時間：2023-05-30 10:43:26
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇冶煉設備，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
近年來，鋼鐵冶煉機械設備故障診斷技術得到了長足的進步與發展。目前故障診斷技術水平相對較高的區域為美國，不僅能夠發明出不同種型號的監測設備，還能夠提出很多有效的監測手段，目前已經在發達國家得到了較為廣泛的運用。我國的鋼鐵冶煉機械設備故障診斷起步較晚，最初的設備故障診斷技術發展于20世紀80年代初。隨著技術的不斷進步，設備診斷系統已經成為關鍵設備運行的必要軟件之一，特別是目前智能專家故障診斷技術已經運用得相當成熟。最為成熟的鋼鐵冶煉機械設備故障診斷技術應用在大型的旋轉型機械中，目前已經在此領域內發展出20多種故障診斷系統以及數據監測體系。設備故障診斷技術是多個學科的綜合體，需要很多學科共同交叉形成新的學科，為我國鋼鐵冶煉工業的蓬勃發展做出了很大的貢獻。
2鋼鐵冶煉機械設備故障診斷相關理論研究
第一，以系統數學模型為基礎的鋼鐵冶煉機械設備故障診斷方法。此方法主要以建立數學模型為基礎，將當前的鋼鐵冶煉作為基本理念，運用多種先進的Luenberger觀測器、等價空間方程、Kalman濾波器、參數模型估計手段進行鋼鐵冶煉機械設備的故障診斷與分析工作。其工作時需要與整個控制系統相結合，最終可以形成設備運行監控、系統修復及重構的故障診斷流程。但是此方法對于數學模型的精確度要求極高，由于數學模型建立時邊界條件的局限性，會忽略一些較為重要的要素。第二，以輸出信號處理為基礎的鋼鐵冶煉機械設備故障診斷方法。利用小波分析等信號處理手段將鋼鐵冶煉機械設備運行期間特定的信息進行處理，對信號的特點進行科學分析，提取異常信號，及時采取措施進行診斷與故障處理。例如速度傳感器收集的是速度信號，溫度傳感器收集的是溫度信號，將此信號進行實時監測，一旦發現溫度信號異常，則表示該設備已經出現故障?，F階段運用比較廣泛的信號處理方法還包括譜分析方法、時間序列特征提取方法、自適應信號處理方法等。這些信號處理方法不會依靠某一數學模型，適應能力較好。通常情況下鋼鐵冶煉機械設備故障診斷會運用到小波變換、時間序列特征提取等手段進行處理。第三，以人工智能為基礎的鋼鐵冶煉機械設備故障診斷方法。隨著數學建模與信號處理方法的不斷發展，人工智能診斷成為設備故障診斷中的主流，獲得了顯著效果。人工智能診斷的優勢在于不需要針對復雜的設備運行體系建立復雜的數學模型，設定復雜的體系。其理論主要運用了人工神經網絡預測、模糊數學理論，是解決較為復雜的大型機械設備的首選檢測方法。此類智能診斷方法包括了專家智能診斷系統、模糊邏輯智能診斷系統、神經網絡預測診斷系統、故障管理診斷系統等。第四，其他鋼鐵冶煉機械設備故障診斷方法。目前，除了主流的鋼鐵冶煉機械設備故障診斷以外，還發展了眾多有特色的故障診斷方式，比如設備運行模式診斷識別方法、灰色關聯系統診斷識別方法等。與此同時，隨著各個方法的不斷發展，也發明了多種方法相互耦合的混合型診斷方法。
3鋼鐵冶煉機械設備故障診斷技術分析
應用于鋼鐵冶煉過程中的機械設備有很多種，大多都是不同的傳動設備以及液壓設備，例如輸送裝置、檢測裝置、液壓設備、傳動設備等。機械設備的性能好壞直接影響著鋼鐵冶煉過程的效率和質量。因此，在冶煉過程中要定期對這些設備進行檢測、及時地維修保養，確保它們的工作性能，這是鋼鐵冶煉過程能否順利進行的前提。鋼鐵冶煉的環境特殊，工作環境比較惡劣，涉及到的機械設備眾多，設備故障診斷系統的建立是必要的，其工作原理主要是根據機械設備的振動特點來進行，同時收集溫度、壓力、轉速等各種參數的詳細數據，通過這些詳細的數據能夠清楚分析出機械設備的工作運行狀況以及可能會發生的故障破壞，能夠及時地做出相應的處理對策。具體來講，此設備故障診斷系統的中心是計算機系統，分為獨立的采集模塊、檢測模塊以及數據處理模塊，主要過程有：（1）通過傳感器將機械設備的工作情況信號反饋到計算機系統，包括機械振動情況、工作溫度情況以及設備壓力情況等；（2）提取特征信號。不同的傳感器采集到的是不同的信號數據，對應地將信息傳遞到主機系統，例如速度傳感器收集的是速度信號，溫度傳感器收集的是溫度信號；（3）信號處理過程。傳感器所收集到的信號要進行相應的提取處理；（4）將提取到的信號進行故障處理，通過數據分析對設備當前的工作情況和工作狀態進行分析，及時做出相應的處理和決策。
4鋼鐵冶煉行業對于常見設備的故障處理措施
對于鋼鐵冶煉過程中常見的設備故障，大多都是通過設備的振動異常判斷處理的，一旦設備出現了異常振動，往往是設備發生機械故障的提示。這是必須要引起大家重視的現象，盡快組織相關人員對其進行檢測檢查，發現問題并且及時將隱患消除，防患于未然，才能保證機械設備的正常運轉，否則一旦發生故障，不僅會影響到生產工藝，而且還會給鋼鐵冶煉過程帶來不可估量的損失，更嚴重的還有可能帶來人身傷害。依據機械設備發生故障的不同零部件，本節主要分析了常見故障的處理方法：第一，轉子不平衡的故障處理分析。轉子在轉動過程中，其上面的每個質點都會產生離心力，在不平衡的情況下，離心力是無法相互抵消的，從而導致離心力的不平衡，通常情況下，轉子不平衡是通過頻譜圖來顯示的。對于新設備來講，要綜合考慮不同的因素：假如出現異常振動的是剛性轉子，那么要明確其轉速最大值是多少，進行轉速的對比，之后得出具體的結論。區分出相位，才能真正了解設備發生異常振動的原因，并對不同的原因做出不同的分析和解決。相位和頻率保持一致，可以判定是基礎共振，如果各個質點的離心振幅是有差速的，那么其原因就是由于轉子的不平衡導致的。第二，齒輪的故障處理分析。一般情況下采用頻域診斷和時域診斷兩種方法來對齒輪所出現的各種故障進行診斷。齒輪的工作狀態決定了其齒面之間的轉動力隨著齒輪的轉動在不斷變化，很明顯其剛度也是在不斷變化的。不管齒輪是否處于正常的工作情況，其振動總是不能避免的，表現在譜圖上就是會出現邊頻帶。頻譜圖和波形圖都能夠反映出設備的振動，所以在時域中也能對其進行分析，不過需要振動加速度等數據信息，最重要的是減少其他噪音的干擾。第三，滾動軸承的故障處理分析。在正常工作過程中，軸承所產生的振動對其本身都會有所傷害，不同的部位發生損壞，發出的振動聲音是不同的，對此可以通過不同的振動聲音判斷出現損傷的部位，載荷不同，部位不同，測量出來的數據肯定不同，并且能為之后的測量提供良好的信息前提基礎。當前主要采用的測量軸承是否出現故障主要有兩種途徑：（1）脈沖信號接收法，此種方法主要是依據軸承出現腐蝕或者壓痕的情況下所產生的脈沖信號進行分析。軸承表面的腐蝕或者裂痕等缺陷會使得脈沖信號產生不同的發射頻率，在短時間內可以通過計算獲得。不過由于其脈沖頻率較低，很多時候依靠聽覺就可以進行初步判斷；（2）諧振信號接收法。此種方法主要是依據零件本身的固有頻率。任何零件都有其固有的振動頻率，運轉過程中的軸承也不例外，同樣這些頻率都可以經由儀器進行檢測。軸承的缺陷會導致運轉中的振動沖擊，并且引起其他零件的振動。反映到傳感器上，被濾波器所接收，強振動信號可以更好地反映出軸承所出現的故障，給大家一個很好的警示。
5結語
關鍵詞：鋼鐵行業；故障診斷；解決方案
中圖分類號：F416.31 文獻標識碼：A
1 鋼鐵行業的簡介
鋼鐵行業是以從事黑色金屬礦物采選和黑色金屬冶煉加工等工業生產活動為主的工業行業，它包括金屬鐵、鉻、錳等其它礦物采選業、煉鐵業、煉鋼業剛加工業、鐵合金冶煉業、鋼絲及其制品業等行業，是國家重要的原材料工業之一。原材料的分類：鋼鐵生產的原材料主要包括鐵礦石、錳礦石、鉻礦石、石灰石、耐火粘土、白云石、菱鐵礦等礦物質的原礦機器成品礦、人造塊礦、鐵合金等化工產品，耐火材料制品，碳素制品等。鐵是鋼鐵產品的初級產品，經過進一步冶煉就可以得到鋼，鐵經過直接冶煉得到的產品是粗鋼，粗鋼經過鑄、鍛等方法處理加工就可以成為日常使用的鋼材。
2 異常振動帶來的影響
假如在冶煉工業生產中，機械設備出現異常振動，那么可能是設備內部出現了潛在的故障，這是大的嚴重的故障發生的前兆。專業人員要對這種現象給予高度的重視，一旦發生異常振動，就要對機械設備進行仔細檢查，將隱患提前消除。假如對這種異常振動不予理睬，那么一旦故障真正發生時，后悔給企業的生產造成極大的影響，進而影響工藝質量，甚至會威脅人身安全。所以，一定要對機械設備出現的振動給予高度關注，根據振動出現的不同位置，對原因進行判斷，找到故障發生點，消除隱患，保證工業生產的安全性。另外，轉子不平衡在機械設備的工作中也會造成一定的影響，由于轉子的轉動帶動真個系統的運行，那么在整個過程中會產生離心力的作用，它有轉子旋轉的速度決定。所以，一旦出現頻率幅度的巨大變化，可以判斷是由振動產生的不平衡引起的。
3 焊接帶來的弊端焊接的弊端
我們已經知道，激光焊接技術是一種新興的高科技焊接技術，激光焊接是利用高能量的激光脈沖對微小區域內的局部加熱，激光輻射的能量通過熱傳導向溶化后形成特定熔池來達到焊接目的。它主要是針對薄壁材料、精密零件等進行焊接疊焊。可實現點焊、對接焊、疊焊、密封焊等，焊縫寬度小，熱影響區小，變型小?？煽刂?，易實現自動化。但是它也同傳統的焊接技術一樣，有它自身的局限性。鋼鐵行業中，焊接主要研究對象是熔化焊，而其中明弧焊問題最大。第一，電弧焊的主要有害因素是焊接過程中產生的煙塵一電焊煙塵。特別是焊條手弧焊。如果長期在作業空間狹小的環境里來焊接鋼鐵，而且在衛生防護不好的情況下，會對呼吸系統等造成危害，嚴重時易患電焊塵肺。第二，有毒氣體在濃度比較高時會引起中毒癥狀。其別是臭氧和氮氧化物，它們是電弧高溫輻射作用于空氣中的氧和氮而產生的。第三，弧光輻射是所有明弧焊共同的有害因素，由此引起的電光性眼病是明弧焊的一種特殊職業病。弧光輻射還會傷害皮膚，而且會損壞棉織纖維。最后，有色金屬氣焊時的主要有害因素，是熔融金屬蒸發于空氣中形成的氧化物塵煙，和來自焊劑的毒性氣體。
4 故障診斷的主要理論和方法
1971年Beard發表的博士論文以及Mehra和Peschon發表的論文標志著故障診斷這門交叉學科的誕生。發展至今已有30多年的發展歷史，但作為一門綜合性新學科――故障診斷學――還是近些年發展起來的。從不同的角度出發有多種故障診斷分類方法，這些方法各有特點，但從學科整體可歸納以下幾類方法。
4.1 基于系統數學模型的診斷方法：該方法以系統的數學模型為基礎，以現代控制理論和現代優化方法為指導，利用Luenberger觀測器、等價空間方程、Kalman濾波器、參數模型估計與辨識等方法產生殘差，然后基于某種準則或閥值對殘差進行分析與評價，實現故障診斷。該方法要求與控制系統緊急結合，是實現監控、容錯控制、系統修復與重構等的前提、得到了高度重視，但是這種方法過于依賴系統數學模型的精確性，對于非線性高耦合等難以建立數學模型的系統，實現起來較困難。如狀態估計診斷法、參數估計診斷法、一致性檢查診斷法等。
4.2 基于系統輸入輸出信號處理的診斷方法：通過某種信息處理和特征提取方法來進行故障診斷，應用較多的有各種譜分析方法、時間序列特征提取方法、自適應信號處理方法等。這種方法不需要對象的準備模型，因此適應性強。這類診斷方法有基于小波變換的診斷方法、基于輸出信號處理的診斷方法、基于時間序列特征提取的診斷方法。基于信息融合的診斷方法等。
2 鋼鐵行業中故障診斷技術的應用
鋼鐵行業中的主要機械設備是各種傳動設備和液壓設備，如軋機、傳送帶、各種風機等。它們的工作狀況決定了生產效率和鋼鐵冶煉的質量，對這些設備狀態的在線檢測，能夠及時、準確的檢測出生產設備的運行狀況，并給出相應的操作和建議。因此建立相應的故障診斷系統對整個系統的正常運行特別重要。主要原理是以運動機械的振動參量檢測為中心，輔助以溫度、壓力、位移、轉速和電流等各種參數的采集，從而對這些大型傳動設備的狀態進行分析和判斷，再進行相應的處理。整套故障診斷系統由計算機系統、數據采集單元、檢測元件、數據通訊單元以及專業開發軟件組成。機械振動是普遍存在工程實際中，這種振動往往會影響其工作精度，加劇及其的磨損，加速疲勞損壞；同時由于磨損的增加和疲勞損壞的產生又會加劇機械設備的振動，形成一個惡性循環，直至設備發生故障，導致系統癱瘓、損壞。同時機械設備的工作環境也是造成機械設備發生故障主要原因之一，因此，根據對機械振動信號和工作環境溫度、濕度的測量和分析，不用停機和解體方式，就可以對機械的惡劣程度和故障性質有所了解。同時根據以往經驗建立相應的處理機制庫，從而針對不同的故障做出相應的診斷和處理。
結語
建立在現代故障診斷技術上的鋼鐵冶煉設備故障診斷系統，可對設備的運行狀態進行實時在線檢測、通過對其監測信號的處理與分析，可真實地反映出設備的運行狀態和松動磨損等情況的發展程度及趨勢，為預防事故、科學合理安排檢修提供依據，可以提高設備的利用效率，產生了很大的經濟價值，對此類故障診斷系統的研究有很深遠的意義。
參考文獻
[1]李菲.焊接方法與設備[M].北京：化學工業出版社，2008.
[關鍵詞]鉛冶煉技術 閃速煉鉛技術 進步 展望
[中圖分類號] TF812 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-4-66-1
目前，已經進入節能環保的新時期，如何在確保達到節能目標的同時保證鉛產量的需要，已成為新時期背景下的鉛冶煉企業共同面臨的問題。因而在做好鉛冶煉技術分析的基礎上，還應對現有的鉛冶煉技術進行改進，進而促進鉛冶煉技術進步的同時達到上述的雙重目標?；诖耍P者結合自身工作實踐，就此展開以下幾點探究性的分析。
1基于鉛冶煉技術現狀的幾點概述
1.1常見的鉛冶煉技術
在我國鉛冶煉行業中，常見的鉛冶煉技術主要有以下幾種：一是利用燒結―鼓風爐進行鉛冶煉；二是卡爾多爐鉛冶煉技術；三是澳斯麥特鉛冶煉技術；四是氧氣底吹熔池鉛冶煉技術；五是水口山鉛冶煉技術；六是基夫賽特鉛冶煉技術；七是HUAS閃速鉛冶煉技術。其中，燒結―鼓風爐鉛冶煉技術最為落后，且能耗大，但由于經濟性強，因而目前仍廣泛應用，而基夫賽特鉛冶煉技術和HUAS閃速鉛冶煉技術是最為先進的鉛冶煉技術。
1.2閃速鉛冶煉技術的特點
在上述的多種鉛冶煉技術中，基夫賽特鉛冶煉技術和HUAS閃速鉛冶煉技術均屬于閃速煉鉛技術。因而為了促進鉛冶煉技術的發展，就必須加強對閃速煉鉛技術的改進，但是在改進之前，必須對其特點有一個基本的認識。就筆者多年的工作實踐來看，該技術具有的特點主要體現在以下幾個方面：
一是對原料具有較強的適應性。在應用過程中，不僅可以利用閃速熔煉爐對品位較低的鉛精礦進行直接處理，而且還能在對鉛精礦進行處理的同時配以相應的鋅浸出渣，進而達到鉛鋅聯合生產的目的。
二是煙氣量很小。在利用閃速鉛冶煉技術進行鉛冶煉時，由于主要選用高富氧、純氧等進行冶煉，不僅能夠降低氮氣升溫過程中熱量的消耗，而且能有效的降低煙氣量，尤其能將氧氣中二氧化硫的濃度提升[1]。
三是風壓低且運行成本低廉。在鉛冶煉過程中應用閃速鉛冶煉技術，所采用的風壓為20千帕左右，其運行的風壓遠比上述其余五種工藝所采用的風壓要低，同時還降低了設備運行的成本。這是因為進入熔煉爐的粗鉛礦都經過預熱和干燥之后才進行冶煉，因而入爐的粗鉛礦的含水量經常低于1%，從而有效的預防水蒸氣滲入冶煉的延期之中，不僅能降低水蒸氣對熱量的消耗，還能降煙氣量降低，進而降低設備運行費用的目的。
四是具有較大的規模彈性，且便于擴產潛力的提升。在擴產過程中，利用閃速鉛冶煉技術只需在沉淀池、反應塔以及上升煙道等部位，結合熱負荷的邊和和物流的實際進行適當的改造，便能達到擴產的需要，而這主要得益于其規模彈性較大，且具有較大的擴產潛力。而且在生產過程中不用頻率的更換各種冶煉裝置，能有效的提升作業效率，即使間歇性作業也不會帶來多大的影響，同時提高冶煉爐的使用壽命，尤其是爐體具有較強的密閉性和開口少的特點，加上工況穩定，因而能有效的維持爐內的負壓，所以不會有煙塵和煙氣排出，因而極大的提高了其環保性。
2加強鉛冶煉技術的改進促進鉛冶煉技術進步的展望
通過上述分析，我們得知閃速鉛冶煉技術具有無可比擬的優越性，但其發展與閃速銅冶煉技術存在較大的差別，因而應借鑒閃速銅冶煉技術的演變過程中，加強對鉛冶煉技術進步的改進，從而更好地促進鉛冶煉技術進步。以下筆者以基夫賽特鉛冶煉技術為例，就鉛冶煉技術的改進技術做出以下幾點分析，以更好地促進鉛冶煉技術進步[2]。
一是加強冶煉爐內部反應塔和噴嘴的改進。在應用基夫賽特鉛冶煉技術過程中，由于其冶煉爐采用的的反應塔為方形，且與四個文丘里噴嘴相搭配，其頂部的加料裝置十分復雜，且具有復雜的管道，因而在檢修和維護方面十分不便，尤其是反應塔存于死角之內，因而必須加強對其的改進。在改進過程中，應借鑒閃速銅冶煉技術應用時采用的銅閃速爐，選用圓形的反應塔，并與中央擴散型噴嘴相搭配，不僅其配置十分簡單，而且爐體具有較大的強度，可以均勻的布料，與傳統的冶煉爐相比，其具有的優勢便會直觀的體現出來，因而通過對冶煉爐內部反應塔和噴嘴的改進，有助于維修的同時便于粗鉛礦的冶煉。
二是加強對冶煉爐反應塔中水套的改進。在應用基夫賽特鉛冶煉技術過程中，由于其冶煉爐采用的的反應塔均采用銅水套對其包圍，而這就會導致爐體造價的加大，加上冷卻水會將大量的熱量帶走，從而加大冶煉能耗。因而為了降低能耗，應借鑒閃速銅冶煉技術應用時采用的銅閃速爐中布置的三明治銅水套，并在確保反應塔熱負荷合理的原則下，盡可能地將銅水套設置的數量減少，進而在降低工程造價的同時減少能耗。
三是加強對冶煉爐中電熱段的改進。在應用基夫賽特鉛冶煉技術過程中，由于其冶煉爐采用的電熱段具有能耗較大的特點，加上爐體的配置十分復雜，尤其是提升液壓的電極可能存在泄漏液壓油的安全隱患，因而必須加強對其電熱段的改進，在改進過程中，應采用熱態鉛渣側吹還原技術，利用熱態渣側吹將電熱段改進，進而避免應用電熱段帶來的安全隱患。
四是加強立式磨精礦干燥破碎技術的應用。閃速熔煉需要物料干燥并破碎到一定粒度以下，目前已有的工業實踐均采用了球磨機作為破碎設備。該設備功率大、噪聲大、粉塵泄露大，并非理想的破碎設備。在銅的閃速吹煉工程中，立式磨已普遍用于冰銅的破碎和干燥，效果良好。與球磨機相比，功率小、設備密閉、粉塵污染少，在未來鉛閃速冶煉中其大有用武之地[3]。
3結語
綜上所述，對鉛冶煉技術進行分析及鉛冶煉技術進步的改進具有十分重要的意義。作為新時期背景下的鉛冶煉企業，必須緊密結合時展的需要，始終堅持節能環保和低碳的原則，充分意識到閃速鉛冶煉技術的特點，并加強對鉛冶煉技術的改進，以促進鉛冶煉技術進步，最終促進鉛冶煉行業走向低碳、環保、節能的可持續發展道路，實現鉛冶煉企業的轉型和快速升級。
參考文獻
[1]胡振華，潘劍波.鉛冶煉煙氣治理技術進步研究[J].湖南有色金屬，2002，01：35-37+53.
關鍵詞：泡沫柱 有色冶煉 脫硫 應用
隨著人類社會的發展，化石燃料的的使用量越來越大，SO2等有害氣體的排放量也逐年增加。實際上，大氣中的二氧化硫不僅僅來自化石燃料的燃燒，還來自工業廢氣的排放。我國有色金屬冶煉業近年來得到了很大的發展，有色金屬冶煉作為冶金業的重要組成部分，其過程需要排放大量的SO2廢氣，這是冶金業排放二氧化硫的主要來源。
隨著生態環境的日益惡化，對工業生產中有害氣體排放的控制于處理刻不容緩，有色金屬冶煉業作為冶金工業的重要組成部分，自然在控制有害氣體排放工作中承擔著重要責任。目前工業上對SO2廢氣處理的一般方法為：先通過一系列復雜工藝回收利用制取硫酸，然后再進行脫硫直至廢氣中二氧化硫濃度達到國家規定的排放標準才可以排放到大氣中，對于本身二氧化硫濃度就不高、回收價值不大的廢氣，就可以直接進行脫硫，然后排放到大氣中。
一、泡沫柱洗滌技術的原理和優勢
1.泡沫柱洗滌技術的原理分析
如圖（1）所示，泡沫柱洗滌技術的基本原理是利用快速大量翻動的泡沫表面積大、更新速度快的特點，含有大量二氧化硫分子以及其他雜質微粒的廢氣在經過泡沫時被泡沫吸附，由于泡沫表面積大、更新速度快，因此二氧化硫分子及微粒的吸附率很高，從而達到高效的廢氣洗滌效果。
圖（1） 泡沫柱洗滌技術基本原理圖
2.泡沫柱洗滌系統的組成及工作機制
由于工業中處理廢氣的工藝流程各不相同，為了滿足不同工藝的實際需要，一般的泡沫柱洗滌系統有兩種，分別是同向噴射器和反向噴射器（結構圖見圖（2），而在實際的工業生產中，后者的使用幾率高于前者。反向噴射器是一種充分利用泡沫柱洗滌技術的典型裝置，在有色金屬冶煉廢氣處理過程中扮演者重要角色，也是有色金屬冶煉廢氣處理工作的核心部分。
圖（2）反向噴射器的構造和工作機制
3.泡沫柱洗滌技術的優勢
就目前的技術水平來講，在工業廢氣處理這個領域，泡沫柱洗滌技術以其創新合理的設計和低廉的成本具有明顯的技術優勢，目前正在采用泡沫柱洗滌技術進行廢氣處理的有色金屬冶煉企業有很多。
泡沫柱洗滌技術的優勢主要體現在以下幾個方面。
3.1吸附率高。泡沫柱洗滌技術創新性的采用了快速翻動的泡沫作為洗滌材料，充分利用了強烈翻動的泡沫表面積大、更新速度快的特點，對微粒的吸附效果明顯。利用泡沫柱洗滌技術組成多級洗滌系統可獲得更高吸附率的洗滌效果，實踐顯示，廢氣中的微級顆粒再通過三級泡沫柱洗滌系統之后的被吸附率超過了99%。
3.2可洗滌廢氣量的范圍大。泡沫柱洗滌系統對于廢氣量的變化具有較強的穩定性。很多洗滌系統對廢氣的通過量要求苛刻，一旦廢氣通過量發生較大的波動，吸附效率就會大大降低，穩定性不好。而泡沫柱洗滌系統因為是通過大量快速翻動的泡沫來對廢氣中的顆粒進行吸附，對廢氣的量的要求比較寬松，一般情況下，泡沫住洗滌系統可以在保證吸附效率的前提下對最佳氣體量的1.5倍到2倍的氣體量進行洗滌。性能穩定：一般的洗滌系統對循環液的固體雜質含量要求很高，一般情況下，當循環液的固體雜質含量超過3%，洗滌系統就無法正常工作，形成這種約束的原因是噴嘴的直徑限制了循環液的固體雜質含量。而泡沫柱洗滌系統采用的是大口徑的噴嘴，及時循環液中的固體雜質含量很高，洗滌系統也能正常工作，并且保證正常的吸附效率，泡沫柱洗滌系統對循環液固體雜質含量的限制范圍是一般洗滌系統的6～7倍。
3.3操作方便、成本低廉。泡沫柱洗滌技術雖然在技術上取得了很大程度的創新，但是泡沫柱洗滌器的構造并不復雜，操作起來也很方便，設備體積小便于安裝和移動，成本低廉，可以為企業節省大量資金，一般情況下安裝一套泡沫柱洗滌系統所需要的經費是普通洗滌系統的1/3。
二、泡沫柱洗滌技術在實際中的應用
1.處理有色金屬冶煉產生的以SO2為主的廢氣
一般情況下，在有色金屬的冶煉過程中，廢氣中SO2的含量不同，處理方法也有所不同。一般當廢氣中SO2含量低于0.5%，直接進行適當的脫硫處理使廢氣中SO2含量低于國家規定的排放標準即可排放到大氣中；當廢氣中SO2含量高于3%，為了循環利用，充分利用資源，可以以廢氣為原料，經過一系列工藝制取H2SO4；而SO2在兩者之間的情況用傳統的處理方法處理起來就非常困難。泡沫柱洗滌技術對于處理SO2含量介于兩者之間的廢氣效果非常明顯，在目前該技術領域處于領先地位。
湖南銀星公司10萬噸每年的富氧底吹鉛冶煉廠，每年都會產生大量的SO2廢氣，該冶煉廠產生的廢氣成分如下表（3）所示。
表（3）銀星公司鉛冶煉廠廢氣成分表
該表顯示，廢氣中主要污染氣體為SO2，濃度達到了0.8%，如果直接排放到大氣中，對環境的污染作用是巨大的。
該冶煉廠擁有一套完善的廢氣脫硫設備，該設備以泡沫柱洗滌技術為基本核心原理，通過一系列流程可以對廢氣中的SO2進行有效的吸附。該設備主要由氧化塔、噴淋塔、泡沫柱洗滌器等部分組成。考慮到廢氣中二氧化硫含量較高濃度較大，單個洗滌系統很難達到較高的吸附效率，該冶煉廠在實際脫硫過程中充分考慮到這一點，在設備中設計成兩級洗滌系統，分別為噴淋塔和泡沫柱洗滌系統，使廢氣中的二氧化硫得到充分吸附，已達到最高的吸附效率，進而實現廢氣的高效率洗滌的效果；經過兩洗滌系統的吸附，廢氣中的二氧化硫的濃度已經遠遠低于國家規定的排放標準，因此，廢氣在經過該設備一系列的洗滌凈化流程后，可以直接經過引風機經煙囪排放到大氣中。該設備組成流程如下圖（4）所示。
圖（4）銀星冶煉廠脫硫設備流程圖
銀星公司該設備在處理廢氣中二氧化硫時，充分利用利用了泡沫柱滌技術，結合其他洗滌工藝，在一定程度上達到了最高的洗滌效率，不僅為為公司節省了時間和資金，而且大大減少了排放廢氣中二氧化硫對環境的污染，具有很高的經濟效益。
表（5）銀星冶煉廠脫硫設備若干經濟指標
2.處理制取H2SO4產生的尾氣
前面提到，廢氣中二氧化硫濃度不同，對廢氣的處理方法也有所不同，當廢氣中二氧化硫含量超過5%時，可以利用廢氣制取硫酸，這樣不僅可以有效降低廢氣中二氧化硫的濃度，而且可以實現廢物再利用，減少浪費，獲得更高的經濟效益。在制取硫酸的過程中，二氧化硫含量較高的廢氣在經過一系列的流程后，雖然濃度降低了很多，但是仍然高于國家規定的排放標準，這是還需要進行廢氣脫硫處理，才能直接排放，這一過程的運用的主要原理也是泡沫柱洗滌技術。下面仍以銀星冶煉廠為例，分析泡沫柱洗滌技術在處理制取硫酸時產生的尾氣時的實際應用。下表顯示了銀星冶煉廠未經處理的成分及濃度。
表（6）銀星冶煉廠制酸尾氣成分及濃度
如下圖（7）為銀星冶煉廠處理制取硫酸尾氣的裝置
圖（7）銀星公司制酸尾氣處理裝置圖
實踐證明，銀星冶煉廠的該設備在處理廢氣制取硫酸時產生的尾氣具有很高的效率，尾氣在經過泡沫柱洗滌器的處理后，二氧化硫的含量遠遠低于國家規定的排放標準（處理前后二氧化硫含量對比見下表），在凈化效率等方面是其他凈化裝置難以達到的。而且該設備操作簡便，性能穩定，容易保養維修，具有很高的實用價值。
三、總結
泡沫柱洗滌技術創新性的運用劇烈翻動的泡沫作為洗滌媒介，通過泡沫表面的吸附以及內部的包裹，對廢氣中的二氧化硫及微小顆粒物進行吸附處理，不僅有效地解決了廢氣污染環境的問題，而且為有色冶煉企業在處理廢氣方面節省了時間和資金，具有很高的使用價值；從另一方面講，應用泡沫柱洗滌技術制成的洗滌凈化設備，不僅操作簡便、性能穩定，而且成本低廉，發展前景廣闊，具有很高的投資價值?？偠灾菽礈旒夹g因其處理效率高、穩定性好等一系列優勢，在有色冶煉二氧化硫廢氣治理技術領域占據著主導地位，是目前該領域技術領先者。
參考文獻
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[3] 張志凌. 我國有色冶煉低濃度二氧化硫煙氣治理現狀及對策[J]. 硫酸工業. 2003（05）.
【關鍵詞】轉爐工藝；冶煉原理；操作要求
1 轉爐冶煉目的
轉爐冶煉主要是將生鐵里的碳及其它雜質（如：硅、錳）等氧化，產出比鐵的物理、化學性能與力學性能更好的鋼。鋼與生鐵的區別：首先是碳的含量，理論上一般把碳含量小于2.11%稱之鋼，它的熔點在1450-1500℃，而生鐵的熔點在1100-1200℃。在鋼中碳元素和鐵元素形成Fe3C固熔體，隨著碳含量的增加，其強度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低。鋼具有很好的物理、化學性能與力學性能，可進行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛。
氧氣頂吹轉爐煉鋼設備工藝：如圖1所示。按照配料要求，先把廢鋼等裝入爐內，然后倒入鐵水，并加入適量的造渣材料（如生石灰等）。加料后，把氧氣噴槍從爐頂插入爐內，吹入氧氣（純度大于99%的高壓氧氣流），使它直接跟高溫的鐵水發生氧化反應，除去雜質。用純氧代替空氣可以克服由于空氣里的氮氣的影響而使鋼質變脆，以及氮氣排出時帶走熱量的缺點。在除去大部分硫、磷后，當鋼水的成分和溫度都達到要求時，即停止吹煉，提升噴槍，準備出鋼。出鋼時使爐體傾斜，鋼水從出鋼口注入鋼水包里，同時加入脫氧劑進行脫氧和調節成分。鋼水合格后，可以澆成鋼的鑄件或鋼錠，鋼錠可以再軋制成各種鋼材。 氧氣頂吹轉爐在煉鋼過程中會產生大量棕色煙氣，它的主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳氣體等。因此，必須加以凈化回收，綜合利用，以防止污染環境。從回收設備得到的氧化鐵塵?？梢杂脕頍掍摚灰谎趸伎梢宰骰ぴ匣蛉剂希粺煔鈳С龅臒崃靠梢愿碑a水蒸氣。此外，煉鋼時，生成的爐渣也可以用來做鋼渣水泥，含磷量較高的爐渣，可加工成磷肥，等等。氧氣頂吹轉爐煉鋼法具有冶煉速度快、煉出的鋼種較多、質量較好，以及建廠速度快、投資少等許多優點。但在冶煉過程中都是氧化性氣氛，去硫效率差，昂貴的合金元素也易被氧化而損耗，因而所煉鋼種和質量就受到一定的限制。
2 轉爐冶煉原理簡介：
轉爐煉鋼是在轉爐里進行。轉爐的外形就像個梨，內壁有耐火磚，爐側有許多小孔（風口），壓縮空氣從這些小孔里吹爐內，又叫做側吹轉爐。開始時，轉爐處于水平，向內注入1300攝氏度的液態生鐵，并加入一定量的生石灰，然后鼓入空氣并轉動轉爐使它直立起來。這時液態生鐵表面劇烈的反應，使鐵、硅、錳氧化 （FeO，SiO2，MnO，） 生成爐渣，利用熔化的鋼鐵和爐渣的對流作用，使反應遍及整個爐內。幾分鐘后，當鋼液中只剩下少量的硅與錳時，碳開始氧化，生成一氧化碳（放熱）使鋼液劇烈沸騰。爐口由于溢出的一氧化炭的燃燒而出現巨大的火焰。最后，磷也發生氧化并進一步生成磷酸亞鐵。磷酸亞鐵再跟生石灰反應生成穩定的磷酸鈣和硫化鈣，一起成為爐渣。當磷與硫逐漸減少，火焰退落，爐口出現四氧化三鐵的褐色蒸汽時，表明鋼已煉成。這時應立即停止鼓風，并把轉爐轉到水平位置，把鋼水傾至鋼水包里，再加脫氧劑進行脫氧。整個過程只需15分鐘左右。如果氧氣是從爐底吹入，那就是底吹轉爐；氧氣從頂部吹入，就是頂吹轉爐。
轉爐一爐鋼的基本冶煉過程。頂吹轉爐冶煉一爐鋼的操作過程主要由以下六步組成：
（1）上爐出鋼、倒渣，檢查爐襯和傾動設備等并進行必要的修補和修理；
（2）傾爐，加廢鋼、兌鐵水，搖正爐體（至垂直位置）；
（3）降槍開吹，同時加入第一批渣料（起初爐內噪聲較大，從爐口冒出赤色煙霧，隨后噴出暗紅的火焰；3～5min后硅錳氧接近結束，碳氧反應逐漸激烈，爐口的火焰變大，亮度隨之提高；同時渣料熔化，噪聲減弱）；
（4）3～5min后加入第二批渣料繼續吹煉（隨吹煉進行鋼中碳逐漸降低，約12min后火焰微弱，停吹）；
（5）倒爐，測溫、取樣，并確定補吹時間或出鋼；
（6）出鋼，同時（將計算好的合金加入鋼包中）進行脫氧合金化。
3 轉爐煉鋼主要工藝設備簡介：
3.1 轉爐（converter）
爐體可轉動，用于吹煉鋼或吹煉锍的冶金爐。轉爐爐體用鋼板制成，呈圓筒形，內襯耐火材料，吹煉時靠化學反應熱加熱，不需外加熱源，是最重要的煉鋼設備，也可用于銅、鎳冶煉。
3.2 AOD精煉爐
AOD即氬氧脫碳精煉爐，是一項用于不銹鋼冶煉的專有工藝。AOD爐型根據容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。裝備水平也由半自動控制發展到智能計算機控制來冶煉不銹鋼。
VOD精煉爐
VOD精煉爐（vacuumoxygen decarburization），是在真空狀下進行吹氧脫碳的爐外精煉爐，它以精煉鉻鎳不銹鋼、超低碳鋼、超純鐵素體不銹鋼及純鐵為主。將初煉鋼液裝入精煉包中放入密封的真空罐中進行吹氧脫碳、脫硫、脫氣、溫度調整、化學元素調整。
3.3 LF精煉爐
LF（ladle furnace） 爐是具有加熱和攪拌功能的鋼包精煉爐。加熱一般通過電極加熱，攪拌是通過底部透氣磚進行的。
轉爐傾爐系統
傾爐系統：變頻調速（變頻器+電機+減速機+大齒輪）
傾爐機構：傾爐機構由軌道、傾爐油缸、搖架平臺、水平支撐機構和支座等組成。
4 轉爐煉鋼要求
低碳鋼是轉爐煉鋼的主要產品。由于轉爐脫碳快，鋼中氣體含量低，所以鋼的塑性和低溫塑性好，有良好的深沖性和焊接性能。用轉爐鋼制造熱軋薄板、冷軋薄板、鍍鋅板、汽車板、冷彎型鋼、低碳軟鋼絲等，都具有良好的性能。
轉爐冶煉中、高碳鋼雖然有一些困難，但也能保證鋼的質量。轉爐鋼制造的各種結構鋼、軸承鋼、硬鋼絲等都已廣泛使用。冶煉高碳鋼的困難是拉碳和脫磷。在C>O.2%時靠經驗拉碳很難控制準確，如果有副槍可借副槍控制，沒有副槍時需要爐前快速分析，這就耽誤了時間。高碳鋼終點（FeO）低，脫磷時間短，因此需要采用雙渣操作，即在脫碳期開始時放掉初期渣，把前期進入渣中的磷放走，然而雙渣操作損失大量熱量和渣中的鐵，沒有特殊必要不宜采用。增碳法是冶煉中、高碳鋼的另一種操作法，這時吹煉操作和低碳鋼一樣，只是在鋼包內用增碳劑增碳，使含碳量達到丘岡紳的要求。增碳劑為焦炭，石油焦等。中碳鋼的增碳量小，容易完成。高碳鋼增碳要很好控制，但軌鋼、硬線等用增碳法冶煉可以保證質量合乎要求。
轉爐冶煉低合金鋼沒有特殊困難。冶煉合金鋼時，因為合金化需要加入鋼包的鐵合金數量大。會降低鋼水溫度，而過分提高出鋼溫度又使脫磷不利。所以冶煉合金鋼應與爐外精煉相結合.用鋼包爐完成合金化。另外，隨著對鋼的成分的控制要求不斷嚴格，為減少鋼性能的波動，要求成分范圍越窄越好。這也需要在鋼包精煉時進行合金成分微調的操作。
參考文獻：
基本程序及典型工藝流程
基本程序根據國家的基本建設程序,污水處理的建設主要可分為六個階段：項目建議書、可行性研究、設計文件、建設準備、工程實施和竣工驗收階段。但有色冶煉工業污水處理項目有其自身的特點,即在建立建設目標的基礎上,還必須與企業發展規劃相適應。有色冶煉工業污水處理項目的基本程序。典型工藝流程從有色金屬工業冶煉污水來源及特點可知,有色冶煉工業污水來自煙氣洗滌、濕法收塵、濕法冶煉、沖洗地面等作業。該類污水的特點是含重金屬離子的酸性廢水,特別是含有砷,所以往往選用中和法進行處理。處理該類污水采用的一種典型工藝流程“二段石灰鐵鹽法處理工藝”,每段投加石灰乳分兩級調節pH值，同時按不同的Fe:As比投加硫酸亞鐵,其中第一段固液分離采用濃密機,第二段固液分離采用薄膜過濾。
設計管理
編碼工作是在設計經理的組織和引導下,由各專業負責人來編排,設計經理要鎖定控制節點的完成時間，然后把各個專業的點變成整個設計工程的線，把項目的整體設計串起來。對于有色冶煉工業污水處理EPC項目而言，因為此類項目的單一性,一般來說,不需要再進行系統碼和子項碼的編制，所以其設計的WBS編碼有4級即可,為建設項目代碼—組碼—記賬碼—可變碼，其中的組碼按工作任務的性質和費用類別劃分；記帳碼根據工作專業類別進行劃分；可變碼主要由工作包或工作項組成。舉例描述了此類項目工藝專業的施工圖設計WBS編碼。考慮設備的生產周期,依據設備采購招標的時間節點分3次提交設備請購單，充分體現設計和采購的交叉。土建圖紙則按照樁基圖、廠房基礎圖、主體結構圖、設備基礎圖的順序分批提交,更是把EPC項目的設計流程的特點體現得淋漓盡致。對于有色冶煉工業污水處理EPC項目。設計對EPC項目費用控制的影響為了達到控制成本的目的，必須在設計中引進優化和限額設計理念。限額設計是指按照投資或造價的限額進行滿足技術要求的設計,也就是說：設計人員在下一階段設計時，按照上一階段的投資或造價的限額進行滿足設計技術要求的設計。需要指出的是：設計優化和限額設計都是通過科學的設計方法如更加合理的配置設備，經過精確計算的管線布置等等,自然地達到優化和限額設計的目的,既不違背合同,也不違背規范。對于有色冶煉工業污水處理EPC項目，在設計優化和限額設計方面,應做好以下幾方面工作：1)組織設計人員認真學習有關合同文件,熟悉承包人對發包人的承諾。做到心里有數，知道你的設計依據是什么。工藝設計人員要針對污水的性質和回用、排放的要求，選擇更為便捷、安全的工藝流程,工業污水處理的目的是在滿足標準的前提下，把不能直接回用的水變為可以回用的水，從而實現水的串級使用或循環使用，而不是一定要把污水變為清水，那樣只能帶來處理成本的提高，也不能適應時代低碳化的要求。2)設計中不僅要考慮項目本身設備材料的直接成本，還要考慮施工中的間接成本。如結構設計考慮現場澆灌和預制件的分配，達到節約吊裝費用和節省工期的最佳統一；攪拌槽類設備考慮整體的平臺設計,既節省用地,又節約鋼材。3)組織費控人員,將限額進行合理分解,將各專業各分項工程的投標工程量下發，函告各專業負責人。同時費控人員要進行跟蹤核算,如有超出的現象發生,要及時組織人員分析原因,調整設計,確保在設計階段將工程造價控制在投資估算范圍內。4)設計變更力求在施工圖交底前完成,應該在施工實施前完成。
結語
由于EPC工程邊設計邊采購邊施工的特點,設計進度要受設備設計資料提交及時性的影響，施工的進度又受到施工圖紙的影響。但針對有色冶煉工業污水處理EPC項目的特點，合理的編排各項設計工作的WBS編碼,充分地將設計、采購、施工進行有效的交叉，努力從優化設計和限額設計中控制工程費用,從而使進度、費用、質量、安全控制在既定的目標值范圍內。這樣的設計管理必將在潛移默化中讓設計的技術優勢延伸到項目采購和施工階段,可保證進度和費用的控制。
作者：劉鈺疇 單位：中國瑞林工程技術有限公司
關鍵詞：供電; 整流系統; 工程總承包; 組織實施; 孤島運行
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
中圖分類號：U223 文獻標識碼：A 文章編號：
我國某設計院從2002年開始向印度出口電解鋁工藝技術，在印度承接鋁冶煉工程設計和工程總承包工作，本文選擇其為印度先后實施的三個項目的供電、整流系統進行總結，得到印度鋁冶煉供電、整流系統設計、組織實施及運行的特點。三個項目規模及投運時間如下表：
P1項目供電、整流系統設計方案
1.1項目用電負荷及供電條件
P1項目包括一個電解系列以及配套陽極生產系統和其他輔助設施，用電負荷為：
根據P1項目的負荷性質及負荷計算結果，項目需要連續穩定的電力負荷約為410MW，對電源的電量保證提出了極高的要求。鋁電解生產系列屬于不間斷連續運轉的一級電力負荷，因此要求供電電源應具有很高的可靠性。
為滿足電解槽系列生產負荷的重要性，對電源提出的要求，P1項目配套建設一座燃煤的自備熱電廠。在自備熱電廠與冶煉廠之間建設一個公共露天開關站，作為連接電廠、鋁冶煉廠的樞紐，電壓等級確定為220kV。開關站通過1到2回架空線路與附近國家電網220kV變電站進行聯絡，取得應急備用電源。
220kV公共露天開關站同時是冶煉廠變電、整流系統的配電裝置，因此開關站還具備對整流機組進行投入和切除控制的功能。
自備熱電廠的建設規模為4臺135MW汽輪發電機，它們通過4臺變壓器升壓至220kV后與公共露天開關站連接。當其中一臺汽輪發電機機組檢修或因故停運時，其余三臺機組完全能滿足電解鋁廠的用電需要。公共露天開關站向電廠返送2回220kV線路作為電廠自用電電源。
此外，為了給冶煉廠廠區的所有輔助用電負荷提供電力，在公共開關站還將設置2臺容量為37.5MVA的220/11kV輔助電力變壓器。
1.2220kV變電、整流所主接線
本公共開關站共有16回220kV進出線，采用“雙母線接線”主接線方式。變電、整流所共設置19個220kV配電間隔，附圖為該站“雙母線接線圖”，220kV配電裝置的布置采用AIS屋外布置方式。
220kV變電、整流所配置五套整流裝置，向鋁電解系列直流負荷提供系列電壓1300VDC,系列電流320kA的直流電源。每套整流裝置由5組單臺通過容量約為115MVA直流輸出功率為111.8MW的調壓變壓器、整流整流，整流器及其輔助設備以及5套濾波器構成；還配置2臺容量為37.5MVA的輔助電力變壓器(220kV/11kV)，通過與輔助電力變壓器相鄰布置的11kV中央配電所向全廠輔助電力用電負荷及整流變電所所用電負荷提供電力。
根據P1項目電解系列直流負荷的用電量、負荷性質，該項目的鋁電解整流裝置按下表配置：
整流裝置運行方式：在正常情況下，整流裝置的5臺機組同時運行，整流系統向電解槽系列提供等效脈波數為60的直流電力 (對稱運行方式)，對于抑制諧波電流和改善整流變電所220kV母線諧波電壓畸變極為有利。當其中1臺機組因維修或故障退出運行時，其余4臺機組能滿足電解系列所需的全部直流電力供應 (非對稱運行方式)。
1.3 220kV整流所設備布置方式
220kV配電裝置、濾波補償裝置(PFC’s)為屋外布置方式(AIS)；調壓-整流變壓器組、硅二極管整流器及其控制調節設備為半屋外布置，圖示為一個整流機組間隔的“整流機組室布置圖”及“整流機組室斷面圖”。調壓整流變壓器組前方敞開，變壓器與整流器間沒有隔墻，有利于變壓器、整流器及母線散熱，有利于調壓變壓器與整流變壓器、整流器間母線配置，有利于整流機組正常運行，是值得國內整流所配置借鑒的，另外，在單元間隔內配置機組的電源、控制與保護系統，形成單機組子站方式，控制結構清晰合理，單元信息通過通訊與整流所SCADA系統連接。
2.P1項目220kV變電、整流所組織實施
P1項目220kV變電、整流所劃分為“220kV露天開關站”及“220kV整流系統”兩個標段，均實行EPC總承包。承包商根據設計院提供的基本設計文件及設備技術規格書要求進行合同工程的詳細設計、設備采購、制造、建設及安裝、調試以及開車并交鑰匙等流程。
通過印度業主在印度國內招標，最終確定220kV整流變電站的EPC總承包合同授予SIEMENS和ABB兩家公司。EPC總承包范圍劃分如下：
SIEMENS公司負責“220kV露天開關站”標段，其中包含220kV斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器以及220kV整流變電站的主控制樓二次設備和輔助供電系統等設備的制造、運輸、安裝、調試和開車。另外也包括了所有的混凝土設備基礎、鋼制母線構架、露天電纜溝、避雷針 (塔) 以及帶電設備的防護圍欄等電工建筑物和構筑物的制作及施工。
ABB公司負責提供“220kV整流系統”標段，其中包含調壓、整流變壓器及其冷卻器、飽和電抗器、整流器及其冷卻器、功率因數補償裝置 (兼諧波濾波器)、控制柜、測量柜以及直流大電流隔離開關等設備的制造、運輸、安裝、調試和開車。也包括了所有的混凝土設備基礎、整流機組間隔防火墻、整流機組間隔頂棚以及帶電設備的防護圍欄等電工建筑物和構筑物的制作及施工。
3.P1項目220kV變電、整流系統運行
自從P1項目電解系列于2005年1月正式送電投產的一段時間內，由于投入運行的時間不長，發電機組尚未進入穩定運行期，設備故障或操作失誤在所難免;電解設備也處于試運行期，工人操作不熟練，經常發生持續時間大約為1小時左右停電事件，中斷對電解系列的正常供電，雖然這種短時停電對系列沒有造成大的影響，但對系列正常運行和系列其它槽子投入生成產生不良后果。
由于印度國內的現實條件，國家電網結構不強大，無法支撐鋁冶煉企業的正常供電需求，所以，P1項目配套建設了4x13.5MW的發電廠。自備電廠作為鋁廠的電源，幾乎沒有其它負荷，而鋁電解系列負荷特點是穩定的，如果發生故障，所有負荷全部跳閘斷開。當發電廠發生一臺機組故障，一臺發電機裝機容量達鋁廠負荷的三分之一，可能引起電解系列跳開，反過來使其它發電機組沒有負荷而停機；另一方面，如果由于電解系列故障跳開，電廠由于沒有負荷而被憋死。雖然，電廠和鋁廠合用一個開關站，可以縮短故障后的恢復時間，卻放大了上述事故的概率。
P2項目情況
用電負荷及供電條件
P2項目包括兩個電解系列以及配套陽極生產系統和其他輔助設施，用電負荷計算結果：
為滿足電解槽系列生產負荷的重要性對電源提出的要求，P2項目配套建設一座燃煤的自備熱電廠。自備熱電廠的建設規模為9臺135MW汽輪發電機，它們通過9臺變壓器升壓至220kV，在自備發電廠自建220kV開關站。每4臺發電機滿足一個系列的負荷需要，其中一臺發電機公共備用，發電廠開關站與國家電網變電站通過兩回線路連接。
220kV變電、整流所主接線
P2項目按照每個系列單獨配置220kV配電裝置，設置各自的開關站，每個開關站共有9回220kV進出線，采用“雙母線接線”主接線方式。變電、整流所共設置12個220kV配電間隔。
220kV變電、整流所仍然配置五套整流裝置，向鋁電解系列直流負荷提供系列電壓1380VDC,系列電流320kA的直流電源。每套整流裝置由5組單臺容量為146MVA的調壓變壓器、整流變壓器，整流器及其輔助設備以及5套濾波器構成
該項目的鋁電解整流裝置按下表配置：
P2項目和P1項目比較
由于印度國家電網結構不穩定、不強大，企業仍然自建發電廠，設置9臺135MW汽輪發電機，它們通過9臺變壓器升壓至220kV，在發電廠自建220kV開關站，和鋁廠開關站完全分開，分別向兩個系列提供雙回220kV電源，減小相互擾亂，保證受電、供電可靠性。鋁廠兩個系列完全分開，相當于兩個用電點，對發電廠運行有好處，而每個鋁廠電氣接線相對簡單，對運行、操作都有好處，是比P1項目供電、整流系統先進的設計思路。電解直流系列比P1增加了電解槽數量，增加了產能，負荷也增加了。
P2項目組織實施和P1項目類似，開關站部分由SIEMENS公司總承包，整流系統由ABB公司完成，不同的是調壓、整流變壓器組由中國一家工程公司總承包，降低工程成本，同時中國工程公司也開始介入印度鋁工程承包和設備供應。
雖然P2項目在設計上將發電廠和鋁廠間電氣分開，對相互影響減小，但不能根除“孤島運行”方式下鋁冶煉企業如P1項目一樣的問題，所以，系列正常生產面臨同樣挑戰。
P3項目情況
用電負荷及供電條件
P3項目包括4個電解系列以及配套陽極生產系統和其他輔助設施，用電負荷計算結果：
為滿足電解槽系列生產負荷的要求，P2項目配套建設一座燃煤的自備熱電廠，自備熱電廠的建設規模為4臺600MW汽輪發電機，它們通過4臺變壓器升壓至400kV，在自備發電廠自建400kV開關站。發電廠開關站與國家電網變電站通過兩回線路連接，輸出兩回400kV線路作為鋁冶煉廠電源。
400/220kV變電、整流所主接線
P3項目4個系列配置一個變電、開關站，兩回400kV進入后，配置雙母線接線，設置五回400/220kV降壓變壓器出線，通過5組3個單相變壓器降壓到220kV作為電源進線, 220kV采用“雙母線分段接線”主接線方式：兩回分別作為兩個系列的電源，第五回進線作為公共備用，分別以隔離開關和左右雙母線連接，4個系列共24回220kV整流機組出線。
每個系列配置6套整流裝置，提供系列電壓1560VDC,系列電流350kA的直流電源。每套整流裝置由6組單臺容量為142MVA的調壓變壓器、整流變壓器，整流器及其輔助設備以及6套濾波器構成。
該項目的鋁電解整流裝置按下表配置：
P3項目和P1、P2項目比較
同樣，由于印度國家電網問題，企業只有自建發電廠，設置4臺600MW汽輪發電機，在發電廠自建400kV開關站，和鋁廠開關站完全分開，向鋁冶煉廠提供雙回400kV電源。鋁廠開關站接線很復雜，配置了400kV/220kV兩級雙母主接線，400/220kV降壓變壓器為單相變壓器，220kV還配置了一回外聯線路，希望在發電廠沒有投運時通過外聯線路開始投運新建工程。由于采用GP350電解槽，而且單系列產量大幅提高，要求的直流電能大幅提高，整流機組配置了6組，比 P1、P2多一組。
P3項目組織實施，整個供電系統基本由ABB公司總承包，SIEMENS公司完全退出；和P2項目一樣，調壓、整流變壓器組由中國兩家工程公司總承包，分別負責兩個系列。
本項目已完成工程量的80-90%，其中兩臺發電機開始發電，冶煉廠一系列電解系列開始投運。對鋁冶煉廠負荷來說，本項目由于發電機組容量過大，電氣接線很復雜，同時，鋁廠220開關站四個系列共用，項目完全投運后，不能根除“孤島運行”方式下鋁冶煉企業一樣的問題，而本項目供電的復雜性，還將面臨更大的問題，電解系列生產將面臨更大挑戰。
6.結語
印度國內電力發展還處于初級階段，國家電網結構不強大，鋁冶煉企業要建設工廠必須自己同時建設自備發電廠，鋁冶煉廠負荷特點是用量大，負荷穩定，開斷操作頻繁，特別是工程投運初期。除鋁冶煉負荷外，發電廠幾乎沒有其它負荷，和國家電網連接弱，其運行方式為“孤島運行”。這種運行方式不可避免出現由于電廠側或鋁廠側故障而跳開電源，發電機停機，全廠停電的事故頻繁發生。
為減小發電廠、鋁冶煉廠間的相互影響，避免共用開關站，鋁冶煉廠一側開關站電氣主接線應相對簡單，有幾條生產線（電解系列），要單獨設置開關站，形成發電廠多個用電點，另一方面，對于發電廠，發電機組裝機容量不要過大，采用多機組配置，一臺機組故障停電對鋁冶煉廠影響不大，不會造成一系列連鎖反應。
參考文獻：
關鍵詞：鋁冶煉，煙氣凈化，余熱利用技術
在鋁冶煉生產中，通常以冰晶石-氧化鋁熔體為冶煉質，以碳素材料為電極進行冶煉。在陰極上析出液態的金屬鋁，在陽極上產生以CO2為主的陽極氣體，同時還散發出以氟化物和粉塵等污染物為主的煙氣，與陽極氣體統稱為冶煉煙氣。彌漫在冶煉車間內部的冶煉煙氣使勞動條件惡化，影響生產工人的身體健康。冶煉煙氣擴散到廠區周圍，也會對大氣環境造成經常性污染。因此必須將冶煉煙氣進行治理并回收氟化鹽和氧化鋁。
關于鋁冶煉煙氣凈化處理的工藝方法，國內外大都采用干法凈化方式，即首先用新鮮的氧化鋁吸附煙氣中的有害物質，然后通過布袋過濾，最后將低于國家標準的煙氣排入大氣。由于在煙氣凈化中一味追求凈化和物料回收效果，對利用高溫煙氣中攜帶的熱能考慮甚少，造成煙氣中的大量的熱能白白浪費。
一、鋁冶煉的煙氣凈化工藝
（一）工藝流程
干法凈化工藝流程從功能上主要包括冶煉槽集氣、吸附反應、氣固分離、氧化鋁輸送、機械排風五個部分。冶煉槽產生的煙氣經密閉集氣罩收集，通過直徑600mm的支煙管進入水平排煙總管到地下煙道。煙氣在地下煙道與來自氧化鋁儲槽下部電磁振動給料機的新鮮氧化鋁接觸混合，經文丘里管吸附反應，袋式除塵器捕集后的含氟氧化鋁用風動流槽、斗式提升機輸送至含氟氧化鋁儲槽供冶煉槽使用。凈化后的煙氣由排煙機抽送到70m高的煙囪排入大氣。
（二）煙氣特征
鋁冶煉從槽型上來說分為自焙槽和預焙槽兩種。槽型不同，其煙氣性質完全不同。自焙槽煙氣量大，煙溫低，一般不超過200℃；預焙槽煙溫較高，一般達到400℃以上，煙氣量大幅降低。除與爐型有關外，不同的地區、工藝流程、操作手段、原材料都對冶煉槽的煙氣特征產生影響。
二、國內鋁冶煉煙氣治理存在的問題
鋁冶煉煙氣溫度高，風量大，成分復雜，不同槽型的煙氣特征差別很大。同時粉塵的性質比較特殊，粉塵顆粒細，比表面積大，比重輕，同時還具有一定的粘性，難以清灰；粉塵中含有較多的瀝青粉塵，磨蝕性比較強；粉塵中的比電阻也比較高，治理難度比較大。
國內鋁冶煉行業為治理鋁冶煉煙氣進行了大規模、長時間、形式多樣、堅持不懈的煙氣凈化試驗研究及實踐。但鋁冶煉煙氣凈化方面的總體狀況堪憂。許多鋁冶煉企業只片面追求經濟效益，根本沒有煙氣凈化系統；即使已建立了系統的企業，由于投入不足，也存在不少問題?，F有系統的凈化指標達不到國家標準；大多數企業進行電解系列擴容改造后，沒有對凈化系統進行相應的改造，更不具有煙氣余熱利用系統。
1、中鋁平果分公司，共有2個電解鋁生產系列，3個電解車間，共有288臺預焙陽極電解槽，3個凈化除塵系統。預焙槽煙氣由管道引出各自廠房外，再匯入統一管道混合進入各自的干法煙氣凈化裝置，廠房環境效果良好，沒有煙氣余熱利用系統。碩士論文，余熱利用技術。
2、化隆先奇鋁業有限責任公司，共有1個電解鋁生產系列，2個電解車間，共有108臺預焙陽極電解槽，年產量5萬t。碩士論文，余熱利用技術。設計方案有兩套煙氣凈化系統，但未實際建設。這種情況在國內較普遍，沒有煙氣余熱利用系統。
自焙槽由于煙氣疲軟度高，無法直接應用袋除塵器或電除塵器，比較好的如長青鋁業公司利用煙氣烘焦炭后除塵，但也未能達到排放標準。由于自焙槽污染大，煙氣治理難，能耗高，“九五”以后國家將通過政策逐步予以淘汰，預計到2006年后將全部關閉。
國內鋁冶煉行業，無論是國內自行設計的還是從發達國家引進的，基本沒有應用鋁冶煉煙氣余熱利用技術，沒有解決節能問題。雖然有少數企業對鋁冶煉煙氣的部分熱能進行了利用，但效果均不佳。我國是一個嚴重缺能的國家，對如何有效的積極的利用能源，特別是再生能源顯得越來越具有經濟意義和社會意義。
三、鋁冶煉煙氣余熱的利用
冶煉產生的煙氣由導煙管引入余熱鍋爐進行熱交換，溫度降至150℃后進入主煙道與氧化鋁進行吸附反應，然后進針刺布袋除塵器除塵，凈化后煙氣由排煙機送入煙囪排放。余熱鍋槽產生150℃左右的過熱蒸汽供生產使用。
該系統由余熱鍋爐、針刺布袋除塵器、排煙機三大主機設備組成主系統，另外還包括軟化水系統、落花流水丸清灰循環系統、過熱蒸汽并網系統、針刺袋除塵器反吹風系統、卸灰輸送系統、計算機控制系統等輔助系統。關鍵技術的突破包括鍋爐受熱面清灰技術、針刺袋清灰技術、溫度控制技術、鋼結構熱應力補償技術、系統設計技術、引風機耐溫防震技術、濾料設計技術等。余熱鍋爐采用單氣包自然循環直立煙道式，用落丸清灰技術有效解決了鍋爐受熱面的清灰難題；鍋爐結構緊湊、熱工制度穩定，保證煙氣出口溫度穩定在150℃以下，滿足了袋除塵器的要求。根據鋁冶煉煙氣特點設計的袋除塵器采用了一些最新技術，重點考慮了氣流分布、清灰方式、卸灰方式、溫度控制、設備鎖風等技術，并考慮了加強的鋼結構設計及整體熱應力消除技術。由于采用負壓流程，進入主風機的煙氣已經得到凈化，風機運轉的可靠性大大加強。碩士論文，余熱利用技術。碩士論文，余熱利用技術。計算機控制方面實現了各工藝過程主要參數的實時監控，鍋爐水位自動調節，鍋爐受熱面和針刺袋清灰的自動控制，落丸清灰系統過程監控。碩士論文，余熱利用技術。主要工藝參數實現了實時曲線或數據顯示，并可以根據需要隨時查詢打印。碩士論文，余熱利用技術。
煙氣溫度必須超過300℃才能產生過熱蒸汽；煙氣量不能太大，否則經濟上沒有可行性；煙氣中不能有焦油，否則余熱鍋爐和針刺袋除塵器都將失效；煙氣中一氧化碳必須小于一定比例，否則進余熱鍋爐容易產生爆炸。這樣的應用條件對于自焙槽鋁冶煉行業來說是無法達到的，該槽型約占總數的15％。另外該技術一次投資太大，以年產10萬t的鋁冶煉企業為例，煙氣凈化余熱利用系統一次投資約4000萬元。
四、小結
鋁冶煉行業總體環保與節能的水平較低，如果政府不給優惠電價，鋁冶煉生產就要虧本；如果環保標準嚴格執行，鋁冶煉廠就必須停產。所以環保與節能是關系到鋁冶煉企業發展的重大問題。
鋁冶煉企業煙氣凈化余熱利用系統的應用，能較好地解決鋁冶煉生產節能問題，并取得經濟效益、環境效益、社會效益三豐收的成績。這對推動整個鋁冶煉行業的技術進行具有重要意義。自焙槽鋁冶煉行業幾年后會自然淘汰，開發的意義不大。預焙槽鋁冶煉雖然尚無應用成功的先例，但技術上解決已經沒有任何問題，另外還要開發其它更加經濟、能適應不同用戶要求的多種技術途徑，并盡快實現預焙槽鋁冶煉煙氣凈化余熱利用的實際應用。
參考文獻：
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關鍵詞：LIMS系統 實驗室信息管理系統 標準化 準確性
中圖分類號：TP315 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)02-0095-02
1、前言
首鋼京唐公司實驗室主要負責進廠及生產過程中的原燃(輔)料、冶煉、水質、油脂、耐材取制樣及化學分析、軋鋼檢驗工作；負責工序間及出廠產品的表面質量檢查、質量證明書簽發、力學性能試驗及低倍硫印、金相等檢驗工作。京唐公司LIMS系統涵蓋所有檢驗任務，負責檢驗數據的流程管理及向公司三級、四級傳輸檢驗數據，同時還包括了檢驗設備、人員、檢驗文件等實驗室資源的全面管理。本文結合首鋼京唐公司LIMS系統的建設過程，詳細論述LIMS系統的技術要點和應用效果。
2、系統應用研究與實現
2.1 LIMS系統三個檢化驗中心分步上線
京唐公司LIMS系統于2007年11月正式啟動，按照公司各工序投產時間同步于2008年7月30日，京唐LIMS系統“原料分析中心檢驗”上線運行；2009年1月1日，京唐LIMS系統“軋鋼測試中心”上線運行；2009年5月1日，京唐LIMS“冶煉分析中心”上線運行。公司質檢設備自動化水平高，與各生產工序結合緊密，最大程度滿足公司管理需要。
2.2 LIMS系統的建設目標
(1)按照人員不同的職責，系統自動分配相應的任務，使人員職責分明，提高工作效率；
(2)遵循ISO/IEC 17025、GMP 、GLP、GALP等實驗室標準化管理規范，將實驗室的資源人、機、料、法、環五大要素進行管理；
(3)化驗分析更加簡單，減少人為造成的誤差，使數據更加準確；
(4)質量數據自動生成，滿足質量部門對化驗分析數據的要求；
(5)將實驗室的所有自動化儀器設備管理起來，儀器數據自動被采集到系統中來，讓手工數據和儀器數據無縫的合并；
(6)化驗數據通過網絡共享，用戶可根據權限進行相應數據的查詢及統計分析,便于領導決策。
2.3 LIMS系統網絡實施方案
LIMS系統覆蓋的三個作業區從物理相互獨立，邏輯上相互統一。三個作業區各自配置兩臺服務器，分別為數據庫服務器和應用服務器，有UPS保護，兩臺服務器互為備份。作業區內部自成局域網，與其他作業區和綜合管理區通過防火墻隔離，以保護區域內數據安全，同時通過防火墻配置可以滿足與其他作業區的數據交互的要求。
2.4 LIMS系統軟硬件實施方案
系統是由數據庫服務器、應用服務器、通信服務器組成的平臺架構，由通信服務器接受相關采集點的信息并寫入數據庫（包括報文），終端用戶通過應用服務器訪問應用系統及對系統進行管理、操作。
2.5 分析儀器的接口方式
京唐LIMS系統實現了186臺儀器與檢驗系統的接口，數據上傳與指令下達不需人工干預，大大減少了出錯的幾率，提高了數據傳輸效率，特別是冶煉分析中心部分，采用了高速以太網與PROFIBUS高速工業網作為依托，與冶煉分析中心二級系統緊密結合，滿足了煉鋼煉鐵18個二級系統的數據請求，試樣從檢驗到發送檢驗結果僅需30秒，很好地滿足了煉鋼煉鐵等冶煉系統的數據要求，達到了國際一流水平。
2.6 系統主要功能介紹
2.6.1 原料分析中心功能
LIMS系統原料部分從MES獲取委托單檢驗信息、取樣（包括燒結自動取樣、焦化自動取樣、汽車自動取樣、火車自動取樣）、制樣、確認實驗條件、采集檢驗結果、自動判定及修約、一級審核、二級審核、三級審核、檢驗結果上傳MES系統。同時系統提供動態運行控制圖、工作日志、具備與ORIGIN數據分析處理軟件的綁定集成、生成原輔料代碼知識庫、綜合查詢報表管理等。
2.6.2 冶煉分析中心功能
對于冶煉分析中心，由于對數據的實時性要求很高，在整個操作過程中，系統實現了全部后臺自動化處理：從自動接收樣品、信息的自動傳輸、自動指定設備檢驗、結果的自動判定以及報出。這些功能的實現極大地提高了系統的執行效率，滿足了生產的需求。
冶煉部分負責煉鐵車間高爐鐵水的檢化驗和對煉鋼環節：脫硫站鐵水，轉爐、LF、CAS、RH及鑄機的鋼水的分析檢化驗，即：承擔著鐵水樣、鋼水樣的化學成份分析；連鑄試樣的化學成份分析；承擔爐渣試樣的化學成份分析；承擔冶煉生產所需鋼中氣體的化學成份分析；成品鋼種分析。
2.6.3 軋鋼測試中心功能
軋鋼測試中心負責軋鋼成品包括板坯，冷軋卷，熱軋卷，冷軋介質的性能測試。系統從MES接收委托信息和檢驗計劃，通過指定制樣機，指定儀器設備功能與設備做交互，并取得檢驗結果，系統根據檢驗計劃自動修約判定，并經過一審、二審、三審、數據上傳MES、打印檢驗報告。既保證了物流與信息流的統一，同時保證了工作流程的科學性、規范性，提高了執行效率,圖二。
2.6.4 實驗室資源管理
(1)基礎數據管理：基本信息 、維護歷史紀錄、檢驗類型、檢驗標準、修約、檢驗元素與設備和檢驗標準的對照等。
(2)文檔管理：目錄、分類、下載、跟蹤信息等管理。
(3)人力資源管理：人力資源基礎信息、人員與實驗品種、類型的對照關系、個人可操作角色等。
(4)設備管理：設備故障管理、人員工單管理、設備檢修記錄管理、點檢標準管理、合同管理管理、設備采購計劃管理、資金計劃申請等管理。
2.7 系統培訓
LIMS系統實施及應用過程中，項目組加強對相關業務人員的信息化培訓工作。編寫完成了《LIMS用戶操作說明書》。開展集中培訓20余次，專業培訓10余次，培訓內容包括數據準備、系統概念及系統演示、關鍵用戶及系統功能測試、系統查詢配置權限等。通過培訓，極大地提高了員工信息化工作水平，使LIMS系統實施和應用順利進行，并快速進入正軌。
3、結語
LIMS系統強大的功能使實驗室管理更加科學化，定量化，應用LIMS系統前原材料使用情況，儀器和計量器具的校準都要有專職管理人員，每月都要對每臺儀器重新檢查一遍，找出需要校準的儀器，現在只要根據需要選擇不同的查詢條件很快就會查出你想要的信息。LIMS系統的提醒功能，使實驗室的負責人做到心中有數。而且每個分析測試項目所涉及的分析者，檢查者，采樣人等這些基礎信息全都保存在數據庫中，只要選擇不同的查詢條件，就能非常輕松地了解每個分析者的工作量，分析數據的偏差，試劑消耗量，儀器使用情況等等統計數據，隨時可檢索實驗室的全方位信息，提升了管理水平,為實驗室領導決策提供依據。
考慮到廉政建設,進廠原燃輔料和仲裁檢化驗,對取樣、制樣、檢驗分析過程進行了系統自動多重加密，保證了檢驗結果的客觀公正，在實際應用中獲得較大成功，為公司的廉政建設創造了巨大的社會效益和經濟效益。
LIMS提高了質量數據信息傳遞的速度，實現資源共享，保證了檢驗設備的安穩高效運行，提高經濟效益。并且規范了實驗室的業務流程和管理體制，并且做到了科學化和定量化，提升管理水平。
參考文獻
中心立足于“建設行業一流的鋼鐵冶煉裝備系統集成工程技術研究開發平臺、成果轉化平臺、信息與技術交流平臺及人才培養輸出基地，成為支撐我國鋼鐵冶煉產業公共技術服務平臺”的發展目標，長期致力于鋼鐵冶煉新工藝和新流程、關鍵技術裝備、節能減排及資源綜合利用技術、裝備系統集成仿真技術和裝備系統集成評估體系、方法及標準等開展工程化研究。
中心的宗旨是整合國內外鋼鐵冶煉裝備系統集成研究開發的人力、物力和財力等資源，加強系統集成的理論、方法、技術在鋼鐵冶煉裝備系統集成中的應用綜合研究，開展有針對性的技術開發與產業化推進工作，并對鋼鐵冶煉產業的共性技術和應用基礎問題進行專項科技攻關，更好地支持我國鋼鐵冶煉產業的快速進步和可持續發展。
中心主要建設成果：
（一）搭建了一流技術平臺，組建了一支一流團隊。
中心自組建以來，建成了設施先進、功能配套一流的成果工程化、產業化與技術研發平臺。中心建設完成了能提供咨詢、設計、生產技術服務及項目管理的鋼鐵冶煉成果轉化和工程化的設計大廈，配備了先進的軟硬件設施，達到了與國際接軌的網絡化、系統化、集成化的水平：建成了具備大型冶金設備研發、中試以及制造功能的產業化基地，實現年產3萬噸、10億元產值的核心產品集成測試與加工制造能力。建成了國內水平一流的研發中心基地，主要配置有三維仿真中心、遠程診斷與維護中心、冶煉技術裝備系統控制分析與測試平臺、液壓測試分析平臺和電器測試分析平臺等試驗設備，擁有先進的計算機網絡及服務器系統，配備了先進實用的分析計算軟件和工具軟件。一流的平臺為技術研發和成果產業化提供了最優質的條件。
組建了一支國內一流、結構合理的創新團隊。中心組建了一支由國家級設計大師、研究員、博士后等不同梯隊組成的近150名專職研發人員的研究開發隊伍，并聘請5位國外冶煉領域知名專家擔任技術顧問，并形成了一支540余人工程設計和成果轉化隊伍。一流的團隊為科技創新提供了智力保障。
（二）取得了一批核心技術成果。
中心圍繞國家產業戰略需求，以科研項目和成果產業化為紐帶，集聚行業拔尖人才和優勢資源，開展了技術研發和集成創新。始終堅持以鋼鐵冶煉核心技術攻關為重點，依托鋼鐵生產企業進行技術工程化與產業化，在技術研發和成果轉化過程中，實現人才培養、技術交流和開放服務，最終實現中心的全方位建設目標。建設期間，開展各類科研項目80余項，其中國家和省部級項目12項。技術成果轉讓與企業的橫向合作項目16項，實現收入28017.7萬元。圍繞煉鐵、煉鋼、冶煉自動化核心領域共申請專利394件，其中發明專利144件：共獲得專利授權229件，其中發明專利授權44件：在高爐無料鐘爐頂、煉鐵工藝、煉鋼轉爐爐體、高爐除塵、煉鋼余熱回收等多個領域形成專利群進行保護。主持和參與制修訂國家、行業標準17項，獲得軟件著作權19項，專有技術28項；獲科技和工程獎勵27項，其中獲得中國專利優秀獎兩項。
（三）開放，交流與服務成效顯著
中心充分利用自身的鋼鐵冶煉裝備系統集成的工程建設優勢、與鋼鐵生產企業聯系緊密優勢、資料與信息優勢等，先后與清華大學、重慶大學、西門子、羅克韋爾、寶鋼集團、攀鋼集團等30余高等院校、科研院所、企事業單位建立了長效合作機制，開展了一批高質量的開放基金課題，并與歐、美、日等發達國家和地區進行了廣泛的交流與合作。通過技術轉讓、承擔縱向和橫向課題、對外技術咨詢與服務和技術培訓等，累計收入達到3億多元。
中心先后承擔了60余項重大鋼鐵冶煉工程項目，取得了如世界最厚板坯連鑄機、特大型高爐大修最短工期、國產最大下懸掛煉鋼轉爐、世界首座30萬方高壓煤氣柜等一個個國內鋼鐵工業的新紀錄。相關技術成果在國內企業輻射率達25%，形成產值2700億元以上。
中心先后培養工程技術、管理和營銷等專門人才500余名，培訓高技能的技術工人1200余名，開展學術交流活動100余次，參加人員達3000余人次，組織36批120余人次技術骨干到國外進行工程技術交流與短期技術培訓，提升了研發人員的國際視野，也加大了中心技術成果的國際影響力。通過國內外的合作與交流，增強了“內功”、“凝聚力”、“輻射力”、“公信力”和“影響力”。
（四）探索了一條企業類國家工程技術研究中心建設之路。
作為第一批企業類的國家工程技術研究中心，中心積極探索科技與經濟結合的新途徑和新機制。如何把科技創新、經濟建設和企業發展有機結合起來，是建好企業類國家工程技術研究中心的首要問題。對此，中心管理團隊經過廣泛調研和學習，探索了一套科技與經濟結合的新機制。
以國家重大冶煉技術創新科研項目和重大冶煉建設工程為牽引，快速組建重大項目部，通過打破原有編制，動態組織項目團隊，建立有效的利益分配機制。充分利用國內外的資金、技術成果和人才，建立從研究、實驗、中試、設計到冶金工程實施及后續服務的全鏈條技術創新模式。有效實現原始創新、集成創新和消化吸收創新的結合：基礎性研究和應用技術研究的結合：重大科研項目和重大工程項目的結合：科研開發與成果轉化的結合。走出一條以企業為創新主體，產學研合作的技術創新之路。通過國家工程中心的組建，依托單位實現了由工程建設服務模式向全生命周期服務的成功轉變，實現了由主要服務國內鋼鐵企業向為全球鋼鐵企業提供技術服務的轉變。
部分核心技術及產品：
（一）利用低熱值煤氣實現高風溫的頂燃熱風爐成套技術。
“利用低熱值煤氣實現高風溫的頂燃式熱風爐成套技術”解決的關鍵技術主要包括：頂燃式熱風爐燃燒器技術、頂燃式熱風爐燃燒器數值仿真技術、頂燃式熱風爐燃燒器冷熱態模型試驗技術、頂燃式熱風爐工業性集成試驗技術、利用低熱值煤氣實現高風溫（1300℃）熱風爐系統集成技術等。形成了我國具有完全知識產權的利用低熱值煤氣實現高風溫的頂燃式熱風爐的成套技術，成果總體達到國際領先水平，并成功實現技術成果向國外市場的反向輸出，提升了我國在頂燃式熱風爐領域的國際話語權。
項目成果在水鋼4號高爐、安陽鋼鐵8號高爐、燕山鋼鐵公司3-5號高爐等多座高爐上成功應用，熱風爐系統運行穩定，生產指標優異，主要技術指標均達到或超過國外知名廠商的指標，并實現了簽約合同總金額11.13億元，產生直接經濟效益11072萬元。
本項目開發出了具有自主知識產權、完全國產化、能適用于小、中、大型高爐的熱風爐燃燒器和具有國際競爭力的頂燃式熱風爐成套技術，打破了俄羅斯卡魯金頂燃式熱風爐等國外在該領域的技術壟斷，避免了高爐建設中斥巨資引進國外熱風爐專利技術及其設施，大大降低高爐的投資成本，將為我國鋼鐵行業節約大量外匯，從而提升我國鋼鐵企業核心競爭力。
采用本項目成果后，空氣過剩系數由1.1降到1.03，燃燒器的燃燒效率提高，送風溫度比同級別高爐提高100℃左右，實現了高爐降焦約30kg/噸鐵，緩解了對鋼鐵企業對焦煤資源的需求，有效降低了鋼鐵企業運行成本。
采用本項目成果后減少了CO和CO2的炭排放量，CO平均排放量約80ppm（煙氣中O2含量為0.3%），優于國內外同類產品，高爐一代爐齡總計減少CO2排放總量達到467.5萬噸，其他排放物指標均達到環保要求，有效減輕了環境壓力，也為鋼鐵生產企業節省了環保費用。
本項目的成功投產和良好運行，有利于推動頂燃式熱風爐技術持續開發和推廣，有效降低了我國鋼鐵企業的生產成本，提升了鋼鐵企業的核心競爭力，同時對我國冶金行業節能減排產生顯著效益，促進全球節能減排水平的提升，有利于提升中國冶金裝備的技術實力及市場競爭力，為實現中國冶金裝備民族振興產生巨大的推動作用。
（二）大型高爐無料鐘爐頂裝置。
本項目針對關鍵技術所涉及的裝置、材料和試驗問題，引進創新方法理論（TRIZ）和配套軟件，最終成功突破國外專利封鎖，提出了全新的布料器方案，開發了具有自主知識產權的新型并罐無料鐘爐頂設備，并開發了配套控制軟件和模型，項目共申請專利39項（含發明專利6項，海外專利2項），有效的保護了項目主要技術成果，成功實現了產業化，設備國產化率達到100%，填補了國內大型高爐無料鐘爐頂裝備領域的技術空白。
本項目在寶鋼1號高爐成功應用，工程項目投產后高爐運行穩定、作業率顯著提高，并有效降低了高爐焦比，提高了高爐產量。據測算，在每座大型（特大型）高爐上每年可實現新增產值約73，000萬元，每年增收節支總額達到15，200萬元。項目成果還在韓國浦項3800m3高爐項目上打敗眾多國際強大競爭對手，成功實現我國對外輸出的最大爐容的高爐爐頂設備。不僅提高了國內在大型無料鐘爐頂的技術能力和水平，同時也實現了大型無料鐘爐頂技術和設備的對外出口，擴大了我國高爐核心裝備的國際影響力。
國產無料鐘爐頂設備費用僅為引進技術的不足1/5，每套無料鐘裝料設備節省投資達6000萬元，依靠此項關鍵技術的突破，每年預計在國外實現高爐總承包工程1.5億美元，在國內實現高爐工程總承包20億元/年。
此外，由于顯著降低了高爐焦比，減少了焦炭的使用量，每座大型高爐每年能減少約13萬噸CO2排放，節能減排效益十分顯著，對我國環境保護也將產生積極影響。
（三）特大型下懸掛結構轉爐本體設備成套技術開發。
中心通過對大型下懸掛轉爐進行長期、持續的研發和應用，獲得具有獨立知識產權的新型大型下懸掛轉爐技術，先后申請獲得國內專利16項，其中發明專利4項，申請PCT2項，其中下吊掛機構發明專利于2011年榮獲中國專利優秀獎。自主開發的大型下懸掛轉爐技術領先、性能可靠，主要指標均達到了國內領先、國際先進水平，解決了國內大型下懸掛轉爐的技術難題，完成了大型下懸掛轉爐國產化技術的攻關，并依托大型下懸掛轉爐技術實現關鍵設備“中國制造”，增強國內工程公司參與國際競爭的能力。
項目研究成果成功寶鋼梅鋼250t轉爐成功應用，成為國內最大自主開發的下懸掛轉爐，最大出鋼達到280t，并實現了成功出口巴西GUSA50t轉爐，成為中國第一次成套出口煉鋼設備，合同達1.3億元。項目不但打破國外公司的技術封鎖，而且順利實現中國第一次成套出口煉鋼設備。不僅提高了國內在大型下懸掛轉爐的技術能力和水平，同時也實現了大型下懸掛轉爐技術和設備的對外出口，擴大了我國高爐核心裝備的國際影響力。
到2011年底，中心累計承擔的各種噸位的下懸掛轉爐合同40座，其中投產的轉爐30余座，轉爐設備產值達6～7億元，涉及鋼鐵產能約4000-5000萬噸。
在直接經濟效益上，中心開發的大型下懸掛轉爐與國內早期采用的三點支撐轉爐相比，設備重量輕10～20%，這會減少轉爐的設備投資費用5%～15%，與國內傳統設計相比，累計節省直接投資6000～8000萬元。與進口轉爐相比，僅寶鋼梅鋼250噸（最大出鋼280t）轉爐一個項目，國外進口SVAI-Link250噸轉爐設備投資降低約40%，節省約1億元投資，直接經濟效益顯著。
（四）板坯連鑄機核心裝備及關鍵技術開發。
中心堅持以自主開發的板坯連鑄機成套技術取代國外進口，項目研發成果成功打破發達國家工程公司在板坯連鑄領域關鍵核心技術方面的壟斷地位。采用具有自主知識的連鑄機關鍵技術與引進相比，以一臺單流板坯連鑄機為例，可以節約投資5000萬元，在建設周期上，平均可縮短3個月建設周期，以單流板坯連鑄機的年產量100萬t鑄坯為例，可以創收2500萬元，以上兩項可以實現節約投資和創收7500萬元以上。
項目成果成功應用于新余鋼鐵、重鋼新區、河北敬業、燕山鋼板、廣聯等板坯連鑄機合計20余套，與同類引進設備比較，累計節約投資3億元，并新增創收1.5億元。
【關鍵詞】余熱利用 冶煉 節能
一、前言
節能減排是我國經濟和社會發展的一項長遠戰略方針，也是一項極為緊迫的任務。我國經濟快速增長，各項建設取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環境被破壞的代價，這兩者之間的矛盾日趨尖銳，群眾對環境污染問題反應強烈。這種狀況與經濟結構不合理、增長方式直接相關。不加快調整經濟結構、轉變增長方式，資源支撐不住，環境容納不下，社會承受不起，經濟發展難以為繼。只有堅持節約發展、清潔發展、安全發展，才能實現經濟又好又快發展。
余熱屬于二次能源，如果可以再次利用物料燃燒或融化所產生的熱，那么將加大能源的利用率，減輕企業的成本。針對棕剛玉冶煉行業來說，冶煉時會產生大量的熱量，而這部分熱量一般企業都沒有加以利用，而是經過除塵后將其排掉，而企業又需要熱源來進行采暖或需要淋浴用熱水，如果將能將這兩部分更好的結合起來，那么就能為企業帶來效益，同時也實現了節能減排的目的，企業和國家實現了雙贏。
二、余熱利用方式
我們所說的余熱主要是工業余熱。工業余熱主要指工礦企業熱能轉換設備及用能設備在生產過程中排放的廢熱、廢水、廢氣等低品位能源，利用余熱回收技術將這此低品位能源加以回收利用，提供工業、生活熱水或者為建筑供熱，不僅可以減少工業企業的污染排放，還可以大幅降低工業企業的原有能源消耗[1]。
余熱資源是在現有條件下可以實現回收利用但尚未利用的這部分資源。一般來說從其來源可以分為高溫煙氣余熱和冷卻介質余熱等幾類。在我國，各企業生產部門的余熱資源回收率不足40%，可以說我國的余熱資源回收潛力巨大。因此，更好的利用余熱資源是現實節能減排、清潔發展、安全發展重要方法之一[2]。
由于使用的生產方法、生產工藝、生產設備以及原料、燃料條件的不同和工藝上千變萬化的需要，從而給余熱利用帶來很多困難。
但是如何能更好的利用余熱，使其發揮其應有的效應，一致是人們所關心和發展的方向，余熱熱源隨著生產工藝和使用條件的不同，也對其更好的回收利用產生一定的阻礙，針對棕剛玉冶煉行業的特點及余熱產生的方式來說，余熱利用往往存在以下兩個難點：
（1）熱源不穩定。這主要是與制備工藝有關。例如：棕剛玉的生產是周期性的，并且生產過程中熱源提供的熱量也會隨著生產的波動而波動。
（2）煙塵中含塵量大。尤其是爐煙溫度高、含塵量大時，更容易粘結、積灰，從而對余熱回收的設備有可能產生嚴重磨損和堵塞的后果。
余熱資源按其溫度劃分可分為三類：高溫余熱（溫度高于500℃的余熱資源），中溫余熱（溫度在200-500℃的余熱資源），低溫余熱（溫度低于200℃的煙氣及低于100℃的液體）。
余熱資源由于本身屬于二次能源，因此在使用過程應降低其一次能源消耗一次能源消耗，減少不必要的能量轉換次數。在實際使用中多是通稿換熱器進行直接的換熱，通過余熱將水加熱或將物料烘干去除水分。
三、常用換熱器類型及特點
管式換熱器：2種不同流體在管殼內進行換熱，1種在管內流動，1種在管外流動。特點是結構堅固，適應彈性大，材料范圍廣。余熱溫度范圍允許入口煙氣溫度達1000℃以上，出口煙溫約600℃，平均溫差約300℃。
板式換熱器：主體結構由換熱板片以及板間的膠條組成，應用于液體-液體之間的換熱。特點是傳熱系數約為管式的2倍，傳熱效率高，結構緊湊，節省材料。余熱溫度范圍是入口煙氣溫度約700℃，出口溫度達360℃。
陶瓷換熱器：一種新型的列管式高溫熱能回收裝置，主要成分為碳化硅。導熱性能好，強度高，抗氧化、抗熱震性能好。壽命長，維修量小，性能可靠穩定，操作簡便。允許1550℃廢熱進入換熱器，可以將助燃空氣預熱至815℃。
熱管換熱設備：一種高效的導熱元件，通過全封閉的真空管內工質的蒸發和凝結相變過程和2次間壁換熱來傳遞熱量，將熱量儲存和換熱合二為一。導熱性優良，傳熱系數高，具有良好的等溫性，可控溫度、熱量輸送能力強。熱管的工作溫度分布廣泛，在實際應用中用于工業余熱回收的熱管使用溫度在50～400℃。
蓄熱式熱交換器：相變潛熱儲能設備熱量輸出穩定，換熱介質溫度基本恒定，換熱系統運行狀態穩定。顯熱儲能熱交換設備，適合于450～1100℃及以上的高溫余熱回收。相變潛熱儲能設備適合于低溫余熱回收。
四、應用實例
電弧爐冶煉棕剛玉工程中會產生大量的高溫煙氣，高溫煙氣余熱占總能耗的20%左右，目前國內冶煉廠家很多，但對棕剛玉冶煉余熱利用的基本沒有，究其原因主要有以下幾點，棕剛玉冶煉產生的熱量很大，但不穩定，剛進行投料時溫度低，熱量少，后期精煉時溫度高產生的熱量大。二是粉塵細，長時間運行會影響換熱器效率。
棕剛玉冶煉產生的余熱主要采用不改變余熱能量的形式，只是通過換熱設備將余熱能量直接傳遞給下道工藝的耗能流程，降低一次能源消耗，可統稱為熱交換技術，這是回收工業余熱最直接、效率較高的經濟方法，相對應的設備是各種換熱器[4]，針對棕剛玉冶煉自身的特點，下面介紹兩種應用實例。
1.利用余熱進行全廠采暖及淋浴用水
利用余熱進行采暖或加熱淋浴用水是目前行業內較常見的一種余熱利用方式。這種換熱方式一般都需先經過一段沉降室將煙氣中的粉塵先沉降下來，避免粉塵粘在換熱裝置上，影響換熱效果。
山西某廠目前已采用這種方式進行余熱利用。廠區地勢存在高差，設計時充分利用高差，換熱器位于廠區高點合成廠房內，位置標高比廠區辦公樓采暖最高點要高。采暖系統的定壓膨脹由熱水箱解決，采暖設2臺循環泵，一用一備。采暖供回水溫度按95/70℃，當地水質硬度比較大，衛生熱水采用二級換熱，不直接從煙道里換熱，防止煙氣溫度高換熱器內結垢，在熱水箱里采用沉浸式換熱器。從水箱里的換熱器換成衛生熱水50℃，供浴室用。廠區采暖熱負荷按約700KW考慮，洗浴熱負荷為600kW。采暖系統采用上供上回雙管同程式系統。煙氣換熱器換熱面積為220m2，換熱器排管采用不銹鋼管材質。煙氣換熱器外母管采用無縫鋼管。煙氣換熱器整體采用保溫，外保護層為彩鋼板。換熱系統水管及采暖管道采用無縫鋼管，管道均做保溫。通過這種余熱利用方式解決廠區冬季采暖及工廠洗浴熱水的問題。
2.利用余熱對物料進行加熱
棕剛玉冶煉能耗較高，利用余熱先將礬土加熱，這樣就可以節省部分電能。該裝置主要是利用換熱器將三層料倉物料加熱。換熱器位于料倉內，通過煙氣換熱將物料加熱，煙氣不與物料直接接觸，這樣可避免煙氣中粉塵再次隨物料進入系統，避免加料時產生二次粉塵。該方式投資不大，同時直接將余熱用于了生產，節能效果明顯。
四、結論
利用棕剛玉冶煉過程中產生的熱量，可以提供工業、生活熱水或者為建筑采暖，不僅可以減少工業企業的污染排放，還可以大幅降低工業企業的原有能源消耗，實現節能、減排、增效的目的。
參考文獻：
【關鍵詞】電爐冶煉，鎳礦，鎳鐵冶煉，燒結，堿度
近年來，世界各國不銹鋼產業發展態勢迅猛，全球對鎳的需求量日益增加。目前國內主要采用硫化鎳礦冶煉得到金屬鎳，全世界范圍內紅土礦在儲量上大大優于硫化礦， ，這使得紅土礦冶煉鎳鐵有了較大的發展空間。目前國內外冶煉鎳鐵最常用的火法流程是回轉窯一電爐（RKEF）流程，采用電爐選擇性還原熔煉紅土鎳礦是一種成熟的冶煉工藝，該工藝使得絕大部分金屬鎳還原并富集，在電爐中和爐渣分離，得到鎳鐵?；鸱ㄒ睙掓囪F是在高溫條件下，以C（或Si）作還原劑，對氧化鎳礦中的NiO及其他氧化物（如FeO）進行還原而得。同時采用選擇性還原工藝，合理使用還原劑，按還原順序NiO、FeO、Cr2O3、SiO2進行還原反應。
本文研究得出鎳鐵熔煉時的最佳熔煉溫度和最佳熔煉堿度，大大提高了原礦中鎳、鐵回收率，具有重大的社會意義和顯著的經濟效益。
1實驗部分
1.1實驗設備。干燥窯；回轉窯；鎳鐵冶煉爐；鎳鐵冶煉爐除塵設備（主要由輸氣管道、除塵器、排灰裝置、風機、電機和排氣筒組成）；礦熱電爐；石墨電極；變壓器；壓球機。
1.2 實驗原料 。紅土鎳礦（主要包含鎳、鐵、硫、碳、二氧化硅、氧化鎂等化學成分）；焦粉；石灰石；焦炭；石灰。
1.3 實驗方法。硅酸氧化礦可以用火冶法熔煉，經還原、熔化和精煉得到鎳。還原時要爭取使氧化鎳完全變為金屬鎳。熔化時鎳鐵將同較輕的渣分開。鎳鐵的含鎳量取決于部分還原過程的選擇能力。采用焦炭作還原劑，也可采用硅鐵作還原劑。為了除去粗鎳鐵中的雜質碳、硫、磷和鉻，必須進行精煉，然后在電爐中用碳直接部分還原煉制鎳鐵。
具體操作方法如下所述：
（1）將確定成分的紅土礦石配料后加入經過特殊內表面處理的石墨坩堝中，放進可控溫直流電阻發熱爐中。
（2）電流控制器通過上下兩個銅電極對碳管進行供電，加熱包裹其中的石墨坩堝。石墨管通純氮保護，隔絕空氣，金屬外壁架水冷降溫。
（3）試驗采用W-Re熱電偶，測試范圍50～1900℃，測試精度5℃左右。石墨坩堝容積0.43立方厘米 ，體積0.59立方厘米，內壁經過致密處理，盡量降低了其參與還原反應的程度。
（4）坩堝加入石墨爐中即開始計時，35分鐘之后取出將坩堝冷卻。待反應坩堝空冷至室溫后，將其敲碎，取出鎳鐵及爐渣，將鎳鐵鉆孔取樣，測試其成分。
2結果與討論
2.1熔煉溫度對鎳鐵產品的鎳含量、硫和鐵含量的影響
確定熔煉時間35分鐘，堿度恒為1.0的條件下，不同溫度反應產物鎳、鐵及硫的百分含量如表2-1。
從表中數據可以看出隨著溫度的逐漸升高，鎳、鐵及硫的百分含量都是在上升至一定程度后轉而下降，在1550℃時，三種元素的百分含量比較理想。
2.2熔煉堿度對鎳鐵產品中的鎳、鐵及硫含量的影響
確定熔煉時間35分鐘，熔煉溫度為1550℃穩定的條件下，不同堿度反應產物鎳、鐵及硫的百分含量如表2-2。
在溫度、時間一定的條件下，隨著堿度的逐漸升高，鎳含量先升高再降低，鐵含量先降低再升高，硫含量在一直降低。最佳爐渣堿度值應為0.90。
3結論
（1）熔煉反應在1500℃以上皆可以完成，渣鐵分離效果良好。在確定堿度為1.0，反應時間為35分鐘的前提下，最佳反應溫度區間為1520～1530℃，此時生成的鎳鐵中，鎳所占質量分數可高達9.5%，而鐵質量分數僅為81.0%，溫度不夠或超過，都會抑制鎳元素進入金屬熔池，影響產率。
（2）爐渣堿度控制在0.85～1.15間時存在明顯的渣鐵密度差異和良好的流動性。在確定的1550℃及35分鐘的反應條件下，最佳爐渣堿度值應為0.90。若堿度過大，將明顯影響鎳的還原效果。
（3）堿度及溫度的升高，都可以小范圍的減少鎳鐵成品中硫的含量。
（4）與此同時，在確定了最佳熔煉溫度及堿度的條件下，用樣勺取樣，待冷凝后，觀察斷口狀況，可用來判斷爐缸溫度及爐渣堿度。
參考文獻：
[1] 趙剛.簡析鎳鐵生產工藝及其發展前景[J].產業與科技論壇. 2011（02）
