從高爐熱平衡分析看煉鐵工藝節(jié)能方向

1、從高爐熱平衡分析看煉鐵工藝節(jié)能方向 本文從高爐熱平衡分析入手，追蹤高爐冶煉行程中熱能的分配去向，找出煉鐵工藝的節(jié)能方向及實(shí)現(xiàn)途徑，提升高爐熱能利用率，對(duì)今后高爐進(jìn)行節(jié)能降耗的研究開(kāi)發(fā)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。 高爐熱平衡分析 以某鋼廠新建的1座3200m3高爐為例其它高爐可能因爐容、原燃料條件不同等原因，熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)與本次計(jì)算存在差異，該爐熱平衡計(jì)算的計(jì)算條件如下表所示： 表1 高爐熱平衡計(jì)算條件一、原燃料、爐塵成分原料kg/THMTFe%S%C%H2O%燒結(jié)礦-55.070.043-球團(tuán)礦-58.030.002-塊礦-65.030.011-1.24爐塵20.1736.940.3431.772-二、

2、燃料成分燃料kg/THMCF%灰分%揮發(fā)分%H2O%焦炭36086.8311.80.89-煤粉18082.9411.053.861.80 以蓋斯定律為基礎(chǔ)，不合計(jì)爐內(nèi)的反應(yīng)過(guò)程，而以物料入爐狀態(tài)為起點(diǎn)，產(chǎn)出狀態(tài)為終點(diǎn)，進(jìn)行高爐熱平衡計(jì)算。熱收入項(xiàng)包括風(fēng)口前碳素燃燒放熱，直接還原放熱C氧化成CO，間接還原放熱CO氧化成CO2，H2氧化成H2O，熱風(fēng)帶入的熱量，少量成渣熱和爐料帶入的熱量本次計(jì)算忽略此項(xiàng)；熱支出項(xiàng)包括氧化物分解，脫硫，溶劑分解，爐渣焓，鐵水焓，爐頂煤氣焓，冷卻水帶走和散熱損失等。 全爐熱平衡計(jì)算結(jié)果如下表： 表2 全爐熱平衡表項(xiàng) 目數(shù) 量GJ/t%熱收入：Q1風(fēng)口前碳素燃燒2.94

3、27.35Q2 直接還原C氧化成CO1.009.30Q3 間接還原CO氧化成CO24.4040.93Q4 間接還原H2氧化成H2O0.363.35Q5熱風(fēng)帶入2.0519.07Q總熱收入：10.75100.00熱支出：Q1氧化物分解7.9473.86Q2脫硫0.020.19Q3爐渣焓0.645.95Q4鐵水焓1.2411.53Q5 煤氣焓0.474.37Q6冷卻和其它熱損失0.444.09Q總熱支出：10.75100.00熱效率生鐵單位熱耗 從表2可以看出，在高爐的熱收入項(xiàng)中，碳素氧化熱Q1、Q2、Q3占總熱收入Q的77.58%，主要來(lái)自入爐的焦炭和煤粉，是高爐的節(jié)能重點(diǎn)。從上述熱收入結(jié)構(gòu)及數(shù)

4、據(jù)可得，高爐的主要節(jié)能方向?yàn)榻档腿剂舷?，亦即降低焦比、燃料比?槽下供料篩分、整粒工藝：入爐料的粉末每降低1%，可使高爐利用系數(shù)提升0.4%1.0%，入爐焦比降低0.5%。 燒結(jié)礦分級(jí)入爐工藝：燒結(jié)礦分級(jí)入爐后礦倉(cāng)燒結(jié)礦粉化率降低1.8，燃料比降低4.3kg/tFe，生鐵含硅降低0.05%。 焦丁回收工藝：依據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)焦丁對(duì)焦炭的置換比是大于1.05，在一定的冶煉條件下，改善了爐內(nèi)的透氣性，提升了煤氣利用率，起到了增產(chǎn)節(jié)焦，降低噸鐵成本的效果。 2.1.2.高爐的熱風(fēng)溫度可以增加帶入高爐的熱量，減少熱收入項(xiàng)中碳素燃燒放熱碳素氧化熱的比例，降低高爐的燃料消耗。同時(shí)，可使煤粉升溫加快，改善燃燒條

5、件，提升煤粉燃燒率。 2.1.3.采納富氧噴煤技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，富氧噴煤冶煉操作，富氧率提升1%，增加噴煤量在1213kg/t，噴煙煤時(shí)增加噴煤量在1723kg/t，可有效降低焦比。 2.1.4.高爐采納干熄焦的焦炭生產(chǎn)可降低入爐焦炭含水量，其焦比可降低2%，以本文所述高爐為例，全年可節(jié)約焦炭約1.8萬(wàn)t，按每噸焦炭1800元計(jì)，全年因此項(xiàng)節(jié)約焦炭產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)3240萬(wàn)元。 2.1.5.目前高爐普遍采納富氧噴吹煤粉的技術(shù)，但存在問(wèn)題較多，因此，高爐利用噴煤的方法達(dá)到焦比的極小值是比較困難的。噴吹煤氣或焦?fàn)t煤氣可減少熱收入項(xiàng)中碳素燃燒放熱碳素氧化熱的比例，增加噴吹煤氣放熱，可降低焦比、燃料比。

6、 2.2.1.所謂鐵水罐"一罐到底'就是高爐承接鐵水的鐵水罐和轉(zhuǎn)爐鐵水罐為統(tǒng)一罐車(chē)，此過(guò)程溫降少，溫度起伏低，生產(chǎn)節(jié)奏快時(shí)，鐵水罐到達(dá)高爐時(shí)包襯和包底溫度還較高，使得高爐鐵水流入鐵水罐內(nèi)溫降相對(duì)較少，有利于減少鐵水熱損失。 2.2.2.近年研究出在安全襯后用致密、高強(qiáng)度隔熱板的魚(yú)雷罐車(chē)，具體安裝方法為在整個(gè)罐車(chē)中安裝隔熱層為第一層襯，再安裝安全襯，最后一層為耐磨襯。已隔熱的魚(yú)雷罐車(chē)較無(wú)隔熱的罐車(chē)中鐵水溫度平均可提升20。 近年來(lái)，各鋼鐵企業(yè)也強(qiáng)化了對(duì)爐渣熱能回收方面的研究，目前有效的實(shí)現(xiàn)途徑為： 2.2.3.1.回收爐渣顯熱產(chǎn)生蒸汽，蒸汽用來(lái)發(fā)電或采暖； 2.2.3.2.利用沖渣水采暖，將渣池內(nèi)熱水經(jīng)沉淀、過(guò)濾、加壓后供暖，并回流于渣池循環(huán)使用，首鋼和鞍鋼采納過(guò)此方法，可節(jié)省大量的能源及人力、物力。 2.2.3.3.高爐渣干式?；幚恚耗壳皣?guó)內(nèi)外對(duì)此處理方式的研究已進(jìn)入中試階段，分為一般式和流化床式兩類。 本文通過(guò)對(duì)高爐