高炉炼铁技术装备进步.doc

高炉炼铁技术装备进步 “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/m3d，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、送风制度、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：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35%，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送风系统要能适应，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。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513mm，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45Kg/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0.170.24，上钢一厂2500m3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13001500m3/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1.61.7。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，优化开炉送风曲线，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48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14501480的温度。要求烧炉和送风的温差要小于200。（2）送风系统要能够承受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）送风制度要科学，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100150）。（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。3.高炉喷煤高炉喷煤是炼铁系统结构优化的中心环节，是国内外炼铁技术发展的大趋势。提高喷煤比不但有降低炼铁成本（喷1吨煤粉代替焦炭，可获利500元左右）的好处，还可以缓解我国主焦煤短缺，又减少了炼焦过程的环境污染。多喷煤还有实现炼铁系统结构节能的效果。焦化工序能耗为132kg/t，喷煤工序能耗为2035kg/t。喷1吨煤粉，就可以减少炼铁系统100kg/t左右的能耗。我国高炉喷煤工艺、技术、装备水平均达到国际水平。宝钢、太钢、鞍钢、首钢、武钢高炉均有高喷比的纪录，承德、长治、唐钢、石钢、凌钢等企业的中小高炉也有较高喷煤比的纪录。2007年上半年，全国重点钢铁企业喷煤比为138kg/t，宝钢达到媒比200kg/t，长治达到199kg/t，武钢为176kg/t，石钢为167kg/t。高炉喷煤比小于130kg/t是，可以不富氧。富氧超过7%，在经济上是不合算的。我主张，给高炉配备专业变压吸附制氧设备。含氧量在85%以上就可以了。变压吸附制氧电耗低（0.3kwh/m3）启动停止灵活，供氧稳定。高喷煤比的技术要求是：渣量要低（300kg/t左右），风温要高（大于1200），可少量 富氧（5%），进行脱湿鼓风（湿度6%），高炉生产稳定顺行,进行均匀喷吹（每个风口均喷煤，且分配器要放在炉身上部），优选煤种（灰分低、可磨性好、流动性好、燃烧率高等）。烟煤与无烟煤混喷可提高喷煤比。4.高炉长寿技术 高炉长寿技术是个系统工程。其内容包括：选用优质耐火材料，砌筑质量好；热风炉和高炉结构均要优化；高炉操作采取控制边缘煤气流发展的方针；加强对炉体的监控和维护；在炉缸采用综合炉底结构或使用高导热性的小块炭砖；在软熔带采用铜冷却壁，冷却用软水密闭式循环，控制好水温和水质等。高炉应从投产时就对炉体进行维护，建立必要的监控设施，主要是掌握水温差变化。炉底要控制好1150等温线（是铁水凝固温度线）要远离炉基和炉壳。风冷炉底温度250280，水冷炉底在100以下，自然热风炉低400。出现危险征兆要采取灌浆、喷补、插入冷却棒或进行含炉料护炉（铁水含钛在0.080.1以上）中小高炉采取大风量、高冶炼强度的操作方针，必然是使煤气流边缘过分发展。这对于高炉长寿是十分不利的。目前，我国大型高炉寿命在逐年提高，宝钢、攀钢等企业已有14年以上记录。修订的炼铁工艺设计规范种要求新建和大修的高炉寿命均要超过15年。衡量高炉长寿的指标除生产年限外，还应有一代炉龄，每立方米容积的产铁量多少。一般要求在1万顿以上，先进水平有达到一万七千吨的记录。5.高炉生产中的几个技术问题5.1矿石中含有Al2O3高，造成炉渣粘，脱硫效率降低目前，我国进口矿的比例在逐年提高。2006年进口矿占总用矿比例已达到53。进口矿中含Al2O3高，对高炉生产造成负面影响。采取的办法是在烧结生产中配加白云石。在炉渣中，正常生产时MgO含量在78为宜。在Al2O3含量超过15时，要使MgO含量升高，以提高高炉炉渣流动性能。当前，一些企业进口巴西南部的铁矿，配矿比在大于30时出现烧结粉末增多，转鼓强度下降，高炉生产顺行不好。为此建议要控制巴西矿的配矿比小于20为宜。钢铁企业要重视配矿技术开发。用煤岩学来指导炼焦配煤，用混合矿后的冶金性能为基准进行优化烧结和球团的生产。5.2重视利用企业内部含铁尘泥造成的K、Na、Zn、Pb等有害物质的富集，对于高炉生产的负面影响。建议注意焦炭灰分中的K、Na含量，要求K2O+Na2O 70，筛分指数（5mm）等。要呼吁钢铁企业建立原料场，使原料种类供应齐全，有保障；有混均设备，减少原料成分的波动。2强化制粒目前，矿石粒度要8mm，大块的要筛除，再破碎，焦粉3mm。采用活性石灰要采用消化器，以利于粒度均匀。现在对一次混合，二次混合圆筒有加长的趋势，延长混合时间（两次混合约9分钟），筒内设逆向导板，优化供水(含水在6%10%)。在造小球时，采取燃料分加，添加一些优质的添加剂。3偏析布料原料层将大颗粒度料布到烧结料层的下部，细粒的料布在上层，对于烧结生产节能，提高质量，提高产量有利。烧结厚料层已是大趋势，130m2以上烧结机料层可达500650mm，厚料层烧结已是成熟技术。其前提要求对细精矿粉造球，进行强力混均（料的填充率在15%左右）使烧结料的透气性提高，同时有节能效果。料层厚度增加10mm，可降低固体燃耗13kg/t，FeO含量较低0.220.5%。烧结矿中FeO含量1%，高炉焦比下降1%1.5%，一般控制在8%左右。4烧结机主要参数烧结机类型130m2180m2265m2300m2450m2有效烧结长度，mm526075.757590台车数量，台13915612912890料层厚度，mm500500500550630运行速度，m/min1.33.91.54.52.066.181.75.12.5减少烧结机漏风，采用耐高温橡胶滑动板三焦炭生产技术1高炉炼铁对焦炭质量的要求不同容积的高炉对焦炭质量要求不一样。大高炉焦炭质量应当好于中小高炉。因为大高炉的料柱高，炉料压缩比在12.5%左右，造成大高炉炉料透气性变差。因此，要求焦炭质量应比较高。有不同容积高炉的企业，应将优质焦炭供给大高炉。大高炉会给生产者好的回报。对于2000m3以上容积的高炉所用焦炭，希望要有焦炭热性能的要求。如反应后强度（CSR）要大于62%，反应性指数（CRI）25%。不同容积高炉对焦炭要求见下表：10002000300040005000M40，%7678808485M10，%8.58.07.57.06.5CSR，%5860626466CRI，%2826252525灰份，%131312.512.012硫份，%0.70.70.650.600.6焦炭灰份中K2O+Na2O含量要小于3.0%，最好控制在2.0%以下。因为K、Na对焦炭热性能的破坏作用十分大。主要是导致裂纹，破碎，高反应性等