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高爐節(jié)能降耗生產(chǎn)實(shí)踐

文檔作者：邱國(guó)興朱化朋王子金文檔來(lái)源：萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼煉鐵廠		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月17日
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10
’ 冶金能源
ENERGY FOR METAI．IIl7RGICAL INDUsTRY
V01．31 No．5
Sept 2012
高爐節(jié)能降耗生產(chǎn)實(shí)踐
邱國(guó)興朱化朋 王子金
(萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼煉鐵廠)
摘要萊鋼3200m 高爐采用多項(xiàng)節(jié)能工藝，通過(guò)高風(fēng)溫、高頂壓、大礦批及低硅冶煉等操
作手段，并配加經(jīng)濟(jì)爐料建立高渣比操作模型，采取煙煤無(wú)煙煤混噴技術(shù)，加強(qiáng)工藝管理，
使生鐵成本不斷降低，實(shí)現(xiàn)了低成本科學(xué)經(jīng)濟(jì)冶煉。
關(guān)鍵詞高爐節(jié)能煙煤大礦批操作
Operation of reducing process energy consumption
Qiu Guoxing Zhu Huapeng Wang Zijin
(The Section Steel Ironmaking Plant of Laiwu Iron and steel Group Corporation)
Abstract The goal of lowering the COSt of pig iron and low—cost scientific and economic smelting
production was successfully reached on the 3200m blot furnace，by using a series of energy— saving
technologies，applying operation procedure of hish blast temperature，high top pressure，large batch of
ore，low silicon smelting and etc，adding economic burden to establish a operation model with high slag
ratio，taking the mixed injection technology for bituminous and anthracite coal，and the improvement of
industrial management．
Keywords blast furnace energy— saving bituminous coal large batch of ore operation
近年來(lái)，由于鋼鐵企業(yè)產(chǎn)能迅速擴(kuò)張，導(dǎo)致
煉鐵資源緊缺，原燃料價(jià)格大幅度上漲。如何實(shí)
現(xiàn)節(jié)能低耗，已是鋼鐵企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)重
要課題。萊鋼3200m 高爐積極采用全干法除
塵、INBA渣處理、 I 余壓發(fā)電和余熱回收等
十幾項(xiàng)國(guó)內(nèi)外煉鐵新技術(shù)、新工藝。在高爐生產(chǎn)
操作中，采用大礦批、高風(fēng)溫、高頂壓、煙煤無(wú)
煙煤混噴、低硅冶煉等強(qiáng)化冶煉措施，提高煤氣
利用率，有效地推動(dòng)了高爐的高效化生產(chǎn)。同
時(shí)，在高爐管理中，加強(qiáng)管控模式，配加經(jīng)濟(jì)爐
料，建立高渣比操作模型，使生鐵成本不斷降
低，實(shí)現(xiàn)了生鐵低成本科學(xué)經(jīng)濟(jì)冶煉。201 1年
平均綜合焦比479kg／t，利用系數(shù)2．39 t／，(m ·
d)，休風(fēng)率0．93％。
收稿日期：2012—02—24
邱國(guó)興(1985一 )，助理工程師；271104 山東省萊蕪市。
l 節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用
1．1 INBA渣處理
3號(hào)爐INBA沖渣法采用蒸汽冷凝工藝，將
蒸汽冷凝回收。其工藝特點(diǎn)為：沖制水渣時(shí)產(chǎn)生
的大量蒸汽沿水渣槽向上運(yùn)動(dòng)，在上升過(guò)程中，
安裝在水渣槽上部的冷凝裝置向蒸汽噴水，使蒸
汽冷凝，形成冷凝水，再通過(guò)安裝在水渣槽中部
的回收漏斗對(duì)冷凝水進(jìn)行回收?；厥盏睦淠c
渣過(guò)濾水經(jīng)冷凝回收泵和轉(zhuǎn)鼓過(guò)濾回水泵送至冷
卻塔，冷卻后循環(huán)使用。蒸汽回收后降低了蒸汽
中有害氣體排放量，冷凝水系統(tǒng)吸收了大量蒸
汽、二氧化硫、硫化氫氣體，它把硫的成分大都
轉(zhuǎn)移到循環(huán)水系統(tǒng)中，降低了蒸汽對(duì)周邊設(shè)施的
腐蝕，改善周邊工作環(huán)境。蒸汽冷凝后的水循環(huán)
使用，降低了噸渣耗水量。
1．2 旋風(fēng)除塵與Ⅱ汀余壓發(fā)電
VoL 31 No．5
Sept．2012
冶 金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUsTRY
3號(hào)高爐煤氣清洗系統(tǒng)所采用的設(shè)備主要是
旋風(fēng)除塵器及布袋除塵器。旋風(fēng)除塵器可以將煤
氣的含塵量降至2．25g／m ，經(jīng)過(guò)布袋除塵后可
以將煤氣的含塵量降至5mg／m 以上。不僅節(jié)約
了大量水源，提高除塵效率，使得煤氣熱值增
加，風(fēng)溫進(jìn)一步提高，而且還可以增加TRT發(fā)
電量30％。TRT是高爐配套的煤氣余壓透平發(fā)
電裝置，噸鐵發(fā)電量50kWh，可抵消高爐總電
耗的35％ ，2011年回收電能近1．3億kWh。
TRT的投用為公司實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、能源利用高效
化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1．3 煙煤無(wú)煙煤混噴，提高煤比
無(wú)煙煤中配入一定比例的煙煤后，混合煤的
可磨性好，制粉能力得以提高，可以降低磨煤能
耗，相應(yīng)提高噴煤量，提高煤比?；靽娭?，雖
然煤粉中的固定碳減少，但由于揮發(fā)分升高，著
火點(diǎn)降低，易于燃燒。同比條件下易于高爐接
受，并可擴(kuò)大噴煤量，解決全無(wú)煙煤噴吹量較大
時(shí)，因未燃煤粉量增多，造成中心氣流減弱和料
柱透氣性變差以及置換比下降的癥結(jié)?。由于
無(wú)煙煤著火點(diǎn)偏低，噴吹過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制溫
度、氧量及制粉粒度保證噴吹安全。2011年11
月以來(lái)通過(guò)煙煤混噴高爐煤比穩(wěn)步提高到
170kg／t以上，焦比降低到350kg／t以下，平均
燃料比515kg／t，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
1．4 提高風(fēng)溫使用水平
高爐煉鐵熱風(fēng)帶人能量占總能量的16％ ～
19％ ，使用高風(fēng)溫已經(jīng)成為高爐煉鐵節(jié)能減排，
降低燃料比以及提高煤比的主攻方向【2】。萊鋼3
號(hào)高爐熱風(fēng)爐采用煙氣余熱回收技術(shù)，利用煙氣
余熱預(yù)熱助燃空氣和燃?xì)?，設(shè)計(jì)風(fēng)溫水平在單燒
高爐煤氣的情況下，可以達(dá)到1200℃ 以上。同
時(shí)噴煤系統(tǒng)采用熱風(fēng)爐煙氣作載氣和干燥氣，既
降低了能耗又起到了防爆作用。3號(hào)爐生產(chǎn)中提
高風(fēng)溫方面采取的主要措施有：一是用足現(xiàn)有風(fēng)
溫，全關(guān)混風(fēng)大閘作業(yè)，盡量不用風(fēng)溫調(diào)節(jié)爐
況；二是提高空燃比，優(yōu)化燒爐制度。通過(guò)采取
這些措施，3號(hào)高爐平均風(fēng)溫水平由2010年的
1160℃提高1200℃ ，焦比降低了4-6 kg／t，并
在一定程度上改善了爐內(nèi)煤粉燃燒效率。
2 優(yōu)化高爐操作工藝
2．1 高爐上部調(diào)劑
(1)高壓操作，改善煤氣利用
據(jù)統(tǒng)計(jì)，頂壓每提高10kPa，可增產(chǎn)1．2％
～ 2．0％ ，降焦比5～7kg,／t，頂壓升高，強(qiáng)化冶
煉的效果有減少趨勢(shì) J。3號(hào)高爐頂壓(kPa)／
風(fēng)量(m。／min)控制在0．035～0．037，嚴(yán)禁壓
差超過(guò)185kPa。但爐頂壓力絕非越高越好，除
了設(shè)備因素外，過(guò)高的爐頂壓力將造成風(fēng)壓的上
升，最終造成風(fēng)速、動(dòng)能的下降，影響爐缸的工
作。因此頂壓調(diào)劑應(yīng)以保持較高的風(fēng)速及合理的
鼓風(fēng)動(dòng)能為基本原則，201 1年各月頂壓、風(fēng)速
及動(dòng)能情況見(jiàn)表1。當(dāng)負(fù)荷較輕，料柱透氣性較
好時(shí)，頂 風(fēng)量比值取上限，反之取下限。
(2)大礦批操作
適當(dāng)增大礦石批重，有利于煤氣流的穩(wěn)定，
減少礦焦界面效應(yīng)，且增大礦石批重可以相應(yīng)增
加焦炭批重，保持相對(duì)較厚的焦炭層，有利于增
加軟熔帶的透氣性。3號(hào)高爐通過(guò)反復(fù)嘗試總
結(jié)，礦批與風(fēng)量的合適關(guān)系為：(礦 風(fēng)量)％
在1．67％ ～1．72％ ，低于1．67％ ，礦批偏小，
不能發(fā)揮大礦批的節(jié)焦作用，高于1．72％ ，礦
批偏大，煤氣流會(huì)出現(xiàn)“兩頭堵” 的現(xiàn)象，爐
況不穩(wěn)，燃料比會(huì)上升。在現(xiàn)有條件下合理的礦
批重為105t左右，同時(shí)在操作中應(yīng)堅(jiān)持“小礦
批當(dāng)藥吃，大礦批當(dāng)飯吃L4】” 的原則，根據(jù)爐
況及時(shí)調(diào)整礦批大小，保證爐況的順行。
2．2 高爐下部調(diào)劑
(1)合理的火焰溫度
3號(hào)爐2011年全年平均富氧率2．24％ 。富
氧提高了鼓風(fēng)含氧濃度，加速煤粉燃燒，提高燃
表1 2011年3號(hào)高爐各月頂壓、風(fēng)速及動(dòng)能平均值
項(xiàng)目 1月
223
275
14106
2月 3月4月 5月 6月 7月 8月 9月
226 220 222 216 218 222 220 2 3
266 272 267 271 261 270 260 266
13814 13597 13595 13551 12923 14103 12979 13809
1O月
221
265
13733
11月
219
268
l4354
12月
226
283
15389
頂壓／kPa
風(fēng)i~_／m ·s一
動(dòng) lcJ·s一
12
冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUS rRY
VoL 31 No．5
Sept．2012
燒率；還可以提高理論燃燒溫度，補(bǔ)償因提高煤
比后理論燃燒溫度的降低，同時(shí)富氧是強(qiáng)化冶煉
的有效手段。目前對(duì)理論燃燒溫度的認(rèn)識(shí)還存在
一些分歧，計(jì)算方法也不一致，計(jì)算結(jié)果的絕對(duì)
值存在著一些差異。萊鋼采用英鋼聯(lián)提供計(jì)算公
式，通過(guò)風(fēng)溫及富氧率的調(diào)整，控制理論燃燒溫
度在2350cI=左右，高爐接受情況良好，爐況穩(wěn)
定順行。
(2)改善爐渣性能，確保爐渣流動(dòng)性良好
為降低成本，3號(hào)爐燒結(jié)礦配礦結(jié)構(gòu)中使用
大量低價(jià)位、低品位、高A1：0。劣質(zhì)鐵礦資源。
礦石綜合入爐品位長(zhǎng)期在55％ 一56．5％ ，高
A120，渣系，爐渣黏度高，熱穩(wěn)定性差 J。通過(guò)
對(duì)爐渣性能的研究最終提出了“合理選擇渣系，
提高渣鐵熱量，穩(wěn)定熱制度控制，嚴(yán)格控制鋁鎂
比(MgO／AI2O，)，確保渣鐵良好流動(dòng)性，減少
高黏度渣鐵在爐缸滯留” 的主要操作制度，并
對(duì)AI O，對(duì)爐渣黏度的影響進(jìn)行了從新標(biāo)定?？?
制終渣中(MgO／A12O3)在0．65左右，A12O3％
<15％ ，渣鐵溫度大于1510℃。實(shí)踐證明此條
件下保證了爐缸良好的透液性，達(dá)到了渣鐵順利
排放的目的。
(3)合適熱制度下的低硅鐵冶煉
鐵水中[si]每降低0．1％ ，生鐵增產(chǎn)
0．5％ 一0．7％ ，燃料比降低4—6kg／t，此為一項(xiàng)
重要的節(jié)能增產(chǎn)措施。但是低硅冶煉須以穩(wěn)定的
外圍條件、合理的爐溫為前提，如一味地降低爐
溫則會(huì)造成軟熔帶下移，長(zhǎng)期下去還會(huì)導(dǎo)致?tīng)t缸
堆積 。根據(jù)萊鋼現(xiàn)有礦石品位低，焦炭質(zhì)量
差的條件，制定了以下操作方針：鐵水[si] =
O．45％ 一0．55％ ，渣堿度R2=1．20±0．02，規(guī)
定鐵水[si]含量下限為0．3％ ，嚴(yán)禁連續(xù)兩爐
鐵[si] <0．3％ ，并采取定料批操作，上下兩
班料速差別不得大于2批。同時(shí)保證充足的渣鐵
熱量，開(kāi)13 20min后 水>1490~C，堵13前 水
>1515％，見(jiàn)渣率(時(shí)間比ttt~／t出鐵)大于
90％ ，2011年高爐主要指標(biāo)見(jiàn)表2。
表2 2011年3號(hào)爐主要指標(biāo)情況
項(xiàng)目 1月 2月 3月4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
0．49 0．45 0．49 0．46 0．48 0．49 0．47 o．52 0．52 0．52 0．49 0．48
1515 l5l5 15l7 l522 l5l7 l516 1514 1516 15l8 l518 l517 l5l8
520 5lO 5l7 5l8 523 5l8 523 530 522 526 518 5l5
[s．]／％
鐵水溫度／~C
燃料比／ks·t一
3 加強(qiáng)管控模式，保持爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行
3．1 穩(wěn)定爐芯溫度
2011年3月和5月高爐經(jīng)歷了兩次比較大
的爐況波動(dòng)，高爐判斷爐缸活躍性的主要參數(shù)
— — 爐芯溫度持續(xù)下降，達(dá)到歷史最低255~C
(正常值>350~C)。但是一直沒(méi)有得到足夠的重
視，6月底陰雨天氣加上焦?fàn)t檢修，爐缸工作狀
態(tài)惡化，氣流頻出風(fēng)量難全，風(fēng)口小套大量燒
壞。爐芯溫度的高低主要受煤氣流向中心滲透強(qiáng)
弱的影響，良好的焦炭質(zhì)量是保證爐缸活性的關(guān)
鍵。但是在萊鋼現(xiàn)有的原料條件下，大幅提高焦
炭質(zhì)量不大可能。為此3號(hào)爐采用額外中心加
焦，使強(qiáng)度好、塊度較大的焦炭直接填充爐缸，
加快死料柱粉化焦炭的置換，必要時(shí)配加錳礦，
提高爐缸熱量。實(shí)踐表明，采用額外中心裝焦及
配加錳礦一段時(shí)間后，側(cè)壁溫度因爐缸渣鐵環(huán)流
減弱而下降，效果顯著，爐芯溫度得到提高并穩(wěn)
定在370℃ 以上。
3．2 關(guān)注原燃料變化，及時(shí)調(diào)整
在高爐進(jìn)行大噴煤冶煉過(guò)程中，煤粉代替了
部分焦炭起到發(fā)熱劑、還原劑、生鐵成分的作用
后，焦炭作為料柱骨架的作用就顯得尤為重
要 71。當(dāng)焦炭質(zhì)量下降時(shí)，應(yīng)及時(shí)通過(guò)焦炭負(fù)
荷調(diào)整保證煤比低于正常爐況水平，通過(guò)風(fēng)量保
證爐腹煤氣量穩(wěn)定。焦比上調(diào)量=原焦比×
(O．75—1) ×△CSR (注：0．75—1表示爐況系
數(shù))，如果鐵水溫度比正常下降20℃ ，爐況系數(shù)
取值不低于上限1．0，如果鐵水溫度正常，爐況
正常，爐況系數(shù)取O．75。同時(shí)保證十字測(cè)溫中
心溫度不低于正常爐況時(shí)溫度(大約650~C)。
(下轉(zhuǎn)第23頁(yè))
V01．31 No．5
SepL 2012
冶金能源
ENERGY FoR MI’1．ALLURGICAL INDUsrRY
4 結(jié)語(yǔ) 改造的高24℃ ，即改造方案保溫效果顯著。
通過(guò)對(duì)混鐵車(chē)運(yùn)輸過(guò)程的傳熱分析，建立了
混鐵車(chē)鐵水溫降及內(nèi)襯一維傳熱數(shù)學(xué)模型，經(jīng)檢
驗(yàn)其精度滿足要求，故可用其對(duì)擬改造方案進(jìn)行
評(píng)估、篩選。設(shè)置四個(gè)擬改造方案均可達(dá)到緩解
鐵水溫降lO℃ 以上，在此基礎(chǔ)上綜合考慮混鐵
車(chē)內(nèi)襯強(qiáng)度及內(nèi)襯熔損后，選定第三種擬改造方
案為最終改造方案。
實(shí)測(cè)表明所使用的改造方案，在鐵水裝載量
少、鐵水初溫低及運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的情況下，鐵水終
溫比未改造的提高l7℃ ，即改造方案保溫效果
明顯。數(shù)值模擬表明所使用的改造方案，在鐵水
量相同，運(yùn)行工況相同的情況下，鐵水終溫比未
參考文獻(xiàn)
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萬(wàn)雷編輯
(上接第l2頁(yè))
通過(guò)增加中心焦布料圈數(shù)或調(diào)整布料時(shí)間，增加
中心焦比例(不超過(guò)37％)。短期內(nèi)縮小礦批疏
導(dǎo)中心氣流，焦批下限17t。間隔性附加中心焦
炭，每2—4h附加一次，每次不超過(guò)3t。
3．3 優(yōu)化出鐵組織
3號(hào)高爐設(shè)有4個(gè)出鐵口，正常生產(chǎn)采用對(duì)
角線2個(gè)鐵口出鐵，單鐵口累計(jì)出鐵10萬(wàn)t以
上時(shí)，根據(jù)主溝侵蝕情況，對(duì)主溝進(jìn)行噴補(bǔ)節(jié)約
噸鐵成本，當(dāng)累計(jì)出鐵14萬(wàn)t以上時(shí)，進(jìn)行倒
場(chǎng)出鐵操作。長(zhǎng)期休風(fēng)后的恢復(fù)過(guò)程及爐況順行
差時(shí)嚴(yán)禁倒場(chǎng)。出鐵倒場(chǎng)時(shí)采用3鐵口循環(huán)出
鐵，用2老鐵口帶1新鐵口出鐵，保證爐況順
行。視新鐵IzI工作狀況決定3鐵口循環(huán)出鐵時(shí)
間，一般為5-7 d。合理組織出鐵，避免新投鐵
口間隔8 h以上不出鐵。及時(shí)聯(lián)系鐵水罐，一旦
新投鐵口出鐵不正常，可及時(shí)打開(kāi)另一出鐵場(chǎng)鐵
口，避免憋鐵，并適當(dāng)提高鐵水溫度，保證
水>1510℃ 。
4 總結(jié)
高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行是高爐長(zhǎng)壽的關(guān)鍵，也
是高爐強(qiáng)化冶煉、節(jié)能降耗的重點(diǎn)。通過(guò)加強(qiáng)工
藝管理，萊鋼3號(hào)爐2 011年全年休風(fēng)率僅為
0．93％ ，全年平均燃料比520kg／t。在理論渣比
上升至430kg／t的情況下，通過(guò)優(yōu)化布料制度、
改善爐渣性能等措施，高爐保持了長(zhǎng)期穩(wěn)定順
行。并且于年底實(shí)施了煙煤混噴，高爐煤比穩(wěn)步
提高到170kg／t以上，大焦比降低到300kg／t以
下，平均燃料比515kg／t，此舉為2012年降本增
效明確了方向。同時(shí)在高爐熔渣熱量的應(yīng)用方面
還有待研究，借鑒其他鋼廠經(jīng)驗(yàn)，計(jì)劃在渣處理
沉淀池中加換熱器為冬天取暖提供能量，并使沖
渣水溫度降低，有利于提高沖渣效果。
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