干式机械真空系统应用于 RH 工艺技术

1. 干式机械真空系统应用于RH工艺技术 Beijing, ChinaMay 24th, 2012

2. Topics • 研发、创新背景及思路 • 关键技术的研发与突破 • 运行效果、知识产权、创新点 • 技术、经济、社会效益及推广价值

3. 干式机械真空系统应用于RH工艺技术 研发、创新背景及思路

4. 重钢新区洁净钢生产平台及品种结构要求 • 洁净钢生产平台必须建立多种功能的精炼装置； • RH真空精炼装置，是洁净钢生产的最重要精炼工艺设备。 产能：650万吨钢/年 产品：板带材 品种：超低碳钢、管线钢等产品 目标：建立高效、低成本洁净钢平台 重钢环保搬迁一期工程

5. 余热 余压 煤气 发电 • 传统蒸汽泵与新区高效利用能源理念相悖 重钢新区高效、节能的规划理念 取消全厂蒸汽管网 建分布式余热发电站 • 传统蒸汽喷射泵式RH的设备、控制等技术成熟。 • 传统蒸汽喷射泵式真空装置，存在对蒸汽品质要求高、系统启停时间长、能耗及运行成本高、污泥回收困难等缺点。 重钢新区不可能选用传统蒸汽泵真空系统 传统蒸汽喷射泵式真空系统的优缺点

6. 干式机械真空系统应用于RH工艺技术 关键技术的研发与突破

7. 干式机械真空系统研发难点 • 干式真空泵在化工、炼钢的小型VD、VOD上有使用的先例，但现有干式系统抽气量小，仅可借鉴其基本原理； • 国、内外无干式RH真空精炼装置先例，需自行研发新型真空精炼设备及其配套技术。 • 需要实破的关键技术 • 满足大型RH抽气能力干式机械真空泵组的设计、研究及开发； • 干式机械真空泵组安全运行技术； • 开发适应RH高温、高CO、含O2烟气过滤及除尘系统； • 干式机械真空泵组与RH精炼模式的匹配控制技术。

8. 干式机械真空泵组态技术 • 罗茨泵抽气 • 螺杆泵排气

9. 组态原则 • 模块式 • 2 X HV 40,000 一级罗茨泵； • 1 X SN7,000 二级罗茨泵； • 1 X IDX 1,300 前级螺杆泵。 • 单个模块性能（抽气能力） • 45 kg/h DAE*@67Pa • * DAE=20℃干空气 专利：RH干式真空精炼装置

10. 干式机械真空泵组态技术 • 满足210吨RH需求： • 18组真空模块； • 抽气能力≥800kg/h DAE@67Pa。 • 干式真空泵系统布置方式 • 双排并联布置。 专利：RH干式抽真空系统泵站的泵房

11. 安全运行技术-- 泵组转子密封技术 专利：用于RH干式抽真空系统的氮气密封装置 沿转子轴进行吹扫氮气形成气障 隔绝工艺气体与油蒸汽混合 专利：用于RH干式抽真空系统的清扫装置 防止两种气体混合而爆炸 保证灰尘不进入齿轮箱

12. 干式真空系统过滤除尘技术 三级过滤措施保护设备运行安全 以保护泵组的精过滤 降低工艺气体温度 减少气体中粗灰量 对工艺气体进行过滤 过滤网 (泵组进口处) 气体冷却器 气体过滤器 专利：用于RH干式抽真空系统的高温颗粒分离器 专利：用于RH干式抽真空系统的弯直组合式冷却器

13. 控制系统研发—与工艺模式匹配控制系统 泵组集成和控制是本创新的核心技术。为实现精确、快速地对压力扰动进行调节，在压力反馈控制回路基础上引入压力前馈计算回路，根据不同的曲线计算出真空槽中产生的废气量和真空泵的速度给定，从而快速地让真空度达到设定的真空度附近，这样压力发生扰动后，控制器能够迅速做出反应并进行调节。 注：真空泵采用变频电机驱动， 更利于节能。 专利： RH干式抽真空系统精炼模式自动控制方法 干式机械抽真空自动检测系统

14. 干式机械真空系统应用于RH工艺技术 运行效果、知识产权、创新点

15. 干式机械真空泵系统抽气能力检测

16. 干式机械真空泵系统抽空时间检测 • 抽空时间最大4.5min； • 平均4.34min； • 均≤4.5min； • 满足设计要求，与国内同吨位RH抽空时间一致。

17. 干式机械真空泵系统柔性控制真空曲线 • 采用干式机械真空系统，比蒸汽泵系统抽气曲线平滑，即说明真空槽内压力波动小且实现柔性控制。 干式机械真空系统抽气曲线 蒸汽泵抽气曲线

18. 干式机械真空泵系统运行成本 • RH干式真空泵系统主要消耗能介包括：电能、氮气、补充冷却水； • 随着RH生产量的逐步增加，其运行成本逐月降低。 • 重钢干式机械真空泵系统能源消耗与国内某钢厂多级蒸汽喷射泵相比，吨钢成本约降低7.74元/t钢。

19. 干式机械真空泵的冶金效果及优点

20. RH干式机械真空系统专利技术包

21. RH干式机械真空系统已取得成果汇总 • 已获授权发明专利2项，实用新型专利13项； • 荣获2011年由中国钢铁工业协会、中国金属学会颁发的中国冶金科学技术奖一等奖； • 入选《世界金属导报》评出的“2011世界钢铁工业十大技术要闻”； • 第三届“节能中国十大应用新技术”。

22. 干式机械真空系统应用于RH技术创新点 • 在国、内外首次开发出适合大型RH精炼功能的干式真空泵组及其成套技术； • 研发出了适合处理高温、高CO和含O2烟气的过滤器； • 解决了大型干式真空泵安全运行中的技术瓶颈，实现了大型干式真空泵系统的安全运行； • 开发出了RH干式真空精炼系统的控制技术，满足RH工艺复杂和多样化的要求。

23. 干式机械真空系统应用于RH工艺技术 技术、经济、社会效益及推广价值

24. 技术效益--通过重钢210t RH生产实践证明： • 干式机械真空系统应用于RH，其冶金效果达到、并优于传统的多级蒸汽喷射泵真空系统所能达到的冶金工艺指标，其脱[H]率达63.5%、脱[N]率达26.3%、极限脱[C]能力达10ppm、钢中T[O]≤30ppm； • 干式机械真空泵以电为驱动能源，其运行不受蒸汽压力、温度的制约。启动和运行更灵活、可靠，依靠处理模型可做到“一键式”操作； • 干式机械真空系统投运以来，运行稳定、成本低，符合节能、环保要求； • 本技术的成功应用，使重钢新区实现“取消综合蒸汽管网”，建设分布式余热发电站，转炉产饱和蒸汽回收后全部用于发电，现吨钢发电达到15KWh，真正实现二次能源的高效回收及转换。

25. 经济效益--通过重钢210t RH生产实践证明： • 使用干式真空泵后，已产生直接经济效益共计：5,190 万元 • RH （60+159）X 7.74 = 1,695 万元； • RH投产以来，炼钢每吨钢供发电的饱和蒸汽达到90kg/t以上，加上轧钢加热炉回收余热蒸汽 ，该余热发电站已经达到18kwh/t钢以上（而干式真空RH的耗电为2.15kwh/t钢），由此产生极好的节能和降本效果。累计发电7,132万kwh（电价按0.49元/kwh计），节电效益为： • 7,132 X 0.49 = 3,395 万元。

26. 经济效益--通过重钢210t RH生产实践证明： • 预计可创造经济效益共计：6,326 万元/年 • 按照重钢RH每年可处理钢水200万吨计算，每年可节约运行成本： • 200 X 7.74 = 1,548 万元/年； • 按照重钢每年钢产量650万吨计算，饱和蒸汽发电每年可产生经济效益： • 9,750 X 0.49 = 4,778 万元/年。

27. 节能效果、社会效益 • 能耗及水耗较传统的多级蒸汽喷射泵真空系统降低约90%； • 年节约标煤1.586万t/a，年减少CO2排放3.960万t/a。 • 吨钢节约标煤7.9kgce，吨钢减少CO2排放19.8kg。节能、减排效果十分显著；

28. 推广价值 • 预计依据可查资料，截至2007年我国RH精炼装置总装设台数为61台套，总处理钢水能力为9,040吨。 • 按平均作业率为70%、加权平均每炉处理周期30分钟计算，则年处理钢水能力为8,425万吨。 • 如果将其中的50%由传统的多级蒸汽喷射泵真空系统改造为干式机械真空泵系统，则可年节约标煤33.3万t/a，年减少CO2排放83.4万t/a，年节省运行费用3.26亿元人民币。经济及社会效益十分显著；

29. 推广价值 • 干式机械真空系统在RH中的应用属国内、国外首次研发，是一项世界性技术突破。 • 其在RH工艺中的成功运用证明，此技术完全可以向VD、VOD等二次精炼工艺中推广使用； • 其可为高效回收炼钢饱和蒸汽、建设分布式余热电站创造极好条件。重钢炼钢饱和蒸汽回收、发电已达15kwh/t钢以上； • 其高效、节能的突出效果受到国、内外冶金行业的高度评价，对我国炼钢真空精炼技术的发展具有重要的示范效应。

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