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高爐節(jié)能降耗生產(chǎn)實踐

文檔作者：邱國興朱化朋王子金文檔來源：萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼煉鐵廠		點擊數(shù)：	更新時間： 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)實踐
邱國興朱化朋 王子金
(萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼煉鐵廠)
摘要萊鋼3200m 高爐采用多項節(jié)能工藝，通過高風溫、高頂壓、大礦批及低硅冶煉等操
作手段，并配加經(jīng)濟爐料建立高渣比操作模型，采取煙煤無煙煤混噴技術，加強工藝管理，
使生鐵成本不斷降低，實現(xiàn)了低成本科學經(jīng)濟冶煉。
關鍵詞高爐節(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，由于鋼鐵企業(yè)產(chǎn)能迅速擴張，導致
煉鐵資源緊缺，原燃料價格大幅度上漲。如何實
現(xiàn)節(jié)能低耗，已是鋼鐵企業(yè)提高競爭力的一個重
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
十幾項國內(nèi)外煉鐵新技術、新工藝。在高爐生產(chǎn)
操作中，采用大礦批、高風溫、高頂壓、煙煤無
煙煤混噴、低硅冶煉等強化冶煉措施，提高煤氣
利用率，有效地推動了高爐的高效化生產(chǎn)。同
時，在高爐管理中，加強管控模式，配加經(jīng)濟爐
料，建立高渣比操作模型，使生鐵成本不斷降
低，實現(xiàn)了生鐵低成本科學經(jīng)濟冶煉。201 1年
平均綜合焦比479kg／t，利用系數(shù)2．39 t／，(m ·
d)，休風率0．93％。
收稿日期：2012—02—24
邱國興(1985一 )，助理工程師；271104 山東省萊蕪市。
l 節(jié)能技術的應用
1．1 INBA渣處理
3號爐INBA沖渣法采用蒸汽冷凝工藝，將
蒸汽冷凝回收。其工藝特點為：沖制水渣時產(chǎn)生
的大量蒸汽沿水渣槽向上運動，在上升過程中，
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，再通過安裝在水渣槽中部
的回收漏斗對冷凝水進行回收?；厥盏睦淠c
渣過濾水經(jīng)冷凝回收泵和轉(zhuǎn)鼓過濾回水泵送至冷
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，降低了蒸汽對周邊設施的
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號高爐煤氣清洗系統(tǒng)所采用的設備主要是
旋風除塵器及布袋除塵器。旋風除塵器可以將煤
氣的含塵量降至2．25g／m ，經(jīng)過布袋除塵后可
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，風溫進一步提高，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的投用為公司實現(xiàn)節(jié)能降耗、能源利用高效
化打下了堅實的基礎。
1．3 煙煤無煙煤混噴，提高煤比
無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，相應提高噴煤量，提高煤比。混噴之后，雖
然煤粉中的固定碳減少，但由于揮發(fā)分升高，著
火點降低，易于燃燒。同比條件下易于高爐接
受，并可擴大噴煤量，解決全無煙煤噴吹量較大
時，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?。由于
無煙煤著火點偏低，噴吹過程中應嚴格控制溫
度、氧量及制粉粒度保證噴吹安全。2011年11
月以來通過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)濟效益。
1．4 提高風溫使用水平
高爐煉鐵熱風帶人能量占總能量的16％ ～
19％ ，使用高風溫已經(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
號高爐熱風爐采用煙氣余熱回收技術，利用煙氣
余熱預熱助燃空氣和燃氣，設計風溫水平在單燒
高爐煤氣的情況下，可以達到1200℃ 以上。同
時噴煤系統(tǒng)采用熱風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號爐生產(chǎn)中提
高風溫方面采取的主要措施有：一是用足現(xiàn)有風
溫，全關混風大閘作業(yè)，盡量不用風溫調(diào)節(jié)爐
況；二是提高空燃比，優(yōu)化燒爐制度。通過采取
這些措施，3號高爐平均風溫水平由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，頂壓每提高10kPa，可增產(chǎn)1．2％
～ 2．0％ ，降焦比5～7kg,／t，頂壓升高，強化冶
煉的效果有減少趨勢 J。3號高爐頂壓(kPa)／
風量(m。／min)控制在0．035～0．037，嚴禁壓
差超過185kPa。但爐頂壓力絕非越高越好，除
了設備因素外，過高的爐頂壓力將造成風壓的上
升，最終造成風速、動能的下降，影響爐缸的工
作。因此頂壓調(diào)劑應以保持較高的風速及合理的
鼓風動能為基本原則，201 1年各月頂壓、風速
及動能情況見表1。當負荷較輕，料柱透氣性較
好時，頂 風量比值取上限，反之取下限。
(2)大礦批操作
適當增大礦石批重，有利于煤氣流的穩(wěn)定，
減少礦焦界面效應，且增大礦石批重可以相應增
加焦炭批重，保持相對較厚的焦炭層，有利于增
加軟熔帶的透氣性。3號高爐通過反復嘗試總
結，礦批與風量的合適關系為：(礦 風量)％
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，煤氣流會出現(xiàn)“兩頭堵” 的現(xiàn)象，爐
況不穩(wěn)，燃料比會上升。在現(xiàn)有條件下合理的礦
批重為105t左右，同時在操作中應堅持“小礦
批當藥吃，大礦批當飯吃L4】” 的原則，根據(jù)爐
況及時調(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號爐2011年全年平均富氧率2．24％ 。富
氧提高了鼓風含氧濃度，加速煤粉燃燒，提高燃
表1 2011年3號高爐各月頂壓、風速及動能平均值
項目 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i~_／m ·s一
動 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，補償因提高煤
比后理論燃燒溫度的降低，同時富氧是強化冶煉
的有效手段。目前對理論燃燒溫度的認識還存在
一些分歧，計算方法也不一致，計算結果的絕對
值存在著一些差異。萊鋼采用英鋼聯(lián)提供計算公
式，通過風溫及富氧率的調(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，確保爐渣流動性良好
為降低成本，3號爐燒結礦配礦結構中使用
大量低價位、低品位、高A1：0。劣質(zhì)鐵礦資源。
礦石綜合入爐品位長期在55％ 一56．5％ ，高
A120，渣系，爐渣黏度高，熱穩(wěn)定性差 J。通過
對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，嚴格控制鋁鎂
比(MgO／AI2O，)，確保渣鐵良好流動性，減少
高黏度渣鐵在爐缸滯留” 的主要操作制度，并
對AI O，對爐渣黏度的影響進行了從新標定?？?
制終渣中(MgO／A12O3)在0．65左右，A12O3％
<15％ ，渣鐵溫度大于1510℃。實踐證明此條
件下保證了爐缸良好的透液性，達到了渣鐵順利
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
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
溫則會造成軟熔帶下移，長期下去還會導致爐缸
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。同時保證充足的渣鐵
熱量，開13 20min后 水>1490~C，堵13前 水
>1515％，見渣率(時間比ttt~／t出鐵)大于
90％ ，2011年高爐主要指標見表2。
表2 2011年3號爐主要指標情況
項目 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 加強管控模式，保持爐況長期穩(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，高爐判斷爐缸活躍性的主要參數(shù)
— — 爐芯溫度持續(xù)下降，達到歷史最低255~C
(正常值>350~C)。但是一直沒有得到足夠的重
視，6月底陰雨天氣加上焦爐檢修，爐缸工作狀
態(tài)惡化，氣流頻出風量難全，風口小套大量燒
壞。爐芯溫度的高低主要受煤氣流向中心滲透強
弱的影響，良好的焦炭質(zhì)量是保證爐缸活性的關
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號爐采用額外中心加
焦，使強度好、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，必要時配加錳礦，
提高爐缸熱量。實踐表明，采用額外中心裝焦及
配加錳礦一段時間后，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 關注原燃料變化，及時調(diào)整
在高爐進行大噴煤冶煉過程中，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。當焦炭質(zhì)量下降時，應及時通過焦炭負
荷調(diào)整保證煤比低于正常爐況水平，通過風量保
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。同時保證十字測溫中
心溫度不低于正常爐況時溫度(大約650~C)。
(下轉(zhuǎn)第23頁)
V01．31 No．5
SepL 2012
冶金能源
ENERGY FoR MI’1．ALLURGICAL INDUsrRY
4 結語 改造的高24℃ ，即改造方案保溫效果顯著。
通過對混鐵車運輸過程的傳熱分析，建立了
混鐵車鐵水溫降及內(nèi)襯一維傳熱數(shù)學模型，經(jīng)檢
驗其精度滿足要求，故可用其對擬改造方案進行
評估、篩選。設置四個擬改造方案均可達到緩解
鐵水溫降lO℃ 以上，在此基礎上綜合考慮混鐵
車內(nèi)襯強度及內(nèi)襯熔損后，選定第三種擬改造方
案為最終改造方案。
實測表明所使用的改造方案，在鐵水裝載量
少、鐵水初溫低及運行時間長的情況下，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，運行工況相同的情況下，鐵水終溫比未
參考文獻
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萬雷編輯
(上接第l2頁)
通過增加中心焦布料圈數(shù)或調(diào)整布料時間，增加
中心焦比例(不超過37％)。短期內(nèi)縮小礦批疏
導中心氣流，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3t。
3．3 優(yōu)化出鐵組織
3號高爐設有4個出鐵口，正常生產(chǎn)采用對
角線2個鐵口出鐵，單鐵口累計出鐵10萬t以
上時，根據(jù)主溝侵蝕情況，對主溝進行噴補節(jié)約
噸鐵成本，當累計出鐵14萬t以上時，進行倒
場出鐵操作。長期休風后的恢復過程及爐況順行
差時嚴禁倒場。出鐵倒場時采用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
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。及時聯(lián)系鐵水罐，一旦
新投鐵口出鐵不正常，可及時打開另一出鐵場鐵
口，避免憋鐵，并適當提高鐵水溫度，保證
水>1510℃ 。
4 總結
高爐的長期穩(wěn)定順行是高爐長壽的關鍵，也
是高爐強化冶煉、節(jié)能降耗的重點。通過加強工
藝管理，萊鋼3號爐2 011年全年休風率僅為
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，通過優(yōu)化布料制度、
改善爐渣性能等措施，高爐保持了長期穩(wěn)定順
行。并且于年底實施了煙煤混噴，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。同時在高爐熔渣熱量的應用方面
還有待研究，借鑒其他鋼廠經(jīng)驗，計劃在渣處理
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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