高炉节能技术

高炉炼铁工序节能技术
• 2．2．5 高富氧率
• 近年来，作为高炉强化冶炼、增产节焦的重要技术手段，富氧鼓风得到了大 规模的推广应用。鼓风富氧率每增加 1%，可以增加喷煤量 12 ～ 13 kg/t， 燃料比将下降 0．5% 左右，增产 2.5% ～3%。目前，我国先进水平的高炉富 氧率已达到5%左右，沙钢5 800 m3 高炉富氧率曾达到8% 以上，对降低燃料 比、提高产量起到了积极的作用。
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• 2．2．3 提高并稳定风温
• 热风带入高炉的热量占高炉冶炼热量总收入的 20% 左右，正常情况下， 风温每提高100℃，可以降低燃料比 15 kg/t 左右。提高风温是降低 焦比和燃料比的重要途径，应通过改进热风炉结构、助燃空气和煤气 双预热、减少管路及风口的风温损失等措施尽可能提高入炉风温。目 前，我国大中型高炉的风温已基本稳定在1200 ℃ 以上，部分企业已 达到 1250 ℃左右。在实际操作中，要注意在保持高炉顺行的情况下 稳定提高风温，当风温达到较高的水平后，不要轻易地进行降低风温 操作。同时，要根据设备情况，不断探索和优化操作，采取更加合理 的烧炉、换炉及送风制度，在保证拱顶寿命的前提下，尽可能缩小拱 顶温度和热风温度的差值，不要随意调整风温，尽可能减小风温波动。
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• 2． 提高入炉料质量 • 2．1．1 入炉料要坚持精料方针
• 高炉生产的实践证明，坚持高炉入炉原料的“精料化”方针是炼铁生产节能降 耗的重要技术手段，尽可能提高烧结矿、球团矿及块矿等入炉含铁原料的含铁 品位，通过强化原料系统混匀、中和工序以及稳定生产操作过程等手段减少入 炉原料的 TFe、碱度波动，控制碱金属及 Zn、 Pb等有害杂质含量，全面提高 入炉原燃料质量，是炼铁原料精料化的重要目标。 • 进入本世纪以来，随着国内钢铁产量的大幅度 提高，对全球优质铁矿粉的需 求呈现爆炸式增长，从而造成品位高、成分均匀的优质矿粉资源越来越少，不 仅国内自产的高质量矿粉稀少、供应短缺，就连曾长期占据我国进口矿市场的 澳粉、巴西粉、秘鲁粉等传统优质矿资源也呈现出了很明显的品位下降趋势。 针对这种对精料方针极为不利的客观情况下，应通过完善炼铁系统原料准备环 节的生产工艺、加 强操作管理等方式，切实提高入炉原料的质量均匀性与稳定 性，用入炉含铁原料质量稳定性的提高来弥补品位的下降，从而为高炉工序优 化操作创造条件，达到节能降耗的目的。
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• 2． 2． 2 降低燃料比 • 高炉固体燃料消耗占整个炼铁工序能耗的75%以上，我国先进水 平的高炉燃料比在 490 kg/t 左右，而国际先进水平的燃料比在 450 kg/t 以下，两者相比仍有较大的差距。我国部分特大型高 炉的装备水平已居世界前列，包括燃料比在内的各项经济技术指 标具备达到世界先进水平的潜力。因此，在高炉冶炼强度达到规 定的水平后，应根据“利用系数 = 冶炼强度 ÷ 燃料比”这一 高炉炼铁基本理论，努力通过控制燃料比来提高高炉利用系数， 在降低炼铁固体燃料消耗的同时增加生铁产量。
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• 2．1．3 提高入炉焦炭质量对于高炉炼铁来说，焦炭是高炉内所 有料柱的骨架，焦炭质量的好坏对保证生产过程炉内料柱的透气 性和透液性起着决定性作用，将直接影响高炉是否能够顺行，同 时对能否提高燃料喷吹比起着关键作用。根据生产实践，应力提 高焦炭 M40 和热强度，降低 M10 和热反应性，M10 对燃料比的 影响很大，焦炭 M10 的微小波动都 将会引起燃料比的明显变化。 近年来，随着干法熄焦技术的逐步推广、应用，一大批焦炉由湿 法熄焦改为干法熄焦，焦炭的强度和反应性等质量指标得到明显 提高。同时，由于我国炼焦煤资源的短缺，推动了捣固炼焦技术 的推广和应用，从而提高了国内中、小型高炉入炉焦炭的整体质 量。
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• 2．4．3 高炉煤气综合利用
• 2．4．3．1 采取蓄热技术提升高炉煤气燃烧温度 • 由于高炉煤气的热值一般在3 500 KJ/Nm3 左右，属于低热值燃料，燃 烧温度低，在大型钢铁联合企业曾长期与焦炉煤气混合使用，以提高 燃烧温度和燃烧效率。但是在部分小型钢铁企业，由于没有焦炉煤气 等高发热值煤气来源，为了综合利用仅有的高炉煤气，减少放散，先 后开发了高炉煤气预热技术，通过预热炉燃烧部分高炉煤气来预热高 炉煤气和助燃空气，提高纯高炉煤气燃烧温度，广泛用在烧结点火炉、 石灰窑、轧钢加热炉等工序，满足烧结点火、石灰石煅烧以及钢坯加 热等的需要。
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• 2． 4 重视二次能源的回收利用
• 2． 4． 1 全面采用高炉炉顶煤气余压发电( TＲT) 技 术 • 近年来，作为高炉炼铁工序能源综合利用及节能的重要技术手段， 高炉炉顶煤气余压发电技术 ( TＲT) 是国际上公认的有价值的二次 能源回收装置，得到了普遍的推广和应用。采用 TＲT 装置，吨铁 可以产生电力40 kW． h 左右，占高炉鼓风系统所需能量的30%以上。 由于 TＲT 发电既不消耗任何 燃料，也不产生环境污染，成本低， 经济效益十分显著，近年来新建的绝大多数高炉均配套建设了 TＲT 发电系统。
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• 2．2．4 适宜的高喷煤量
• 作为高炉炼铁工序的重大技术进步，高炉喷吹煤粉是炼铁系统节能的中心环节，由于煤 粉制备及喷吹工序的能耗远远低于焦化工序能耗，用煤粉代替部分焦炭可大幅度地减少 焦炭用量，降低生铁成本。实际生产表明，高炉用煤粉代替焦炭，每喷吹 1 吨煤粉可 降低炼铁系统能耗约70 kgce/t 左右。因此，在过去的一段时间里，我国大部分钢铁企 业曾盲目地追求高喷煤比，以实现高产，部分高炉曾达到 200 kg/t 的喷煤量。宝钢高 炉喷煤量曾经超过 250 kg/t，在燃料比没有上升的 情况下，成功降低了焦炭消耗。但 是随着原料条件及冶炼强度的变化，各企业已不再片面追求高喷吹比，转而在降低综合 燃料比上下功夫，努力提高煤粉在Βιβλιοθήκη Baidu内的利用率，维持较高的置换比。因为虽然煤粉可 以代替部分焦炭作为炉内热量的来源并提供部分还原气氛，但是过高的喷煤量将会影响 炉内料柱的透气性，当喷煤量达到一定的程度后，如果焦比没有相应地下降，这说明煤 粉在炉内的燃烧可能不完全，从而出现因片面提高煤比造成的燃料比升高，因此高喷煤 比的最佳临界点应该是提高喷煤量之后，炼铁燃料比并没有升高。
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• 2．1．2 进一步优化炉料结构，提高球团矿入炉比例
• 对于钢铁联合企业来说，炼铁系统包括焦化、烧 结、球团、高炉等铁前全 部工序，整个系统的节能工作应以高炉为中心统盘考虑，以降低全系统综 合能耗和成本为目的，在高炉入炉含铁原料质量基本稳定的前提下，因炉 制宜制定合理的炉料结构是高炉炼铁优质、高产、低耗、长寿的关键，也 是降低高炉炼铁工序生产成本的重要手段。我国高炉入炉含铁原料结构一 般为:烧结矿75%左右，球团矿15%左右，生块矿10%左右。与烧结矿相比， 球团矿品位高，生产过程能耗低，是世界上工业发达国家钢铁企业造块技 术发展的主方向，在当前烧结矿品位出现明显下滑的不利形势下，应尽可 能提高球团矿入炉比例，从而提高入炉料综合品位，为高炉工序节能降耗 创造有利条件。
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• 2． 4． 2 回收热风炉烟气余热
• 现有的热风炉烟道 废气温度一般在 200℃ ～ 300℃，因废气量大， 带走 热量非常多，充分利用这一部分废气的显热通过 热交换器来预 热热风炉烧炉用的煤气和助燃空气，可以将煤气和助燃空气温度预热 到 150 ～ 200℃，明显提高煤气和助燃风温度，减少高炉煤气或者焦 炉、 转炉煤气的消耗量，降低热风炉能耗。充分利用热风炉烟气余热 回收技术，在单烧高炉煤气条件下，送风温度可以达到 1 200℃ 左右， 炼铁工序节能 10 kgce/t 生铁。
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• 2． 3 高炉大型化
• 大型高炉装备完善，热交换充分、煤气利用率高、热量损失少、系统能效高，具 备实现高富氧、高风温、大喷煤、高顶压的能力。高炉容积越大，其相对占地面 积小，单位投资成本越省，生产稳定、指标先进，生产效率越高，能耗越低，污 染物排放少，寿命长，生产成本低。同时，由于环保标准的不断提高，高炉大型 化是国内外高炉炼铁的必然发展趋势。2009年，国家制定钢铁产业振兴规划时， 进一步将高炉淘汰标准提高到1000 m3，此后，我国炼铁高炉大型化取得了较快 的进展，新建高炉炉容基本都在2000 m3 以上，随着首钢京唐 5500 m3、沙钢 5 800 m3 等一批特大型高炉相继建成投产，我国炼铁高炉大型化取得了与世瞩目 的成就。但是，整体来看，由于1 000 m3 以下的高炉数量仍占 2/3 左右，特别 是还有相当一部分450 m3 以下高炉仍在生产，造成我国炼铁产能分散较严重， 平均能耗较高。因此，用新建大型高炉来强制替代并淘汰小型高炉的落后产能是 高炉炼铁工序实现大幅度节能减排的重要手段，也是高炉炼铁生产向高效化、清 洁化发展的重要步骤。
• 2．2．6 高顶压
• 炉顶煤气压力每提高10 kPa，高炉可增产1． 9%，燃料比约下降0． 3% ～ 0．5%。因此，在设备条件允许的情况下，提高炉顶压力，煤气在炉内停留的 时间延长，煤气流速降低，煤气流稳定性得到一定程度的提高，与矿石的接 触时间及反应会更充足、充分，提高了煤气、燃料在炉内的利用率，促进了 间接还原，有利于高炉的稳定顺行和焦比降低，为炼铁生产过程减少波动提 供了保障。目前，我国大型高炉炉顶压力均已达到 200 KPa 左右，为生产过 程的稳定和后续炉顶压力的充分利用创造了条件。
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• 2．4．3．2 高炉煤气燃烧发电
• 为了充分利用自产高炉煤气，自上世纪80年代起，高炉煤气燃烧发电 技术首先在小型钢铁企业得到了较大的发展，随着钢铁企业生产经营 形势的严峻，为了减低生产成本，节约能源，高炉煤气发电在各大中 型钢铁企业也逐渐得到了普及，特别是与钢铁生产其它环节产生的余 热联合使用，大大提高了发电机组的运行稳定性和发电量。 • 由于高炉煤气锅炉汽轮机发电的工艺热效率只有25%左右，为了提高能 源转换效率，近年来，高炉煤气燃气轮机联合循环发电技术得到了较 块的发展，采用燃气轮机技术，高炉煤气热效率可以达到 40%以上， 先后在我国宝钢、邯钢、链钢、沙钢、重钢 等大型钢铁企业得到了推 广应用，在为企业带来可观经济效益的同时，也为国家节能减排政策 的落实做出了积极贡献，是高炉煤气燃烧发电的发展方向。
高炉节能技术
前言
钢铁工业是我国重要的基础产业，对国民经济的持续、稳定、健康 发展有着举足轻重的作用，面对大气污染治理的严峻形势，各钢铁 企业一方面必须致力于创建环境友好型企业，另一方面，由于钢铁 工业能耗占全国能源总消费量的比重较大，是能源消耗大户，必须 在节能降耗上下功夫，努力降低生产成本，提高赢利水平。 高炉炼铁作为最主要的炼钢用铁来源，其工序能耗占钢铁生产总 能耗的50%以上。因此，降低高炉炼铁工序的能耗，是钢铁联合企 业节能挖潜、降低生产成本的重要环节。
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• 2．2 优化工艺操作
• 2．2．1 维持合理的冶炼强度对于高炉生产来说，当冶炼强度处于 较低的水平时，若小幅度提高冶炼强度，可以提高利用系数和生铁 产量，但是应注意燃料比是否上升，并有可能会对生产稳定及高炉 寿命产生不利影响。过去，我国有相当部分的中小型高 炉为片面 追求高产，曾长期采用高冶炼强度的操作方针。生产实践表明，高 炉应进行中等冶炼强度操作，特别是对于大中型高炉来说，当冶炼 强度保持在 1．2t/m3·d 左右时，可实现在较低燃料比同时获得 最佳技术经济指标，若继续提高冶炼强度，产量可能会得到小幅度 的提升，但焦比、燃料比会明显增加，成本升高。目前，首钢京唐 5 500 m3 高炉综合冶炼 强度控制在 1．10 t/m3 ·d 左右，利用 系数为 2．3t/ m3·d 左右;沙钢5 800 m3 高炉冶炼强度控制在 1．15 t/m3·d 左右，利用系数平均为2．4 t/m3·d。