高炉炼铁节能浅谈

高炉炼铁节能浅谈

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摘要高炉炼铁节能工作应从三个主要方面着手：（1）加强生产操作和维护的管理，通过技术改造和技术创新，全面推进炼铁技术进步和节能环保工作；（2）重视高炉建设阶段工作，通过多方案比较，采用先进工艺技术及节能技术，包括工艺参数优化和设备选型精细化；（3）关注炼铁上下游工序衔接，选择合理的技术方案。

关键词高炉技术进步节能

1 前言

中国钢铁工业能耗占全国能源消耗的13％～14％。炼铁系统能耗在综合能耗中所占的比例为70％～75％。我国吨钢综合能耗与世界先进水平相比，约高出100 kgce/t。炼铁系统节能将成为我国钢铁工业21世纪技术进步的重点工作之一[2]。

高炉炼铁节能工作是一个复杂的系统性工程，既要有全面的前瞻性规划，也要有全方位的细致工作，需要较大的资金投入，同时也要解决好生产过程节能与环保以及企业经济效益的协调和统筹等方方面面的问题。

本文就有关高炉炼铁工艺几个环节中节能问题提出一些思考。

2 关注高炉炼铁上下游工序衔接环节的节能工作

2.1 高炉矿槽与烧结厂烧结矿筛分以及贮运工序衔接

降低烧结矿返矿率。减少烧结矿在运输环节的破碎率、配合高炉操作增加小矿的利用率。减少烧结矿的重烧率，降低烧结能耗，同时有利于提高烧结矿铁品位、减少厂际之间的往返运输量。烧结矿分级工作尽量在烧结厂进行，以利提高筛分效率，提高烧结矿成品率。成品烧结矿中的大部分不经过成品烧结矿槽，直接送高炉矿槽，减少烧结矿入槽过程破碎。烧结厂成品烧结矿槽作为储存和调剂生产不平衡之用。

2.2 焦化厂干熄焦焦粉及除尘灰用于高炉喷吹

高炉喷吹原煤质量要求较高，时有喷吹原煤供应紧张的情况，焦化干熄焦炉生产过程产生焦粉和除尘粉煤（CDQ粉——COKE DRY QUENCHING）品质可满足高炉喷吹煤的要求。有一些钢铁企业将CDQ粉作为废料外销。鞍钢在十年前已将CDQ粉作为喷吹原煤使用，武钢也于近期采用，年使用量~15万t。

干熄焦装置生产过程中产生的焦粉，其特点是小颗粒状，装卸料过程没有扬尘，物料成分接近焦炭，哈氏可磨性指数低（HGI36%），主要粒度组成在1mm以上；武钢CDQ粉工业分析数据：固定碳~86%，灰分~12%，挥发分~1.2%。

2.3 实现铁钢无缝对接

沙钢作为中国最大的民营钢铁企业，沙钢本部已经做到所有高炉“一包到底”，其中3座2500m3高炉、5800m3高炉采用180t铁水包，与采用鱼雷罐流程比较可减少温降~56℃[3]。实现铁钢“一包到底”，重点解决铁钢生产调度（厂际之间协同作业）、超高超宽重载铁水包运输以及铁水计量精度等问题。

炼钢铁水温度提高，节能效果显著。铁水入转炉温度每提高10℃，可多加废钢量5.12kg/t,可减少工序能耗2.26kgce/t。

稳定铁水成分，降低硅含量。以高炉铁水Si含量0.50％为基准，降低O.10％Si,可相应降低焦比4kg/t，降低工序能耗3.84kgce/t。同时，硅含量降低后，可降低转炉冶炼过程的氧气消耗，减少造渣量，从而稳定转炉冶炼过程，有利于转炉煤气回收。转炉氧耗可降低1.41m3/t，相当于减少能耗0.49kgce/t[4]。

3 高炉炼铁工序节能

3.1 充分重视高炉建设阶段设计方案

高炉炼铁工序节能工作的方方面面都与设计方案相关，设计是节能工作的基础，也是节能工作的重点之一。

首先是生产流程上下游产能配套建设的合理性。如果设计的炼铁生产能力小于炼钢生产能力时，高炉生产就会一味地追求产量，很难顾及到生产节能；相反的话，炼铁生产能力过剩，就会出现大马拉小车的现象，能耗增加。在钢铁行业利润空间较大的时期，增加产能能够增加经济效益，钢铁企业有盲目增产而忽略节能的倾向。在目前钢铁行业利润空间很小的时期，是推动节能降耗的好时机，有利于探求维持合理生产能力的平衡点，以求最佳的节能降耗效果。

高炉建设阶段系统性地采用先进、成熟的节能技术，统筹考虑各子工序之间的关系，优化总图布置。高炉煤气干法除尘与炉顶煤气余压发电技术的组合采用，为高炉炼铁节能提供了强大的节能空间。为了充分利用高炉煤气热能发电，在总图布置方案阶段，将高炉、高炉煤气干法除尘装置以及炉顶煤气余压发电装置有机地紧凑布置，减少煤气管道长度以利降低散热面积。

厂区总图布置从节能的角度出发，在满足生产物料运输交通有序的前提下应尽量紧凑，有利于提高生产效率，降低物料运输和能源介质输送能耗。高炉炼铁生产的特点之一是物流量特大，对新建钢铁厂来说，原料场、焦化厂、烧结厂、炼铁厂、炼钢厂等主要物料关联厂之间合理布局至关重要。

3.2 不同层次全方位开展节能工作

工艺参数优化需要从设计、操作和生产管理等环节协同进行。

高炉炼铁节能首要工作是节焦和降低燃料比，每一个炼铁工作者一直都在关注这个中心工作，并为此付出了不懈的努力，也取得了成效。宝钢等一些企业做出了典范，但同时还有许多高炉存在燃料比偏高的问题。燃料比偏高的高炉，煤气利用率普遍偏低。炉内煤气利用与煤气在高炉不同高度截面上的合理分布、间接还原区间煤气流速、还原区间高度范围、含铁原料的还原性能等因素关系密切。

从高炉炼铁电力消耗量角度来看，重点节能设施包括鼓风机站（电动风机）、设备循环冷却水系统、通风除尘系统、高炉喷煤系统。

高炉炼铁循环冷却水系统如同主工艺生产的生命线，对于设备安全生产起着至关重要的作用。循环冷却水系统用电负荷约占整个单元用电量的20％~30％。为了节能，优先选用节能水泵。水系统每一个运行环节都应重视节能。

矿焦槽、出铁场通风除尘系统是高炉炼铁用电大户之一，对2500m3级高炉矿焦槽、出铁场通风除尘系统电耗15~20kw·h/t。矿焦槽、出铁场通风除尘系统——从无到有，再到不断改进除尘效果（主要是增加风量和全压）的过程，下一阶段应该是进一步加强设备密封，减少漏风量、优化除尘风罩结构，优化槽下供料操作，尽量减少同时除尘点位数，以求合理的风量和全压。出铁场除尘风机尽可能采用变频调速。

高炉喷煤：氮气供应压力可适当降低，可建设专用氮压机，降低氮压机电耗。磨煤机：煤粉粒度满足高炉风口燃烧为目标，不要一味追求煤粉细度-200目达80%以上。

热风炉系统节能：热风炉系统是较大的能源转换系统之一，消耗了高炉自产的~40%高炉煤气量，努力提高热风炉热效率显得非常重要。

3.3 用科学的方法指导节能工作

节能效果是在生产实践中体现出来的，在操作过程实行精细化管理、能源介质的回收和有效利用、能源介质利用的多元化，因地制宜，用科学的系统方法指导节能工作。

高炉生产围绕着产能和效益为工作中心，合理的产能才能发挥最佳的效益，好效益往往关联好的节能效果。炼铁生产节能的核心是降低燃料比。

节能工作与生产操作和维护的管理密切相关。首先需从了解本企业高炉炼铁能源现状入手，从整体到局部通过比对国内、国际先进水平、采取科学的分析方法，找出差距并作为努力的方向。制定长远规划，有计划有步骤量力而行并做到卓有成效。

建立能源中心，控制、协调企业能源，用信息化管理节约能源，对各个生产工序实施监测、控制、调整、故障分析诊断，随时对异常情况进行分析、调整，减少不必要的能源损失，最终实现企业的节能目标。据报道，