转炉作为钢铁冶金的核心工艺装备，存在大量余能、余热难以高效利用的问题。本书针对氧气转炉炼钢工艺，抓住转炉煤气间歇性、多尘性、爆炸性的特点，从理论上阐述了转炉煤气节能降碳原理，包括煤气波动与多尘特性、爆炸机制、放散煤气有组织燃烧和催化燃烧；从工程技术角度提出了全干法节能技术的实现途径，包括转炉煤气遏爆技术、急冷换热器清灰技术、煤气余热高效回收技术、转炉余能利用控制技术以及转炉节能新技术的发展趋势。
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2019：获得"国务院政府特殊津贴"；
2017：入选中国科学院特聘研究员；
2016：入选中国科学院首届王宽诚率先人才计划；
2016：任国家重点研发计划项目负责人；
目录
丛书序
序
前言
第1章 转炉炼钢工艺及能源消耗 1
1.1 转炉炼钢工艺简介 1
1.1.1 炼钢的发展历程 1
1.1.2 转炉工作过程 4
1.2 转炉炼钢设备简介 10
1.2.1 转炉炉体 10
1.2.2 转炉氧枪 14
1.3 转炉炼钢的物理化学过程 19
1.3.1 氧气射流与熔池的相互作用及泡沫渣的形成 19
1.3.2 转炉熔池搅拌强度 23
1.3.3 转炉炼钢的基本反应 31
1.3.4 铁水预处理的基本反应 35
1.4 转炉工艺的原料与能源消耗 37
1.4.1 转炉炼钢的基本原料 37
1.4.2 转炉冶金过程、物料平衡和热平衡 39
1.4.3 转炉工序的能源消耗 41
1.5 转炉烟气净化与回收 44
1.5.1 转炉煤气 44
1.5.2 转炉烟气净化方法 45
1.5.3 转炉煤气全干法显热回收节能新技术 46
参考文献 47
第2章 转炉煤气波动特性 49
2.1 转炉煤气波动成因 49
2.2 转炉煤气波动特点 52
2.3 转炉煤气波动特性预测 54
2.3.1 转炉炼钢数学模型概况 54
2.3.2 转炉炼钢煤气生成数学模型 55
2.3.3 转炉吹氧期间的煤气生成模拟分析 63
参考文献 69
第3章 转炉煤气多尘特性 71
3.1 转炉煤气的降温除尘工艺 71
3.1.1 OG/LT法降温除尘工艺 71
3.1.2 新型全干法降温除尘工艺 75
3.1.3 转炉灰尘的输送方式 79
3.2 转炉冶炼过程灰尘的基本特性 80
3.2.1 转炉灰尘的形成 80
3.2.2 转炉灰尘的基本组成成分 80
3.2.3 转炉灰尘的物理化学性质 81
3.3 转炉冶炼周期内灰沉积特性与清理方法 85
3.3.1 OG法和LT法应用过程中存在的积灰结垢问题 85
3.3.2 全干法工艺应用过程中存在的积灰结垢问题 87
3.3.3 转炉全干法工艺清灰方式探讨 88
3.4 转炉灰尘的回收利用 90
3.4.1 转炉灰尘的利用方法 90
3.4.2 转炉灰尘利用存在的问题 93
参考文献 93
第4章 转炉煤气爆炸特性 95
4.1 转炉煤气的爆炸机理 95
4.1.1 转炉煤气的组成及其爆炸特性 95
4.1.2 转炉煤气爆炸发生机理 98
4.2 转炉煤气爆炸过程研究 103
4.2.1 管道内转炉煤气爆炸发展过程 103
4.2.2 转炉煤气爆炸机制理论研究 108
4.2.3 压力容器内转炉煤气爆炸发展过程 114
4.3 转炉煤气防爆技术 115
4.3.1 爆炸机理和防爆技术 115
4.3.2 常规防爆方法 116
4.3.3 转炉煤气全干法工艺中的防爆技术 118
4.3.4 爆炸预警技术 120
参考文献 121
第5章 转炉放散煤气高效洁净燃烧 122
5.1 转炉放散煤气排放现状 122
5.2 转炉放散煤气高效燃烧 124
5.2.1 转炉放散煤气前烧期和后烧期现状 124
5.2.2 转炉煤气前烧期和后烧期混合特性冷态试验 125
5.2.3 转炉煤气前烧期和后烧期无组织混合燃烧过程数值模拟研究 126
5.2.4 转炉煤气前烧期和后烧期有组织燃烧研究 132
5.3 转炉放散煤气洁净燃烧 135
5.3.1 转炉煤气前烧期和后烧期高效洁净燃烧化学反应机制 135
5.3.2 煤气燃烧过程灰尘对气态污染的影响 140
参考文献 144
第6章 转炉煤气催化燃烧机理 146
6.1 CO催化燃烧反应机理 146
6.1.1 催化燃烧概念 146
6.1.2 M-K反应机理 147
6.1.3 L-H反应机理 147
6.1.4 E-R反应机理 148
6.2 CO催化燃烧反应动力学 148
6.2.1 反应内外扩散限制 149
6.2.2 反应动力学基元步骤 151
6.2.3 反应动力学模型 153
参考文献 157
第7章 转炉放散煤气的催化燃烧特性 158
7.1 催化反应的基本概念 159
7.1.1 反应空速 159
7.1.2 实际反应当量比 160
7.1.3 催化活性 161
7.1.4 催化燃烧的燃烧极限 161
7.2 放散煤气成分、浓度与流量波动对催化活性的影响 165
7.2.1 催化剂对催化活性的影响 165
7.2.2 CO浓度对催化活性的影响 167
7.2.3 O2浓度对催化活性的影响 169
7.2.4 CO2浓度对催化活性的影响 170
7.2.5 水蒸气对催化活性的影响 172
7.2.6 反应器空速对催化活性的影响 172
7.3 催化燃烧传热特性 173
7.4 催化剂热稳定性 177
7.5 转炉放散煤气催化燃烧技术 182
7.5.1 催化燃烧反应器设计 182
7.5.2 放散煤气催化燃烧技术应用效果 182
参考文献 184
第8章 转炉煤气余热高效回收利用 186
8.1 转炉煤气热源特性及相关理论研究 186
8.1.1 转炉煤气波动性热源评价原则—?理论 188
8.1.2 转炉煤气热力学描述——物质流、能量流、流和碳流分析模型 189
8.1.3 转炉煤气和余热蒸汽回收利用技术及发展趋势 192
8.2 转炉煤气余热利用技术 194
8.2.1 转炉炼钢工序能源消耗 194
8.2.2 转炉汽化冷却烟道余热回收技术 194
8.2.3 转炉余热蒸汽蓄热技术 197
8.3 转炉烟气全干法余热回收中试研究 202
8.3.1 汽化冷却烟道 202
8.3.2 烟管式急冷换热器 203
8.3.3 余热回收试验结果 205
8.3.4 催化燃烧放散煤气预热(回热)技术及装置 206
参考文献 208
第9章 转炉炼钢工艺余能利用的控制技术 210
9.1 转炉炼钢过程的控制技术 210
9.1.1 转炉工艺的控制技术简介 210
9.1.2 转炉炼钢检测技术简介 212
9.1.3 转炉炼钢典型控制技术 220
9.2 转炉煤气降温除尘处理工艺的控制技术 222
9.2.1 转炉煤气LT法工艺的控制技术 222
9.2.2 转炉煤气全干法旁通技术 225
9.2.3 转炉煤气全干法处理工艺的控制技术 226
9.2.4 转炉煤气全干法处理工艺的集成控制技术 229
9.3 转炉煤气全干法显热回收工艺技术应用案例 231
参考文献 232
第10章 转炉节能降碳新技术 234
10.1 转炉废钢预热技术 234
10.1.1 转炉废钢预热技术介绍 234
10.1.2 转炉废钢预热技术 236
10.1.3 转炉冶炼废钢的过程与废钢用量 237
10.2 转炉喷吹CO2脱碳技术 239
10.2.1 转炉喷吹CO2脱碳的过程 239
10.2.2 转炉喷吹CO2技术 241
10.3 转炉放散煤气化学链燃烧技术 245
10.3.1 化学链燃烧的基本过程 245
10.3.2 放散煤气化学链燃烧 246
10.4 转炉煤气催化转化制碳氢燃料 250
10.4.1 转炉煤气催化转化制天然气 250
10.4.2 转炉煤气催化转化制取其他燃料 253
10.5 转炉煤气制取燃料乙醇副产蛋白质技术 256
10.5.1 煤气制取燃料乙醇的生化过程 256
10.5.2 转炉煤气催化转化技术 259
参考文献 263
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