高爐節(jié)能技術(shù)

1、高爐節(jié)能技術(shù)高爐節(jié)能技術(shù)前言前言鋼鐵工業(yè)是我國(guó)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展有著舉足輕重的作用，面對(duì)大氣污染治理的嚴(yán)峻形勢(shì)，各鋼鐵企業(yè)一方面必須致力于創(chuàng)建環(huán)境友好型企業(yè)，另一方面，由于鋼鐵工業(yè)能耗占全國(guó)能源總消費(fèi)量的比重較大，是能源消耗大戶，必須在節(jié)能降耗上下功夫，努力降低生產(chǎn)成本，提高贏利水平。 高爐煉鐵作為最主要的煉鋼用鐵來(lái)源，其工序能耗占鋼鐵生產(chǎn)總能耗的50%以上。因此，降低高爐煉鐵工序的能耗，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)節(jié)能挖潛、降低生產(chǎn)成本的重要環(huán)節(jié)。高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù) 2 2 提高入爐料質(zhì)量提高入爐料質(zhì)量 2 21 11 1 入爐料要堅(jiān)持精料方針入爐料要堅(jiān)

2、持精料方針 高爐生產(chǎn)的實(shí)踐證明，堅(jiān)持高爐入爐原料的高爐生產(chǎn)的實(shí)踐證明，堅(jiān)持高爐入爐原料的“精料化精料化”方針是煉鐵生產(chǎn)節(jié)能降方針是煉鐵生產(chǎn)節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段，盡可能提高燒結(jié)礦、球團(tuán)礦及塊礦等入爐含鐵原料的含鐵耗的重要技術(shù)手段，盡可能提高燒結(jié)礦、球團(tuán)礦及塊礦等入爐含鐵原料的含鐵品位，通過強(qiáng)化原料系統(tǒng)混勻、中和工序以及穩(wěn)定生產(chǎn)操作過程等手段減少入品位，通過強(qiáng)化原料系統(tǒng)混勻、中和工序以及穩(wěn)定生產(chǎn)操作過程等手段減少入爐原料的爐原料的 TFeTFe、堿度波動(dòng)，控制堿金屬及、堿度波動(dòng)，控制堿金屬及 ZnZn、 PbPb等有害雜質(zhì)含量，全面提高等有害雜質(zhì)含量，全面提高入爐原燃料質(zhì)量，是煉鐵原料精料化的重

3、要目標(biāo)。入爐原燃料質(zhì)量，是煉鐵原料精料化的重要目標(biāo)。 進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量的大幅度進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量的大幅度 提高，對(duì)全球優(yōu)質(zhì)鐵礦粉的需提高，對(duì)全球優(yōu)質(zhì)鐵礦粉的需求呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，從而造成品位高、成分均勻的優(yōu)質(zhì)礦粉資源越來(lái)越少，不求呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，從而造成品位高、成分均勻的優(yōu)質(zhì)礦粉資源越來(lái)越少，不僅國(guó)內(nèi)自產(chǎn)的高質(zhì)量礦粉稀少、供應(yīng)短缺，就連曾長(zhǎng)期占據(jù)我國(guó)進(jìn)口礦市場(chǎng)的僅國(guó)內(nèi)自產(chǎn)的高質(zhì)量礦粉稀少、供應(yīng)短缺，就連曾長(zhǎng)期占據(jù)我國(guó)進(jìn)口礦市場(chǎng)的澳粉、巴西粉、秘魯粉等傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)礦資源也呈現(xiàn)出了很明顯的品位下降趨勢(shì)。澳粉、巴西粉、秘魯粉等傳統(tǒng)優(yōu)質(zhì)礦資源也呈現(xiàn)出了很明顯的品位下降趨勢(shì)。針對(duì)

4、這種對(duì)精料方針極為不利的客觀情況下，應(yīng)通過完善煉鐵系統(tǒng)原料準(zhǔn)備環(huán)針對(duì)這種對(duì)精料方針極為不利的客觀情況下，應(yīng)通過完善煉鐵系統(tǒng)原料準(zhǔn)備環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工藝、加節(jié)的生產(chǎn)工藝、加 強(qiáng)操作管理等方式，切實(shí)提高入爐原料的質(zhì)量均勻性與穩(wěn)定強(qiáng)操作管理等方式，切實(shí)提高入爐原料的質(zhì)量均勻性與穩(wěn)定性，用入爐含鐵原料質(zhì)量穩(wěn)定性的提高來(lái)彌補(bǔ)品位的下降，從而為高爐工序優(yōu)性，用入爐含鐵原料質(zhì)量穩(wěn)定性的提高來(lái)彌補(bǔ)品位的下降，從而為高爐工序優(yōu)化操作創(chuàng)造條件，達(dá)到節(jié)能降耗的目的化操作創(chuàng)造條件，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù) 2 21 12 2 進(jìn)一步優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，提高球團(tuán)礦入爐比例進(jìn)一步優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，提

5、高球團(tuán)礦入爐比例 對(duì)于鋼鐵聯(lián)合企業(yè)來(lái)說，煉鐵系統(tǒng)包括焦化、燒對(duì)于鋼鐵聯(lián)合企業(yè)來(lái)說，煉鐵系統(tǒng)包括焦化、燒 結(jié)、球團(tuán)、高爐等鐵前全結(jié)、球團(tuán)、高爐等鐵前全部工序，整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能工作應(yīng)以高爐為中心統(tǒng)盤考慮，以降低全系統(tǒng)綜合部工序，整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能工作應(yīng)以高爐為中心統(tǒng)盤考慮，以降低全系統(tǒng)綜合能耗和成本為目的，在高爐入爐含鐵原料質(zhì)量基本穩(wěn)定的前提下，因爐制宜能耗和成本為目的，在高爐入爐含鐵原料質(zhì)量基本穩(wěn)定的前提下，因爐制宜制定合理的爐料結(jié)構(gòu)是高爐煉鐵優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、長(zhǎng)壽的關(guān)鍵，也是降低制定合理的爐料結(jié)構(gòu)是高爐煉鐵優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、長(zhǎng)壽的關(guān)鍵，也是降低高爐煉鐵工序生產(chǎn)成本的重要手段。我國(guó)高爐入爐含鐵原料結(jié)構(gòu)

6、一般為高爐煉鐵工序生產(chǎn)成本的重要手段。我國(guó)高爐入爐含鐵原料結(jié)構(gòu)一般為: :燒燒結(jié)礦結(jié)礦75%75%左右，球團(tuán)礦左右，球團(tuán)礦15%15%左右，生塊礦左右，生塊礦10%10%左右。與燒結(jié)礦相比，球團(tuán)礦品左右。與燒結(jié)礦相比，球團(tuán)礦品位高，生產(chǎn)過程能耗低，是世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家鋼鐵企業(yè)造塊技術(shù)發(fā)展的主位高，生產(chǎn)過程能耗低，是世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家鋼鐵企業(yè)造塊技術(shù)發(fā)展的主方向，在當(dāng)前燒結(jié)礦品位出現(xiàn)明顯下滑的不利形勢(shì)下，應(yīng)盡可能提高球團(tuán)礦方向，在當(dāng)前燒結(jié)礦品位出現(xiàn)明顯下滑的不利形勢(shì)下，應(yīng)盡可能提高球團(tuán)礦入爐比例，從而提高入爐料綜合品位，為高爐工序節(jié)能降耗入爐比例，從而提高入爐料綜合品位，為高爐工序節(jié)能降耗 創(chuàng)造

7、有利條件創(chuàng)造有利條件。 高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù) 213 提高入爐焦炭質(zhì)量對(duì)于高爐煉鐵來(lái)說，焦炭是高爐內(nèi)所有料柱的骨架，焦炭質(zhì)量的好壞對(duì)保證生產(chǎn)過程爐內(nèi)料柱的透氣性和透液性起著決定性作用，將直接影響高爐是否能夠順行，同時(shí)對(duì)能否提高燃料噴吹比起著關(guān)鍵作用。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，應(yīng)力提高焦炭 M40 和熱強(qiáng)度，降低 M10 和熱反應(yīng)性，M10 對(duì)燃料比的影響很大，焦炭 M10 的微小波動(dòng)都 將會(huì)引起燃料比的明顯變化。近年來(lái)，隨著干法熄焦技術(shù)的逐步推廣、應(yīng)用，一大批焦?fàn)t由濕法熄焦改為干法熄焦，焦炭的強(qiáng)度和反應(yīng)性等質(zhì)量指標(biāo)得到明顯提高。同時(shí)，由于我國(guó)煉焦煤資源的短缺，推動(dòng)了搗固煉焦技術(shù)的推廣和

8、應(yīng)用，從而提高了國(guó)內(nèi)中、小型高爐入爐焦炭的整體質(zhì)量。 高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)2 22 2 優(yōu)化工藝操作優(yōu)化工藝操作 221 維持合理的冶煉強(qiáng)度對(duì)于高爐生產(chǎn)來(lái)說，當(dāng)冶煉強(qiáng)度處于較低的水平時(shí)，若小幅度提高冶煉強(qiáng)度，可以提高利用系數(shù)和生鐵產(chǎn)量，但是應(yīng)注意燃料比是否上升，并有可能會(huì)對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定及高爐壽命產(chǎn)生不利影響。過去，我國(guó)有相當(dāng)部分的中小型高 爐為片面追求高產(chǎn)，曾長(zhǎng)期采用高冶煉強(qiáng)度的操作方針。生產(chǎn)實(shí)踐表明，高爐應(yīng)進(jìn)行中等冶煉強(qiáng)度操作，特別是對(duì)于大中型高爐來(lái)說，當(dāng)冶煉強(qiáng)度保持在 12t/m3d 左右時(shí)，可實(shí)現(xiàn)在較低燃料比同時(shí)獲得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，若繼續(xù)提高冶煉強(qiáng)度，產(chǎn)量可能會(huì)得到小幅

9、度的提升，但焦比、燃料比會(huì)明顯增加，成本升高。目前，首鋼京唐 5 500 m3 高爐綜合冶煉 強(qiáng)度控制在 110 t/m3 d 左右，利用系數(shù)為 23t/ m3d 左右;沙鋼5 800 m3 高爐冶煉強(qiáng)度控制在115 t/m3d 左右，利用系數(shù)平均為24 t/m3d。 高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù) 2 2 2 2 2 2 降低燃料比降低燃料比 高爐固體燃料消耗占整個(gè)煉鐵工序能耗的75%以上，我國(guó)先進(jìn)水平的高爐燃料比在 490 kg/t 左右，而國(guó)際先進(jìn)水平的燃料比在 450 kg/t 以下，兩者相比仍有較大的差距。我國(guó)部分特大型高爐的裝備水平已居世界前列，包括燃料比在內(nèi)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技

10、術(shù)指標(biāo)具備達(dá)到世界先進(jìn)水平的潛力。因此，在高爐冶煉強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定的水平后，應(yīng)根據(jù)“利用系數(shù) = 冶煉強(qiáng)度 燃料比”這一高爐煉鐵基本理論，努力通過控制燃料比來(lái)提高高爐利用系數(shù)，在降低煉鐵固體燃料消耗的同時(shí)增加生鐵產(chǎn)量。 高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù) 2 22 23 3 提高并穩(wěn)定風(fēng)溫提高并穩(wěn)定風(fēng)溫 熱風(fēng)帶入高爐的熱量占高爐冶煉熱量總收入的 20% 左右，正常情況下，風(fēng)溫每提高100，可以降低燃料比 15 kg/t 左右。提高風(fēng)溫是降低焦比和燃料比的重要途徑，應(yīng)通過改進(jìn)熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)、助燃空氣和煤氣雙預(yù)熱、減少管路及風(fēng)口的風(fēng)溫?fù)p失等措施盡可能提高入爐風(fēng)溫。目前，我國(guó)大中型高爐的風(fēng)溫已基本穩(wěn)定

11、在1200 以上，部分企業(yè)已達(dá)到 1250 左右。在實(shí)際操作中，要注意在保持高爐順行的情況下穩(wěn)定提高風(fēng)溫，當(dāng)風(fēng)溫達(dá)到較高的水平后，不要輕易地進(jìn)行降低風(fēng)溫操作。同時(shí)，要根據(jù)設(shè)備情況，不斷探索和優(yōu)化操作，采取更加合理的燒爐、換爐及送風(fēng)制度，在保證拱頂壽命的前提下，盡可能縮小拱頂溫度和熱風(fēng)溫度的差值，不要隨意調(diào)整風(fēng)溫，盡可能減小風(fēng)溫波動(dòng)。 高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù) 2 22 24 4 適宜的高噴煤量適宜的高噴煤量 作為高爐煉鐵工序的重大技術(shù)進(jìn)步，高爐噴吹煤粉是煉鐵系統(tǒng)節(jié)能的中心環(huán)節(jié)，由于煤粉制備及噴吹工序的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于焦化工序能耗，用煤粉代替部分焦炭可大幅度地減少焦炭用量，降低生鐵成

12、本。實(shí)際生產(chǎn)表明，高爐用煤粉代替焦炭，每噴吹 1 噸煤粉可降低煉鐵系統(tǒng)能耗約70 kgce/t 左右。因此，在過去的一段時(shí)間里，我國(guó)大部分鋼鐵企業(yè)曾盲目地追求高噴煤比，以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，部分高爐曾達(dá)到 200 kg/t 的噴煤量。寶鋼高爐噴煤量曾經(jīng)超過 250 kg/t，在燃料比沒有上升的 情況下，成功降低了焦炭消耗。但是隨著原料條件及冶煉強(qiáng)度的變化，各企業(yè)已不再片面追求高噴吹比，轉(zhuǎn)而在降低綜合燃料比上下功夫，努力提高煤粉在爐內(nèi)的利用率，維持較高的置換比。因?yàn)殡m然煤粉可以代替部分焦炭作為爐內(nèi)熱量的來(lái)源并提供部分還原氣氛，但是過高的噴煤量將會(huì)影響爐內(nèi)料柱的透氣性，當(dāng)噴煤量達(dá)到一定的程度后，如果焦比沒有

13、相應(yīng)地下降，這說明煤粉在爐內(nèi)的燃燒可能不完全，從而出現(xiàn)因片面提高煤比造成的燃料比升高，因此高噴煤比的最佳臨界點(diǎn)應(yīng)該是提高噴煤量之后，煉鐵燃料比并沒有升高。 高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù) 2 22 25 5 高富氧率高富氧率 近年來(lái)，作為高爐強(qiáng)化冶煉、增產(chǎn)節(jié)焦的重要技術(shù)手段，富氧鼓風(fēng)得到了大規(guī)模的推廣應(yīng)用。鼓風(fēng)富氧率每增加 1%，可以增加噴煤量 12 13 kg/t，燃料比將下降 05% 左右，增產(chǎn) 2.5% 3%。目前，我國(guó)先進(jìn)水平的高爐富氧率已達(dá)到5%左右，沙鋼5 800 m3 高爐富氧率曾達(dá)到8% 以上，對(duì)降低燃料比、提高產(chǎn)量起到了積極的作用。 2 22 26 6 高頂壓高頂壓

14、 爐頂煤氣壓力每提高10 kPa，高爐可增產(chǎn)1 9%，燃料比約下降0 3% 05%。因此，在設(shè)備條件允許的情況下，提高爐頂壓力，煤氣在爐內(nèi)停留的時(shí)間延長(zhǎng)，煤氣流速降低，煤氣流穩(wěn)定性得到一定程度的提高，與礦石的接觸時(shí)間及反應(yīng)會(huì)更充足、充分，提高了煤氣、燃料在爐內(nèi)的利用率，促進(jìn)了間接還原，有利于高爐的穩(wěn)定順行和焦比降低，為煉鐵生產(chǎn)過程減少波動(dòng)提供了保障。目前，我國(guó)大型高爐爐頂壓力均已達(dá)到 200 KPa 左右，為生產(chǎn)過 程的穩(wěn)定和后續(xù)爐頂壓力的充分利用創(chuàng)造了條件。 高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù) 2 2 3 3 高爐大型化高爐大型化 大型高爐裝備完善，熱交換充分、煤氣利用率高、熱量損失少

15、、系統(tǒng)能效高，具備實(shí)現(xiàn)高富氧、高風(fēng)溫、大噴煤、高頂壓的能力。高爐容積越大，其相對(duì)占地面積小，單位投資成本越省，生產(chǎn)穩(wěn)定、指標(biāo)先進(jìn)，生產(chǎn)效率越高，能耗越低，污染物排放少，壽命長(zhǎng)，生產(chǎn)成本低。同時(shí)，由于環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，高爐大型化是國(guó)內(nèi)外高爐煉鐵的必然發(fā)展趨勢(shì)。2009年，國(guó)家制定鋼鐵產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃時(shí)，進(jìn)一步將高爐淘汰標(biāo)準(zhǔn)提高到1000 m3，此后，我國(guó)煉鐵高爐大型化取得了較快的進(jìn)展，新建高爐爐容基本都在2000 m3 以上，隨著首鋼京唐 5500 m3、沙鋼 5 800 m3 等一批特大型高爐相繼建成投產(chǎn)，我國(guó)煉鐵高爐大型化取得了與世矚目的成就。但是，整體來(lái)看，由于1 000 m3 以下的高爐數(shù)

16、量仍占 2/3 左右，特別是還有相當(dāng)一部分450 m3 以下高爐仍在生產(chǎn)，造成我國(guó)煉鐵產(chǎn)能分散較嚴(yán)重，平均能耗較高。因此，用新建大型高爐來(lái)強(qiáng)制替代并淘汰小型高爐的落后產(chǎn)能是高爐煉鐵工序?qū)崿F(xiàn)大幅度節(jié)能減排的重要手段，也是高爐煉鐵生產(chǎn)向高效化、清潔化發(fā)展的重要步驟。 高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù) 2 2 4 4 重視二次能源的回收利用重視二次能源的回收利用 2 2 4 4 1 1 全面采用高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電全面采用高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電( T( TT) T) 技技 術(shù)術(shù) 近年來(lái)，作為高爐煉鐵工序能源綜合利用及節(jié)能的重要技術(shù)手段，高爐爐頂煤氣余壓發(fā)電技術(shù) ( TT) 是國(guó)際上公認(rèn)的有價(jià)值

17、的二次能源回收裝置，得到了普遍的推廣和應(yīng)用。采用 TT 裝置，噸鐵可以產(chǎn)生電力40 kW h 左右，占高爐鼓風(fēng)系統(tǒng)所需能量的30%以上。由于 TT 發(fā)電既不消耗任何 燃料，也不產(chǎn)生環(huán)境污染，成本低，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，近年來(lái)新建的絕大多數(shù)高爐均配套建設(shè)了 TT 發(fā)電系統(tǒng)。高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù) 2 2 4 4 2 2 回收熱風(fēng)爐煙氣余熱回收熱風(fēng)爐煙氣余熱 現(xiàn)有的熱風(fēng)爐煙道 廢氣溫度一般在 200 300，因廢氣量大，帶走 熱量非常多，充分利用這一部分廢氣的顯熱通過 熱交換器來(lái)預(yù)熱熱風(fēng)爐燒爐用的煤氣和助燃空氣，可以將煤氣和助燃空氣溫度預(yù)熱到 150 200，明顯提高煤氣和助燃風(fēng)溫

18、度，減少高爐煤氣或者焦?fàn)t、 轉(zhuǎn)爐煤氣的消耗量，降低熱風(fēng)爐能耗。充分利用熱風(fēng)爐煙氣余熱回收技術(shù)，在單燒高爐煤氣條件下，送風(fēng)溫度可以達(dá)到 1 200 左右，煉鐵工序節(jié)能 10 kgce/t 生鐵。高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù)高爐煉鐵工序節(jié)能技術(shù) 2 24 43 3 高爐煤氣綜合利用高爐煤氣綜合利用 2 24 43 31 1 采取蓄熱技術(shù)提升高爐煤氣燃燒溫度采取蓄熱技術(shù)提升高爐煤氣燃燒溫度 由于高爐煤氣的熱值一般在3 500 KJ/Nm3 左右，屬于低熱值燃料，燃燒溫度低，在大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)曾長(zhǎng)期與焦?fàn)t煤氣混合使用，以提高燃燒溫度和燃燒效率。但是在部分小型鋼鐵企業(yè)，由于沒有焦?fàn)t煤氣等高發(fā)熱值煤氣來(lái)源，為了綜合利用僅有的高爐煤氣，減少放散，先后開發(fā)了高爐煤氣預(yù)熱技