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1、冶金之家网站高炉炼铁节能技术王维兴中国金属学会高炉炼铁工序能耗约占钢铁联合企业总能耗的50%，生产成本约占70%。所以，炼铁工序是钢铁联合企业节能减排、降低成本、 实现环境友好工作的重点。我国钢铁工业用能结构是： 81%煤炭， 16%电力， 3%石油类产品。高炉炼铁所需能量有78%是由碳素（焦炭和煤粉）燃烧提供的，19%是由热风提供的，3%是炉料化学反应热。钢铁企业和高炉炼铁节能工作的重点是要努力降低燃料消耗。高炉炼铁节能工作的重点是要努力降低燃料比。影响燃料比变化的因素见表1。表 1 影响高炉燃料比变化的因素项目变动量燃料比变化项目变动量燃料比变化入炉品位+1.0% -1.5% 风温1150
2、+100-8Kg/t 烧结矿 FeO 1.0% 1.5% 10501150 +100-10Kg/t 烧结矿碱度 0.1(倍) 3.0%3.5% 950 1050 +100-15Kg/t 熟料率+10% -4%5% 950 +100-20Kg/t 烧结矿 5mm 粉末 10% 0.5% 顶压提高10KPa -0.3%-0.5% 矿石金属化率+10% -5%-6% 鼓风湿度+1g/m3+1Kg/t 焦炭M40 1% -5.0Kg/t 富氧1% -0.5% M10 -0.2% -7.0Kg/t 生铁含 Si +0.1% +4 5Kg/t 灰份+1.0% +1.0%2% 煤气 CO2 含量+0.5%
3、-10Kg/t S 份+0.1% +1.5%2% 渣量+100Kg/t +40Kg/t 水份+1% +1.1%1.3% 矿石直接还原度+0.1 +8% 转鼓+1% -3.5% 炉渣碱度+0.1(倍) +3% 入炉石灰石+100Kg +6%7% 炉顶温度+100+30Kg/t 碎铁+100Kg -20-40Kg/t 焦炭 CRS CSI +1% +1% -0.5%-1.1% +2%+3% 矿石含硫+1% +5% 烧结球团转鼓+1% -0.5% 解释： 1） 、铁品位对燃料比的影响：入炉品位在60%左右时，品位波动1%，燃料比变化在 0.8%1.0%；入炉品位在57%条件下，矿品位升高1%，焦比降
4、1.0%1.5%，产量增加1.5%2.0%,吨铁渣量减少30 公斤 ,允许多喷煤粉15 公斤。入炉品位在50%左右时，品位波动 1%，燃料比会变化2.0%2.2%。目前，全世界炼铁入炉矿含铁品位在下降，矿品位高已不能成为精料技术的核心；精料技术转化为炉料质量稳定为核心。使用低品位矿石对燃料比的影响是比较大的。2） 、焦炭M10 变化 0.2%，燃料比将变化7kg/t，比焦炭的其它指标对燃料比的影响都大。所以，我们应十分关注M10 的变化。3） 、炼铁使用金属化率提高10%的炉料，有降低5%6%燃料比的效果。但专门生产金属化率高的炉料，是要消耗一定的能源。从炼铁系统来看，使用金属化率高的炉料，能
5、源消耗是要升高的。 利用钢铁企业内部的二次能源生产金属化炉料，炼铁系统能耗低， 是经济的。炼铁基本理论：利用系数=冶炼强度 燃料比提高利用系数的科学方法是降低燃料比，而不是提高冶炼强度。小高炉采用大风机，大风量，高冶炼强度的操作方针是错误的。要在努力降低燃料比上下功夫。1 高炉炼铁结构节能：1） 、提高喷煤比可使炼铁系统节能:2012 重点钢铁企业焦化工序能耗是102.72 t，冶金之家网站喷吹煤粉工序能耗为2035 cet，使用 1 吨喷吹煤粉， 代替焦炭， 可降低炼铁系统能耗约 80kgce/t.改变了高炉炼铁用能源结构，少用焦炭可缓解主焦煤供应紧张；还有降低炼铁成本（煤粉比焦炭价格约低一
6、半）的好效果。这是高炉炼铁工序结构调整中心环节。2） 、优化炼铁炉料结构的大方向是提高球团矿配比。2012 年重点钢铁企业球团工序能耗 28.75 cet、烧结工序能耗50.6kgce/t，多用球团，少用烧结就可实现炼铁系统节能。同时球团含铁品位高于烧结约5%，又可以实现提高入炉矿品位的节能效果。2 技术节能：1） 、高炉炉顶煤气压差发电技术（TRT） 理论上高炉炉顶煤气压力在80 Kpa，TRT 所发的电能与所用的电能平衡，煤气压力在100 Kpa 时会有经济效益，而煤气压力大于120 Kpa 时会有明显的经济效益。我国已有650多套 TRT 设施。 TRT 发电能力是随炉顶煤气压力而变化，
7、一般每吨生铁可发2040 度电。采用干法除尘，可提高发电量30左右。因煤气温度每提高10，发电透平机出力可提高3。最高发电量可达54 度电。高炉鼓风能耗约占炼铁工序能耗10 15，采用TRT 装置可回收高炉鼓风机能量的30左右，可降低炼铁工序能耗1118 cet。使用陕鼓开发出的炉顶稳压装置，使炉顶压力波动从5%，降低到 1.5%，有一定的节能效果，使高炉生产也稳定顺行。2） 、热风炉烟气余热回收技术，是用这些余热来预热热风炉烧炉所用的助燃空气和燃烧煤气（简称双预热）。应用此项技术后，可实现单烧高炉煤气条件下，热风温度可实现 1200 ，工序节能10kgce t 铁。风温提高100，高炉炼铁可
8、节焦815kgt 铁。3） 、富氧高风温大喷煤量技术，可实现高炉喷煤比在200kgt 铁以上。高炉喷吹煤粉是炼铁系统结构优化的中心环节，可以实现节焦增产、炼铁环境友好的效果，同时可降低生铁成本。喷煤比达到100kgt 铁以上，可降低铁成本60 元以上 t 铁。4）提高风温：风温升高100，可降焦比815Kg/t，多喷2030Kg/t 煤粉，提高产量4%。热风带入的热量占高炉输入总热量的16%19%。5）富氧鼓风：富氧1%，增产4.76%，风口理论温度升高3545，允许多喷煤1015Kg/t。节焦比1%，煤气发热值升3.4%。6）脱湿鼓风： 鼓风温度由13%降到 6%，可增加风量14%，节能 1
9、0%，降焦比 0.7 Kg/t 。风中减少1g/m3水，可提高风温9。7）高炉煤气中CO2含量提高0.5%，可降燃耗10 Kg/t，降工序能耗8.5 Kgce/t。8）生铁含Si 降低 0.1%，可降焦比45 Kg/t。9）提高炉顶煤气压力1Kpa，可增产10 2%，降焦比35%，有利于冶炼低Si 铁，提高 TRT 发电能力。10）高炉冷却壁采用软水闭循环设施，可节水和节电。11）采用节水型热风阀，可节水60%以上，有较好的节水和节电的效果，寿命达810年。12）热风炉废气综合利用。可用于喷吹煤粉干燥，对空气和煤气双预热，还可用于炼焦煤的脱湿和风选。13）对热风炉格子砖使用慧敏科技公司开发的高
10、辐射涂层材料，可提高风温3050， 节约煤气消耗15%左右，有较好的节能效果。14）对冷风管道进行保温，可提高风温917。15）高炉采用全风操作，由鼓风机方面控制风量，高炉不放风。16）高炉炼铁降低燃料比会减少吨铁风耗。燃烧 1Kg 标煤， 鼓风量要2.5 m3，消耗风机 能耗 0.085Kg 标煤。宝钢吨铁风耗为930m3/t 左右。17）吨铁渣量减少100 Kg/t ，可降低燃料比2050 Kg/t ，增产 4%5%。冶金之家网站18）炼铁少用石灰石100 Kg/t ，降焦比30 Kg/t 。2.1 高炉炼铁精料技术对节能的影响a）高品位是精料技术的核心：入炉品位提高1%，炼铁燃料比下降1
11、.5%，生铁产量提高2.5% b）提高原燃料强度可降低炼铁燃料消耗。 烧结、球团转鼓强度提高1%，高炉产量升高1.9%，燃料比下降。c）熟料比提高1%，炼铁燃料比下降23 Kg/t。对铁矿石进行造块（烧结或球团），可提高炉料的还原度10%20%。d）烧结含粉率变化1%，影响燃料比0.5%，影响产量0.5%1.0%。e）原料成分要稳定：烧结矿设计规范要求品位波动 0.5%，碱度波动 0.08（倍） ，含铁品位波动1%，高炉产量会影响3.99.7%，燃料比变化2.54.6%；碱度波动0.1（倍），高炉产量会影响2.04.0%，燃料比变化1.22.0%。(使用 100%烧结矿 ) f）烧结矿含铁品位
12、波动由 1.0%降到 0.5%，高炉系数升高2%，燃料比降1.0%。a)碱度波动由 1.0 降到 0.05，高炉系数波动2.5%，燃料比波动1.3%。(使用 100%烧结矿 ) g）FeO 含量波动 1.0%，高炉燃料比波动，产量波动.。日本和宝钢FeO 含量在 . .。 FeO 与的混合物是低熔点物质，使高炉软熔带变宽，炉料透气性降低。h）烧结中 每升高，高炉燃料比升高.，产量下降.% .。i）原燃料粒度要均匀，减少炉料填充效应，提高煤气透汽性和炉料间接还原度。间接还原度每增加1%，炼铁燃料比下降67 Kg/t 。将烧结矿12.738mm 粒度与 6.412.7mm粒度进行分级入炉， 可降比
13、 6%。 块矿入炉粒度由1040mm 降到 835mm 可降燃料比3%。武钢 3200 m3高炉已开始用不同粒度炉料分级入炉。j）烧结矿低温还原粉化率升高，高炉煤气利用率下降.，影响燃料比和铁产量各 .。k）铁矿石冶金性能要好：矿石还原度提高10%，燃料比可下降8%9%。矿石低温还原粉化率升高5%，产量下降 1.5%，燃料比升高1.5%，煤气利用率下降0.5%。铁矿石还原度每增加1%，可节省碳素消耗 6 7Kg/t。铁矿石软熔温度要高（10001200） ，软熔区间要窄（150200）有利于提高炉料透气性，可降低燃料比。l）减少入炉料粉末：5mm 的粉末炉料所占比例要控制在5%以内，粒度在51
14、0mm的比例要小于30%。入炉粉末减少1%，燃料比下降0.5%，生铁产量提高0.41.0%。m）烧结矿直接还原度增加10%，炼铁燃料比上升89%，产量下降8%9%。n）烧结矿间接还原度提高5%，高炉煤气中CO2升高，煤气利用率（co ）升高 0.66%。o） 烧结矿的低温还原强度（RDI ） 每升高 5%， 煤气利用率降低0.5%， 燃料比上升1.55%， 产量下降1.5%。3 2012 年重点钢铁企业炼铁系统能耗情况：表 12 重点钢铁企业炼铁系统工序能耗单位 :kgce/t 工序炼铁焦化烧结球团2012 年401.82 102.72 50.60 28.75 2011 年404.57 104
15、.63 52.03 29.58 增减-2.75 -1.91 -1.43 -0.83 最低值涟钢 341.16 新余 60.78 太钢 37.51 太钢 16.1 冶金之家网站最高值491.68 189.34 68.41 35.40 2012 年重点钢铁企业加大节能工作力度,采取综合措施为完成国家规定的节能减排目标努力工作 ,实现了炼铁系统工序能耗全面下降,为我国完成“ 十二五 ” 节能目标做出了贡献.企业之间各工序能耗最高值与最低值相差悬殊,说明重点钢铁企业技术发展不平衡，还有一定的节能潜力 ,并还要加大淘汰落后设备的工作力度. 从表 2 可看出 2012 年全国重点钢铁企业炼铁系统工序能耗取
16、得较好的成绩，特别是高炉炼铁工序能耗下降对吨钢综合能耗有较大的影响（因炼铁工序能耗占钢铁联合企业总能耗的 49.4%） 。2012 年炼铁工序能耗较低的企业有：涟钢341.16 kgce/t,新冶钢 356.69kgce/t,衡管 361.31kgce/t，西林 361.60kgce/t,敬业 370.67kgce/t, 建龙 372.99kgce/t, 石钢 375.01kgce/t,太钢 377,30kgce/t,日钢 377.49kgce/t,邯钢 378.52kgce/t, 安阳 384.21kgce/t,津西 384.39kgce/t,武钢 388.39kgce/t, 鞍钢 389.26kgce/t.莱钢 390.50kgce/t,杭钢 39
