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谈高炉炼铁技术装备进步
浏览次数:420  添加时间:2017/8/21 1:39:28
       “十五”以来我国炼铁工业处于高速发展阶段,全国生铁产量在以年增长20%左右的比例,2006年达到4.13亿吨,占世界铁产量的47.66%,成为名符其实的产铁大国。我国在产量高速增长的同时,炼铁工艺、技术、装备也取得了较大进展,在一些领域中已达到或接近国际先进水平。我国高炉炼铁技术装备已基本可以立足于国内,并开始有部分出口。设备的制造成本要比国外同类型设备价格上要低40%左右,具有一定的竞争力。2007年全国重点钢铁企业高炉炼铁技术经济指标达到历史最好水平:燃料比为520kg/t,入炉焦比 391kg/t,喷煤比 139kg/t,热风温度1125℃,利用系数2.676t/m3•d,休风率1.489%。
      高炉炼铁技术指标的影响因素是:精料技术水平占70%(其中焦炭质量占35%),高炉操作水平占10%,生产管理水平占10%,设备运行占5%,外界因素影响(上、下部工序,运输等)占5%。现按高炉炼铁,烧结,球团,焦化工序分述其工艺、技术、设备进步情况。 高炉炼铁       高炉炼铁生产方针是:优质、高产、低耗、长寿。
      高炉操作方针是:四稳一活。稳定装料制度、竞技宝测速制度、热制度、造渣制度。
      不主张高炉生产创高产、放卫星,努力实现在高水平上的稳定。一些企业的领导有:“鞭打快牛”的现象。就是生产指标好中还要好,不断提出要求高指标。但是高炉生产的炉型和煤气流希望稳定,才能实现高产、稳产。为创高指标,就要不断调整各种参数,就难以实现“四稳”。
      我主张,高炉炼铁是有条件和阶段论。要研究在什么样的条件下,才能实现什么样的指标。高炉处于什么阶段(刚开炉、中期、后期),采用不同的技术措施,实现什么样的指标。高炉炼铁要讲科学,减少人为主观因素的影响。不能不讲条件,只要先进指标,这不是用科学发展观炼铁。当前,我国高炉炼铁存在的最大技术问题,就是原燃料质量不稳定,造成高炉生产难以稳定。
      “一活”是指炉缸活跃。评价炉缸活跃的指标是:一是高炉鼓风能否吹透中心料柱(要求风速要高,中心煤气CO2含量要高)。二是炉缸中心电偶的温度是否比边缘高,一般在500℃左右。宝钢研究出炉缸活度指数,很有价值。
1、高炉操作技术进步
      我国高炉操作技术进入成熟发展阶段。不同容积的高炉不同原燃料条件下的高炉,均有不同的操作规律。各炼铁企业均寻找出本企业高炉生产的规律,这是很宝贵的经验。
目前,我国高炉操作技术的主要内容如下:
       1.1高压操作技术
       高炉高压操作是实现高炉高效化的重要手段。在炉顶煤气压力小于1.0Kg/cm2以下时,提高顶压0.1 Kg/cm2,可以增加产量20%,同时可降低焦比约3~5%,有利于冶炼低硅铁,也有提高TRT发电能力。其原因是:顶压提高后,煤气流速变低,有利于煤气的热量传递给炉料,提高矿石的间接还原率,同时也增加鼓风风量。提高顶压要求鼓风机和竞技宝测速系统要能适应,高炉煤气压差降低,适当调整操作数据。
       2006年我国不同容积高炉顶压情况是:宝钢4350m3高炉顶压为234KPa,鞍钢3200m3高炉顶压为232KPa,首钢2536m3高炉顶压为196KPa,首钢1726m3高炉顶压为180KPa,柳钢1080m3高炉顶压为181KPa,柳钢750m3高炉顶压为148KPa,杭钢422m3高炉顶压为134KPa,柳钢380m3高炉顶压为112KPa。
       炉顶压力大于120KPa的高炉均应当有TRT装置,回收鼓风动能30%,煤气干法除尘之后TRT发电能力可提高30%。高炉上TRT是节能降耗的重要手段,属于炼铁工艺设计规范中,强制执行条款。
多年来,我国高炉提高顶压技术进步较快,宝钢有提高要将顶压提到270KPa的计划。
      1.2提高煤气利用率,降低燃料消耗
      高炉煤气中CO2含量升高0.5%,可降低燃料消耗10Kg/t,降低炼铁工序能耗8.5Kgce/t。
提高炉气利用率的重要手段是要采用无料钟炉顶设备,无料钟炉顶可以实现大矿批、正分装上料,多环布料,中心加焦,定点布料等。无料钟设备优于钟阀式上料设备,在炼铁界已达共识。但是各企业在掌握科学布料中均有不同的特点。个别企业还没有完全掌握无料钟布料的规律。大矿批条件下,要采取在矿批中加入小块焦,形成一定厚度的焦炭层,称之为“焦窗”作用,提高炉料的透气性和形成稳定的煤气通道。在变化焦炭负荷时,一般只调整矿批重,而不动“焦窗”。大矿批要根据炉容不同而定,有着抑制边缘煤气流的作用,有利于高炉长寿,同时可提高煤气中CO2含量。宝钢4000m3级的高炉,进行科学布料,煤气中CO2含量达到24%左右,入炉焦比降到279 Kg/t。
       大型高炉的煤气曲线已从喇叭花形过渡到平坦型(类似于燕子飞行形状)。这时煤气分布基本均匀。优化装料制度,提高料柱透气性,实现节能对原燃料实行分级入炉,减少炉料的填充作用,提高料柱的透气性。不同粒度大小的炉料会有填充作用,使炉料之间的空隙度缩小。所以对炉料进行分级入炉,对降低压差,节焦有好处。国外早有文献报导。武钢7号高炉(3200m3)对大、小烧结矿严格分槽(小烧结矿为5~13mm,比例约为16%~25%),将小粒度烧结矿布在边缘环带之后,大幅度提高了冶炼强度。
       将小块焦混入烧结矿之中,可有效地提高烧结矿的透气性,并提高矿石的间接还原度。
       中心加焦可提高料柱中心的透气性,有利于活跃炉缸。
大矿批装料,将焦炭料层厚度控制在0.5m左右,大型高炉可达800mm。有效地提高料柱的透气性,对稳定煤气流起到良好作用。
无料钟设备,一定要实现多环布料,且矿和焦的角度、圈数有所不同,要寻找每座高炉的合理布料规律,促进焦比的降低。
       1.3 低硅铁冶炼技术
       生产低硅铁冶炼的好处是可以降低焦比,提高产量,并对炼铁生产有利(减少炼钢过程中脱Si工作量)。生铁含Si降低0.1%,可降燃料比4~5Kg/t。冶炼低硅铁的条件是:原燃料质量要稳定,高炉生产稳定顺行,选择好适宜的炉渣成分(不要在炉温波动时,出现短渣)。
       宝钢3号高炉年产生铁硅量为0.31%,鞍钢10、12号高炉为0.41%,攀钢高炉为0.17%~0.24%,上钢一厂250m3高炉为0.37%,新兴铸管460m3高炉为0.30%,唐钢400m3高炉为0.41%。
      1.4 走低燃料比,实现高产之路
       炼铁学理论上,高炉利用系数=冶炼强度÷燃料比。提高利用系数可有两个办法,一是高冶炼强度作业,二是降低燃料比。目前,我国一些中小高炉是采用大风量,高冶炼强度方法来进行生产。在高炉设计时就采用大风机。风机出力与高炉容积比是大于2,甚至到2.5。风机是处于大马拉小车状态,吨铁风耗在1300~1500m3/t,造成炼铁工序能耗高。因为燃烧1Kg标煤,要2.5m3风,动力消耗0.85Kg标煤。宝钢高炉的燃料比为484Kg/t,吨铁风耗在950m3左右。鼓风机与高炉炉容的比例控制在1.6~1.7。
       1.5高炉停炉、开炉优化技术操作
       唐钢3200m3高炉将炉体进行预装,为缩短停炉时间,高炉停炉一般采用大风量操作,加快料线下降速度,并且前期对煤气也进行回收,即节能又环保。这是在科学地进行炉顶打水条件下进行的,要保证炉顶温度高不会对设备有破坏作用,又要防止煤气爆炸。
       宝钢、鞍钢、武钢等企业建立了炉缸侵蚀数学模型,准地判断炉缸残铁量,为确定放残铁口位置提供出可靠依据。新日铁,韩国浦项,宝钢,唐钢等企业均对高炉大修条取炉体分三、四段拆卸,外部预装,用平移运输法,将预制好地炉缸进行安装(约8000吨),整体推移入位,大大缩短了高炉大修工期。
       目前,武钢,本钢,宝钢,太钢等企业实现了,高炉开炉快速达产。科学地调整好开炉料结构,优化开炉竞技宝测速曲线,把握好炉温降低地进度等。一批2000m3以上容积的高炉用10天左右时间,使高炉生产达到设计能力。武钢3200m3高炉用4天时间达产,创造出国际先进水平。
      1.6稳定炉缸渣铁液面,提高出铁时间
       为保证高炉内煤气流稳定,要稳定炉缸渣铁液面,就需要提高出铁时间,控制铁流速度。一些大型高炉有多个铁口,可实现轮流出铁。总体出铁时间要占日作业的80%以上。同时也要控制好出铁速度(一般为4-8吨/分钟),不希望铁流太大,以减少出现炉缸内铁水环流现象,达到炉缸可以长寿的目标。为此,要加强对铁口的维护工作。使用无水炮泥,控好铁口深度和开铁口角度,优化堵铁口打泥量。炉前工的操作也要实现标准化、规范化的工作。铁口角度要随着生产年限而逐步增加,由开炉时2°左右升到15°。
2.热风炉
       热风炉高炉带入的热量占高炉输入总热量的16%-19%,是个廉价的能源,应充分加以利用。从设计上讲,要求热风炉能够提供1200℃以上的高风温。实现高风温的条件是:(1)炉顶要用耐高温的硅砖,能实现顶温在1450℃-1480℃的温度。要求烧炉和竞技宝测速的温差要小于200℃。(2)竞技宝测速系统要能够承受1200℃以上风温。特别是热风阀要选择好。在围管、火管、弯头等内衬要选优质耐火材料。(3)竞技宝测速制度要科学,一般控制在一个小时左右换一次炉,不要使热风炉炉顶温度波动太大(在100-150℃)。(4)采用空气和煤气双预热技术,充分利用好低热值的高炉煤气。
       建议2000m3以上容积高炉采用外然式热风炉,对热风炉长寿有利,又可确保高风温。近年来,石球热风炉技术得到发展,已在1000 m3级高炉上应用,可以实现高风温,投资低。石球为特种耐火材料,不同部位使用不同材质的石球,延长了石球的寿命。目前,我国已有多种形式的热风炉,且均能实现高风温。每种形式的热风炉均有各自的特点。在设计时,要发挥各自的优势。(中国金属学会王维兴)
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