降低高爐煉鐵燃料比的技術(shù)措施

1、降低高爐煉鐵燃料比的技術(shù)措施鋼鐵產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的工作重點(diǎn)是在煉鐵系統(tǒng)。由于煉鐵系統(tǒng)的能耗占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的70%左右。節(jié)能減排的工作思路是:首先要抓好減量化用能,體現(xiàn)出節(jié)能要從源頭抓起;其次是要進(jìn)步能源利用效率;第三是進(jìn)步二次能源回收利用水平。降低高爐煉鐵燃料比就是體現(xiàn)出企業(yè)節(jié)能工作是要從源頭抓起,對(duì)企業(yè)的節(jié)能工作是有著重大意義。1.降低煉鐵燃料比是進(jìn)步高爐利用系數(shù)的正確途徑煉鐵學(xué)理論上是:高爐利用系數(shù)=冶煉強(qiáng)度÷燃料比。也就是說(shuō),進(jìn)步利用系數(shù)有兩個(gè)辦法。一個(gè)是進(jìn)步冶煉強(qiáng)度,另一個(gè)是降低燃料比。我國(guó)中小高爐實(shí)現(xiàn)高利用系數(shù)主要是采用進(jìn)步冶煉強(qiáng)度的辦法。采用配備大風(fēng)機(jī),大風(fēng)量操縱高爐,

2、進(jìn)行高冶煉強(qiáng)度生產(chǎn),來(lái)實(shí)現(xiàn)高利用系數(shù)。這種做法就帶來(lái)高爐的能耗高,不符合鋼鐵產(chǎn)業(yè)要節(jié)能降耗的工作思路,應(yīng)當(dāng)予以糾正。目前大型高爐噸鐵所消耗的風(fēng)量在1200m3以下,寶鋼為950m3左右。而一些小高爐的噸鐵風(fēng)耗是在1400m3左右,甚至有大于1500m3的現(xiàn)象。燃燒1kg標(biāo)準(zhǔn)煤要2.5m3的風(fēng),鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生1m3風(fēng)要消耗0.85kg標(biāo)準(zhǔn)煤。大風(fēng)量,高冶煉強(qiáng)度操縱的高爐,燃料比就要升高。所以說(shuō)小高爐的燃料比要比大高爐高3050kga。鋼鐵產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)“十一五”期間GDP能耗要降低20%,主要工作方向就是要在降低煉鐵燃料比上下功夫!由于高爐煉鐵工序的能耗要占聯(lián)合企業(yè)總能耗的50%左右。2.高爐煉鐵燃料比

3、的現(xiàn)狀國(guó)際先進(jìn)水平的煉鐵燃料比是在500kg/t以下,領(lǐng)先水平是在450kg/t左右。2007年我國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)高爐爐煉鐵的燃料比為529kg/t,首鋼為464kg/t,寶鋼為484kg/t,太鋼為491kg/t,武鋼為488kg/t,鞍鋼為500kg/t,最高的企業(yè)達(dá)到673 kg/t。這說(shuō)明,我國(guó)已把握了先進(jìn)的高爐煉鐵技術(shù),但是煉鐵企業(yè)發(fā)展不平衡,尚有較大的節(jié)能潛力。高爐煉鐵的燃料比是:進(jìn)爐焦比+噴煤比+小塊焦比。噴煤比是不計(jì)算量換比。這樣企業(yè)之間進(jìn)行對(duì)比才公道科學(xué)。但是,個(gè)別企業(yè)沒(méi)有計(jì)進(jìn)小塊焦用量,失往了企業(yè)的能源平衡。3.降低燃料比的技術(shù)措施3.1貫徹精料方針,努力實(shí)現(xiàn)原燃料質(zhì)量的穩(wěn)定

4、煉鐵精料水平對(duì)高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響率在70%。所以說(shuō)高爐煉鐵要以精料為基礎(chǔ)。煉鐵精料的主要內(nèi)容是:“高”進(jìn)爐礦含鐵品位要高,原燃料轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度要高,燒結(jié)礦堿度要高。高品位是精料技術(shù)的核心,進(jìn)爐品位進(jìn)步1%,燃料比F降1.5%,生鐵產(chǎn)量升高2.5%。但是目前全世界鐵礦石品位在下降,價(jià)位不斷攀升。所以煉鐵不能完全追求高品位。當(dāng)前我國(guó)煉鐵生產(chǎn)存在的最大題目還足原燃質(zhì)量不穩(wěn)定。精料技術(shù)要求原燃料質(zhì)量要“穩(wěn)”。進(jìn)爐礦含鐵品位波動(dòng)從±1.0%降到±0.5%,煉鐵焦比下降1.0%:堿度波動(dòng)由±0.1降到0.05,煉鐵焦比會(huì)下降1.3%。焦炭質(zhì)量的波動(dòng)對(duì)高爐煉鐵的影響見(jiàn)表1。當(dāng)

5、前,焦炭質(zhì)量變化時(shí)高爐煉鐵生產(chǎn)的影響突出顯現(xiàn),特別是一些高噴煤比的高爐反映非常突出。大高爐提出了對(duì)焦炭熱反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度的要求,這是總結(jié)多年來(lái)生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)論,要予以重現(xiàn)。寶鋼提出焦炭熱反應(yīng)性CRI26%,反應(yīng)后強(qiáng)度CSR66%。精料技術(shù)內(nèi)容還包括:熟料比要高,原燃料粒度要偏小,粒度細(xì)成要均勻,含有害雜質(zhì)要少,冶金性能要好等。3.2要實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)帶進(jìn)高爐煉鐵的能量占總能量的16%19%。熱風(fēng)是廉價(jià)的能源,應(yīng)當(dāng)充分利用。熱風(fēng)溫度升高100,可降低煉鐵燃料比1525kg/t,進(jìn)步風(fēng)口理論燃燒溫度60,答應(yīng)多噴煤30kg/t。所以高風(fēng)溫會(huì)給高爐煉鐵帶來(lái)多方面效應(yīng)(包括風(fēng)溫高軟焙下降,軟熔區(qū)間變窄,

6、進(jìn)步爐料透氣性等,應(yīng)當(dāng)努力進(jìn)步風(fēng)溫。2007年全國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)熱風(fēng)溫度為1125,寶鋼等企業(yè)的大型高爐均可實(shí)現(xiàn)大于1200的風(fēng)溫,但仍有一批企業(yè)的風(fēng)溫低于1050。實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的技術(shù)措施是,要將熱風(fēng)爐拱頂溫度大于1400。熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)要公道(拱中用耐高溫硅磚,拱頂不要座落在大墻上,采用大蓄熱面積格1930孔磚等,燒爐和送風(fēng)時(shí)拱頂溫度差控制在100150,送風(fēng)管道要能承受高風(fēng)溫等。使用低熱值高爐煤氣中采用空氣,煤氣雙預(yù)熱技術(shù)等。表1 焦炭質(zhì)量復(fù)化對(duì)煉鐵的影響焦炭質(zhì)量復(fù)化燃料比利用系數(shù)生鐵產(chǎn)量M40,+1% -5.0kg/t +4%M10,-0.2% -7.0kg/t +5%灰分,+1% +1%2%

7、渣量增加2% -2.5%硫分,+0.1% +1.5%2.0% -2.0%水分,+1% +1.1%1.3% -5.0%3.3進(jìn)行脫濕鼓風(fēng)將鼓風(fēng)濕度降至6g/m3并保持穩(wěn)定會(huì)有進(jìn)步產(chǎn)量,降低焦比的效果。濕度降低1%,可降焦比0.9%,增加產(chǎn)量3.2%。鼓風(fēng)濕度降低1g/m3,風(fēng)口前燃燒溫度可進(jìn)步56,可答應(yīng)多噴煤粉1.52.0kg/t。對(duì)于暫時(shí)不能噴煤的高爐來(lái)說(shuō),假如要使用高風(fēng)溫,可以通過(guò)加濕鼓風(fēng),將高風(fēng)溫用上,既可以進(jìn)步生鐵產(chǎn)量,又有降低焦比的作用。因加濕1%鼓風(fēng),會(huì)使焦比升高45kg/t,但是風(fēng)溫升高100,下降焦25kg/t,兩數(shù)相加后,仍有降低20kg/t焦比的作用。無(wú)噴吹使用高風(fēng)溫冶煉會(huì)

8、使高爐內(nèi)理論燃燒溫度升高,硅還原加快,高爐順行變差,加濕鼓風(fēng)可降低風(fēng)口前理論燃燒溫度。3.4冶煉強(qiáng)度時(shí)煉鐵燃料比的影響生產(chǎn)實(shí)踐表明,高爐冶煉強(qiáng)度在低于1.05t/m3.d時(shí),進(jìn)步冶煉強(qiáng)度是可以降低燃料比。但是在冶煉強(qiáng)度大于1.05t/m3.d時(shí),進(jìn)步冶煉強(qiáng)度是會(huì)使燃燒比升高,而且在冶冶強(qiáng)度大于1.15t/m3.d時(shí)以上,進(jìn)步冶煉強(qiáng)度,會(huì)使燃燒比大幅度升高。所以說(shuō),控制冶煉強(qiáng)度在1.051.15t/m3.d區(qū)間操縱高爐是會(huì)較低的燃料比。我國(guó)大型高爐操縱的冶煉強(qiáng)度一般是在1.15t/m3.d以下,而一些小高爐的冶煉強(qiáng)度是在1.50t/m3.d以上。這也是小高爐燃料比高的內(nèi)在原因。寶鋼高爐冶煉強(qiáng)達(dá)到

9、1.15t/m3.d時(shí)要想進(jìn)步冶煉強(qiáng)度、增加產(chǎn)量,應(yīng)通過(guò)進(jìn)步富氧率來(lái)實(shí)現(xiàn),而不是采用進(jìn)步鼓風(fēng)風(fēng)量的方法。這樣做的好處是,進(jìn)步冶煉強(qiáng)度后,不會(huì)使煉鐵燃料比升高。另一方面使?fàn)t腹煤氣量保持9800m3/min,這是高爐生產(chǎn)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。3.5進(jìn)步爐操縱水平,降低燃料比對(duì)降低煉鐵燃料比有較大作用的高爐操縱技術(shù)主要是:進(jìn)步煤氣中CO2含量,冶煉低硅鐵和進(jìn)步爐頂煤氣壓力等方面。(1進(jìn)步煤氣中CO2含量的操縱手段主要是進(jìn)行公道布料,優(yōu)化煤氣流分布,使熱風(fēng)所帶有的熱量能夠充分傳遞給爐料,增加高爐內(nèi)鐵礦石的間接還原度。煤氣中的CO2含量進(jìn)步0.5%,煉鐵燃料比下降10kg/t,煉鐵工序能耗會(huì)下降8.5kgce /

10、t。鐵礦石間接還原是個(gè)放熱反應(yīng),而直接還原是個(gè)吸熱反應(yīng)。所以,我們要努力進(jìn)步礦石的間接還原反應(yīng)。采用公道的裝料制度和送風(fēng)制度,能夠解決煤氣流和爐料逆向運(yùn)動(dòng)之間的矛盾,煤氣流分布均勻公道,會(huì)促進(jìn)高爐生產(chǎn)順行,有降低燃料比的效果。采用無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備,可以實(shí)現(xiàn)多種形式的布料。小于1000m3高爐的流槽傾角檔位數(shù)選用57個(gè)檔位;1000m3左右高爐選用810個(gè)檔位;大于2000m3級(jí)高爐選用1012個(gè)檔位:終極使?fàn)t喉煤氣曲線形成邊沿CO2含量略高于中心的“平峰”式曲線。綜合煤氣CO2含量是小于1000m3高爐為16%20%,1000m3左右高爐CO2含量在18%21%,大寸:2000m3高爐CO2

11、含量在22%24%。采用大批重上料,可以穩(wěn)定上部煤氣流。我們?？唇古膶雍褚笥?.5m,寶鋼4000m3級(jí)高爐焦批大,層厚在8001000mm。在生產(chǎn)過(guò)程中調(diào)整焦炭負(fù)荷時(shí),最好穩(wěn)定焦批,調(diào)整礦批。以使焦炭層相對(duì)穩(wěn)定,有“透氣窗”作用,高爐內(nèi)煤氣流也穩(wěn)定。當(dāng)料線進(jìn)步時(shí),爐料堆尖會(huì)向中心移動(dòng),有疏松邊沿煤氣的作用。一般料線選擇為12m。高爐煤氣流是進(jìn)行三次分布:從風(fēng)口送風(fēng)是對(duì)煤氣流的第一次分布,采用調(diào)整風(fēng)口徑和風(fēng)口長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們希看風(fēng)速要高,小高爐要大于100m/s,大高爐是在180220m/s。以保證風(fēng)能夠吹透爐缸中心。高爐內(nèi)煤氣流二次分布是在軟熔帶。軟熔帶是呈倒V型,寬窄是受風(fēng)溫順礦石的冶

12、金性能等方面所決定的。我們?？吹V石的軟熔溫度要高,區(qū)間要窄,減少軟熔帶時(shí)煤氣的阻力;還?？闯踉统蹊F的粘度低,活動(dòng)性,滴落性能好,初成渣含F(xiàn)eO要低是保證高爐順序的條件。軟熔帶以上的爐料是對(duì)大煤氣流的第三次分布。這全要是通過(guò)爐頂科學(xué)布料來(lái)實(shí)施的。為進(jìn)步料柱的中心部位煤氣流順暢,大型高爐均采用中心加小塊焦的手段。近年來(lái),為進(jìn)步燒結(jié)礦的透氣性和還原性,將小塊焦與燒結(jié)礦進(jìn)行混裝,有好的節(jié)焦效果。高爐操縱的原則之一是要實(shí)現(xiàn)煤氣在邊沿和中心存在“兩道煤氣流”。高爐煤氣曲線呈“展翅”或“喇叭花”型。(2低硅鐵冶煉高爐冶煉低硅鐵有較好的經(jīng)濟(jì)效益。生鐵含Si降低0.1%,可降低煉鐵焦比4-5kg/t,生鐵產(chǎn)量

13、進(jìn)步。同進(jìn)減少了煉鋼脫Si的工作量。高爐冶煉低硅鐵的條件是原燃燒質(zhì)量要穩(wěn)定,選擇適宜的爐渣堿度(減少在爐溫波動(dòng)時(shí)出現(xiàn)短渣現(xiàn)象,波動(dòng)范圍要窄,生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好,高爐處于穩(wěn)定順行狀態(tài)。假如外界條件不穩(wěn)定,易造成低硅鐵冶煉高爐的爐缸凍結(jié),后果嚴(yán)重。高爐操縱采取降低風(fēng)口前理論燃燒溫度,鐵水的物理熱要充沛(溫度在1450左右,而化學(xué)熱低,含Si在0.3%0.4%。新日鐵名古屋1號(hào)高爐曾創(chuàng)造出生鐵含Si達(dá)到0.12%的世界最優(yōu)水平,攀鋼也創(chuàng)造出年生鐵含Si量達(dá)0.14%的先進(jìn)水平,寶鋼3號(hào)高爐(4350m3年生鐵含Si量達(dá)到0.31%,上鋼一廠2500m3高爐達(dá)到0.37%,鞍鋼10號(hào)、12號(hào)高爐達(dá)到

14、0.41%,新興鑄管460m3高爐達(dá)到0.30%,唐鋼400m3高爐達(dá)到0.41%。(3高壓操縱技術(shù)高爐爐項(xiàng)煤氣壓力大于0.03mpa時(shí),即稱為高壓。爐頂煤氣壓力進(jìn)步10kpa,高爐可增產(chǎn)1.9%,焦比約下降3%,有利于冶煉低硅鐵。隨著頂壓的進(jìn)步,增產(chǎn)的效果會(huì)遞減。進(jìn)步頂壓之后,高爐的明顯反應(yīng)是促進(jìn)高爐順行,波動(dòng)減少,使鐵礦石進(jìn)行間接還原是向有利方向發(fā)展。高壓操縱是有利于CO向CO,方向反應(yīng),進(jìn)而有節(jié)焦效果。高壓后爐內(nèi)煤氣流的流速會(huì)降低,有利于熱風(fēng)中的熱量向爐料傳遞,爐塵的吹出量也降低,可有效地進(jìn)步TRT的發(fā)電量。高爐爐頂煤氣壓力大于120kpa時(shí),均應(yīng)配備TR T裝置,而不是按爐容大小來(lái)判定

15、。TRT 可回收高爐鼓風(fēng)動(dòng)能的30%,采用煤氣干法除塵時(shí),還可進(jìn)步發(fā)電量30%。一般煤氣濕法除塵的TRT發(fā)電量可達(dá)到36kwh/t以上。近年來(lái),我國(guó)高爐爐頂煤氣壓力得到不斷進(jìn)步,產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)不同容積高爐爐頂煤氣壓力見(jiàn)表2。表2 不同容積高爐爐頂煤氣壓力情況爐容m3 寶鋼鞍鋼首鋼首鋼柳鋼柳鋼杭鋼柳鋼4350 3200 2536 1726 1080 750 422 380頂壓,KPa 234 232 196 180 181 148 134 112(4降低高爐熱量損失高爐內(nèi)熱負(fù)荷最大的部位是爐腹和爐腰,分別占高爐總熱負(fù)荷的20%30%和15% 25%。減少這部分熱量損失的辦法是要保持高

16、爐生產(chǎn)順行,避免爐內(nèi)耐火磚或冷卻壁的渣皮脫落;選擇好隔熱和導(dǎo)熱性能優(yōu)化的耐火磚,以及冷卻系統(tǒng)的冷卻溫度進(jìn)行優(yōu)化控制。高爐操縱抑制煤邊沿氣流過(guò)份發(fā)展,可以有效地減少高爐的熱損失?？刂评鋮s水的流量和水溫差,就是對(duì)爐體熱負(fù)荷實(shí)行有效控制,對(duì)爐體磚襯的維護(hù)具有極其重要作用,同時(shí)也關(guān)系到高爐的壽命,還可避免高爐結(jié)瘤?，F(xiàn)代化大型高爐要建立科學(xué)的高爐熱負(fù)荷監(jiān)管制度,主要是冷卻系統(tǒng)的水流量和水溫差?？梢詫?duì)收集的上白個(gè)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行分析、判定,把握高爐內(nèi)公道爐型的變化,給高爐工長(zhǎng)們提供正確的信息,以利及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。這樣做不但有利于降低燃料比,而更重要的是確保高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行,這也是精細(xì)化操縱高爐的重要內(nèi)容。4.降

17、低煉鐵燃料比是一個(gè)系統(tǒng)工程影響煉鐵燃料比的因素有數(shù)百個(gè),但回納起來(lái)是在三個(gè)方面:一是企業(yè)治理水平;二是煉鐵技術(shù)升級(jí)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化;三是量大而廣的單項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)、工藝、裝備等。這三個(gè)方面是有相互關(guān)聯(lián)的作用。煉鐵企業(yè)要用系統(tǒng)工程的思路來(lái)研究、實(shí)施本單位降級(jí)燃料比的工作。4.1治理現(xiàn)代化可實(shí)現(xiàn)降低燃料比煉鐵企業(yè)治理層面上的內(nèi)容有,要有專門職能部分來(lái)管,主要負(fù)責(zé)人要從技術(shù)上的明白人向?qū)＜倚头较虬l(fā)展。企業(yè)內(nèi)儀器儀表、計(jì)量用具配備要齊全。其配備率、完好率、周檢率要在95%以上。確保數(shù)據(jù)的真實(shí)、及時(shí)、穩(wěn)定、科學(xué)、可靠。這是保證煉鐵企業(yè)耗能的家底要清楚、正確。要建立企業(yè)內(nèi)能源消耗的治理制度,實(shí)施定額治理辦法,建立企業(yè)內(nèi)的賞罰制度。調(diào)動(dòng)全體員工降低燃料比的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。對(duì)于企業(yè)治理者,要制訂企業(yè)的降燃料比發(fā)展規(guī)劃,有目標(biāo),有措施,有期限地組織實(shí)施,進(jìn)步治理水平,可有節(jié)約企業(yè)總用能5%的效果。4.2對(duì)產(chǎn)技術(shù)、工藝、裝備進(jìn)行優(yōu)化要積極采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)、工藝、裝備,淘汰落后設(shè)備。高爐爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作的重點(diǎn)