01高炉炼铁指标和装备[0].doc

高炉炼铁设备和指标述评王维兴（中国金属学会）1 中国大高炉结构分布简述（1）、中国高炉结构至2006年底中国有1200多座高炉，大于1000m3容积高炉有105座。32004760 m3高炉有14座，25002680 m3高炉有18座，20002218 m3高炉有17座，15001800 m3高炉有13座，12001380 m3高炉有22座，10001186 m3高炉有21座。近三年全国大型企业新建2500 m3以上容积的高炉比例高，目前全国12001380 m3高炉比例高。（2）、大高炉技术经济指标占优势燃料比低：宝钢（488）、首钢（469）、太钢（487）、武钢（491）、鞍钢（500）；单位高炉燃料比低：梅山1250 m3高炉（480）、首迁2650 m3高炉（463）、首钢1726 m3高炉（473）、宝钢4350 m3高炉（482）、武钢3200 m3高炉（491）、武钢1536 m3高炉（490）、太钢1650 m3高炉（499）、长治1080 m3高炉489）、本钢1070 m3高炉（482）、马钢1000 m3高炉（480）。利用系数高：2007年前4个月武钢3200 m3高炉系数达到2.8t/ m3.d，宝钢4350 m3 高炉、武钢、鞍钢、本钢、马钢、上一、首钢2500 m3以上高炉均有月平均超过2.5t/ m3.d的水平。喷煤比高：宝钢4350 m3高炉（224）、武钢3200 m3高炉（186）、鞍钢2580 m3高炉（149）、涟钢2200 m3高炉（143）、宣钢1800 m3高炉（156）、武钢1536 m3高炉（168）、梅山1250 m3高炉（142）、莱钢1000 m3高炉（146）。（3）、建议大高炉主要原则原料条件必须要好，高炉炼铁要以精料为基础技术装备水平要高，不凑合、无钟炉顶、INBA法冲水渣长寿、软水密闭循环冷却、陶瓷杯或小碳砖炉底技术经济指标先进、低成本实现高效化生产（低燃耗、高系数、高作业率、高寿命等）高炉操作人员提前培训，充分认识大高炉操作规律大高炉运行贯性大，炉况冷热调速反应慢，及早诊断、操作参数早动、少动炉况处理原则：喷煤富氧风温、风量慢风作业危害大，要充分认识公司产品结构定位。大板坯要配大高炉、大转炉、线材、型钢可以配中型高炉后部工序要衔接好1000 m3级高炉配30吨50吨转炉2000 m3级高炉配120150吨转炉2 典型高炉的技术经济指标见表2 上世纪90年代唐山、宣化、重庆建设三座1200m高炉投产后其生产指标均不理想，组织过多次攻关。主要问题是这些企业的原燃料质量用300m级高炉的炉料，另一方面是高炉工长操作尚不适应。经过多年的努力重钢突破难关，实现系数达到了2.5t/ md,但燃料比为540kg/t左右。多年来，梅山的三座1250 m高炉操作指标一直处于先进水平。系数在2.232.49t/ md，燃料比低于500kg/t，品位在58%以上。柳钢、水域、太钢企业的1200 m高炉处于中等技术水平。3、高炉炼铁生产各因素对技术经济指标的影响比例高炉炼铁技术是个传统的科学技术，但随着冶金科学技术不断进步，使我国炼铁生产技术处于快速发展阶段。2007年一季度全国重点钢铁企业高炉技术经济指标创出历史最好纪录。炼铁生产是个有条件的生产技术。什么样的条件下，就会获得什么样的技术指标。我是个有条件论组织生产的人，但又不是唯条件论者，重在加强企业管理。高炉炼铁生产各因素对技术经济指标的影响比例炼铁界公认，高炉炼铁是以精料为基础。精料技术水平对高炉炼铁的影响率在70%，炼铁设备对生产的影响在10%，高炉操作技术水平对生产的影响在10%，综合管理水平的影响在5%，外界因素对生产的影响在5%。上述各因素的影响率要随各企业的具体情况有所变化。如精料技术水平在一段时间内不会有大的变化。那么，高炉操作技术就成为关键因素了。各钢铁企业，要深入研究每个关键技经指标的实现，需要什么样的技术支撑，他们是：先进产品制造技术、先进节能技术、先进环保技术和先进资源综合利用技术。每个系列先进技术又有一批单项技术组成。4、 炼铁企业指标述评燃料比低的企业还有：新兴铸管511，冶钢514，沙钢515，青岛517，马钢518，南京518，石钢522，长冶526。5、 千级高炉的管控原则 （1）降低高炉炼铁入炉焦比是节能工作的重点炼铁系统能耗占钢铁工业总能耗的78%。所以说，炼铁系统要完成钢铁工业节能降耗，降低成本，实现环境友好的重任。每生产一吨铁，要消耗430公斤标煤，产生约1.5吨CO2，约2.9公斤SO2，产生约320公斤炉渣，约20公斤尘泥。减少燃料消耗就会减少污染物的排放。节能与环保是相互关联，相互依存的两个方面。 钢铁企业节能的思路：首先是要减量化用能，也可以实现环保工作从源头抓起的效果。然后是提高能源利用率，实质上是在生产各工序中提高能源转化率，要使能源多做有用功，减少无谓的排放。第三提高对二次能源的回收和利用水平。 炼铁燃料比是入炉焦比+喷煤比。国际先进的燃料比是小于500公斤/吨，国际领先水平的燃料比是450Kg/t左右。从表1可看出，我国有8个企业的炼铁燃料比是小于或等于500Kg/t。 新日铁的能源成本占总成本的14%，宝钢是23%左右，大多数企业是在25%左右。钢铁企业节能就是降成本。钢铁工业使用能源的结构是：煤炭为69.9%（其中焦煤和煤粉占47.93%，动力煤为21.97%），电力为26.4%，石油类为3.2%，天然气为0.5%。焦煤和煤粉是钢铁企业用能的比例最大。国内外钢铁企业用能是煤的比例最大。国内外钢铁企业用能结构的发展方向是：多买煤，少买电，不买石油类和天然气。（2）大高炉要用好的原燃料大高炉因料柱高，炉料的压缩系数会大于12%，会造成炉料的透气性变差，所以要求炉料的转鼓强度一定要比小高炉用的炉料质量好。特别是在高喷煤比情况下，焦炭在炉料中的骨架作用就会十分突出。当年，鞍钢将三个中型高炉改造为大高炉后，就因炉料质量没有改善，技术经济指标就一直上不去。首钢、广钢也均有过类似的经验教训。我认为，企业内如果是大、中、小高炉是并存，大高炉就一定要吃好料，实行分炉供料。大高炉会给好的回报。高炉大型后，要有焦炉、烧结机的大型化，以促进炼铁系统的技术优化。太钢建设4350 m高炉，同时配套建设了450 m烧结机和7.63m焦炉。鞍山焦化耐火材料设计研究院是我国唯一的焦炉设计单位。长沙冶金设计院和鞍山冶金设计院是我国知名设计烧结机的专业设计院，有着光辉的历史。提高焦炭质量的技术措施是：硬煤细破、风选，炼焦煤进行脱湿和捣固，延长炼焦时间（大于15小时），或有闷炉时间，焦炭采用干法熄焦，对焦炭喷CaCl2（有副作用）。当然，增配主焦煤会有好效果。提高烧结矿质量的技术措施是：原料粒度要小于8mm，均匀，精矿粉要采用小球烧结，进行强力混均，强化制粒，采用铺底料、厚料层烧结。用转炉尘泥的泥浆混料要控制混合料含水量低于9%。6、千级高炉主要指标和装备的选择和管控要点6.1高利用系数的获得高炉高利用系数的获得，是高炉炼铁技术的综合水平的表现。高入炉矿品位，低休风率，高炉生产稳定顺行等均是高炉高利用系数所需要的条件。实现炼铁高利用系数有两路可走。一条是提高冶炼强度，进行大风量鼓风，多烧焦炭，来换取高炉高产。另一条路是降低炼铁燃料比。因为高炉利用系数=冶炼强度/燃料比。我们主张采用炼铁低燃料比，来实高炉高产。表1中的大高炉均是这种操作方针。宝钢炼一吨铁的风耗是1100 m，一些中型高炉是在1300 m/t风量，而大多数小高炉进行高冶炼强度操作，风耗在1500 m/t左右，最高的达到1800 m/t。减少炼铁风耗就是降低炼铁能耗，因为燃烧1Kg标煤，就需要2.5 m风量，消耗风机能耗0.85Kg标煤。修订的高炉炼铁设计规范中建议，配备高炉鼓风机的选择是正常每分钟入炉风量为高炉容积的1.61.7倍。关于高炉利用系数的评价：欧洲高炉有效工作容积是炉缸容积，不计算在内。这样，欧洲的高炉容积就要比我国同类型高炉小12.5%左右，进而欧洲高炉的利用系数就要比我国高。中小高炉利用系数大于大型高炉的假象，中小高炉在设计上采用大炉缸、小炉容，产生了“炉型效应”反映，就是使中小高炉的利用系数和冶炼强度高于大型高炉。国外现在流行用高炉有效容积除以炉缸面积的比值Uu/A来研究高炉炼铁技术经济指标。用高炉容积与炉缸面积的比值来计算高炉利用系数，就会出现，350 m级高炉的利用系数为4，仅相当于4000 m高炉系数的2，2（16/29*4 = 2.2），而350 m高炉冶炼强度2，相当于4000 m高炉的1.1（16/29*4 = 1.1）。（1）贯彻炼铁精料方针：高入炉品位是精料技术的核心。炼铁入炉品位提高1%，焦比下降1.5%，生铁产量提高2.5%，吨铁渣量减少30公斤，允许提高喷煤比15Kg/t。宝钢、首钢、武钢、鞍钢、太钢、本钢、新兴铸管、济钢、莱钢等企业高炉入炉品位均在59%以上。 炼铁原料质量要稳定。主要是焦炭、烧结、球团矿的物化性能要稳定，化学成分要稳定。当前，全国炼铁原燃料成分不稳定，已成为影响高炉正常生产的主要因素。原料含铁品位波动1%，影响焦比2.5%4.6%，影响产量3.9%9.7%；碱度波动大，使高炉工长们不能冶炼低硅铁。建立原料中和料场是保证成分稳定的有效技术措施。宝钢、马钢、武钢等企业均有较大规模的原料场。炼铁熟料比提高1%，焦比下降23Kg/t。炼铁技术水平的提高，炼铁工作者已不再追求高的熟料比。宝钢的熟料比在81%左右；某个企业炼铁炉料结构中块矿配比曾达到过27%。对块矿入炉的要求是：含铁品位要高，爆裂性要差，块矿要原还高（如赤铁矿，褐铁矿），粒度要适中（大高炉在1020mm，小高炉在813mm）。孰料比低于80%,会使入炉焦比升高。原燃料的粒度要均匀，减少炉料的填充效应，提高炉料的煤气透气性和矿石的间接还原度。炉料透气性高，有利于高炉操作，可提高煤中CO2含量，有节能效果（CO2含量提高0.5%，燃料比下降10Kg/t）。铁矿石间接还原度增加1%，焦比下降67 Kg/t。减少入炉料粉末：要求炉料中5mm所占炉料比例要小于5%。粒度在510mm的比例要控制在30%以内。入炉粉末减少1%，焦比下降0.5%，生铁产量提高0.41.0%。为此，要求企业对焦炭，烧结矿要过筛。河南新乡太行振动机械厂生产的多级振动筛质量好，供应宝钢、鞍钢等一批钢铁企业。烧结有一筛，出三个粒级的产品。（2）高风温热风温度升高100可降低炼铁焦比15 Kg/t。实现高风温得措施：热风炉烘顶用耐高温硅砖砌筑，砖体结构要优化，烘顶不砌在大墙之上，采用双预热燃烧技术，送风制度优化（小于1小时，并烘顶温度温差不大于100150），送风系统能耐高温等。热风炉类型的选择：大于3000m高炉用外燃式热风炉，小于2000 m高炉可用三座热风炉，顶燃式（卡鲁金式，莱钢有）或石球式热风炉（柳钢、韶关、承德等企业）。首钢曹妃甸5500 m高炉，热风炉拟用顶燃式。（3）提高高炉操作水平提高煤气中CO2含量。主要手段是要用无料钟炉顶布料设备。可以实现大矿批，多环布料（812环）定点布料、中心加焦（小块焦）。无料钟设备制造厂主要有：秦皇岛冶金机械厂、西安冶金机械厂（PW专利），首钢和北科大等单位。建议采用具有我国知识产权的秦皇岛冶金机械厂。简单、易维护、性能可靠、价低。已在包钢、攀钢、三明等十几个企业中应用。高炉燃料比低于500 Kg/t的高炉煤气CO2含量均在21%以上，宝钢最高达24%。CO2含量升高0.5%，炼铁燃料消耗降低10Kg/t，工序能耗降低8.5Kgce/t。进行低硅铁冶炼：生铁Si降低0.1%，降焦比45 Kg/t。冶炼低硅铁要求原燃料成分要稳定，高炉生产休风率低，炉渣为长渣（碱度波动大时，炉渣流动性变化不大）等。先进的大型高炉生铁含Si是在0.3%0.4%。（4）提高炉顶压力1KPa，可降焦比35%，产量增加约10%。近年来我国高炉炉顶煤气压力得到提高。武钢2200 m高炉顶压达224 KPa，马钢2500 m高炉顶压达204KPa，宣钢1800 m高炉顶压为217 KPa，重钢1350 m高炉炉压为267 KPa，新余1050 m高炉顶压为175 KPa（5）提高喷煤比高炉喷吹煤粉是炼铁系统结构优化的中心环节，是国内外高炉炼铁技术发展的大趋势。国内外先进喷煤比在200 Kg/t以上。大型炼铁厂磨煤是均采用中速磨设备，采取广喷，均匀喷吹。一是所有风口均应喷煤，二是煤粉分配器应高位安置，避免短管路风口多喷煤的现象，三是采用无烟煤、烟煤混喷技术。为减少能耗和投资，一般不设中间煤粉仓，采取直接喷吹工艺。喷煤比大于200 Kg/t的技术要求是：碴比低于300Kg/t，风温大于1200，进行脱湿（湿度小于6%）和富氧（总量要小于7%，煤比低于130 Kg/t可以不富氧），焦炭质量好（转鼓强度高、热反应性好、焦炭在炉缸德填充系数在0.4以上），炉料透气性好（精料），煤气分布均匀（高炉煤气曲线呈飞燕子型）煤粉的质量是要求好磨，燃烧性好，含碳量高等。烟煤喷吹要用N2气轮送，确保安全，不发生爆炸。喷煤的极限值的标志是，增加喷煤量后，炼铁燃料比不升高。6.2 高炉休风率高炉休风率高低主要取决于炼铁设备运行状态和高炉操作水平的高低等因素。我们要求炼铁设备要先进、耐用、性能可靠、自动化程度高。一些企业在设备采购中只注意价格的比较，而对性能的考察不严格。出现买时认为便宜，用着贵的现象。如无料钟炉顶的价格差距大，就要研究它的使用性能和零部件的使用寿命。大高炉修一次风，就会损失十几万元。而买廉价的性能不好的设备造成的休风率较高。所以，采购设备时要注意设备的性能与价格比较。对设备的维护要实行定检制，不能等设备坏了再去休风更换。要确立每个设备的使用周期，定期更换。这样就会减少高炉的无计划休风。宝钢实行设备的定检定修制度，大大提高了高炉的作业率。一般炼铁厂因风渣口破损造成的休风比例较高，主要是因为高炉生产运行状态不好所造成的。所以，我们强调高炉操作要“四稳一活”（装料，造渣，送风和热制度要稳定，炉缸要活跃）,不希望高炉生产人为地进行放卫星的指导思想。不要表扬哪个班的工长，出铁量高、上料多，要严格要求进行均衡生产。高炉稳定就会出效益。6.3鼓风富氧率高炉炼铁要求是全风操作，有高的风速和鼓风动能，主要作用是确保炉缸活跃和煤气流分布均匀。如果喷煤比低于130kg/t，不要进行富氧。富氧的作用主要是提高风口前的理论燃烧温度。富氧1%，增产4.76%，风口理论燃烧温度提高3545C，允许多喷煤1015kg/t，降焦比1%，煤气发热值升高3.4%。宝钢的炼铁条件下，可以实现喷煤比低于165kg/t时不富氧，高炉生产正常。用富氧来提高产量的办法是有限度的。一方面使高炉生产特点的约束，富氧率高，就要减风量，否则差压会高；另一方面富氧率超过7%在经济上是不合适的。因为氧是靠电力来获得的。我们不主张高炉富氧依赖炼钢的富余氧气来供给。一方面供给会出现不稳定性，另一方面价格高。高炉富氧可以用低品级的氧，含氧量在90%左右就可以。用变压吸附制氧，在经济上和操作上均有优势，并实现高炉供养的专用，控制灵活。变压吸附制氧的电耗在0.33度/m，而深冷制氧电耗在0.5度/m左右