八高炉节能降耗实践

八高炉节能降耗实践
李向伟陈畏林海朝晖
（武钢炼铁厂）
摘要：对武钢8号高炉的节能降耗技术应用实践进行了阐述。

2011年通过布料制度的探索努力提高煤气利用率、烧结矿筛换用、煤气干法除尘技术、脱湿鼓风技术、回收焦丁使用等技术，实现高炉吨铁能耗逐步降低，取得了较好经济和社会效益。

关键词：大型高炉；冶炼；节能
炼铁系统的能耗占整个钢铁厂总能耗的70％左右，高炉炼铁工序能耗占总能耗的48~58%，因此炼铁工序节能是钢铁工业节能的重点。

武钢八号高炉（有效容积3800m3）2011年期间，努力采用了一系列的节能方法：4月份率先将烧结矿的筛子改换成由山东济源中南科技的环保型筛子，8月份又开始使用焦化的回收焦丁，从制度上重新摸索出一套新制度煤气利用率在8月份平均达到48%，有时最高达50%，另外8高炉采用煤气干法除尘技术、脱湿鼓风、环保型INBA渣处理系统等。

贯彻了科学发展观，符合低碳经济的先进理念。

开炉以来，保持煤比、燃料比、工序能耗等重要高炉经济指标在较好水平，特别在2011年在降低能耗方面非常突出。

八号高炉投产两年以来主要技术经济指标见表1。

表1 武钢8号高炉投产一年以来技术经济指标表
1.煤气利用率的提高
8高炉在2011年一直努力提高煤气利用率来降低消耗，特别是在8月份煤气利用率达到48-50%，焦比335kg/t，燃料比510kg/t，降耗成绩显著。

1.1 下部适当缩小进风面积，维持适宜的风速和高鼓风动能
下部调节的送风制度，对炉缸工作起决定性的作用，是保证高炉内气流合理分布的基础。

足够的风速和鼓风动能是合适回旋区大小、深度的保证，也是提高煤气利用率的条件。

高炉炉缸不活跃，对中心气流不利，而边缘气流控制不好，易使炉墙温度不稳，渣皮黏结脱落频繁。

八高炉炉缸直径为13.6m，若风速不够，煤气流难以吹向中心，炉缸的透气性和透液性变差，中心焦碳会发生堆积。

年初因焦碳质量差（其中反应性28%，反应后的强度仅58%），高炉风量逐步萎缩，风量萎缩到
7000m3/min以下时，中心难以吹透，中心死焦堆会越来越大，炉缸时间一长就会发生堆积，炉况顺行难以维持，迫使高炉休风堵风口恢复。

经摸索8高炉风速只有在250m/s以上时高炉才能维持稳定顺行，为适应外围条件的变化，增强高炉的稳定性，高炉利用休风机会分四次将进风面积从最初期的0.4948m2调整到现在的0.4800 m2。

经调整后，高炉风量基本稳定7300-7600m3/min之间，实际风速达到260m/s以上，鼓风动能维持在15000-18000kg.m/s。

稳定性明显增加，抗外界干扰能力增加。

1.2 上部调剂
上部调挤的装料制度，是利用物料的物理性质、装料顺序、批重、料线及布料器工作制度等来改变炉料在炉喉的分布状态与上升的气流有机配合是维持高炉顺行的重要手段。

八高炉正通过以上各方法，在批重、料线、制度上作文章，找到适宜的批重、料线、制度。

在一定的原燃料条件下有一个适宜的风量与之相适应，在一定的风量下有一适宜的批重和料速相适应。

八高炉每个班将料速控制在50批料左右，每天就是148-150批料。

若料速过快，顶温会压得很低且波峰波谷小，料速达7个料时顶温会低于100℃，波峰波谷差值小20℃，甚至成一条直线；若料速过慢，顶温会过高，波峰波谷差值大，有时达200℃，顶温高要求打水以保护炉顶设备。

在这两种情况下，均会影响到煤气流的三次分布，影响煤气利用率，更严重会影响到高炉的顺行。

料速稳定，煤气利用率也就相对稳定多了，同时还可以减少偏料，保证料面的均匀性。

八高炉根据实际情况将料批控制在100-115t/批之间，稳定了气流的三次分布。

八高炉从一开炉开始，一直注重布焦碳、大烧、小烧三种料之间的均匀性，布矿布焦时料线提高快，根据此情况，将小烧大烧焦碳的料线定为1.1m、1.3 m、1.3 m，这样顶温更有规律，炉喉煤气流分布更合理。

布料制度上主要以边缘适当控制，中心打通，中间环带适当加重为主，其基本的布料制度为：
C987651
332223↓O L9876544322
↓
O S109 4
1↓
，布矿角位差为9.3度。

进风面积相配合，另外还与富氧率（富氧量43000m3/h,
富氧率6-7%相结合）、高煤比（180kg/t）相结合。

从实际料面来看，边缘搭建了2m宽的平台，中心漏斗大小适当，中心仅有一个很小或无焦包。

1.3 优化用料结构稳定原料粒度组成
武钢烧结产能与炼铁产能刚好配套，同时武钢第四烧结车间烧结成品矿专供8号高炉。

四烧每天产能在1.35-1.40万吨左右，若烧结矿配比达到或超过65%，四烧的产能就不能满足8号高炉的用量，需取堆场料或其它烧结矿补充，这样会造成粒级组成不同物理化学性能不一样的烧结矿入炉，不利于煤气流的稳定。

经过一段时间的摸索，将烧结矿配比用在63%左右，同时烧结的碱度稳定在1.95-2.00之间，海南矿停用，基本上达到烧结炼铁产能平衡和碱度平衡。

8号高炉的用料结构长期维持在“63%烧结矿+21-24%自产球团+16-13%块矿”，块矿是进口南非块或澳块。

表2、表3分别是四烧主要物化性能表和烧结矿的粒级分布表。

表2 烧结矿的主要物化性能指标（单位%）
Tfe FeO CaO MgO SiO2 Ro 转鼓指数抗磨指数
55.43 7.40 10.94 2.20 5.77 1.92 79.93 4.52
表3 烧结矿的粒级分布（单位%）
-5mm 5-10mm 10-16mm 16-25mm 25-40mm +40mm
4.43 26.89 26.53 23.16 13.32
5.67
烧结矿分级入炉，增加了高炉布料灵活性，有利于提高煤气利用率。

1.4 稳定炉温和物理热
高炉的稳定，煤气利用率提高与工长的炉温平稳有很大关系。

现实的硅数和物理热是反映前一阶段冶炼过程热平衡的结果，对炉温判断有参考价值，但不能完全用来做调炉温的依据。

大型高炉的热惯性很大，做炉温有时要一两个班的时间。

这需要我们根据各种影响炉温的因素综合起来进行分析，提前对炉温进行调剂。

八高炉车间制定了标准化操作管理制度，固定风温操作（风温固定在1150℃，在送风系统未出现问题之前风温固定1200℃），4-10月份期间采用脱湿鼓风，鼓风湿度稳定在10g/m3左右，每个班对喷吹煤的调剂量控制在2吨之内。

另外对工长日常调剂、特殊炉况处理、休复风等等全部实行标准化管理。

要求工长超前判断，细化量化调剂量，减少对炉况的影响。

通过标准化管理，几个月下来8高炉铁水平均硅数在0.358，物理热1502℃，而且炉温波动很小，高炉稳定增强，煤气流稳定。

1.5 炉渣碱度的控制
由于初渣在滴落带以下的焦碳空隙间向下流动，同时煤气也要穿过这些空隙向上流动。

所以炉渣的数量和物理性质（黏度和表面张力）对于煤气流的压头损失以及是否造成液泛现象影响很大。

渣量小、黏度低而表面张力大对煤气的顺利通过有利。

8高炉对各种矿石的冶金性能作全面的了解，使软熔带的宽度和位置合理，尽量保持窄的软熔区间，使煤气流分布合理。

严格控制渣系中各成分包括：一元碱度、二元碱度、物理热、特别是渣中AL2O3、MgO、SiO2等，而且保持造渣制度的相对稳定。

8高炉炉渣成分见表3。

表4 8高炉炉渣成分表
2.保证良好的操作炉型和渣皮的稳定
高炉渣皮一方面保护高炉内衬，减少高温渣铁对内衬的侵蚀；另一方面利用炉墙上的渣皮形成合适的操作炉型，保证高炉煤气流分布均匀，对高炉的稳定顺行具有十分重要的意义。

高炉炉墙温度活跃，炉墙渣皮就会频繁黏结脱落。

此时高炉操作炉型不稳定，边缘气流稳定性较差。

高炉炉墙渣皮黏结时，炉体温度下降，炉墙厚度增加，炉内截面积缩小；反之渣皮脱落时，炉墙温度升高，炉墙厚度降低，炉内截面积变大。

这样炉内截面积的时大时小变化，静压力频繁波动，边缘管道出现，严重影响高炉煤气流的合理分布，使高炉稳定性变差。

八高炉主要从以下几个方面来稳定渣皮维护合理炉型：一是恒定软水进水温度，进水温度长期稳定在44.0℃左右；二是合理搭配使用操作参数，煤的小时喷吹量、富氧量、风量、风温、鼓风湿度等保持在稳定的操作范围之内，使炉腹产
生的煤气发生量总稳定在一定范围之内；三是炉前及时排净渣铁，减少憋渣憋铁现象，以免引起气流的变化，保持煤气利用率的稳定。

3.强化炉前出铁管理
不断改善炮泥质量。

高炉铁口炮泥质量的好坏，直接影响到高炉能否长期连续稳定生产和强化冶炼，特别是现代大型高炉高压高强度生产，对炮泥的质量要求较高。

高炉顶压0.240MPa、热风压力0.435。

高炉从实际出发，不断提高炮泥抗拉强度、烧结时间、可塑性等性能，出铁时间每次稳定在100-130min 之间，保证高炉出净渣铁。

打泥量的量化管理。

为了4个班组之间统一铁口深度，对各班的打泥量进行量化管理，正常情况下要求每次堵口的打泥量在18-22秒之间。

各班不得私自班中涨铁口深度，下班掉铁口深度。

强化铁口维护，全天选择合理出铁次数。

每次出铁前必须检查泥套完整与否，在出铁过程中加强监护，发现铁口下方有渣铁粘接物，就及时用氧气化掉，防止堵口时小炮头与泥套之间有渣铁异物影响它们之间的紧密性而堵口时冒泥。

经过一段时间的摸索，发现全天出铁次数控制在12次，每次出铁时间控制在120min左右较好，每次出铁铁流速前期在7-8t/min，后期在9-10t/min,每次出铁750-950t，日铁产量在10100-10600t。

优化倒铁口操作。

每次主沟渣铁沟寿命到了后，倒铁口时影响高炉风量，有时甚至会降压操作，直接影响高炉强化冶炼。

倒铁口时炉前经过细化操作，基本实现平稳过渡，避免了炉况波动。

今年在入炉品位降低，渣比增加10kg/t后，高炉更易憋渣铁。

高炉采取以上措施，保证高炉及时排尽渣铁，保证了高炉煤气流的稳定，有效的防止高炉憋风引起高炉波动。

4.烧结筛的换用
武钢烧结与炼铁产能不相适应，炼铁大于烧结，炼铁产能全面发挥时，烧结往往供应不上，采取降低烧结配比来应对生产，这样往往造成高炉用料结构发生变化，高炉熟料率降低会影响高炉顺行。

为了保证高炉烧结配料比，厂部采取改变烧结筛的筛网尺寸，降低烧结返矿率。

8高炉率先将1-7#烧结矿筛全部换为山东济源中南科技的筛子，其中筛网尺寸由原来的5mm改小到3.5mm，烧结的返矿率大大降低，返矿中由原来大于5mm占70%下降到10%。

这样烧结资源得到充分利用，但是给高炉操作带来了很大影响，特别是筛网在刚刚换完后，高炉风量减少，煤气利用率降低，曾经低到43%。

为适应这一变化，高炉采取缩小进风面积，提高风速和鼓风动能。

5.回收焦丁的使用
为了降低生铁成本，减少外购焦碳，根据厂部安排8高炉8月1日开始使用焦化厂加工的焦丁，粒度规格为15~25mm。

为了使用好焦丁，确保炉况的稳定顺行，高炉作了以下工作：（1）高炉将槽下8B#、9B#矿槽腾出来，作回收焦丁存放用。

（2）要求计量准确，确保每批上料准确无误。

（3）原料一栈桥接班后了解原料站回用焦丁备车情况，发现异常及时通知厂调度室或高炉。

（4）回用焦丁每次翻车，原料车间必须指定专人验收并现场监护，杜绝混料，造成高炉失常。

（5）严禁混料，严禁将块矿或球团混入回用焦丁仓。

回收焦丁的粒度在15~25mm之间，现场观察发现焦丁比较潮湿，粒度偏小，且粉尘含量大，每批用量不宜过多。

8高炉在开始每批用量1.0t/批，后逐步加到1.5t/批。

回用焦丁的使用对高炉冶炼带来了一定影响：由于增加了焦丁使用量焦碳量相对减少，焦层变薄，矿焦比增大，软融带焦窗变窄，煤气透过软融带变困难，从这方面讲可以提高煤气利用率；同时矿焦混装中焦碳的比例增加，有利改善煤气流的流动。

回收焦丁的使用不仅可以缓解炼铁厂焦碳的不足，还可以利用焦丁资源，降低能耗。

6.脱湿鼓风
使用鼓风机脱湿技术，可提高干风温度，有利于稳定炉况，是增加煤粉喷吹量、降低焦比的有效技术措施之一。

采用冷却脱湿可降低鼓风机吸入口的空气温度，改善吸入条件，增加鼓风量，减少鼓风机能源消耗，也是一种有效的节能措施。

八号高炉鼓风机采用冷却脱湿，可使鼓风机入口大气湿度（平均值）由30g/m3 降至10g/m3，入口大气温度（平均值）由33.1℃降至10℃。

从表6可以看出，武汉市大气湿度每年从5月到10月大于10g/m3，冷却脱湿装置在每年的4～10月投入运行，脱湿1g可以降焦比1kg，通过对脱湿期节焦计算，吨铁年平均生产可节约标准煤8.6kg。

脱湿装制的运行，降低风机入口风温到10℃，进风体积的降低，风机能耗相应降低，除满足脱湿装制后略有盈余。

表5 武汉市一年中平均大气湿度表
8高炉仅脱湿鼓风一项一年就可降焦180*8*10000/1000=14400吨（以每年脱湿鼓风生产6个月每个月30万吨铁产量计，每吨铁降焦8kg计算）。

7.干法除尘
高炉煤气干法净化工艺，净化煤气质量高：含水少，温度高、能保存较多的物理热、有利于能量利用，加之不用水，动力消耗少，又省去污水处理和免除了水污染，是一种节能环保的新工艺。

8号高炉设有比肖夫湿法除尘与BDC干法除尘两套系统，BDC干法除尘系统的滤袋材质为氟美斯针刺毡，正常工作温度在100～250℃，短期可达280℃。

干法除尘与湿法除尘煤气主要参数比较见表5。

表6 干法除尘与湿法除尘的比较
通过比较，干法除尘比较湿法除尘有明显的优点，出口煤气含尘量低2～5 mg/m3，系统阻力低15～25 kPa，出口煤气温度平均高155℃，炉顶煤气余压发电装置多回收35%左右的能量。

从2009年10月干法投用至今，BDC干法除尘系统运行正常。

按八高炉年实产生铁达到360万吨计算，则干法较湿法两年来可多发电10500万度，产生良好的经济效益。

8.结论
8高炉在以上几个方面采用节能降耗措施，炉况稳定，降耗明显。