高炉炼铁节能技术



第26卷专辑
V01.26 Spec.Issue

国稀土学报
2008年8月
Aug.2008
JOURNAL OF THE CHINESE RARE EARTH SOCIETY
高炉炼铁节能技术
晋克勤木,吴奇
(贵州大学材料科学与冶金工程学院,贵州贵阳550003)
摘要一分析了我国的能源形式,提出了炼铁高炉的高能耗制约了钢铁企业的进一步发展。炼铁高炉节能在提高热风温度 及发展喷煤技术两方面具有较大的发展潜力并取得了一定成效,今后还应该发展其他的新节能技术。 关键词:高炉;节能;精料;炉料结构;热风温度 中图分类号:TF5文献标识码:A 文章编号:1000-4343(2008)一0962.03
我国是世界上最早发现并利用煤炭、石油和 天然气的国家。已探明的储量,煤居世界第三位, 石油居世界第八位,天然气居世界第十六位,水 利资源也极丰富。建国五十多年来,我国的能源 生产虽然达到了相当大的规模,但由于人口众多, 平均到每人的能源消耗量却很低,只有0.9t左右, 而世界的平均值为2.3t,可见我国的人均能源量还 不到世界平均值的一半【lJ。所以,从人均能源消耗 的角度来说,我国又是一个能源短缺的国家。 进入21世纪,钢铁工业作为我国国民经济中 的耗能大户和主要污染源,其发展的重点是节能 与环保。在国民经济快速发展,市场需求不断增长 的拉下,我国钢铁工业近年来高速发展,2003年粗 钢量达到212234亿t,生铁产量达到21023亿t,为 国民经济发展做出了贡献12J。表l为钢产量超亿吨 国家的历史最高年产量。而炼铁高炉(简称高炉, 下同)所消耗的能源占钢铁生产总能耗的50%以 上,所以降低炼铁能耗是降低钢铁生产总能耗的 主体部分,对发展我国钢铁工业具有重要作用。
衰1钢产量超亿吨国家的历史最高年产量
1高炉节能的重要措施
炼铁高炉节能主要从炼铁工序节能、搞好精 料、发展高炉炉料分布控制技术、提高热风温度、
冶炼低硅生铁、发展喷煤技术、降低动力能耗一 一风耗及回收利用二次能源和余能八个方向着
手。其中,最为重要的是提高热风温度和发展喷 煤技术这两项。 1.1全过程、全方位贯彻精料方针,实现炼铁低能 耗生产 实行精料入炉是高炉生产稳定顺行,降低焦 比的物质基础,同时也可以减少能源的无效消耗, 大大提高能源的有效利用率。目前,高炉入炉含 铁原料主要包括烧结矿(自产、矿烧),氧化球团 矿和生矿。入炉燃料主要包括焦炭(自产焦、外 购焦)和煤粉。为降低能源消耗,实现炼铁效益 的最大化,炼铁厂应坚持以提高综合品位为核心, 实行精料入炉,促进高炉冶炼指标的同步改善。 (1)提高入炉矿品位 通过提高自产精矿粉品位并配加高品位的进 口矿,如:澳粉、巴西矿粉、阳地粉等原料,使 烧结矿含铁品位逐年提高,并通过提高烧结矿的 碱度使其强度提高,从而改善了烧结矿的质量。 (2)提高焦炭质量 作为高炉料柱骨架的焦炭,其质量在所有入 炉原料中是最重要的。不但对高炉顺行起决定性 的作用,而且还直接影响着高炉的喷煤降焦能力。 为提高自产焦炭的质量,焦化厂应由湿熄焦改为
收稿日期:2008.04-01;修订日期l ·通讯联系人(E-mail:kqjin@qq.corn)
2008.05.13
作者简介:晋克勤(1961.),男,贵州贵阳人,实验师
专辑
晋克勤等高炉炼铁节眈技术
963
干熄焦。干法熄焦的焦炭转鼓强度和反应后强度 会大大提高。提高炼焦煤质量,降低焦炭灰分和 硫分。 (3)合理调整炉料结构,努力降低生产成本 高炉炉料结构的合理化是高炉精料方针的发 展和完善,是高炉生产取得优质、高产、低耗、 长寿的基础。寻求合理的炉料结构是高炉强化冶 炼、降低能耗和炼铁成本鹪主攻方淘, I.2提高热风温度 提高热风温度是降低焦比的传统手段,具有 明显的节能作用。在70年代,前西德和日本高炉 风温达1250?1320℃,燃料比降低到450 kg/t铁左 右。我国长期以来重点企业风温徘徊在1000℃左 右,多数高炉风温还处在较低水平。如果重点企 业和地方企业风温平均提高50和100℃,这样可 分别降低焦比8和20 k良提高产量1,4%和3.1%, 全国综合计算可降低焦比12醺,增产2,o%拶』。 1987年5月在加拿大麦克马斯特大学举行的 国际高炉风温会议提出,合理的高风温首先是经 济的,过高大的风温的将使高炉煤气量和热值降 低,这不仅直接影响高炉热风炉的热源,而且影 响整个钢铁厂的热量平衡。另外,最高风温还受 风口区理论燃烧温度的限制,在当前高炉喷吹燃 料和综合鼓风条件下,风口区理论燃烧温度允许 在2100?2350℃范围。此外.风湿提高受热风炉 拱顶寿命的限制,当拱顶温度超过1420℃时,将
损失。
(1)减少环管到风口的热损失。立刻热风炉的 风温经过热风馆、环管、弯头、吹管、风口进入 高炉。经实测,当安装在环管三通处的热电偶风 温指示为1100℃时,在吹管中心和风口中心测得 的风温分别为1075和974.3℃。可以看出,从环 管至0炉缸风温损失为135℃,占风温lZ%以上。 要使风温实际起作用,减少这部分风温损失是十 分重要的.减少漏风,增加绝热层是有效措施。 (2)减少风口热损失。封口虽只有300~500 iilln长,由于铜质导热性好,冷却强度大,热风通 过风口降温很严重。首钢1986年开始在风口加厚 为8mm的氮化硅内衬,减少风温损失16~26℃, 相当焦比2.4~4.5 kg/t铁。试验表明,在风口内部 及端面喷涂3-4 mill刚玉,不仅绝热良好,还很耐
磨…。
(3>高风温操作。实践证明.风温上不去,不 仅有设备问题,而且有操作和使用问题,使用风 温,首先要高炉顺行,只有炉况顺行,才有可能 使风温达到最高水平。炉矿不顺,被迫降风温操 作,即使热风炉有足够能力,也用不上高风温。 其次要练好固定风温操作的本领,把风温稳定在可 能达到的最高水平上,用煤粉或其他喷吹物调剂高 炉热制度,平时限制降风温操作,不是万不得已, 不动风涅。第三,合理地确定换炉制度,保护供应 高炉最高的风温,勤换炉,不用冷风作混风,用主、 副或并联送风,保持最高的风温水平。 1.3发展喷煤技术 从能源转换角度看,高炉喷煤是炼铁工艺最 主要的节能降耗措施。我国高炉喷煤生产早在60 年代开始,1966年以来首钢等高炉喷煤量经常保
产生大量Nq,使钢壳内部产生品间腐蚀,虽然可
士涂环氧树脂等保护,但难以根除。因此,合理 的高风温对喷吹燃料的高炉为1350℃,对全焦冶 炼的高炉为1100~1150℃。提高风温的方向是开 源和节流。 1,2,l开源 首先选择热风炉形式,国外高风温 热风炉一般选用外燃式。我国目前的平均风温水 平与国际先迸水平有较大差题,在缺乏高煞值焦 炉煤气的情况下,提高风温应注意采用助燃空气 和煤气双频热技术。鞍钢在全烧高炉煤气的条件 下,通过采用热风炉自身预热综合技术,实现了 1200℃的高风温。我国存在多种结构形式的热风 炉,比较而言,承钢等厂采用的旋流顶燃式热风 炉具有燃烧效率高、拱顶温度低、蓄热面积大、 隔墙寿命高等优点,可提高风温50~100℃【4J。 】,2,2节漉 节流主要是充分利用风温,减少热
持约占总燃耗的25%。1991年重点钢铁厂和地方 骨干厂平均喷煤量分别为51.1k∥t铁和26 kCt铁,
碛煤量超过l∞k∥£的高炉有六座15j。近年来,我
国喷煤技术发展很快,如宝钢高炉已达到250
kg/t
的煤比,处于世界领先水平。相当一部分大中型 企业的煤比在100?150 kg/t。但总的来说,我国的 喷煤水平还不高,还有许多需要改进的地方。除 了应继续强调高炉的精料、提高风温及改善高炉 操作外,还应重视制粉和喷吹系统的技术改造, 使其适应高炉大喷煤的需要。 】.3.1制粉 在制粉方面。应努力提高产量,降
中国稀土学报
26卷
低制粉能耗和加工技术,可采取的技术措施有以 下几点: (1)配加烟煤。配加烟煤不仅可以改善高炉喷 吹效果,更因为煤一般较软,好磨,从而可大幅 度提高制粉量。鞍钢将烟煤的配比提高75%时, 球磨机产量提高39%IoJ。 (2)放宽煤粉粒度。制粉能力与成品煤粉粒度 密切相关。据计算,成品煤粉中粒度密度小于7474 pm,含量由80%降低到50%,球磨机出力增加到 40%。放宽粒度的上限取决于高炉的接受能力。国 外的粒酶喷吹和宝钢用粒度小于74pm占30%的 煤粉实现250 kg/t高炉的接受能力。国外的粒酶喷 吹和宝钢用粒度可以在很宽的范围内变化。 (3)使用高效粗粉分离器。老式粗粉分离器由 于分离效果差,造成球磨机产量低,成份杂质多。 钢铁研究总院研制的高效粗粉分离器提高了分离 效率,增加了粒度调节手段,可提高球磨机产量 20%,并显著改善煤粉质量,该装置在承钢,鞍钢, 涟钢及三钢使用后均取得了明显增产效果。 (4)降低收粉系统阻损。早年设计的喷煤收粉 系统采用的是旋风加布袋的收尘方式。该方式阴 损较大,造成风机负压高,限制抽风风量,最终 影响球磨机产量。鞍钢,太钢等厂将其改造造成 一次大布袋直接收粉,增产节能效果显著。 1.3.2喷吹系统改造 在煤粉输送和喷吹方面, 应降低过程的载气消耗,提高系统的稳定性,可 靠性及安全性,可采取的技术包括以下内容: (1)浓相输送及喷吹技术。煤粉的浓相输送和 喷吹可显著降低载气消耗,减少管道机械磨损, 降低带入的冷风对热风温度的影响,提高输送和 喷吹能力。
(2)煤粉分配器。大喷煤条件下要求分配器必 须分配精度高,阻损低,寿命长。首钢使用的弯 头高温枪,实现了喷煤与热风同向,消除了磨风 现象。 (3)高效长寿喷枪。喷枪的高效长寿是实现大 喷煤的关键之一。宝钢的简体喷枪解决了喷枪的 易损等问题,实现了喷枪的长寿。 (4)喷煤监测技术。喷煤的监测,喷吹系统运 行监测及喷吹效果监测等多方面。在大煤比的条 件下,监测技术的完善是十分重要的。一些相关 技术已开发成功并应用于生产。今后还应开发煤 粉水分和粒度连续测定技术,布袋自动检漏技术 及管路堵塞自动预处理技术等。
2结论
21世纪,中国钢铁工业将努力迈入绿色工业 的行列,炼铁高炉的节能工作已经刻不容缓,通 过提高热风温度和发展喷煤技术这两项有效措 施,极大的降低了焦比。宝钢、首钢、鞍钢等已 经率先进行了技术改造,缩小了与世界最先进水 平的差距。今后仍应该大力发展炼铁高炉节能技 术,提高我国炼铁行业能源利用率。
参考文献:
【1】1王革华等编著.能源与可持续发展[M].北京:化学工业出版 社.2004. 【2】杨天均.中国高炉炼铁技术的进展[J].中国冶金,2004,(6):79. 【3】王维兴.炼铁系统符能的主要措施[J].冶金管理,2005,12(9):
13?16.
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