。
二、国内铝冶炼烟气治理存在的问题
铝冶炼烟气温度高，风量大，成分复杂，不同槽型的烟气特征差别很大。同时粉尘的性质比较特殊，粉尘颗粒细，比表面积大，比重轻，同时还具有一定的粘性，难以清灰；粉尘中含有较多的沥青粉尘，磨蚀性比较强；粉尘中的比电阻也比较高，治理难度比较大。
国内铝冶炼行业为治理铝冶炼烟气进行了大规模、长时间、形式多样、坚持不懈的烟气净化试验研究及实践。但铝冶炼烟气净化方面的总体状况堪忧。许多铝冶炼企业只片面追求经济效益，根本没有烟气净化系统；即使已建立了系统的企业，由于投入不足，也存在不少问题。现有系统的净化指标达不到国家标准；大多数企业进行电解系列扩容改造后，没有对净化系统进行相应的改造，更不具有烟气余热利用系统。
1、中铝平果分公司，共有2个电解铝生产系列，3个电解车间，共有288台预焙阳极电解槽，3个净化除尘系统。预焙槽烟气由管道引出各自厂房外，再汇入统一管道混合进入各自的干法烟气净化装置，厂房环境效果良好，没有烟气余热利用系统。硕士论文，余热利用技术。
2、化隆先奇铝业有限责任公司，共有1个电解铝生产系列，2个电解车间，共有108台预焙阳极电解槽，年产量5万t。硕士论文，余热利用技术。设计方案有两套烟气净化系统，但未实际建设。这种情况在国内较普遍，没有烟气余热利用系统。
自焙槽由于烟气疲软度高，无法直接应用袋除尘器或电除尘器，比较好的如长青铝业公司利用烟气烘焦炭后除尘，但也未能达到排放标准。由于自焙槽污染大，烟气治理难，能耗高，“九五”以后国家将通过政策逐步予以淘汰，预计到2006年后将全部关闭。
国内铝冶炼行业，无论是国内自行设计的还是从发达国家引进的，基本没有应用铝冶炼烟气余热利用技术，没有解决节能问题。虽然有少数企业对铝冶炼烟气的部分热能进行了利用，但效果均不佳。我国是一个严重缺能的国家，对如何有效的积极的利用能源，特别是再生能源显得越来越具有经济意义和社会意义。
三、铝冶炼烟气余热的利用
冶炼产生的烟气由导烟管引入余热锅炉进行热交换，温度降至150℃后进入主烟道与氧化铝进行吸附反应，然后进针刺布袋除尘器除尘，净化后烟气由排烟机送入烟囱排放。余热锅槽产生150℃左右的过热蒸汽供生产使用。
该系统由余热锅炉、针刺布袋除尘器、排烟机三大主机设备组成主系统，另外还包括软化水系统、落花流水丸清灰循环系统、过热蒸汽并网系统、针刺袋除尘器反吹风系统、卸灰输送系统、计算机控制系统等辅助系统。关键技术的突破包括锅炉受热面清灰技术、针刺袋清灰技术、温度控制技术、钢结构热应力补偿技术、系统设计技术、引风机耐温防震技术、滤料设计技术等。余热锅炉采用单气包自然循环直立烟道式，用落丸清灰技术有效解决了锅炉受热面的清灰难题；锅炉结构紧凑、热工制度稳定，保证烟气出口温度稳定在150℃以下，满足了袋除尘器的要求。根据铝冶炼烟气特点设计的袋除尘器采用了一些最新技术，重点考虑了气流分布、清灰方式、卸灰方式、温度控制、设备锁风等技术，并考虑了加强的钢结构设计及整体热应力消除技术。由于采用负压流程，进入主风机的烟气已经得到净化，风机运转的可靠性大大加强。硕士论文，余热利用技术。硕士论文，余热利用技术。计算机控制方面实现了各工艺过程主要参数的实时监控，锅炉水位自动调节，锅炉受热面和针刺袋清灰的自动控制，落丸清灰系统过程监控。硕士论文，余热利用技术。主要工艺参数实现了实时曲线或数据显示，并可以根据需要随时查询打印。硕士论文，余热利用技术。
烟气温度必须超过300℃才能产生过热蒸汽；烟气量不能太大，否则经济上没有可行性；烟气中不能有焦油，否则余热锅炉和针刺袋除尘器都将失效；烟气中一氧化碳必须小于一定比例，否则进余热锅炉容易产生爆炸。这样的应用条件对于自焙槽铝冶炼行业来说是无法达到的，该槽型约占总数的15％。另外该技术一次投资太大，以年产10万t的铝冶炼企业为例，烟气净化余热利用系统一次投资约4000万元。
四、小结
铝冶炼行业总体环保与节能的水平较低，如果政府不给优惠电价，铝冶炼生产就要亏本；如果环保标准严格执行，铝冶炼厂就必须停产。所以环保与节能是关系到铝冶炼企业发展的重大问题。
铝冶炼企业烟气净化余热利用系统的应用，能较好地解决铝冶炼生产节能问题，并取得经济效益、环境效益、社会效益三丰收的成绩。这对推动整个铝冶炼行业的技术进行具有重要意义。自焙槽铝冶炼行业几年后会自然淘汰，开发的意义不大。预焙槽铝冶炼虽然尚无应用成功的先例，但技术上解决已经没有任何问题，另外还要开发其它更加经济、能适应不同用户要求的多种技术途径，并尽快实现预焙槽铝冶炼烟气净化余热利用的实际应用。
参考文献：
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[4]沈阳铝镁设计院.青海铝厂烟气净化系统设计方案.1985.
[5]贝尔G.利普泰克编著.环境工程师手册.北京:中国建筑出版社,1987.
[6]薄荫佑编著.工业锅炉安全与节能.北京:工人出版社,1986.
关键词：LIMS系统 实验室信息管理系统 标准化 准确性
中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2012)02-0095-02
1、前言
首钢京唐公司实验室主要负责进厂及生产过程中的原燃(辅)料、冶炼、水质、油脂、耐材取制样及化学分析、轧钢检验工作；负责工序间及出厂产品的表面质量检查、质量证明书签发、力学性能试验及低倍硫印、金相等检验工作。京唐公司LIMS系统涵盖所有检验任务，负责检验数据的流程管理及向公司三级、四级传输检验数据，同时还包括了检验设备、人员、检验文件等实验室资源的全面管理。本文结合首钢京唐公司LIMS系统的建设过程，详细论述LIMS系统的技术要点和应用效果。
2、系统应用研究与实现
2.1 LIMS系统三个检化验中心分步上线
京唐公司LIMS系统于2007年11月正式启动，按照公司各工序投产时间同步于2008年7月30日，京唐LIMS系统“原料分析中心检验”上线运行；2009年1月1日，京唐LIMS系统“轧钢测试中心”上线运行；2009年5月1日，京唐LIMS“冶炼分析中心”上线运行。公司质检设备自动化水平高，与各生产工序结合紧密，最大程度满足公司管理需要。
2.2 LIMS系统的建设目标
(1)按照人员不同的职责，系统自动分配相应的任务，使人员职责分明，提高工作效率；
(2)遵循ISO/IEC 17025、GMP 、GLP、GALP等实验室标准化管理规范，将实验室的资源人、机、料、法、环五大要素进行管理；
(3)化验分析更加简单，减少人为造成的误差，使数据更加准确；
(4)质量数据自动生成，满足质量部门对化验分析数据的要求；
(5)将实验室的所有自动化仪器设备管理起来，仪器数据自动被采集到系统中来，让手工数据和仪器数据无缝的合并；
(6)化验数据通过网络共享，用户可根据权限进行相应数据的查询及统计分析,便于领导决策。
2.3 LIMS系统网络实施方案
LIMS系统覆盖的三个作业区从物理相互独立，逻辑上相互统一。三个作业区各自配置两台服务器，分别为数据库服务器和应用服务器，有UPS保护，两台服务器互为备份。作业区内部自成局域网，与其他作业区和综合管理区通过防火墙隔离，以保护区域内数据安全，同时通过防火墙配置可以满足与其他作业区的数据交互的要求。
2.4 LIMS系统软硬件实施方案
系统是由数据库服务器、应用服务器、通信服务器组成的平台架构，由通信服务器接受相关采集点的信息并写入数据库（包括报文），终端用户通过应用服务器访问应用系统及对系统进行管理、操作。
2.5 分析仪器的接口方式
京唐LIMS系统实现了186台仪器与检验系统的接口，数据上传与指令下达不需人工干预，大大减少了出错的几率，提高了数据传输效率，特别是冶炼分析中心部分，采用了高速以太网与PROFIBUS高速工业网作为依托，与冶炼分析中心二级系统紧密结合，满足了炼钢炼铁18个二级系统的数据请求，试样从检验到发送检验结果仅需30秒，很好地满足了炼钢炼铁等冶炼系统的数据要求，达到了国际一流水平。
2.6 系统主要功能介绍
2.6.1 原料分析中心功能
LIMS系统原料部分从MES获取委托单检验信息、取样（包括烧结自动取样、焦化自动取样、汽车自动取样、火车自动取样）、制样、确认实验条件、采集检验结果、自动判定及修约、一级审核、二级审核、三级审核、检验结果上传MES系统。同时系统提供动态运行控制图、工作日志、具备与ORIGIN数据分析处理软件的绑定集成、生成原辅料代码知识库、综合查询报表管理等。
2.6.2 冶炼分析中心功能
对于冶炼分析中心，由于对数据的实时性要求很高，在整个操作过程中，系统实现了全部后台自动化处理：从自动接收样品、信息的自动传输、自动指定设备检验、结果的自动判定以及报出。这些功能的实现极大地提高了系统的执行效率，满足了生产的需求。
冶炼部分负责炼铁车间高炉铁水的检化验和对炼钢环节：脱硫站铁水，转炉、LF、CAS、RH及铸机的钢水的分析检化验，即：承担着铁水样、钢水样的化学成份分析；连铸试样的化学成份分析；承担炉渣试样的化学成份分析；承担冶炼生产所需钢中气体的化学成份分析；成品钢种分析。
2.6.3 轧钢测试中心功能
轧钢测试中心负责轧钢成品包括板坯，冷轧卷，热轧卷，冷轧介质的性能测试。系统从MES接收委托信息和检验计划，通过指定制样机，指定仪器设备功能与设备做交互，并取得检验结果，系统根据检验计划自动修约判定，并经过一审、二审、三审、数据上传MES、打印检验报告。既保证了物流与信息流的统一，同时保证了工作流程的科学性、规范性，提高了执行效率,图二。
2.6.4 实验室资源管理
(1)基础数据管理：基本信息 、维护历史纪录、检验类型、检验标准、修约、检验元素与设备和检验标准的对照等。
(2)文档管理：目录、分类、下载、跟踪信息等管理。
(3)人力资源管理：人力资源基础信息、人员与实验品种、类型的对照关系、个人可操作角色等。
(4)设备管理：设备故障管理、人员工单管理、设备检修记录管理、点检标准管理、合同管理管理、设备采购计划管理、资金计划申请等管理。
2.7 系统培训
LIMS系统实施及应用过程中，项目组加强对相关业务人员的信息化培训工作。编写完成了《LIMS用户操作说明书》。开展集中培训20余次，专业培训10余次，培训内容包括数据准备、系统概念及系统演示、关键用户及系统功能测试、系统查询配置权限等。通过培训，极大地提高了员工信息化工作水平，使LIMS系统实施和应用顺利进行，并快速进入正轨。
3、结语
LIMS系统强大的功能使实验室管理更加科学化，定量化，应用LIMS系统前原材料使用情况，仪器和计量器具的校准都要有专职管理人员，每月都要对每台仪器重新检查一遍，找出需要校准的仪器，现在只要根据需要选择不同的查询条件很快就会查出你想要的信息。LIMS系统的提醒功能，使实验室的负责人做到心中有数。而且每个分析测试项目所涉及的分析者，检查者，采样人等这些基础信息全都保存在数据库中，只要选择不同的查询条件，就能非常轻松地了解每个分析者的工作量，分析数据的偏差，试剂消耗量，仪器使用情况等等统计数据，随时可检索实验室的全方位信息，提升了管理水平,为实验室领导决策提供依据。
考虑到廉政建设,进厂原燃辅料和仲裁检化验,对取样、制样、检验分析过程进行了系统自动多重加密，保证了检验结果的客观公正，在实际应用中获得较大成功，为公司的廉政建设创造了巨大的社会效益和经济效益。
LIMS提高了质量数据信息传递的速度，实现资源共享，保证了检验设备的安稳高效运行，提高经济效益。并且规范了实验室的业务流程和管理体制，并且做到了科学化和定量化，提升管理水平。
参考文献
中心立足于“建设行业一流的钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究开发平台、成果转化平台、信息与技术交流平台及人才培养输出基地，成为支撑我国钢铁冶炼产业公共技术服务平台”的发展目标，长期致力于钢铁冶炼新工艺和新流程、关键技术装备、节能减排及资源综合利用技术、装备系统集成仿真技术和装备系统集成评估体系、方法及标准等开展工程化研究。
中心的宗旨是整合国内外钢铁冶炼装备系统集成研究开发的人力、物力和财力等资源，加强系统集成的理论、方法、技术在钢铁冶炼装备系统集成中的应用综合研究，开展有针对性的技术开发与产业化推进工作，并对钢铁冶炼产业的共性技术和应用基础问题进行专项科技攻关，更好地支持我国钢铁冶炼产业的快速进步和可持续发展。
中心主要建设成果：
（一）搭建了一流技术平台，组建了一支一流团队。
中心自组建以来，建成了设施先进、功能配套一流的成果工程化、产业化与技术研发平台。中心建设完成了能提供咨询、设计、生产技术服务及项目管理的钢铁冶炼成果转化和工程化的设计大厦，配备了先进的软硬件设施，达到了与国际接轨的网络化、系统化、集成化的水平：建成了具备大型冶金设备研发、中试以及制造功能的产业化基地，实现年产3万吨、10亿元产值的核心产品集成测试与加工制造能力。建成了国内水平一流的研发中心基地，主要配置有三维仿真中心、远程诊断与维护中心、冶炼技术装备系统控制分析与测试平台、液压测试分析平台和电器测试分析平台等试验设备，拥有先进的计算机网络及服务器系统，配备了先进实用的分析计算软件和工具软件。一流的平台为技术研发和成果产业化提供了最优质的条件。
组建了一支国内一流、结构合理的创新团队。中心组建了一支由国家级设计大师、研究员、博士后等不同梯队组成的近150名专职研发人员的研究开发队伍，并聘请5位国外冶炼领域知名专家担任技术顾问，并形成了一支540余人工程设计和成果转化队伍。一流的团队为科技创新提供了智力保障。
（二）取得了一批核心技术成果。
中心围绕国家产业战略需求，以科研项目和成果产业化为纽带，集聚行业拔尖人才和优势资源，开展了技术研发和集成创新。始终坚持以钢铁冶炼核心技术攻关为重点，依托钢铁生产企业进行技术工程化与产业化，在技术研发和成果转化过程中，实现人才培养、技术交流和开放服务，最终实现中心的全方位建设目标。建设期间，开展各类科研项目80余项，其中国家和省部级项目12项。技术成果转让与企业的横向合作项目16项，实现收入28017.7万元。围绕炼铁、炼钢、冶炼自动化核心领域共申请专利394件，其中发明专利144件：共获得专利授权229件，其中发明专利授权44件：在高炉无料钟炉顶、炼铁工艺、炼钢转炉炉体、高炉除尘、炼钢余热回收等多个领域形成专利群进行保护。主持和参与制修订国家、行业标准17项，获得软件著作权19项，专有技术28项；获科技和工程奖励27项，其中获得中国专利优秀奖两项。
（三）开放，交流与服务成效显著
中心充分利用自身的钢铁冶炼装备系统集成的工程建设优势、与钢铁生产企业联系紧密优势、资料与信息优势等，先后与清华大学、重庆大学、西门子、罗克韦尔、宝钢集团、攀钢集团等30余高等院校、科研院所、企事业单位建立了长效合作机制，开展了一批高质量的开放基金课题，并与欧、美、日等发达国家和地区进行了广泛的交流与合作。通过技术转让、承担纵向和横向课题、对外技术咨询与服务和技术培训等，累计收入达到3亿多元。
中心先后承担了60余项重大钢铁冶炼工程项目，取得了如世界最厚板坯连铸机、特大型高炉大修最短工期、国产最大下悬挂炼钢转炉、世界首座30万方高压煤气柜等一个个国内钢铁工业的新纪录。相关技术成果在国内企业辐射率达25%，形成产值2700亿元以上。
中心先后培养工程技术、管理和营销等专门人才500余名，培训高技能的技术工人1200余名，开展学术交流活动100余次，参加人员达3000余人次，组织36批120余人次技术骨干到国外进行工程技术交流与短期技术培训，提升了研发人员的国际视野，也加大了中心技术成果的国际影响力。通过国内外的合作与交流，增强了“内功”、“凝聚力”、“辐射力”、“公信力”和“影响力”。
（四）探索了一条企业类国家工程技术研究中心建设之路。
作为第一批企业类的国家工程技术研究中心，中心积极探索科技与经济结合的新途径和新机制。如何把科技创新、经济建设和企业发展有机结合起来，是建好企业类国家工程技术研究中心的首要问题。对此，中心管理团队经过广泛调研和学习，探索了一套科技与经济结合的新机制。
以国家重大冶炼技术创新科研项目和重大冶炼建设工程为牵引，快速组建重大项目部，通过打破原有编制，动态组织项目团队，建立有效的利益分配机制。充分利用国内外的资金、技术成果和人才，建立从研究、实验、中试、设计到冶金工程实施及后续服务的全链条技术创新模式。有效实现原始创新、集成创新和消化吸收创新的结合：基础性研究和应用技术研究的结合：重大科研项目和重大工程项目的结合：科研开发与成果转化的结合。走出一条以企业为创新主体，产学研合作的技术创新之路。通过国家工程中心的组建，依托单位实现了由工程建设服务模式向全生命周期服务的成功转变，实现了由主要服务国内钢铁企业向为全球钢铁企业提供技术服务的转变。
部分核心技术及产品：
（一）利用低热值煤气实现高风温的顶燃热风炉成套技术。
“利用低热值煤气实现高风温的顶燃式热风炉成套技术”解决的关键技术主要包括：顶燃式热风炉燃烧器技术、顶燃式热风炉燃烧器数值仿真技术、顶燃式热风炉燃烧器冷热态模型试验技术、顶燃式热风炉工业性集成试验技术、利用低热值煤气实现高风温（1300℃）热风炉系统集成技术等。形成了我国具有完全知识产权的利用低热值煤气实现高风温的顶燃式热风炉的成套技术，成果总体达到国际领先水平，并成功实现技术成果向国外市场的反向输出，提升了我国在顶燃式热风炉领域的国际话语权。
项目成果在水钢4号高炉、安阳钢铁8号高炉、燕山钢铁公司3-5号高炉等多座高炉上成功应用，热风炉系统运行稳定，生产指标优异，主要技术指标均达到或超过国外知名厂商的指标，并实现了签约合同总金额11.13亿元，产生直接经济效益11072万元。
本项目开发出了具有自主知识产权、完全国产化、能适用于小、中、大型高炉的热风炉燃烧器和具有国际竞争力的顶燃式热风炉成套技术，打破了俄罗斯卡鲁金顶燃式热风炉等国外在该领域的技术垄断，避免了高炉建设中斥巨资引进国外热风炉专利技术及其设施，大大降低高炉的投资成本，将为我国钢铁行业节约大量外汇，从而提升我国钢铁企业核心竞争力。
采用本项目成果后，空气过剩系数由1.1降到1.03，燃烧器的燃烧效率提高，送风温度比同级别高炉提高100℃左右，实现了高炉降焦约30kg/吨铁，缓解了对钢铁企业对焦煤资源的需求，有效降低了钢铁企业运行成本。
采用本项目成果后减少了CO和CO2的炭排放量，CO平均排放量约80ppm（烟气中O2含量为0.3%），优于国内外同类产品，高炉一代炉龄总计减少CO2排放总量达到467.5万吨，其他排放物指标均达到环保要求，有效减轻了环境压力，也为钢铁生产企业节省了环保费用。
本项目的成功投产和良好运行，有利于推动顶燃式热风炉技术持续开发和推广，有效降低了我国钢铁企业的生产成本，提升了钢铁企业的核心竞争力，同时对我国冶金行业节能减排产生显著效益，促进全球节能减排水平的提升，有利于提升中国冶金装备的技术实力及市场竞争力，为实现中国冶金装备民族振兴产生巨大的推动作用。
（二）大型高炉无料钟炉顶装置。
本项目针对关键技术所涉及的装置、材料和试验问题，引进创新方法理论（TRIZ）和配套软件，最终成功突破国外专利封锁，提出了全新的布料器方案，开发了具有自主知识产权的新型并罐无料钟炉顶设备，并开发了配套控制软件和模型，项目共申请专利39项（含发明专利6项，海外专利2项），有效的保护了项目主要技术成果，成功实现了产业化，设备国产化率达到100%，填补了国内大型高炉无料钟炉顶装备领域的技术空白。
本项目在宝钢1号高炉成功应用，工程项目投产后高炉运行稳定、作业率显著提高，并有效降低了高炉焦比，提高了高炉产量。据测算，在每座大型（特大型）高炉上每年可实现新增产值约73，000万元，每年增收节支总额达到15，200万元。项目成果还在韩国浦项3800m3高炉项目上打败众多国际强大竞争对手，成功实现我国对外输出的最大炉容的高炉炉顶设备。不仅提高了国内在大型无料钟炉顶的技术能力和水平，同时也实现了大型无料钟炉顶技术和设备的对外出口，扩大了我国高炉核心装备的国际影响力。
国产无料钟炉顶设备费用仅为引进技术的不足1/5，每套无料钟装料设备节省投资达6000万元，依靠此项关键技术的突破，每年预计在国外实现高炉总承包工程1.5亿美元，在国内实现高炉工程总承包20亿元/年。
此外，由于显著降低了高炉焦比，减少了焦炭的使用量，每座大型高炉每年能减少约13万吨CO2排放，节能减排效益十分显著，对我国环境保护也将产生积极影响。
（三）特大型下悬挂结构转炉本体设备成套技术开发。
中心通过对大型下悬挂转炉进行长期、持续的研发和应用，获得具有独立知识产权的新型大型下悬挂转炉技术，先后申请获得国内专利16项，其中发明专利4项，申请PCT2项，其中下吊挂机构发明专利于2011年荣获中国专利优秀奖。自主开发的大型下悬挂转炉技术领先、性能可靠，主要指标均达到了国内领先、国际先进水平，解决了国内大型下悬挂转炉的技术难题，完成了大型下悬挂转炉国产化技术的攻关，并依托大型下悬挂转炉技术实现关键设备“中国制造”，增强国内工程公司参与国际竞争的能力。
项目研究成果成功宝钢梅钢250t转炉成功应用，成为国内最大自主开发的下悬挂转炉，最大出钢达到280t，并实现了成功出口巴西GUSA50t转炉，成为中国第一次成套出口炼钢设备，合同达1.3亿元。项目不但打破国外公司的技术封锁，而且顺利实现中国第一次成套出口炼钢设备。不仅提高了国内在大型下悬挂转炉的技术能力和水平，同时也实现了大型下悬挂转炉技术和设备的对外出口，扩大了我国高炉核心装备的国际影响力。
到2011年底，中心累计承担的各种吨位的下悬挂转炉合同40座，其中投产的转炉30余座，转炉设备产值达6～7亿元，涉及钢铁产能约4000-5000万吨。
在直接经济效益上，中心开发的大型下悬挂转炉与国内早期采用的三点支撑转炉相比，设备重量轻10～20%，这会减少转炉的设备投资费用5%～15%，与国内传统设计相比，累计节省直接投资6000～8000万元。与进口转炉相比，仅宝钢梅钢250吨（最大出钢280t）转炉一个项目，国外进口SVAI-Link250吨转炉设备投资降低约40%，节省约1亿元投资，直接经济效益显著。
（四）板坯连铸机核心装备及关键技术开发。
中心坚持以自主开发的板坯连铸机成套技术取代国外进口，项目研发成果成功打破发达国家工程公司在板坯连铸领域关键核心技术方面的垄断地位。采用具有自主知识的连铸机关键技术与引进相比，以一台单流板坯连铸机为例，可以节约投资5000万元，在建设周期上，平均可缩短3个月建设周期，以单流板坯连铸机的年产量100万t铸坯为例，可以创收2500万元，以上两项可以实现节约投资和创收7500万元以上。
项目成果成功应用于新余钢铁、重钢新区、河北敬业、燕山钢板、广联等板坯连铸机合计20余套，与同类引进设备比较，累计节约投资3亿元，并新增创收1.5亿元。
【关键词】余热利用 冶炼 节能
一、前言
节能减排是我国经济和社会发展的一项长远战略方针，也是一项极为紧迫的任务。我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境被破坏的代价，这两者之间的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。
余热属于二次能源，如果可以再次利用物料燃烧或融化所产生的热，那么将加大能源的利用率，减轻企业的成本。针对棕刚玉冶炼行业来说，冶炼时会产生大量的热量，而这部分热量一般企业都没有加以利用，而是经过除尘后将其排掉，而企业又需要热源来进行采暖或需要淋浴用热水，如果将能将这两部分更好的结合起来，那么就能为企业带来效益，同时也实现了节能减排的目的，企业和国家实现了双赢。
二、余热利用方式
我们所说的余热主要是工业余热。工业余热主要指工矿企业热能转换设备及用能设备在生产过程中排放的废热、废水、废气等低品位能源，利用余热回收技术将这此低品位能源加以回收利用，提供工业、生活热水或者为建筑供热，不仅可以减少工业企业的污染排放，还可以大幅降低工业企业的原有能源消耗[1]。
余热资源是在现有条件下可以实现回收利用但尚未利用的这部分资源。一般来说从其来源可以分为高温烟气余热和冷却介质余热等几类。在我国，各企业生产部门的余热资源回收率不足40%，可以说我国的余热资源回收潜力巨大。因此，更好的利用余热资源是现实节能减排、清洁发展、安全发展重要方法之一[2]。
由于使用的生产方法、生产工艺、生产设备以及原料、燃料条件的不同和工艺上千变万化的需要，从而给余热利用带来很多困难。
但是如何能更好的利用余热，使其发挥其应有的效应，一致是人们所关心和发展的方向，余热热源随着生产工艺和使用条件的不同，也对其更好的回收利用产生一定的阻碍，针对棕刚玉冶炼行业的特点及余热产生的方式来说，余热利用往往存在以下两个难点：
（1）热源不稳定。这主要是与制备工艺有关。例如：棕刚玉的生产是周期性的，并且生产过程中热源提供的热量也会随着生产的波动而波动。
（2）烟尘中含尘量大。尤其是炉烟温度高、含尘量大时，更容易粘结、积灰，从而对余热回收的设备有可能产生严重磨损和堵塞的后果。
余热资源按其温度划分可分为三类：高温余热（温度高于500℃的余热资源），中温余热（温度在200-500℃的余热资源），低温余热（温度低于200℃的烟气及低于100℃的液体）。
余热资源由于本身属于二次能源，因此在使用过程应降低其一次能源消耗一次能源消耗，减少不必要的能量转换次数。在实际使用中多是通稿换热器进行直接的换热，通过余热将水加热或将物料烘干去除水分。
三、常用换热器类型及特点
管式换热器：2种不同流体在管壳内进行换热，1种在管内流动，1种在管外流动。特点是结构坚固，适应弹性大，材料范围广。余热温度范围允许入口烟气温度达1000℃以上，出口烟温约600℃，平均温差约300℃。
板式换热器：主体结构由换热板片以及板间的胶条组成，应用于液体-液体之间的换热。特点是传热系数约为管式的2倍，传热效率高，结构紧凑，节省材料。余热温度范围是入口烟气温度约700℃，出口温度达360℃。
陶瓷换热器：一种新型的列管式高温热能回收装置，主要成分为碳化硅。导热性能好，强度高，抗氧化、抗热震性能好。寿命长，维修量小，性能可靠稳定，操作简便。允许1550℃废热进入换热器，可以将助燃空气预热至815℃。
热管换热设备：一种高效的导热元件，通过全封闭的真空管内工质的蒸发和凝结相变过程和2次间壁换热来传递热量，将热量储存和换热合二为一。导热性优良，传热系数高，具有良好的等温性，可控温度、热量输送能力强。热管的工作温度分布广泛，在实际应用中用于工业余热回收的热管使用温度在50～400℃。
蓄热式热交换器：相变潜热储能设备热量输出稳定，换热介质温度基本恒定，换热系统运行状态稳定。显热储能热交换设备，适合于450～1100℃及以上的高温余热回收。相变潜热储能设备适合于低温余热回收。
四、应用实例
电弧炉冶炼棕刚玉工程中会产生大量的高温烟气，高温烟气余热占总能耗的20%左右，目前国内冶炼厂家很多，但对棕刚玉冶炼余热利用的基本没有，究其原因主要有以下几点，棕刚玉冶炼产生的热量很大，但不稳定，刚进行投料时温度低，热量少，后期精炼时温度高产生的热量大。二是粉尘细，长时间运行会影响换热器效率。
棕刚玉冶炼产生的余热主要采用不改变余热能量的形式，只是通过换热设备将余热能量直接传递给下道工艺的耗能流程，降低一次能源消耗，可统称为热交换技术，这是回收工业余热最直接、效率较高的经济方法，相对应的设备是各种换热器[4]，针对棕刚玉冶炼自身的特点，下面介绍两种应用实例。
1.利用余热进行全厂采暖及淋浴用水
利用余热进行采暖或加热淋浴用水是目前行业内较常见的一种余热利用方式。这种换热方式一般都需先经过一段沉降室将烟气中的粉尘先沉降下来，避免粉尘粘在换热装置上，影响换热效果。
山西某厂目前已采用这种方式进行余热利用。厂区地势存在高差，设计时充分利用高差，换热器位于厂区高点合成厂房内，位置标高比厂区办公楼采暖最高点要高。采暖系统的定压膨胀由热水箱解决，采暖设2台循环泵，一用一备。采暖供回水温度按95/70℃，当地水质硬度比较大，卫生热水采用二级换热，不直接从烟道里换热，防止烟气温度高换热器内结垢，在热水箱里采用沉浸式换热器。从水箱里的换热器换成卫生热水50℃，供浴室用。厂区采暖热负荷按约700KW考虑，洗浴热负荷为600kW。采暖系统采用上供上回双管同程式系统。烟气换热器换热面积为220m2，换热器排管采用不锈钢管材质。烟气换热器外母管采用无缝钢管。烟气换热器整体采用保温，外保护层为彩钢板。换热系统水管及采暖管道采用无缝钢管，管道均做保温。通过这种余热利用方式解决厂区冬季采暖及工厂洗浴热水的问题。
2.利用余热对物料进行加热
棕刚玉冶炼能耗较高，利用余热先将矾土加热，这样就可以节省部分电能。该装置主要是利用换热器将三层料仓物料加热。换热器位于料仓内，通过烟气换热将物料加热，烟气不与物料直接接触，这样可避免烟气中粉尘再次随物料进入系统，避免加料时产生二次粉尘。该方式投资不大，同时直接将余热用于了生产，节能效果明显。
四、结论
利用棕刚玉冶炼过程中产生的热量，可以提供工业、生活热水或者为建筑采暖，不仅可以减少工业企业的污染排放，还可以大幅降低工业企业的原有能源消耗，实现节能、减排、增效的目的。
参考文献：
【关键词】电炉冶炼，镍矿，镍铁冶炼，烧结，碱度
近年来，世界各国不锈钢产业发展态势迅猛，全球对镍的需求量日益增加。目前国内主要采用硫化镍矿冶炼得到金属镍，全世界范围内红土矿在储量上大大优于硫化矿， ，这使得红土矿冶炼镍铁有了较大的发展空间。目前国内外冶炼镍铁最常用的火法流程是回转窑一电炉（RKEF）流程，采用电炉选择性还原熔炼红土镍矿是一种成熟的冶炼工艺，该工艺使得绝大部分金属镍还原并富集，在电炉中和炉渣分离，得到镍铁。火法冶炼镍铁是在高温条件下，以C（或Si）作还原剂，对氧化镍矿中的NiO及其他氧化物（如FeO）进行还原而得。同时采用选择性还原工艺，合理使用还原剂，按还原顺序NiO、FeO、Cr2O3、SiO2进行还原反应。
本文研究得出镍铁熔炼时的最佳熔炼温度和最佳熔炼碱度，大大提高了原矿中镍、铁回收率，具有重大的社会意义和显著的经济效益。
1实验部分
1.1实验设备。干燥窑；回转窑；镍铁冶炼炉；镍铁冶炼炉除尘设备（主要由输气管道、除尘器、排灰装置、风机、电机和排气筒组成）；矿热电炉；石墨电极；变压器；压球机。
1.2 实验原料 。红土镍矿（主要包含镍、铁、硫、碳、二氧化硅、氧化镁等化学成分）；焦粉；石灰石；焦炭；石灰。
1.3 实验方法。硅酸氧化矿可以用火冶法熔炼，经还原、熔化和精炼得到镍。还原时要争取使氧化镍完全变为金属镍。熔化时镍铁将同较轻的渣分开。镍铁的含镍量取决于部分还原过程的选择能力。采用焦炭作还原剂，也可采用硅铁作还原剂。为了除去粗镍铁中的杂质碳、硫、磷和铬，必须进行精炼，然后在电炉中用碳直接部分还原炼制镍铁。
具体操作方法如下所述：
（1）将确定成分的红土矿石配料后加入经过特殊内表面处理的石墨坩埚中，放进可控温直流电阻发热炉中。
（2）电流控制器通过上下两个铜电极对碳管进行供电，加热包裹其中的石墨坩埚。石墨管通纯氮保护，隔绝空气，金属外壁架水冷降温。
（3）试验采用W-Re热电偶，测试范围50～1900℃，测试精度5℃左右。石墨坩埚容积0.43立方厘米 ，体积0.59立方厘米，内壁经过致密处理，尽量降低了其参与还原反应的程度。
（4）坩埚加入石墨炉中即开始计时，35分钟之后取出将坩埚冷却。待反应坩埚空冷至室温后，将其敲碎，取出镍铁及炉渣，将镍铁钻孔取样，测试其成分。
2结果与讨论
2.1熔炼温度对镍铁产品的镍含量、硫和铁含量的影响
确定熔炼时间35分钟，碱度恒为1.0的条件下，不同温度反应产物镍、铁及硫的百分含量如表2-1。
从表中数据可以看出随着温度的逐渐升高，镍、铁及硫的百分含量都是在上升至一定程度后转而下降，在1550℃时，三种元素的百分含量比较理想。
2.2熔炼碱度对镍铁产品中的镍、铁及硫含量的影响
确定熔炼时间35分钟，熔炼温度为1550℃稳定的条件下，不同碱度反应产物镍、铁及硫的百分含量如表2-2。
在温度、时间一定的条件下，随着碱度的逐渐升高，镍含量先升高再降低，铁含量先降低再升高，硫含量在一直降低。最佳炉渣碱度值应为0.90。
3结论
（1）熔炼反应在1500℃以上皆可以完成，渣铁分离效果良好。在确定碱度为1.0，反应时间为35分钟的前提下，最佳反应温度区间为1520～1530℃，此时生成的镍铁中，镍所占质量分数可高达9.5%，而铁质量分数仅为81.0%，温度不够或超过，都会抑制镍元素进入金属熔池，影响产率。
（2）炉渣碱度控制在0.85～1.15间时存在明显的渣铁密度差异和良好的流动性。在确定的1550℃及35分钟的反应条件下，最佳炉渣碱度值应为0.90。若碱度过大，将明显影响镍的还原效果。
（3）碱度及温度的升高，都可以小范围的减少镍铁成品中硫的含量。
（4）与此同时，在确定了最佳熔炼温度及碱度的条件下，用样勺取样，待冷凝后，观察断口状况，可用来判断炉缸温度及炉渣碱度。
参考文献：
[1] 赵刚.简析镍铁生产工艺及其发展前景[J].产业与科技论坛. 2011（02）
