第一篇：冶金业热管技术运用论文

一、高炉热风炉余热回收

炼铁高炉的热风炉是蓄热式炉型，在蓄热过程中排放出的烟气温度有时可高达400℃，用这部分烟气去加热燃烧所需的助燃空气，不仅可以节省燃料，更重要的是可提高蓄热炉的炉顶温度，从而可使入炼铁炉的热风温度升高，热风温度升高可使炼铁焦比下降，一般情况下，温度在1000℃以上的热风每提高100℃，每t铁所耗焦炭可节约15kg。我国第一台高炉热风炉热管空气预热器于1982年在马鞍山第一炼铁厂正式投用。使用后效果显著，燃料煤气耗量减少了4%，另由于使用热管空气预热器后入炉热风温度升高，结果使每t铁的焦炭耗量减少了10kg，当年即可收回全部投资。

经过近10年的发展，至20世纪90年代，此技术已趋于完善，目前国内许多大型钢铁企业都采用了这一技术，最大换热量已达20000kW，由于容量大，且多为双预热(同时预热空气和煤气)，因之都采用分离式的热管空气预热器。图为某钢铁公司高炉热风炉余热回收的流程及其参数。从热风炉排出的烟气（250℃）通过分离式热管换热器的加热段降至145℃，由烟囱排入大气。分离式热管换热器的冷却段由两部分组成，一部分加热助燃空气，另一部分则加热燃料煤气，这种双预热系统使燃料煤气和助燃空气同时被加热到130℃以上入炉燃烧，大大提高了燃烧效率。

运行表明：该炉的热风温度比过去不采用此项技术前的热风温度提高了42.4℃，这样使每t铁的焦炭耗量节约了6.36kg。1993年6月份，该高炉产铁184787t，共节约焦炭1175t。约合人民币43万元/月，同时煤气的消耗量也有所下降，按热值计节约8648.3kg/月，约合人民币10.2万元/月。

二、烧结机的余热回收

冶金烧结工序能耗较高，约占钢铁冶金总能耗的10%~12%，根据冶金行业对部分烧结厂的热平衡测定，一般烧结厂的总能耗达250~300GJ/t，烧结热效率仅50%左右，余热量很大。如何合理有效地开发和利用烧结矿余热，一直是国内外烧结工作者所关注的课题。

经过十多年的不断研制与推广，从24~300m2的烧结机，回收的余热可产生0.5~1.6MPa的蒸汽3~20t/h，所产生的蒸汽可直接用于拌料，使给料温度大大提高，从而提高产率4~5%，并使每吨的动力消耗下降0.5kWh。经测定计算一台75m2的烧结机回收此项余热的经济效果可达70万元／年。一般情况下设备投资在8个月可以回收，系统全部投资回收不超过14个月。

第二篇：冶金业高炉煤气运用论文

1高炉煤气的特点

高炉煤气是高炉炼铁的副产品,煤气成分以N2、CO2和CO为主,其特点是含尘量大、不易着火、燃烧不稳定、热值低,一般为3000~3800kJ/m3(见表1),产出波动大,尤其是高炉休风或发生待料的时候。高炉煤气的主要用户是高炉热风炉、焦炉、电站锅炉以及燃用高焦混合煤气的轧钢加热炉等。由于高炉煤气的热值较低,一般企业在煤气平衡不好时首先选择放散高炉煤气,因此高炉煤气放散率一般作为衡量一个企业煤气平衡措施和水平的标志[1]。表2为近几年我国重点统计钢铁企业副产煤气利用情况[2],由于炼铁产能的增加,高炉煤气产量逐年增多,高炉煤气利用情况不容乐观。

2高炉煤气在钢铁厂的应用

高炉煤气因热值低、含尘含水量大、压力波动大等因素在钢铁企业中难以适应生产需要,大部分钢铁厂除高炉热风炉、焦炉等用户使用外,剩余的大量煤气被白白地放散掉,但在先进钢铁企业,高炉煤气除满足生产设备的加热外,很大一部分用于发电或产生蒸汽。表3为近几年我国宝钢高炉煤气的利用情况,可以看出,高炉煤气放散逐年减少,202_年宝钢高炉煤气有60.89%用于各种工业炉窑加热,35.00%用于电站锅炉发电,放散率仅为0.13%,远远低于全国平均水平。日本新日铁高炉煤气43%用于各种工业炉窑加热,57%用于发电;焦炉煤气80%用于工业炉窑加热,20%用于发电;转炉煤气64%用于工业炉窑加热,36%用于发电。放散均为零,煤气再利用率约为100%[3]。烧纯高炉煤气锅炉发电技术、燃气-蒸汽联合循环发电机组和高温蓄热式燃烧技术的研制成功并在钢铁企业中的广泛应用,为高炉煤气的有效利用提供了很好的途径。如作为世界首台大容量单烧低热值高炉煤气的燃气-蒸汽联合循环机组在宝钢的建成,使宝钢每年被放散约20余亿m3高炉煤气得到有效利用,不仅解决了大型钢铁联合企业的煤气平衡问题,而且对环境保护起到了积极的作用。

2.1纯烧高炉煤气锅炉发电技术

锅炉燃烧高炉煤气,是钢铁企业中利用大量低热值高炉煤气进行发电的一项新技术,在不影响锅炉安全运行的情况下,可通过调整发电负荷来增减高炉煤气的使用量,既有效地利用了高炉煤气资源,作为缓冲用户又能及时地调整煤气管网的压力波动。首钢应用烧纯高炉煤气锅炉发电技术以来,每年生产蒸汽57.6×104t,发电4320×104kWh,节约17.6×104t标准煤,综合年效益在4000万元以上。目前,国内主要有杭州锅炉厂、江西锅炉厂、无锡锅炉厂生产此类锅炉,有130~220t/h高温高压电站锅炉机组。此技术已在鞍钢、马钢、武钢、沙钢、梅钢、安钢等企业广泛使用。

2.2燃气蒸汽联合循环发电

燃气-蒸汽联合循环发电(CCPP)其工作原理是除尘后的低热值煤气(高炉煤气)与空气混合后在汽轮机的燃烧室燃烧,产生高温高压气体推动透平机组做功、发电;高温气体再进入余热锅炉产生蒸汽,推动蒸汽轮机做功、发电。另外,富余的转炉煤气、焦炉煤气也可供低热值煤气热电联供发电,进行综合利用,以提高发电效率。该技术是当前世界上热电转换效率较高的用于钢铁行业副产煤气发电的系统,一般由高炉煤气或混合煤气供给系统、燃气轮机系统、余热锅炉系统、蒸汽轮机系统和发电机组系统组成,与常规锅炉发电机组相比,CCPP热电转换效率提高近10个百分点,可达45%以上(见表4),使发电成本大为降低,具有显著的节能效果、较好的经济效益和环境效益。目前在宝钢、通钢、济钢都已投入生产,鞍钢的CCPP也正在建设,预计202_年可投入使用。

2.3高温蓄热室燃烧技术(HTAC)

高温空气蓄热燃烧技术(HTAC)是一项全新的燃烧技术,亦称为无焰燃烧技术,具有高效烟气回收和高温预热空气及节能效果十分明显等多重优越性。它的特征是烟气热量被最大限度地回收,实现了超高温(助燃空气被预热到1000℃以上)、超贫氧浓度(燃料在低氧浓度)下燃烧,做到了燃料化学能的高效利用和燃烧产物的低NOx排放。它从根本上提高了加热炉的能源利用率(热效率提高了85%),既减少了钢铁企业富余高炉煤气的放散,又节约了能源,是满足当前资源和环境要求的先进技术。近几年,蓄热式火焰炉发展迅猛,我国已经建成、投产或正在新建的蓄热式火焰炉已达200多座。

3提高高炉煤气利用的措施

低热值高炉煤气的特点是可燃成分低,燃烧不稳定,燃烧温度低,烟气量大。火焰稳定直接关系到燃烧的安全性,对低热值煤气一般都采用稳定强化燃烧的措施,如富化高炉煤气或采用换热器对高炉煤气和助燃空气双预热等。

3.1富化高炉煤气

炼铁过程中产生的大量高炉煤气也作为高炉热风炉的燃料使用,一般占到煤气产量的40%左右。然而,随着高炉入炉焦比的降低,高炉煤气的热值已降到3300kJ/m3以下[4],显然,如果不采取其它附加措施,用此高炉煤气获得高风温是不大可能的。为了获得高风温,国内外基本上采用富化高炉煤气的办法,即掺烧一部分高热值煤气(如焦炉煤气、转炉煤气等)以获得高风温。宝钢2#高炉掺烧转炉煤气、鞍钢部分高炉掺烧焦炉煤气均以获得高风温来满足生产。

3.2采取双预热,提高高炉煤气利用率

在高炉煤气不被预热的条件下,很难满足工业加热要求,因而大量的高炉煤气因无法使用被放散。如果对这些低热值煤气及其助燃空气进行预热,完全可以满足工业加热的高温要求,这不仅可以节约大量的燃料,而且可以减少对大气环境的污染,扩大了低热值煤气的应用范围[5]。耗能设备(如加热炉、热处理炉等)的燃料利用系数指的是遗留于炉内的热量(有效热与炉子热损失的和)与供给炉子的燃料燃烧热量之比,或在热工设备中,物料得到的有效能和设备的热损失之和与燃料的燃烧热之比叫做燃料的利用系数[6]。可见,燃料和空气预热,能够提高燃料利用系数,如果回收利用高温烟气进行空气和高炉煤气预热,则可提高高炉煤气的利用系数,使低热值高炉煤气得到更为广泛的应用。

4结论

(1)高炉煤气是清洁的气体燃料,在先进钢铁企业全部被回收再利用,提高高炉煤气利用率,优化钢铁厂能源结构,实现钢铁企业煤气的零排放是节能的方向之一。

(2)高炉煤气除作为加热燃料供钢铁厂使用外,还能用于发电等其它用途,利用好这部分副产能源不仅能降低企业的能源消耗,还将改善钢铁企业对周边环境的污染。

(3)通过高炉煤气富化及助燃空气、煤气双预热等手段能够提高高炉煤气的利用效率,克服高炉煤气热值低、燃烧困难等问题,增加高炉煤气用量,减少高炉煤气放散。

第三篇：冶金业电磁凝固研究论文

1引言

在材料科学领域里，控制材料的凝固过程是提高传统工程材料和铸件性能以及开发新材料的重要途径。近几十年来，人们在利用各种手段控制凝固过程的研究和生产实践中发现，综合利用电磁场的多种功能对金属的凝固过程进行控制有着明显的优越性。电磁场下的凝固技术是指在液态合金凝固过程中施加以电磁场来控制材料组织和性能的方法。该方法在工业生产和科学研究中有其自身独特的特点，如：细化晶粒、改善偏析、获取单一组织、制备钢铁半固态坯料等，并且该方法具有不改变合金的原有成分、无污染、无接触、设备简单、操作方便等其它细化方法不可代替的优点，所以这一技术一经出现就受到了人们的极大关注，目前已经取得了显著的成果，并已在实际生产中得到广泛应用。如何能进一步拓展电磁凝固技术的应用空间，让这一技术更好的应用与于冶金生产及材料的加工方面，仍然是有待探索与解决的问题。

2材料电磁凝固过程技术简介

电磁场在冶金生产过程中的作用，实质上是通过电磁场与熔融金属液相互感应产生电磁力，作用于金属流体以达到预期目的。目前，把这种研究电磁场与流动之间相互关系的科学，称为电磁流体力学。材料电磁过程是指将磁流体力学与材料加工技术结合起来，将电磁场应用于材料制造和加工过程，从而实现对材料工艺过程的控制及材料组织和性能的改善。

2.1材料电磁凝固过程技术使用的电磁场

材料电磁过程技术使用的电磁场主要有以下几种：①由传统线圈产生的普通强度的直流磁场。主要用于控制液体金属的流动：例如，作为电磁制动抑制连铸结晶器内钢液的流动，抑制中间包内钢液的紊流等。②由超导线圈产生的高强度的直流磁场。主要用于控制液体金属的流动；控制液体金属的形核、生长等凝固过程，开发新材料。③频率从几赫兹到数十赫兹的交流磁场。交流磁场是材料加工过程中应用最广泛的一种磁场，可以通过磁场频率的选择，将其应用于感应加热、电磁搅拌、电磁加压、电磁传输等工艺过程，是控制液体金属传输的有力手段。④其他特殊磁场。例如，移动磁场、脉冲磁场、变幅磁场等。主要用于高效、节能等新技术工艺的开发。上述各种磁场不仅可以单独使用，还可以几种磁场或磁场和电场共同使用于某一材料加工过程。

2.2电磁场对凝固组织的影响

电磁场主要是通过电磁力对熔融金属液起抑制或搅拌作用。不同的电磁场产生的电磁力大小、形状、方向都不同，对凝固组织的影响也不同。

2.2.1直流磁场对凝固组织的形态的影响

直流磁场产生的直流磁束既可抑制液态金属中的自然对流，也可抑制固液界面处晶核的生长，从而有利于形成柱状晶组织，为发展单晶体提供了有利条件。目前，国际上已有人根据直流磁束抑制钢液流动的作用，应用于连铸浇口处的钢流，从而开发了一种能止喷出流的电闸，防止和降低连铸件内非金属夹杂物的聚集带[1]。国内也有人将直流磁场用于拉制单晶硅的过程及金属成形的控制等方面，尤其是西北工大在这方面做了大量的工作[2][3]。

2.2.2交流磁场对凝固组织形态的影响

交流磁场作用于熔融金属时，则产生定时改变方向和大小的体积力。该力可对正在凝固中的熔融金属实施搅拌，使凝固界面产生结晶的熔解、枝晶的折断与脱开，同时使结晶核移动呈活泼状态，并促使结晶组织等轴晶化。其作用正好与直流磁场作用相反。诸多交流磁场形式中，旋转磁场是其中一种较普遍采用的形式。旋转磁场与液态金属相互作用，对正在结晶的金属液产生强烈的搅拌作用，使金属液处于不同于重力状态下的结晶状态，凝固模式发生变化，成为一种不平衡结晶。电磁搅拌最早用于考察液态金属流动对有色金属凝固过程和凝固组织的影响。但60年代初，Langen．berg等人[4]报道了交流磁场可显著细化钢锭的凝固晶粒以后，该技术才得到了蓬勃发展和广泛应用。电磁搅拌还可改善铸件的冶金质量，消除宏观偏析[5]。大部分的研究工作，都是对定向凝固过程中采用旋转磁场来实现电磁搅拌的。

3电磁凝固技术在冶金生产中的应用探索

对于材料电磁凝固技术的研究的主要目的在于应用。拓展其在冶金及材料加工方面的应用，让电磁凝固技术更好、更有效地应用于生产，还需要不断地探索与大量的试验研究。

3.1拓宽电磁凝固技术的应用范围

目前，材料电磁凝固技术主要应用于砂型铸造方面，进行材料组织与性能的改变。在特种铸造方面，电磁离心铸造是近年来发展起来的一种新颖的凝固技术，该技术可以改善耐热钢的宏观凝固组织，从而可应用其制造梯度复合材料[6]。特种铸造包含有离心铸造，金属型铸造、压力铸造、低压铸造及熔模铸造等多种铸造方式，能否将电磁技术应用于这些特种铸造生产，以改善铸件的凝固组织与结构，制造出符合要求的相关设备，值得我们探索与思考。其次，对于材料的热加工方法除包含铸造加工外，还包括锻压生产及焊接生产。对于锻压件，可以采用电磁技术控制其成形过程，并且在锻件冷却过程中能否尝试采用电磁技术对其固态组织与性能进行控制；对于焊接件焊接时，由于焊缝金属凝固较快，焊缝的质量难于控制，容易产生应力及变形等缺陷，那么，能否尝试在焊接过程中对焊缝金属施以电磁凝固技术，控制其凝固速度，让焊缝化学成分趋于均匀，从而改善并提高焊缝的质量，也值得我们去研究及考证。

3.2毛坯件的生产方面

对于一些要求有较高性能的机械构件，如最常见的齿轮，轴类零件等，其毛坯件往往是选择锻件、轧制件或挤压件，因为铸造工艺不能满足其力学性能和使用性能的要求。而锻造生产条件差、劳动强度大，对原材料的利用率较低，且生产周期长，锻模的制造成本高，锻件的切削加工性差；轧制件和挤压件的表面质量又难于控制，表面精度低，易产生裂纹等缺陷。若能对这些常用机械构件的毛坯件改用电磁铸造的方式来生产，通过磁场力来控制铸件的凝固过程，获得我们所需要的微观组织与性能，这样，与锻造生产相比，可以改善锻造工人的劳动强度和工作条件，节省成本，提高原材料的利用率，减少其机械切削加工前的热处理工序，提高生产率；与轧制与挤压工序相比，电磁铸造可以控制零件的表面质量，减少表面缺陷，提高力学性能。

3.3毛坯件的选材方面

不同材料的毛坯件，其本身的性能不同。如20钢和45钢，都属于优质碳素结构钢，但是由于含碳量不同，导致其力学性能不同。若均采用轧制的方式制作轴类圆钢毛坯件，45钢的综合力学性能要高于20钢。若将20钢材料以电磁铸造的方式凝固成形来制作圆钢毛坯件，通过晶粒细化，获得中心细小的等轴晶区，且可以辅助安排热处理工序来共同提高其力学性能，从而达到45钢轧制件的综合要求。这样推广开来，不仅可大大节省原材料的成本，而且可改善不同材料的制造及应用范围，拓展材料的利用率。

3.4零件的加工方面

要将经过热加工制得的毛坯件应用于生产，一般均要对其进行切削加工及热处理工序。机械切削加工的主要目的是提高零件的尺寸精度与形位精度，获得符合装配及使用性能要求的零部件。热处理工序是穿插在切削加工工序中，目的是改变零件的力学性能，以满足其加工或使用的需要。任何一种热处理方式均包含加热、保温及冷却三个步骤，不同的金属材料在不同的热处理方式下，其加热温度、保温时间及冷却速度均不相同。若在金属材料热处理工艺中采用电磁技术，观察其对材料固态组织的影响，则可讨论该技术对材料热处理领域的影响程度与可行性。

4材料电磁凝固技术研究方向的探索

对于电磁场在材料凝固过程中的应用，国内外的研究人员已经做出了很多工作，取得了很大进展，但是对电磁场处理影响凝固组织的机理还认识不深，存在很多盲区。这不仅仅是因为电磁场处理是一门错综复杂的交叉领域，而且还因为其研究手段和人们思维的局限性，这些有待于进一步研究和开发。

4.1从铸件材料及凝固方法方面考虑

国内外科研人员对材料电磁过程技术的研究，主要集中在铝合金、低熔点的Pb-Sn合金、Fe-C合金及一些复合材料等方面，在其他一些合金材料的研究还相对欠缺。同时，对于旋转磁场电磁搅拌功能的研究，大部分都集中在钢锭的定向凝固中，对于一些采用同时凝固方法获得的中小型薄壁铸件，电磁凝固技术在这方面的研究和应用还有待深入与提高。

4.2磁场类型及其与电场的交互作用方面

直流磁场及交流磁场对材料凝固过程方面的研究相对比较多，而关于脉冲磁场对材料凝固过程及其凝固组织影响方面的研究工作还有待深入。訾炳涛等人[7]曾采用脉冲磁场对LY12铝合金的凝固组织进行了处理，发现脉冲磁场不仅可以显著细化凝固组织，而且其细化效果要明显比脉冲电流的细化效果好。但对脉冲磁场应用方面有关的新问题、新现象认识还不够多，相信该技术应该有较大的市场前景，可能用于大块非晶和大块金属纳米晶材料的制备[8]。在磁场中通一直流电场，其对材料凝固过程的影响已得到较深入的研究。尤其是直流磁场与直流电场的交互共同作用于金属的凝固过程，使金属细化效果更为显著[9]，并且已经广泛应用于生产。但是对于交流电场或脉冲电场与交流磁场或脉冲磁场的交互作用的研究还不多，其交互作用效果对材料凝固组织的影响结果还不明确，这还需要大量的试验研究来证明该方法的可行性与实践性。

4.3电磁搅拌原理的获取方式方面

在金属凝固过程中，施加交流磁场的作用和目的就是对液相产生电磁搅拌，使金属液处于不同于重力状态下的结晶状态，凝固模式发生变化，成为一种不平衡结晶，从而得到具有优良力学性能的细小晶粒组织。Kobayashi[10]等人曾用在直流磁场中低速旋转模具的办法来实现电磁搅拌过程，并在不锈钢的凝固组织中产生不同比例的等轴晶粒区。那么，对于交流磁场获得的电磁搅拌效果，与在直流磁场作用下通过旋转模具的方式获得的电磁搅拌效果，两者对于凝固组织及机理的影响有什么不同，这方面的研究还不明确，还有待于进一步的研究与证实。

4.4材料电磁铸造时不同的应用参数方面

为了将材料电磁凝固技术更好地应用于铸造生产，得出某种合金电磁铸造的最佳方案，这还需要大量的试验研究及总结，主要包含以下两个方面的内容：其一，对于相同的合金成分，在不同的浇注温度、电磁场强度及铸型温度下，其凝固后的微观组织和力学性能会有何不同；其二，对于不同的合金成分，或是改变同一种合金中合金元素的含量，在相同的浇注温度、电磁场强度及铸型温度下，其凝固后的微观组织和力学性能有何不同。综合各方面的试验数据与结果，从而得出某种合金最佳的电磁凝固方案，包括其合金元素含量的多少、浇注温度的范围、电磁强度的大小及铸型预热温度的取值，以便于更有效地指导及应用于生产。

5结束语

经过几十年国内外研究人员的不懈努力，材料电磁凝固技术已经取得了很大的进展，并且在冶金生产中已得到了广泛地应用。但是，能否拓展材料电磁凝固技术在冶金工业与材料成形加工方面的应用，让其应用于锻压生产、焊接生产及材料的热处理加工工序，这种设想的可执行性和可操作性还需要大量的试验研究与证明。同时，我们还要拓宽材料电磁凝固技术的研究方向，让更多的材料能应用于电磁凝固生产，并且应加大力度研究脉冲磁场及不同磁场与电场的交互作用下对材料凝固组织及性能的影响，从而让这一技术更加完善，以便于形成一套有效的理论体系去更好地指导生产。对材料电磁凝固过程技术的研究具有深远的意义，其研究成果将为人们进一步探索磁场作用下合金中原子和电子运动规律提供新的实践依据和新的线索与思路。从应用的角度来看，可以运用这些新发现的实验结果，指导人们有效地控制合金的原子结构和微组织结构，为有效改变合金的性能提供新的技术手段，拓宽电磁场在材料加工中的应用范围，推动冶金行业的快速发展。

第四篇：冶金业废水回用研究论文

1水质、水量特征及要求

钢铁工业的废水水质、水量根据来源及工艺情况的不同而变化。武钢A排口综合废水闭环回用作为一期工程已于202_年底投于正常运行，A排口汇集炼钢工序、轧钢工序、氧气公司、快餐公司和其它附属厂的合流污废水以及肖家湾、龚家岭附近企业的生产废水和生活污水及雨排水。根据污废水的来源分析，该综合废水成分复杂，主要污染物油含量较大，浓度变化大，水质不稳定等，既含有有机成分，又含有无机成分；既有悬浮态的，又有溶解态的，主要污染源为SS、COD、硬度、油类及铁等；另外，由于各排水点排放污废水时间不尽相同，水质变化大也是其一大特点之一。废水处理规模按Q=8000m3/h(Q=19.2万m3/d)，考虑到滤池的反洗废水和污泥脱水后的滤后水回流到进水调节池:工艺的小时处理流量按Q=8320m3/h考虑；处理后符合要求(见表1)的水进入武钢净化水管网，回用于生产。

2工艺流程的选择

确定综合武钢某综合废水的前期试验研究和实测原水水质BOD5/CODCr=0.15，经过综合分析比较，武钢某综合废水采用物理化学处理工艺，其工艺流程图。

3主要处理构筑物及其设计参数的确定

处理构筑物及其设计参数的合理选择是确保冶金工业综合废水回用处理正常运行的关键[1]。

1)格栅、提升泵站和调节池根据污废水特点，为降低沉淀池的负荷量以及对设备的磨损、管道的堵塞，特别是为延长过滤机板框的寿命，在提升泵站前设置粗/细格栅以拦截较大和较小颗粒很有必要。武钢某综合废水回用处理设有2条格栅渠道(宽度2m)，在每条渠道上设置2级机械自动格栅，粗格栅栅隙25mm，细格栅栅隙10mm。在调节池前部的取水井内安装提升潜水泵。潜水泵设置5台，4台工作，1台备用，其中设2台变频调速泵；提升泵站设计为小时峰值流量8320m3/h，单机能力2080m3/h，出口扬程14m；设1座调节池，分为2格，每格有效容积8325m3，每格设搅拌器4台，搅拌器功率25kW，每立方米搅拌功率10W。

2)前混凝混凝的混合阶段是整个混凝过程的重要环节，混合工艺的选择应遵循快速、充分的原则，G值适当增大，可使混合形成的絮体有较大密度，反之则絮体密度降低，对沉淀池排泥及过滤均不利[2]。经综合比较，武钢某综合废水回用项目采用机械混合方式。快速混合池有关参数为:最大流量Q=8320m3/h，个数2个，接触时间t=3min，单池有效容积V=210m3，快速搅拌器2台，速度梯度>；250s-1，搅拌功率N=11kW。

3)高密度沉淀池武钢某综合废水回用项目采用的是高效、改进型的高密度沉淀池技术。它是一种采用斜管沉淀及污泥循环方式的快速、高效的沉淀池，主要由3部分组成:反应区、预沉-浓缩区以及斜管分离区，是集絮凝、预沉、污泥浓缩、浓缩污泥回流、斜板分离于一体的高效沉淀池。它具备了斜管沉淀池、机械搅拌澄清池的优点，具体表现在:表面负荷高(反应区的SS高达几千ppm)、效率高(上升流速一般在10—35m/h之间)、节约用地(为常规沉淀技术的1/4—1/10)、减少药剂投加量(由于污泥回流可以回收部分药剂，而且循环使得污泥和水的接触时间较长，其耗药量低于其他的沉淀装置)、排泥干度高(排泥浓度在20—100g/L，在石灰软化时可以高达150g/L，完全满足直接脱水的要求，无需再建浓缩池)、水量损失较低(由于外排污泥的浓度较高，其带走的水量也相对较少，和常规静态沉淀池相比，沉淀池的水量损失非常低)、降低初期投资成本和运行成本等等。高密度沉淀池具体设计参数为:处理能力Q=8320m3/h，池总数n=6个；单池最大流量q=1387m3/h；单池总面积S=190m2，斜管面积118m2，斜管内上升流速V=11.84m3/(m2h)；单池排泥泵1台，流量Q=60m3/h；单池污泥循环泵1台，流量Q=60m3/h；紧急状态下，排泥泵可用作污泥回流泵；同时，6座高密度沉淀池配备1台相同规格的完全备用排泥泵。

4)后混凝来自高效沉淀池的出水在进入滤池之前，须进一步混凝反应，以增强滤池的过滤效果和延长过滤周期。武钢某综合废水回用处理后混凝池的具体参数为:最大流量Q=8320m3/h，个数2个，接触时间t=2min，单池有效容积V=36m3，快速搅拌器2台，速度梯度>；250s-1，搅拌器功率N=4kW。

5)滤池组经综合分析比选，武钢某综合废水回用采用的是“V”型滤池。具体参数为:滤池数量8座，单池面积121m2、宽度×长度=4m×15.14m、滤料厚度1.5m、滤料有效尺寸1.35m、滤料之上水高1.2m、过滤速度8.6m/h，反冲洗强度:冲洗水15m3/(m2h)、冲洗气55m3/(m2h)、交叉冲洗水7m3/(m2h)，冲洗水泵3台、2用1备，型式为卧式-离心，流量Q=910m3/h、扬程H=8m，气洗风机3台、2用1备，型式为罗茨，流量Q=3330nm3/h。

6)清水池及加压泵站经处理后符合要求的清水进清水池储存，由加压泵站内的清水泵连续送用户使用。武钢某综合废水回用项目清水池设置于滤池底层，清水池容积4000m3，2格。回用水泵设置于滤池的反冲洗泵房内，水泵采用大小泵配合调节方式，具体参数:设有5台大型卧式离心回用水泵，Q=8000—12000m3/h，3用2备、单机Q=2667m3/h，H=62m，同时，泵站内设有1台小型调节泵，具体参数:Q=1200m3/h，H=62m。

7)污泥脱水武钢某综合废水回用项目采用的是板框压滤机脱水。脱水系统设计为每天工作24h，每周工作7d，3套压滤机(2用1备)处理设计产生的污泥量。板框压滤机的一个工作周期为2.5h，每天各工作10个周期。平均产泥量为64t/d，板框压滤机为全自动脱水，工作压力为1.2×106Pa，压滤机的规格为:板尺寸1600mm×1600mm，泥饼含固率≥40%，单台板数136块，单台过滤面积600m2；设有3台变频进泥隔膜泵:Q=60m3/h，P=1.2×106Pa；同时，设有1台高压冲洗泵:Q=12m3/h，P=1.0×107Pa。

4化学处理

在冶金工业综合废水处理回用过程中，根据物理处理工序的需要，必须选择合适的加药化学处理，药剂种类的选择、投加量、投加地点、投加方式须根据污水水质、回水水质要求和处理工艺确定[3-6]。武钢某综合废水回用处理首先在污水进入高密度沉淀池的絮凝区进行絮凝前，在前混凝池内投加混凝剂PFS和石灰。具体规格参数为:PFS形态为铁含量大于9%的溶液，设有3台速控比例调节计量加药泵，2用1备，Q=300L/h；石灰浆由螺杆泵变频投加，石灰浆由熟石灰粉末(Ca(OH)2纯度≥92%，粒径200目)和水配制而成，设有3台螺杆计量加药泵，2用1备，Q=10m3/h；其次，在高密度沉淀池的反应区和污泥循环管路上投加聚合物电解质PAM，投加的PAM由粉末状的PAM聚合物和水配制而成，投加泵将液态PAM送入相应的投加点，最大设计投加量Q=1.5mg/L，溶液浓度2g/L，设有7台比例调节投加螺杆计量泵，6用1备，Q=1050L/h；再次，在后混凝池投加PFS溶液和硫酸，硫酸浓度为98%，平均投加量Q=20mg/L，设有3台变频调节投加隔膜计量泵，2用1备，Q=70L/h。后混凝池混凝剂的投加设施与前混凝设置在一起，设有3台后混凝速控比例调节计量加药泵，2用1备，Q=30L/h。最后，滤池出水采用投加次氯酸钠消毒，浓度为150g/L有效氯，设有2台投加泵，1用1备，Q=550L/h。

5运行效果

冶金工业综合废水回用在保护环境、节约水资源等方面，经过生产实践检验，已显示出其巨大优越性。下面以武钢某综合废水由直排长江改为闭环回用的实际运行资料为基础，对其效益进行分析对比。1)具有显著的环境效益避免了对水体的热污染和水质污染，免交很可观的排污费，同时，也减少了对水资源费的交纳，保护了环境，合理地利用了水资源。按有关规定该综合排水需交纳排污费0.1元/t，武钢用水收取水资源费0.1元/t，因此，闭环回用较直流系统年少交排污费和水源费共计:8000×24×365×0.1+8000×24×365×0.1=7008000+7008000=1402(万元/a)。2)节水效果显著由直排改闭环回用后，该系统水全部用于武钢生产水用户的补充水，扣除水资源费，武钢净化水价格按0.35元/t计算，年节约净化水费用:8000×24×365×0.35=2453(万元/a)。3)增加电费和药剂费按现场实际运行资料统计，由直流改为闭环回用后，年增加电耗费用501万元/a。同时，增加了药剂费700万元/a，则年增加电费和药剂费:501+700=1201(万元/a)。4)社会效益显著从实际运行情况看，直流改闭环回用后，可满足武钢的正常生产需要，供水压力和水质得到了更好保证，消除了过去末端供水压力低、水质波动影响生产的现象；从根本上改善了厂容环境；对北湖的生态恢复起到了积极的推动作用，受到上级主管部门一致好评；污水不再外排，保护了自然水体不受污染，排水管渠不致因污泥含量多而造成堵塞，大大减少了排水管渠的清挖、维护、维修费用；就近供水，避免了原净化水长距离输送的动力费用和动力设施及管网维护费用，同时，避免了原部分净化水管网年久失修而造成的管网泄露现象。因此，其社会效益是巨大而无法估量的。

6结语

应用运行实践证明:该工业综合废水回用水处理工艺技术是先进的、可靠的，具有工艺简单、成本低、处理效果好等特点；探索的运行管理经验是成功、可行的；直流改闭环回用后，确保了武钢正常生产需求，同时显示出了其巨大的环境效益、经济效益、技术效益和社会效益，符合国家循环经济政策和节能减排要求，为加大冶金乃至其它行业的可持续发展力度，提供了理论和实践依据，具有推广价值。

第五篇：冶金业PLC技术研究论文

1PLC的选型

PLC选型方式灵活，根据控制对象和控制任务的不同，我们可以选择不同型号的PLC及其模板类型和数量。首先我们根据具体的控制任务决定出需要采集和控制的点数，即DI/DO点数和AI/AO点数，然后像搭积木一样搭出所需PLC的模板配置及其模板的数量。一般来说：点数在100点以下，选用S7-200系列；点数在1000点以下，选用S7-300系列；点数在1000点以上，选用S7-400系列；模板的数量等于点数除以单个模板的通道数。因此唐钢冷轧厂———镀锌生产线所采用的PLC就是S7-400系列。

2西门子PLC的连接方式

西门子PLC的连接方式主要有以下2种：

（1）下位连接，即PLC与远程单元的连接，就是主站与从站单元的连接。西门子PLC可以通过PROFIBUS-DP通讯方式与ET200系列远程站构成分布式自动化系统，方便的实现现场级自动化。PROFIBUS-DP通讯数据传输率最大为12Mbit/s，从I/O传送信号到PLC控制器只需短至毫秒级的时间，确保了从单元层到现场层的集成通信。这种连接使现场只有一根总线，彻底避免了多电缆硬线连接容易造成的故障，简化了施工与维护。

（2）同位连接，即PLC与PLC之间的连接主要是多台PLC主站之间连接。多台PLC通过通讯模板连接在一起，在S7网络组态中指定2台PLC的伙伴关系，就产生共同的ID号，用来识别网络上构成伙伴通信关系的2台PLC，再通过S7的标准功能FC5（AG-SEND）和（AG-RECV）编程定义数据的发送与接收。如果采用的通讯模板是PROFIBUS网卡，构成伙伴通信关系的2台PLC采用FDL协议；如果采用的通讯模板是工业以太网网卡，构成伙伴通信关系的两台PLC采用ISO协议。

3INTOUCH操作站

上位监控软件INTOUCH是西门子公司推出组态软件平台，它可用于自动化领域中所有的操作员控制和监控任务。INTOUCH使用方便功能强大，使用INTOUCH组态软件可开发出较强的组合画面。以下是INTOUCH组态软件所具备的一些功能：

（1）显示功能：用图形实时地显示生产线上各个设备的运行情况，动态显示生产工艺流程；动态显示模拟量信号、开关量信号、各种累计信号的数值，通过按钮、开关、信号灯、颜色、百分比、填充等手段实时生动地表达出来。

（2）数据管理：能够建立和产生数据库，操作信息库，故障信息库。

（3）数据处理：在INTOUCH的曲线跟踪功能中，它既可以显示实时数据，也可查询历史数据。

（4）报警功能：当某一模拟量（如温度，压力，流量等）超出给定范围或某一开关量（如电机启停，阀门开关等）发生变位时，根据不同的需要发出不同等级的报警。

（5）报表功能：即时报表，日报表，月报表，年报表。

（6）安全功能：按不同的操作级别分别加密，不同级别的操作员操作权限不同。

（7）打印功能：可以实现报表和图形的打印，以及各种报警的实时打印。

（8）INTOUCH操作站硬件基础是工控机和工业网卡，软件构成为WIN98/NT/202_系统。

4西门子工业通讯网络

（1）工业以太网ETHERNET：工业以太网是基于国际标准的网络，专为工业应用而优化设计。工业以太网技术上与1EEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP通讯协议。工业以太网是基于1EEE802.3的强大的区域和单元网络。

（2）现场总线PROFIBUS网：现场总线是指将现场设备与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点，是工业控制网络向现场发展的产物。PROFIBUS主要由PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-DP三部分组成。其中PROFIBUS-DP是一种高速（传输速率9.6kbps～12Mbps）、经济的设备级网络，主要用于现场控制器与分散I/O之间的通讯，可满足交直流调速系统快速相应的时间要求；PROFIBUS-PA用IECII58-2标准，传输速率为31.25kbps，提供本质安全特性，适用于安全性要求较高以及由总线供电的场合；PROFIBUS-FMS主要解决车间级通信问题，完成中等传输速度的循环或者非循环数据交换任务。唐钢———镀锌车间采用的就是PROFIBUS-DP通讯。

5结语

由西门子可编程控制器和INTOUCH操作站构成的监控系统解决了整个系统实时集中控制和各种数据的在线管理问题，实现了对控制目标的直接数字化控制，大大提高了控制过程的技术水平。西门子PLC技术在唐钢一期镀锌生产线的自动控制系统的应用实践证明该系统具有良好的稳定性，可操作性，完全达到设计的控制要求。