高炉低碳炼铁
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高炉低碳炼铁
李安宁
摘要:本文以首钢京唐公司1#高炉为实例,阐述了高炉低碳炼铁的过去和现在,并预示着高炉炼铁将由传统产业向新兴低碳产业转变。
关键词:低碳经济首钢京唐公司1#高炉高炉低碳炼铁
1低碳经济
顾名思义,低碳经济就是少用碳发展经济的一种办法。
为什么要少用碳或以低碳的办法来发展经济呢?按照唯物辩证法的观点,就是以前发展经济时用碳量太多了,已经达到了由量变到质变的程度。
在用碳创造工业文明的同时,也带了一系列的能源和环保问题。
同时,气候变化的影响已经迫在眉睫。
所以要反思一下,能继续用碳发展经济行吗?反思的结果:最早于2003年写在英国能源白皮书中《我们能源的未来:创建低碳经济》。
所以从这个角度来看,低碳经济就是“反思经济”。
中国人也看到了高用碳的严重性。
从可持续发展理念出发,尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源用量,减少温室气体排放,提出了通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种新的经济发展形态,也就是发展低碳经济。
一方面是积极承担环境保护责任,完成国家节能降耗指标的要求;另一方面是调整经济结构,提高能源利用效益,发展新兴工业,建设生态文明。
将污染治理、高端、集约的发展模式有机的结合在一起,以实现经济发展与资源环境保护双赢。
2009年哥本哈根气候变化会议,虽然最终没有达成具有法律约束力的减排协议,但随着哥本哈根联合国气候变化峰会的召开,降低温室气体排放、防止地球变暖的问题日益引人瞩目。
低碳经济迅速成为全球关注的焦点。
低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济发展模式,是对现行大量消耗化石能源、大量排放二氧化碳的生产生活方式的根本变革。
我国政府承诺到2020年,单位GDP的二氧化碳排放量比2005年下降40~45%,并作为约束性指标被纳入国民经济和社会发展中长期规划。
钢铁工业是主要温室气体排放行业之一,从全球统计来看,钢铁工业排放的二氧化碳占全球温室气体总排放量4~5%(国际能源组织IEA发布),而我国钢铁工业二氧化碳排放占全国总量的12%左右。
在1997年防止全球变暖的京都议定书中,将包括SF6气体在内的6种气体列为温室效应气体,它们对温室效应的影响依次为CO2,CH4,N2O,PFC,HFC,SF6。
其中CO2气体对温室效应的影响最大。
2007年中国CO2排放量已经超过美国,位居世界第一。
其中钢铁工业的CO2直接排放量约为10.3亿t,占全国总排放量的16%。
高炉炼铁是钢铁生产过程中CO2排放量最大的工序,直接和间接CO2排放量又占到钢铁工业总排放量的90%。
因此,降低高炉炼铁CO2排放量对全国CO2减排工作至关重要。
随着“碳交易”、“碳关税”等新的发展准则和商业规则的推广,低碳生产将成为高炉炼铁必然的选择。
2高炉低碳炼铁回顾
2.1首钢京唐公司1#高炉低碳生产
作为可持续发展和循环经济的示范项目,首钢京唐公司1#高炉是国内首座有效容积为5500m3的超大型高炉。
从设计到生产,京唐1#高炉非常注重降低工序能耗,减少CO2排放。
在2009年5月21日顺利投产后,京唐1#高炉充分发挥设备和技术优势,深入探索超大型高炉的冶炼规律,走低碳生产之路。
高炉多项经济技术指标达到国际先进水平,其中工序能耗从投产初期的799kgce/t稳步下降至2010年3月的373kgce/t。
相应地,吨铁CO2排放量也从投产初期的2395kg/t下降至2010年3月的1003kg/t。
[1]
2.2低碳生产措施
以首钢京唐公司1#高炉进行说明。
该炉的低碳生产遵循“3R”原则,即遵循“减量化(Reduce)”原则,降低焦比和燃料比,减少风、水、电、气等辅助能源介质消耗;遵循“再利
用(Reuse)”原则,加强高炉煤气余压发电、热风炉烟道废气等二次能源的再利用;遵循“再循环(Recycle)”原则,加强矿丁、焦丁和瓦斯灰等固体废弃物的再循环利用。
把强化、稳定、顺行三者巧妙的结合在一起。
2.2.1降低焦比和燃料比,实现碳素材料消耗减量化
高炉炼铁工序排放的CO2主要来自于消耗的焦炭、煤粉及小块焦等固体燃料所含碳素。
高炉炼铁消耗的固体燃料通常用燃料比表示,为焦比、煤比和小块焦比的总和。
考虑到焦比对燃料比的较大贡献率及燃料比对CO2减排70%的贡献率,降低焦比和燃料比是京唐1#高炉低碳生产的核心内容,也是高炉强化的重要手段。
通过采取一低(低渣比)、四高(高风温、高富氧、高顶压、高煤气利用)、四适宜(适宜的煤比、适宜的鼓风湿度、适宜的冶炼强度、适宜的炉体热负荷)九项措施,京唐1#高炉利用系数逐步提高到2.35t/(m3·d),燃料比逐步下降至480kg/t左右,焦比下降到270kg/t左右,达到了国际先进水平。
其中一低、四高属强化措施,四适宜属稳定顺行措施。
2.2.1.1低渣比
低渣比是首钢京唐公司控制精料的一种手段,大家知道,精料是高炉炼铁的基础,炼铁工作者常用“七分原料三分操作”来说明精料对高炉生产指标的影响。
一般认为,炉料渣比每降低10kg/t,燃料比将降低4kg/t。
为降低燃料比,首钢京唐公司1#高炉以降低入炉料渣比为中心,采取提高烧结矿品位和碱度、提高球团比和生矿比等措施合理优化炉料结构。
烧结矿品位从投产初期56.5%提高到目前57%,碱度基数从投产初期1.80逐步提高到1.95;烧结矿碱度提高后,球团比也相应增加到25%;同时高炉逐步加大澳块矿入炉,生矿比提高到15%,最大达到18%。
精料措施的实施使得高炉综合品位从59%左右提高到60.5%左右,渣比从300kg/t左右降低到250~270kg/t。
以降低渣比为中心的精料措施使得京唐1#高炉在降低燃料比的同时,还减少了烧结矿用量,增加了球团矿和生矿用量。
考虑到烧结工序能耗为56kgce/t、球团工序能耗为30kgce /t左右、作为生矿入炉的澳块矿为外购原料,京唐1#高炉提高球团比和生矿比可以进一步降低炼铁系统的工序能耗,减少CO2排放量。
2.2.1.2高风温
热风温度是最廉价的能源,是用低热值高炉煤气换来的,并为高炉冶炼提供约19%的热量。
一般认为,风温提高100℃,可以降低燃料比15kg/t,增产2%。
因此,提高风温是降低燃料比、强化高炉生产、减少CO2排放的重点内容,是效益最高的节能减排项目,具有长效节能减排的功能。
首钢京唐公司1#高炉通过配置BSK顶燃式热风炉和预热炉、利用烟气余热回收系统实现煤气和助燃空气的双预热、优化热风炉烧炉操作等措施,实现了在使用单一高炉煤气的情况下获得了1300℃以上的风温,达到国际先进水平。
2.2.1.3高富氧
高富氧是京唐1#高炉降低燃料比、强化高炉生产的一项重要措施。
一般认为,高炉富氧每提高1%,燃料比将下降0.5%,增产2.5~3%。
随着高炉产量增加,吨铁热损失降低。
另外,富氧可以提高理论燃烧温度,提高煤粉置换比;富氧还可以减小吨铁煤气发生量,使煤气带走的热损失减少。
京唐1#高炉采用设定富氧率进行富氧,富氧量能自动调整。
2009年8月3日京唐1#高炉开始富氧,到2010年2月下旬以后,富氧率稳定在4.0%。
2.2.1.4高顶压
使用高顶压也是京唐1#高炉降低焦比和燃料比,强化高炉生产的一项重要措施。
一般认为,炉顶压力每提高10kPa,燃料比将下降0.3~0.5%,增产1~3%。
这是因为顶压提高后,煤气流速降低,在炉内滞留时间延长,增加了煤气与矿石的接触时间,并且加快了煤气在烧结矿和球团矿微小空隙中的扩散,有利于矿石还原;同时,顶压的提高扩大了间接还原
区,并大幅度减少了瓦斯灰带走的碳素损失。
随着冶炼强化,京唐1#高炉逐步提高顶压,2010年2月下旬以后,顶压稳定在0.274MPa。
2.2.1.5提高煤气利用率
提高煤气利用率是一项管理和操作技术措施。
目前,国内高炉燃料比高的重要原因是煤气化学能和物理热利用差。
一方面,大多数高炉煤气CO利用率不足50%,煤气化学能利用不充分,而国际先进水平为52~54%。
煤气CO利用率低造成高炉直接还原度升高,吨铁热量消耗增加,迫使在风口前燃烧更多燃料以提供冶炼所需热量,从而增加了燃料比。
另一方面,大多数高炉顶温水平高(一般维持在200℃左右),煤气物理热利用差,而国际先进水平为150℃以下。
顶温水平高说明上升的煤气流和下降的物料之间的热交换不充分,煤气带走热支出多,从而增加了高炉热量消耗,使燃料比升高。
京唐1#高炉采取优化送风制度、优化上部装料制度、及时加大矿批、烧结矿分级入炉、提高顶压等措施使得煤气CO利用率稳定在52%左右、顶温稳定在140~150℃左右(高炉煤气在干法除尘箱体入口温度稳定在120℃左右)。
高炉煤气化学能和物理热的充分利用,大幅度降低了京唐1#高炉燃料比,从而减少了CO2排放量。
2.2.1.6适宜的煤比
焦化工序能耗为122kgce/t,而喷吹煤粉工序能耗为20~35kgce/t,每喷吹1t煤粉可以置换0.8~0.9t焦炭,降低炼铁系统工序能耗80~100kg/t,减少CO2排放0.22~0.27kg /t,因此,喷吹煤粉置换焦炭是高炉降低焦比、节能减排、稳定炉况的重要措施。
在提高煤比时,京唐1#高炉坚持燃料比不增加的原则。
在煤比逐步提高到180kg/t过程中,京唐1#高炉焦比下降到270kg/t左右,燃料比逐步下降至480kg/t左右。
很好的配合了高风温、高富氧、高顶压等强化措施的实施。
2.2.1.7适宜的鼓风湿度
加湿鼓风对高炉燃料比有两方面影响:不利的方面,由于水份分解耗热,降低理论燃烧温度,鼓风湿度每增加1 g/m3。
使燃料比升高1 kg/t。
因此加湿鼓风不能单独使用。
有利的方面是:加湿鼓风作为一种调节手段,用来吸收炉缸过剩的热。
加湿鼓风与高风温、高富氧配合使用,就会提高冶炼强度,逐进炉况稳定顺行,维持合理的热制度,使吨铁热损失减少,顶温降低,提高煤气利用率。
鼓风中水份在高炉内分解放出的氢,一部分参加还原,有利于改善煤气还原能力,增加矿石的间接还原,对降低焦比和燃料比是有利的。
通过调剂鼓风湿度,京唐1“高炉将理论燃烧温度稳定在(2100±50)℃,日常操作基本实现了稳定风温、稳定综合负荷、稳定炉温。
2.2.1.8适宜的冶炼强度
图1 高炉冶炼强度和燃料比关系的U型图
控制适宜的冶炼强度是京唐1#高炉降低燃料比的一项重要手段。
从图1可以看出,冶炼强度在1.05~1.15t/(m3·d)范围内时,高炉燃料比是最低的。
投产后,在京唐1#高炉冶炼
强度逐步提高到1.12t/(m3·d)过程中,高炉利用系数逐步提高到2.35t/(m3·d),燃料比降低到480kg/t。
综合冶炼强度和利用系数提高的同时,燃料比同步下降。
2.2.1.9适宜的炉体热负荷
控制适宜的炉体热负荷可以降低高炉热损失,从而降低燃料比。
而调整炉内煤气分布是控制炉体热负荷最重要的手段。
边缘煤气发展使炉体热负荷升高,燃料比随之升高;反之,则使炉体热负荷降低,燃料比随之降低。
但是如果边缘煤气过重,容易造成炉体结厚、悬料等非正常炉况。
根据公司良好的原燃料条件,京唐1#高炉通过优化装料制度,调整煤气分布,控制十字测温装置中心温度在400℃左右,边缘第一点温度稳定在50℃左右,边缘气流指数W值维持在0.35左右,使得炉体热负荷在8000MJ/h。
通过对边缘煤气的控制,京唐1#高炉保持了适宜的炉体热负荷,减少了热量损失,降低了燃料比,并使炉况长期保持稳定顺行。
2.2.2降低辅助能源介质消耗,实现能源介质消耗减量化
2.2.2.1降低吨铁耗风
由于燃料比低、煤气的热能和化学能利用充分,京唐1#高炉吨铁耗风低,仅为900Nm3/min左右,达到国际先进水平。
鼓风时风机要消耗电能,而火力发电每发1kWh电将排放0.70kgCO2。
因此,降低吨铁耗风可以减少CO2排放量。
2.2.2.2降低吨铁新水消耗
京唐1#高炉生产用水由公司海水淡化站供给。
海水淡化站采用低温多效海水淡化技术,每淡化1t水需耗电1.2kWh,耗用低压蒸汽0.1t。
因此,降低吨铁新水耗量可以实现节能降耗、降低CO2排放量的目的。
京唐1#高炉通过优化高炉冷却系统、采用干法除尘工艺、明特法炉渣处理工艺节约用水,吨铁耗新水为0.5m3/t左右,实现了节水减排的目的。
具体措施是:
(1)优化高炉冷却
京唐1#高炉通过使用软水密闭循环冷却实现节水。
软水密闭循环冷却因其系统封闭、水的损耗小,因而被京唐1#高炉用于炉底、炉体18段冷却壁、风口小套前腔、风口中套和大套的冷却。
工业水系统只用于风口前腔、直吹管和炉喉钢砖的冷却。
京唐1#高炉通过分压供水实现节能减排。
压力1.7MPa的高压软水集中冷却风口小套前腔、风口中套和大套;压力1.1MPa的中压软水用于冷却炉底和炉体18段冷却壁;压力1.8MPa 的高压工业水用于冷却风口前腔;压力1.2MPa的中压工业水用于冷却直吹管和炉喉钢砖。
(2)采用干法除尘
京唐1#高炉是我国首座采用全干法布袋除尘工艺的超大型高炉。
每生产1t铁水,湿法除尘工艺将耗用新水0.2m3。
对京唐日产铁水13500t的超大型高炉,日耗新水量将非常惊人。
采用全干法布袋除尘工艺后,只需在清灰的加湿过程中用少量水,日耗新水为4~6m3,节水效果突出。
(3)采用明特法炉渣处理工艺
此工艺通过冲渣水的循环使用,和蒸汽的冷凝回收,最大限度地节省了水量。
而且渣处理系统主要使用高炉煤气脱碱塔排水,泵站排污和置换水,以及能源污水处理厂供应的回用水作为补水水源,通过合理控制水渣池的水位,确保了高炉区域污水的零排放。
2.2.3强化余压余热回收,实现二次能源的再利用
2.2.
3.1余压发电
余压发电即TRT系统是国际上公认的颇有价值的能量回收装置,可回收高炉鼓风机所耗电能的30%,对高炉节能减排、低碳生产有重要意义。
京唐1#高炉引进与干法除尘配套的干式TRT系统,采用轴流干式上下分离全静叶可调的透平机,可靠性强、出力大,其设
计发电能力为45kWh/t铁。
2009年8月13日TRT系统正式投产以来,随着高炉顶压的提高,TRT系统发电量逐渐增加,2010年3月发电量达到48.8kWh/t铁。
2.2.
3.2热风炉烟道废气回收
京唐1#高炉热风炉烟道废气回收预热系统采用分离型热管换热器,能够将助燃空气和高炉煤气预热至180~200℃左右,为热风系统能够提供1 300℃高风温创造条件,为降低燃料比、减小CO2排放做出贡献。
预热使用后的部分热风烟道废气作为干燥气体供给制粉系统的加热炉,减小了高炉煤气用量,有利于降低CO2排放。
2.2.4强化固体废弃物回收,实现固体废弃物的再循环利用
2.2.4.1矿丁和焦丁
京唐1#高炉通过矿丁、焦丁的回收利用降低了CO2排放。
京唐1#高炉在返矿、返焦中分别回收粒度在3~8mm的矿丁和10~25mm的焦丁人炉。
一方面,矿丁、焦丁的回收分别提高了烧结矿、焦炭的利用率,降低了烧结工序、焦化工序的能耗,从而降低CO2排放量。
另一方面,回收矿丁降低了高炉返矿在烧结配料中的比例,提高了烧结矿强度和粒度,降低了高炉燃料比;焦丁与矿石混装入炉,提高了料柱透气性,为加重焦炭负荷、降低焦比创造了条件。
投产后,京唐1#高炉逐步加大矿丁和焦丁的回收比例,2009年8月,实现了自产矿丁、自产焦丁的全部回收利用。
2.2.4.2除尘灰
高炉瓦斯灰中含有较高的Fe、C等有益元素,首钢京唐公司将其在烧结工序中全部回收利用,不仅降低了污染物的排放而且有效回收了除尘灰中的C元素,从而降低了烧结工序能耗。
以上是以京唐1#高炉为例介绍了高炉低碳炼铁的情况。
中心是节能,降低燃料比。
京唐1#高炉是在2009年5月21日投产的,本文回顾并不是说高炉低碳炼铁只是从那时才开始,本文想说的是,高炉低碳炼铁在很早以前就开始了。
1955年蔡博在《关于强化鞍钢高炉生产问题》一文中指出:“降低焦比是提高生铁产量的主要途径,过去我们在提高冶炼强度的同时,忽略了降低焦比是,这是不正确的。
”现在降低焦比和燃料比是京唐1#高炉低碳生产的核心内容,也是高炉强化的重要手段。
对比一下,可见强化高炉生产与高炉低碳生产的核心内容是一样的。
因此,从回顾中使我们领悟到:早在1955年我们就在搞高炉低碳生产了。
3低碳生产分析
前文介绍了京唐1#高炉低碳炼铁的情况,分享了首钢的进步与成果。
为什么要以京唐1#高炉来说明我国高炉低碳炼铁的情况呢?主要是是它代表了我国高炉技术的进步。
单炉日产量13500t以上,世界第一;炉容5500m3是特大型高炉。
此前宝钢的高炉技术是一流的,在推广宝钢的高炉技术时,就有人不服。
他们说宝钢的条件好、装备好。
后来有些厂条件改善,装备水平提高,但是一些主要经济技术指标还是赶不上宝钢。
这时又有一些人说,他们的管理不如宝钢。
现在京唐1#高炉有许多经济技术指标都超过了宝钢,说明首钢不但条件好、装备好,而且管理也好,不愧为又好又快的典范。
说明我国高炉生产通过引进、消化、吸收走上了集成创新的道路。
在低碳生产上还有前瞻性。
不过这种前瞻性在1955年的时候我们还没有意识到,现在意识到了也不晚。
仔细分析一下,以前我们所做的工作,都是在量的方面。
也就是减少碳素的用量。
今后的工作还是减量化,但不是低碳,而是更低碳。
怎样做到更低碳呢?有比较,才有鉴别;有鉴别,有分析,才能有发展。
3.1京唐1#高炉与武钢7号高炉比
在强化上,武钢7号高炉利用系数高达2.938t/(m3.d),燃料比低至471.6 kg/t,综合冶强为1.388t/(m3.d) ,富氧率提高到5%以上。
京唐1#高炉利用系数2.35t/(m3·d),燃料比480kg
/t左右,综合冶强为1.12t/(m3·d),富氧率稳定在4.0%。
相比之下,京唐1#高炉在强化上还有潜力。
3.2京唐1#高炉与宝钢高炉比
高风温一直是宝钢的强项,稳定风温为1250℃;京唐1#为1300℃。
高压宝钢为0.25Mpa,京唐1#顶压稳定在0.274MPa。
可以看出宝钢与京唐1#高炉有差距。
由上述两个比较可以看出,要做到更低碳,京唐1#高炉就要进一步强化,使高炉利用系数达到3.0t/(m3.d)以上,燃料比从480降至471.6 kg/t以下。
而要做到进一步强化,首先就要在燃料比与冶炼强度、利用系数的关系上取得某些共识。
而这又是炼铁界一直争论不休,没有定论的问题。
3.3燃料比与冶炼强度、利用系数的关系
综合收集的资料,取得了以下共识。
1,高炉强化需要降低焦比和提高冶炼强度并重,特别要把措施用在降低焦比上。
2,有一个时候,由于市场需要,着重于高炉的强化。
但在强化过程中,有的高炉忽视了降低燃料比,用过高的冶炼强度来提高利用系数,这是不对的。
降低燃料比对提高利用系数的贡献率远大于提高冶炼强度。
从长远观点和可持续发展的要求来看,日益强调节能、降耗,使冶炼过程的自身的最佳化和节能值得引起注意,还需进行深入研究。
3,强化高炉就是要提高利用系数和降低燃料比。
改善原燃料条件和采取的各种强化措施都是一箭双雕的,都有利于降低燃料比和提高利用系数。
这是近年来发展全国高炉生产可贵的经验。
4,几乎所有高炉的冶炼强度与燃料比关系都呈U字形。
合适冶炼强度就是最低燃料比时的冶炼强度。
而最低燃料比是随生产条件、操作水平、管理水平变化的;也就是说合适冶炼强度也是在变的。
在这种情况下,我们用不变的高炉冶炼强度和燃料比关系U型图去指导生产,就会出现许多矛盾,也不能解释武钢7号高炉综合冶强为1.388t/(m3.d),燃料比低至471.6 kg/t;而京唐1#高炉,综合冶强为1.12t/(m3·d),在最低燃料比冶炼强度1.05~1.15t /(m3·d)范围内,燃料比480kg/t左右,反而比471.6 kg/t高。
5,技术上选择合适的利用系数,应考虑冶炼强度与燃料比的关系。
但利用系数不单纯是技术指标,它是高炉生产竞争的指标。
武钢7号高炉利用系数高达2.938t/(m3.d),京唐1#高炉能无动于衷吗?
4低碳生产展望
4.1京唐1#高炉
以上介绍的只是京唐1#高炉低碳生产的现状。
就高炉炼铁本身而言,还有许多低碳生产措施,京唐1#高炉在今后的生产中都可以试试。
4.1.1实现低硅冶炼,降低CO2排放
大型高炉实行低硅冶炼可以降低燃料比,降低吨铁CO2排放量,而且也有利于炼钢时少渣冶炼和缩短炼钢冶炼周期。
铁水[Si]降低0.1%,高炉燃料比可降低4~5kg/t。
目前,京唐1#高炉铁水[Si]为0.45~0.50%。
随着原燃料条件的稳定,京唐1#高炉可以有计划逐步降低铁水[Si]含量,进一步降低燃料比,从而降低CO2排放量。
4.1.2降低休风率,降低CO2排放
首钢京唐公司是新建厂,焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工序均为单系统生产,存在设备新、人员新、工艺新的“三新”现象,造成1#高炉休风率偏高。
2009年1#高炉休风率为5.3%,2010年1~3月休风率为2.7%。
较高的休风率影响了燃料比和吨铁CO2排放量的进一步降低。
随着外围生产的稳定与完善,京唐1“高炉休风率会大幅度降低,从而带动吨铁CO2排放量的降低。
4.1.3喷吹焦化除尘灰,降低CO2排放
焦化除尘灰含有80%左右的固定碳,通常加入烧结配料中实现回收利用。
由于焦化除尘灰粒度过小,小于200目的比例占60%以上,经常造成下料不均匀,影响烧结矿质量的稳定。
考虑到焦化除尘灰粒度比较适合高炉喷吹,目前京唐1#高炉正在尝试将焦化除尘灰加到中速磨中和煤粉混合一起喷入高炉。
高炉喷吹焦化除尘灰即实现了废弃物循环使用,又可以降低炼铁工序能耗和吨铁CO2排放量。
4.1.4炉渣显热回收,降低CO2排放
京唐1#高炉铁水温度一直在1500℃以上,炉渣温度估计在1550~1600℃。
每吨炉渣大致含有1260~1880MJ的显热,相当于60kgce的热值。
渣比按照250~270kg/t计算,如果能够回收50%的炉渣显热,京唐1#高炉工序能耗将降低7~8kgce/t铁,减少CO2排放19~22kg/t铁。
目前,国内炉渣显热只能回收10%左右,仅限于冲渣水余热供暖,其利用率低。
随着炉渣显热回收技术的发展与完善,京唐1#高炉正筹划采用炉渣显热回收技术以进一步降低工序能耗和吨铁CO2排放量。
4.1.5进一步强化
从上面的分析可以看出,京唐1#高炉还存在进一步强化的可能性。
按照总路线、总方针的说法,京唐1#高炉已经大型化了,如果它的寿命达到15年,在这15年内京唐1#高炉还能干点什么呢?一,像宝钢高炉那样稳定顺行的生产,孜孜不倦的搞节能减排;二,像武钢7号高炉那样在稳定中寻求突破,创造新的低碳水平。
有两个因素可能促使京唐1#高炉寻求突破。
一是高炉争霸,二是2009年全国重点钢铁企业高炉利用系数为2.615t/(m3·d)[3],而京唐1#高炉只有2.35t/(m3·d)。
如果京唐1#高炉选择突破,也就是说选择进一步强化。
就会遇到难题,难点在于时间长,数量大,无法用生产的办法组织生产。
那怎么办?办法就是用科研的办法去强化生产。
由于科学技术的进步,强化生产的过程,可以事先在计算机上模拟。
按照理论通过,设计通过,专家论证通过进行,生产试验都能起得好的结果。
过去由于科学技术落后,炼铁界有一条不成文的规定,就是不能拿高炉生产做实验。
现在科学技术进步了,有许多实验必须在生产线上做。
因为由科研去强化生产,大部分时间都是纸上谈兵。
不停的讨论,制订方案,编制操作规程,等到一切准备就绪,在论证完毕,确定无误后,才开始试验。
试验过程也是检验智能化水平的过程,看起来好像是高炉在作秀。
一年搞它次,一次进行二个星期到一个月。
这样京唐1#高炉大部分时间都在搞生产稳定,有一个月左右的时间在搞科技先进。
高炉也就由单纯的生产转为科研生产型了。
具体措施可能有多种选择,富氧鼓风应属首选,在富氧到10%的过程中,就可看出结果来。
同时在此过程中,用高炉加湿鼓风来调节炉缸的热制度,把叶褚沛的三高理论推向更高的水平。
4.2全国高炉
就全国高炉来说,应加强科学技术的试验、鉴定和推广。
具体做法可能有:
4.2.1向京唐1#高炉学习,推广高炉集成创新技术,缩短与京唐1#高炉的差距。
杜绝重大设备事故。
例如,沙钢建起了世界上最大的5800m3高炉。
于2009年10月20日投产,但是在2010年2月11日07:39,热风总管堵头盲板脱落,随后在总管进入围管前的10m处,热风总管断裂,落下约27.8m,高炉断风[4]。
无计划休风9天多,出现这么重大的设备事故不应该。
4.2.2对纯氧底吹快速开炉技术要进行鉴定,将高炉开炉焦比降低到2.0以下。
4.2.3对高炉煤气进行深加工,应先在小高炉上试验,从高炉煤气中提取CO2。
促进高炉生产向生态冶金方向转化。
5结论
高炉流程是我国主要产铁设备,由于它热效高、包容性强、技术完备、设备已大型化、长寿化,在今后相当长时期内,将继续是主要产铁设备,继续占统治地位。
由于低碳经济的。