从高炉热平衡分析看炼铁工艺节能方向(标准版)
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Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention.
(安全管理)
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从高炉热平衡分析看炼铁工艺节
能方向(标准版)
从高炉热平衡分析看炼铁工艺节能方向(标
准版)
导语:做好准备和保护,以应付攻击或者避免受害,从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见,安全是目的,防范是手段,通过防范的手段达到或实现安全的目的,就是安全防范的基本内涵。
本文从高炉热平衡分析入手,追踪高炉冶炼行程中热能的分配去向,找出炼铁工艺的节能方向及实现途径,提高高炉热能利用率,对今后高炉进行节能降耗的研究开发具有重要现实意义。
高炉热平衡分析
以某钢厂新建的1座3200m3
高炉为例(其它高炉可能因炉容、原燃料条件不同等原因,热平衡计算数据与本次计算存在差异),该炉热平衡计算的计算条件如下表所示:
表1高炉热平衡计算条件
一、原燃料、炉尘成分
原料
kg/THM
TFe(%)
S(%)C(%)H2
O(%)烧结矿- 55.07 0.043 -
-
球团矿- 58.03 0.002 -
-
块矿-
65.03
0.011
-
1.24
炉尘
20.17
36.94
0.34
31.772
-
二、燃料成分燃料
kg/THM
CF(%)
灰分(%)
挥发分(%)H2
O(%)
焦炭
360
86.83
11.8
0.89
-
煤粉
180
82.94
11.05
3.86
1.80
以盖斯定律为基础,不考虑炉内的反应过程,而以物料入炉状态为起点,产出状态为终点,进行高炉热平衡计算。热收入项包括风口前碳素燃烧放热,直接还原放热(C氧化成CO),间接还原放热(CO 氧化成CO2
,H2
氧化成H2
O),热风带入的热量,少量成渣热和炉料带入的热量(本次计算忽略此项);热支出项包括氧化物分解,脱硫,溶剂分解,炉渣焓,铁水焓,炉顶煤气焓,冷却水带走和散热损失等。
全炉热平衡计算结果如下表:
表2全炉热平衡表
项目
数量
GJ/t
%
热收入:
Q1
风口前碳素燃烧
2.94
27.35
Q2
直接还原C氧化成CO
1.00
9.30
Q3
间接还原CO氧化成CO2 4.40
40.93
Q4
间接还原H2
氧化成H2
O
0.36
3.35
Q5
热风带入
2.05
19.07
Q总热收入:
10.75
100.00
热支出:
Q1
’氧化物分解7.94
73.86
Q2
’脱硫
0.02
0.19
Q3
’炉渣焓
0.64
5.95
Q4
’铁水焓
1.24
11.53
Q5
煤气焓
0.47
4.37
Q6
’冷却和其它热损失
0.44
4.09
Q’总热支出:
10.75
100.00
热效率
生铁单位热耗
从表2可以看出,在高炉的热收入项中,碳素氧化热(Q1、Q2、Q3)占总热收入(Q)的77.58%,主要来自入炉的焦炭和煤粉,是高炉的节能重点。从上述热收入结构及数据可得,高炉的主要节能方向为降低燃料消耗,亦即降低焦比、燃料比。
2.实现途径
2.1.降低燃料消耗的途径
2.1.1.提高入炉精料水平的有效工艺
槽下供料筛分、整粒工艺:入炉料的粉末每降低1%,可使高炉利用系数提高0.4%~1.0%,入炉焦比降低0.5%。
烧结矿分级入炉工艺:烧结矿分级入炉后矿仓烧结矿粉化率降低1.8%,燃料比降低4.3kg/tFe,生铁含硅降低0.05%。
焦丁回收工艺:根据生产经验焦丁对焦炭的置换比是大于1.05,在一定的冶炼条件下,改善了炉内的透气性,提高了煤气利用率,起到了增产节焦,降低吨铁成本的效果。
2.1.2.高炉的热风温度可以增加带入高炉的热量,减少热收入项中碳素燃烧放热(碳素氧化热)的比例,降低高炉的燃料消耗。同时,可使煤粉升温加快,改善燃烧条件,提高煤粉燃烧率。
2.1.
3.采用富氧喷煤技术。一般来说,富氧喷煤冶炼操作,富氧率提高1%,增加喷煤量在12~13kg/t,喷烟煤时增加喷煤量在
17~23kg/t,可有效降低焦比。
2.1.4.高炉采用干熄焦的焦炭生产(可降低入炉焦炭含水量),其焦比可降低2%,以本文所述高炉为例,全年可节约焦炭约1.8万t,按每吨焦炭1800元计,全年因此项节约焦炭产生的经济效益达3240万元。
2.1.5.目前高炉普遍采用富氧喷吹煤粉的技术,但存在问题较多,