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大型高炉建设中的自主创新地域：信息类别：行业类别：作者：发布人：发布时间：2011-02-1808:39:10.0金融危机带来的冲击仍未消退，世界钢铁业发展速度放缓，发展中国家钢铁企业将由规模型发展向价值型发展转变。在这样的形势下，我国大型高炉的建设和改造面临进一步提高装备水平、降低成本、延长寿命、节能环保的挑战。我国400m3及以下炼铁高炉按国家规定要求须尽快淘汰。在全国的1400多座高炉中，大于1000m3以上容积的高炉有200多座，数百座400m3~1000m3高炉面临大型化和结构调整。今后我国大型高炉建设和大修改造中如何提高产能集中度和降耗减排，降低建设投资，依靠自主创新提高装备水平，是我们面临的重大课题。高炉机电设备国产化水平不断提升炉顶装料设备：国内高炉近20年来大多都采用了无料钟炉顶装料设备，500m3以上高炉引进国外该设备的不到40座，其余全部是国产的。首钢京唐5500m3的高炉炉顶装料设备是国内自主创新制造的，首钢、包钢、鞍钢大高炉炉顶大多为国产装料设备，表明大型高炉装料设备国产化已经成熟，应当组织团队结合国内外现有技术，移植、创新研制拥有自主知识产权的最先进的高炉炉顶装料设备。高炉用鼓风机：上世纪50年代~80年代，我国高炉用大型鼓风机多数是引进的，近些年国产风机技术水平迅速提高，不论电动鼓风机还是汽动鼓风机都能实现国产化，只是在大型电动机（3.0万千瓦~6.0万千瓦）生产能力上尚有差距，这为钢铁企业和制造研发企业开展联合创新提供了机遇。新建高炉采用汽动鼓风机一次性投资高，但运行成本低；而采用电动鼓风机一次性投资低，但运行成本高。这里面存在两个潜在计算方法不一致：其一是各企业对煤气价格的确定偏低和我国电价偏高，其二是要分析能源转换效率，应在一个平台上科学地分析。开口机和泥炮：上世纪80年代中期以来，国内引进了汽动开口机和液压泥炮，鞍钢上世纪90年代引进了一套矮炮和开口机，其后数座2500m3~3200m3高炉开口机和泥炮都是国内制造的。但由于近几年冶炼强度提高，炮泥质量改进，汽动开口机凿岩能力显得小了，很多企业耗巨资引进该设备。国内已有几家企业自主开发了全液压开口机，使用效果良好。高炉红渣处理系统：目前国内大、中、小型高炉均采用水力冲渣，不再外运液态红渣。几种水冲渣处理工艺和设备都能满足生产要求，而且国内设计与制作已经达到一定的水平，新的要求是实现废能回收和污染物减排。冲渣过程排放的水蒸气中有含硫气体，污染环境，要将其进行回收，不再通过烟囱外排，同时应开发低温水和水蒸气的能源利用技术装备。鞍钢坚持了30余年冲渣水余热取暖，解决了几十万居民冬季取暖问题。开发风淬炉渣等新型处理工艺以便回收炉渣的大量显热，以及水渣资源的深度利用和再资源化是应继续研究的课题。高炉长寿应系统考虑设计制造和操作维护高炉长寿是设计、制造和施工、操作与维护三者不可偏废的系统工程，目前国内有部分高炉一代炉役不中修已达到10年和15年以上的寿命。如何实现高效和更长寿命尚需进一步技术创新和时间考验。铜冷却壁与水质：高炉铜冷却壁与软水（除盐水）闭路循环的成功应用，使高炉炉腹、炉腰和炉身下部寿命过短的问题得到良好解决。15年内不中修的高炉寿命得以实现，机加工铜冷却壁的导热系数是球墨铸铁冷却壁的10倍，对延长炉体寿命起到关键作用，但也有些问题应认真探讨：一是国内机加工的椭圆孔型（花生状）孔道的铜冷却壁其通水面积比圆孔大30％，冷却面积大60％，单位冷却面积用铜重量要比圆孔的低，通道面积大，阻力小，允许增加循环水量，对稳定渣皮起到良好的作用，鞍钢2座3200m3高炉采用进口圆孔冷却壁与2座2580m3高炉采用国产偏孔冷却壁相比，偏孔冷却壁高炉渣皮脱落频率要低。二是铜冷却壁虽然造价高，但带来的长寿效益有目共睹，且使用量不断增加，这给铜冷却壁制造带来更多商机与挑战。挑战主要是工艺孔的封堵和水管焊接质量，若焊不好在炉缸液态区一旦漏水将会造成恶性事故。若改用铜铸铜管或铜铸合金铜管冷却壁的加工工艺，铜管在铸体内也可先锻压成椭圆孔形，与机加有同样通道孔形，这样可实现在液态区炉内无焊接水管。三是提高冷却水的质量是实现冷却器长寿的关键所在。水在冷却器内壁结上一层厚垢，失去了冷却效果，不能形成渣皮保护，冷却器就会烧坏，因此应配用软水或除盐水（工业纯水）闭路循环冷却工艺。长寿管理：高炉实现高效长寿的一个重点是操作和维护。目前我国钢铁企业在高炉操作方面的重视程度和管理机制上尚有不足。在产能过剩的条件下，追求高利用系数已不适应当前生产的要求，而应当追求低能耗、高炉长寿的经济利用系数。精料条件改善后，严格控制边沿气流过分发展已成共识。日常炉缸侵蚀的监控，侵蚀数模开发和热流强度控制以及有效护炉方法应是重点研究的课题。热风炉长寿：15年~20年的高炉要求热风炉寿命在30年~40年之间，目前这些热风炉都在经受时效的考验，关键是设计精度、结构要合理、耐材质量要过关以及保证精心操作。我国的硅铝质耐材品质很好，资源丰富，生产量大，关键是要精心生产、保持质量稳定并准确检验。鞍钢近年来将大型高炉热风炉耐材统一送国外检验，强化这方面的管理。热风炉应自主设计，严禁搭车进口耐材，操作过程要注意硅砖与高铝砖界面温度不能太低，否则造成界面硅砖温度频繁波动、硅砖粉化。从寿命和热容量方面考虑，硅砖使用量应控制在8米~10米。工艺须注重提高能源利用效率实现高风温：实现年平均1200℃以上的高风温，是高炉生产实施精料方针的共识。顶燃式热风炉因其投资省受到青睐，但仍存在一些缺陷，须进一步改进。高炉大型化、干法除尘、富氧鼓风、转炉煤气的应用，加上不同形式的双预热，热风炉达到1200℃以上风温已不再困难。目前难题是高风温送风系统满足不了生产要求，三叉口等处时有发红现象。应加强这方面的结构创新和设计精度，进行科学选材，严格砌筑质量并优化送风支管结构。在不同形式的双预热技术方面，各企业都有了长足的创新，如鞍钢单燃高炉煤气实现1200℃风温的双预热采用了自身双预热技术和附加前置炉预热技术，已有7座高炉用单一高炉煤气达到1200℃以上的风温。煤气干法除尘：高炉煤气干法除尘具有省电、节水、提高煤气温度和热值、增强TRT能力的优点，吨铁可降低成本12元~15元。这一技术在我国应用广泛且效果较好，但须进一步细化和完善：一是煤气中含有一定的HS和SO2成分，在半净煤气管道后的系统设备中，降温结露溶解成酸液对管道设备有腐蚀问题，建议在煤气进管网前增加喷水和脱水装置，喷水吸收SOx气体以解决长期运行问题，进管网前管道内可喷涂50mm耐材。二是根据企业所在地区，温度、湿度和所用原燃料结构，科学分析煤气含水量和露点温度。三是有的企业取消了重力除尘器，用一次布袋除尘处理煤气净化，如过去高炉的喷煤的制粉多级除尘，现改为一级布袋除尘，效果也很好，这里存在输灰等系统优化问题。四是传统的高炉煤气高压阀组（或叫旁通阀组）是调剂炉顶压力的设备。在增设TRT后尚有两个问题，一是高压阀组有一个不装阀的常通管道，煤气经TRT发电时，仍有这一管道流出大量煤气进管网，降低了发电效率；二是TRT未投时噪音大。有关企业自主开发了液压钟式高压阀组，无级可调，煤气经TRT时此阀可关严，可增强TRT的发电能力。炉顶装料过程的煤气回收：高炉炉顶装料过程称量罐或大钟斗是处在均压、放散交替工作程序下，均压（充压）用的都是半净煤气或N2，装完料与炉内压力相同，受料前要将称量罐中煤气放散到与大气相同的压力，排出了大量煤气和粉尘，粉尘通过旋风除尘已回收入炉，但这部分煤气却排空，吨铁的放散在50m3/t~80m3/t。应当加速这方面的研发，回收这部分煤气，切实做到减少污染。