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高炉节能降耗生产实践

文档作者：邱国兴朱化朋王子金文档来源：莱芜钢铁集团银山型钢炼铁厂		点击数：	更新时间： 2021年03月17日
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10
’ 冶金能源
ENERGY FOR METAI．IIl7RGICAL INDUsTRY
V01．31 No．5
Sept 2012
高炉节能降耗生产实践
邱国兴朱化朋 王子金
(莱芜钢铁集团银山型钢炼铁厂)
摘要莱钢3200m 高炉采用多项节能工艺，通过高风温、高顶压、大矿批及低硅冶炼等操
作手段，并配加经济炉料建立高渣比操作模型，采取烟煤无烟煤混喷技术，加强工艺管理，
使生铁成本不断降低，实现了低成本科学经济冶炼。
关键词高炉节能烟煤大矿批操作
Operation of reducing process energy consumption
Qiu Guoxing Zhu Huapeng Wang Zijin
(The Section Steel Ironmaking Plant of Laiwu Iron and steel Group Corporation)
Abstract The goal of lowering the COSt of pig iron and low—cost scientific and economic smelting
production was successfully reached on the 3200m blot furnace，by using a series of energy— saving
technologies，applying operation procedure of hish blast temperature，high top pressure，large batch of
ore，low silicon smelting and etc，adding economic burden to establish a operation model with high slag
ratio，taking the mixed injection technology for bituminous and anthracite coal，and the improvement of
industrial management．
Keywords blast furnace energy— saving bituminous coal large batch of ore operation
近年来，由于钢铁企业产能迅速扩张，导致
炼铁资源紧缺，原燃料价格大幅度上涨。如何实
现节能低耗，已是钢铁企业提高竞争力的一个重
要课题。莱钢3200m 高炉积极采用全干法除
尘、INBA渣处理、 I 余压发电和余热回收等
十几项国内外炼铁新技术、新工艺。在高炉生产
操作中，采用大矿批、高风温、高顶压、烟煤无
烟煤混喷、低硅冶炼等强化冶炼措施，提高煤气
利用率，有效地推动了高炉的高效化生产。同
时，在高炉管理中，加强管控模式，配加经济炉
料，建立高渣比操作模型，使生铁成本不断降
低，实现了生铁低成本科学经济冶炼。201 1年
平均综合焦比479kg／t，利用系数2．39 t／，(m ·
d)，休风率0．93％。
收稿日期：2012—02—24
邱国兴(1985一 )，助理工程师；271104 山东省莱芜市。
l 节能技术的应用
1．1 INBA渣处理
3号炉INBA冲渣法采用蒸汽冷凝工艺，将
蒸汽冷凝回收。其工艺特点为：冲制水渣时产生
的大量蒸汽沿水渣槽向上运动，在上升过程中，
安装在水渣槽上部的冷凝装置向蒸汽喷水，使蒸
汽冷凝，形成冷凝水，再通过安装在水渣槽中部
的回收漏斗对冷凝水进行回收。回收的冷凝水与
渣过滤水经冷凝回收泵和转鼓过滤回水泵送至冷
却塔，冷却后循环使用。蒸汽回收后降低了蒸汽
中有害气体排放量，冷凝水系统吸收了大量蒸
汽、二氧化硫、硫化氢气体，它把硫的成分大都
转移到循环水系统中，降低了蒸汽对周边设施的
腐蚀，改善周边工作环境。蒸汽冷凝后的水循环
使用，降低了吨渣耗水量。
1．2 旋风除尘与Ⅱ汀余压发电
VoL 31 No．5
Sept．2012
冶 金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUsTRY
3号高炉煤气清洗系统所采用的设备主要是
旋风除尘器及布袋除尘器。旋风除尘器可以将煤
气的含尘量降至2．25g／m ，经过布袋除尘后可
以将煤气的含尘量降至5mg／m 以上。不仅节约
了大量水源，提高除尘效率，使得煤气热值增
加，风温进一步提高，而且还可以增加TRT发
电量30％。TRT是高炉配套的煤气余压透平发
电装置，吨铁发电量50kWh，可抵消高炉总电
耗的35％ ，2011年回收电能近1．3亿kWh。
TRT的投用为公司实现节能降耗、能源利用高效
化打下了坚实的基础。
1．3 烟煤无烟煤混喷，提高煤比
无烟煤中配入一定比例的烟煤后，混合煤的
可磨性好，制粉能力得以提高，可以降低磨煤能
耗，相应提高喷煤量，提高煤比。混喷之后，虽
然煤粉中的固定碳减少，但由于挥发分升高，着
火点降低，易于燃烧。同比条件下易于高炉接
受，并可扩大喷煤量，解决全无烟煤喷吹量较大
时，因未燃煤粉量增多，造成中心气流减弱和料
柱透气性变差以及置换比下降的症结⋯。由于
无烟煤着火点偏低，喷吹过程中应严格控制温
度、氧量及制粉粒度保证喷吹安全。2011年11
月以来通过烟煤混喷高炉煤比稳步提高到
170kg／t以上，焦比降低到350kg／t以下，平均
燃料比515kg／t，取得了良好的经济效益。
1．4 提高风温使用水平
高炉炼铁热风带人能量占总能量的16％ ～
19％ ，使用高风温已经成为高炉炼铁节能减排，
降低燃料比以及提高煤比的主攻方向【2】。莱钢3
号高炉热风炉采用烟气余热回收技术，利用烟气
余热预热助燃空气和燃气，设计风温水平在单烧
高炉煤气的情况下，可以达到1200℃ 以上。同
时喷煤系统采用热风炉烟气作载气和干燥气，既
降低了能耗又起到了防爆作用。3号炉生产中提
高风温方面采取的主要措施有：一是用足现有风
温，全关混风大闸作业，尽量不用风温调节炉
况；二是提高空燃比，优化烧炉制度。通过采取
这些措施，3号高炉平均风温水平由2010年的
1160℃提高1200℃ ，焦比降低了4-6 kg／t，并
在一定程度上改善了炉内煤粉燃烧效率。
2 优化高炉操作工艺
2．1 高炉上部调剂
(1)高压操作，改善煤气利用
据统计，顶压每提高10kPa，可增产1．2％
～ 2．0％ ，降焦比5～7kg,／t，顶压升高，强化冶
炼的效果有减少趋势 J。3号高炉顶压(kPa)／
风量(m。／min)控制在0．035～0．037，严禁压
差超过185kPa。但炉顶压力绝非越高越好，除
了设备因素外，过高的炉顶压力将造成风压的上
升，最终造成风速、动能的下降，影响炉缸的工
作。因此顶压调剂应以保持较高的风速及合理的
鼓风动能为基本原则，201 1年各月顶压、风速
及动能情况见表1。当负荷较轻，料柱透气性较
好时，顶 风量比值取上限，反之取下限。
(2)大矿批操作
适当增大矿石批重，有利于煤气流的稳定，
减少矿焦界面效应，且增大矿石批重可以相应增
加焦炭批重，保持相对较厚的焦炭层，有利于增
加软熔带的透气性。3号高炉通过反复尝试总
结，矿批与风量的合适关系为：(矿 风量)％
在1．67％ ～1．72％ ，低于1．67％ ，矿批偏小，
不能发挥大矿批的节焦作用，高于1．72％ ，矿
批偏大，煤气流会出现“两头堵” 的现象，炉
况不稳，燃料比会上升。在现有条件下合理的矿
批重为105t左右，同时在操作中应坚持“小矿
批当药吃，大矿批当饭吃L4】” 的原则，根据炉
况及时调整矿批大小，保证炉况的顺行。
2．2 高炉下部调剂
(1)合理的火焰温度
3号炉2011年全年平均富氧率2．24％ 。富
氧提高了鼓风含氧浓度，加速煤粉燃烧，提高燃
表1 2011年3号高炉各月顶压、风速及动能平均值
项目 1月
223
275
14106
2月 3月4月 5月 6月 7月 8月 9月
226 220 222 216 218 222 220 2 3
266 272 267 271 261 270 260 266
13814 13597 13595 13551 12923 14103 12979 13809
1O月
221
265
13733
11月
219
268
l4354
12月
226
283
15389
顶压／kPa
风i~_／m ·s一
动 lcJ·s一
12
冶金能源
ENERGY FOR METALLURGICAL INDUS rRY
VoL 31 No．5
Sept．2012
烧率；还可以提高理论燃烧温度，补偿因提高煤
比后理论燃烧温度的降低，同时富氧是强化冶炼
的有效手段。目前对理论燃烧温度的认识还存在
一些分歧，计算方法也不一致，计算结果的绝对
值存在着一些差异。莱钢采用英钢联提供计算公
式，通过风温及富氧率的调整，控制理论燃烧温
度在2350cI=左右，高炉接受情况良好，炉况稳
定顺行。
(2)改善炉渣性能，确保炉渣流动性良好
为降低成本，3号炉烧结矿配矿结构中使用
大量低价位、低品位、高A1：0。劣质铁矿资源。
矿石综合入炉品位长期在55％ 一56．5％ ，高
A120，渣系，炉渣黏度高，热稳定性差 J。通过
对炉渣性能的研究最终提出了“合理选择渣系，
提高渣铁热量，稳定热制度控制，严格控制铝镁
比(MgO／AI2O，)，确保渣铁良好流动性，减少
高黏度渣铁在炉缸滞留” 的主要操作制度，并
对AI O，对炉渣黏度的影响进行了从新标定。控
制终渣中(MgO／A12O3)在0．65左右，A12O3％
<15％ ，渣铁温度大于1510℃。实践证明此条
件下保证了炉缸良好的透液性，达到了渣铁顺利
排放的目的。
(3)合适热制度下的低硅铁冶炼
铁水中[si]每降低0．1％ ，生铁增产
0．5％ 一0．7％ ，燃料比降低4—6kg／t，此为一项
重要的节能增产措施。但是低硅冶炼须以稳定的
外围条件、合理的炉温为前提，如一味地降低炉
温则会造成软熔带下移，长期下去还会导致炉缸
堆积 。根据莱钢现有矿石品位低，焦炭质量
差的条件，制定了以下操作方针：铁水[si] =
O．45％ 一0．55％ ，渣碱度R2=1．20±0．02，规
定铁水[si]含量下限为0．3％ ，严禁连续两炉
铁[si] <0．3％ ，并采取定料批操作，上下两
班料速差别不得大于2批。同时保证充足的渣铁
热量，开13 20min后 水>1490~C，堵13前 水
>1515％，见渣率(时间比ttt~／t出铁)大于
90％ ，2011年高炉主要指标见表2。
表2 2011年3号炉主要指标情况
项目 1月 2月 3月4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
0．49 0．45 0．49 0．46 0．48 0．49 0．47 o．52 0．52 0．52 0．49 0．48
1515 l5l5 15l7 l522 l5l7 l516 1514 1516 15l8 l518 l517 l5l8
520 5lO 5l7 5l8 523 5l8 523 530 522 526 518 5l5
[s．]／％
铁水温度／~C
燃料比／ks·t一
3 加强管控模式，保持炉况长期稳定顺行
3．1 稳定炉芯温度
2011年3月和5月高炉经历了两次比较大
的炉况波动，高炉判断炉缸活跃性的主要参数
— — 炉芯温度持续下降，达到历史最低255~C
(正常值>350~C)。但是一直没有得到足够的重
视，6月底阴雨天气加上焦炉检修，炉缸工作状
态恶化，气流频出风量难全，风口小套大量烧
坏。炉芯温度的高低主要受煤气流向中心渗透强
弱的影响，良好的焦炭质量是保证炉缸活性的关
键。但是在莱钢现有的原料条件下，大幅提高焦
炭质量不大可能。为此3号炉采用额外中心加
焦，使强度好、块度较大的焦炭直接填充炉缸，
加快死料柱粉化焦炭的置换，必要时配加锰矿，
提高炉缸热量。实践表明，采用额外中心装焦及
配加锰矿一段时间后，侧壁温度因炉缸渣铁环流
减弱而下降，效果显著，炉芯温度得到提高并稳
定在370℃ 以上。
3．2 关注原燃料变化，及时调整
在高炉进行大喷煤冶炼过程中，煤粉代替了
部分焦炭起到发热剂、还原剂、生铁成分的作用
后，焦炭作为料柱骨架的作用就显得尤为重
要 71。当焦炭质量下降时，应及时通过焦炭负
荷调整保证煤比低于正常炉况水平，通过风量保
证炉腹煤气量稳定。焦比上调量=原焦比×
(O．75—1) ×△CSR (注：0．75—1表示炉况系
数)，如果铁水温度比正常下降20℃ ，炉况系数
取值不低于上限1．0，如果铁水温度正常，炉况
正常，炉况系数取O．75。同时保证十字测温中
心温度不低于正常炉况时温度(大约650~C)。
(下转第23页)
V01．31 No．5
SepL 2012
冶金能源
ENERGY FoR MI’1．ALLURGICAL INDUsrRY
4 结语 改造的高24℃ ，即改造方案保温效果显著。
通过对混铁车运输过程的传热分析，建立了
混铁车铁水温降及内衬一维传热数学模型，经检
验其精度满足要求，故可用其对拟改造方案进行
评估、筛选。设置四个拟改造方案均可达到缓解
铁水温降lO℃ 以上，在此基础上综合考虑混铁
车内衬强度及内衬熔损后，选定第三种拟改造方
案为最终改造方案。
实测表明所使用的改造方案，在铁水装载量
少、铁水初温低及运行时间长的情况下，铁水终
温比未改造的提高l7℃ ，即改造方案保温效果
明显。数值模拟表明所使用的改造方案，在铁水
量相同，运行工况相同的情况下，铁水终温比未
参考文献
[1]吴懋林，张永宏，杨圣发等．鱼雷罐铁水温降分析
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温度预报传热模型的研究[J]．控制理论与应用，
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[4]荣军，姜华，宋利明等．宝钢混铁车保温改造
效果评估算法[J]．材料与冶金学报，2006，5
(2)：90—9r7．
万雷编辑
(上接第l2页)
通过增加中心焦布料圈数或调整布料时间，增加
中心焦比例(不超过37％)。短期内缩小矿批疏
导中心气流，焦批下限17t。间隔性附加中心焦
炭，每2—4h附加一次，每次不超过3t。
3．3 优化出铁组织
3号高炉设有4个出铁口，正常生产采用对
角线2个铁口出铁，单铁口累计出铁10万t以
上时，根据主沟侵蚀情况，对主沟进行喷补节约
吨铁成本，当累计出铁14万t以上时，进行倒
场出铁操作。长期休风后的恢复过程及炉况顺行
差时严禁倒场。出铁倒场时采用3铁口循环出
铁，用2老铁口带1新铁口出铁，保证炉况顺
行。视新铁IzI工作状况决定3铁口循环出铁时
间，一般为5-7 d。合理组织出铁，避免新投铁
口间隔8 h以上不出铁。及时联系铁水罐，一旦
新投铁口出铁不正常，可及时打开另一出铁场铁
口，避免憋铁，并适当提高铁水温度，保证
水>1510℃ 。
4 总结
高炉的长期稳定顺行是高炉长寿的关键，也
是高炉强化冶炼、节能降耗的重点。通过加强工
艺管理，莱钢3号炉2 011年全年休风率仅为
0．93％ ，全年平均燃料比520kg／t。在理论渣比
上升至430kg／t的情况下，通过优化布料制度、
改善炉渣性能等措施，高炉保持了长期稳定顺
行。并且于年底实施了烟煤混喷，高炉煤比稳步
提高到170kg／t以上，大焦比降低到300kg／t以
下，平均燃料比515kg／t，此举为2012年降本增
效明确了方向。同时在高炉熔渣热量的应用方面
还有待研究，借鉴其他钢厂经验，计划在渣处理
沉淀池中加换热器为冬天取暖提供能量，并使冲
渣水温度降低，有利于提高冲渣效果。
参考文献
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工业出版社，2O02．

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