节能减排的高炉强化方法

1项钟庸1、王亮1、银汉21中冶赛迪工程技术股份有限公司（重庆）2中钢武汉中南设计院2011年8月节能减排的高炉冶炼模式2一、以炉缸面积来衡量强化程度1.1炼铁的节能、减排主要的障碍1.2用面积利用系数二、节能减排的高炉强化新模式2.1问题的提出2.2控制煤气流量指数减少吨铁煤气量2.3既高产又节能的两个手段三、评价高炉生产的新指标3.1良好高炉的指标3.2有待提高水平的高炉3一、以炉缸面积来衡量强化程度我国高炉一直沿用原苏联冶炼强度、容积利用系数指标来衡量高炉强化的程度。冶炼强度没有抓住高炉强化的主要矛盾和主要矛盾方面；不能反映高炉最重要的炉内上升气流与下降炉料之间的矛盾；又不能反映炉内还原剂及热量的需要，即强化的主要矛盾。我们建议用炉缸面积为基准的面积利用系数和炉腹煤气量指数来取代冶炼强度，同时我们还主张用炉腹煤气效率来分解冶炼强度；用三个参数配合在一起能够更科学地评价高炉的生产效率。高炉冶炼观念和指标的改变才能走上低碳经济，以“减量化”的经济发展模式。41.1炼铁的节能、减排主要的障碍（1）用冶炼强度来代表高炉强化的程度，因此有一大部分高炉处于提高冶炼强度燃料比上升的高冶炼强度的阶段。（2）提高冶炼强度就多烧燃料，成为普遍的简单关系，造成多产铁，就多鼓风，而不管燃料比会不会升高。（3）由于冶炼强度不能具体指导操作者，既保证炉内煤气的通畅，可以用提高的流速来强化冶炼；在提高强化程度时，又使煤气热能和化学能得到有效地利用，保持低的燃料比。（4）操作者把鼓风机的风量都加完了，产量上不去，就怪鼓风机的能力小了，操作者就没有责任了。冶炼强度是以容积为基础衡量高炉强化的指标5小高炉冶炼强度高的结果是燃料比普遍比大高炉高。6上部为面积利用系数大小高炉差不多下部为容积利用系数大小高炉差一倍1.2用面积利用系数从面积利用系数来看，小高炉效率不一定高。高炉的主要矛盾是上升煤气－下降炉料之间的矛盾是气流速度与下降炉料作用力的关系用容积不科学，应该用面积7随着高炉冶炼强度的提高利用系数也提高。当冶炼强度继续提高至1.20t/(m3.d)以上时，燃料比升高，利用系数出现了拐点。冶炼强度再升高，由于燃料比的升高，利用系数反而有下降的趋势。是不是就维持较低的冶炼强度呢？延缓燃料比上升，使“U”字型低燃料比的底部延长。研究既节能、减排和低碳，又强化高炉冶炼的新方法，是迫切任务。2.1问题的提出二、节能减排高炉强化的新模式81能不能扩大低燃料比的范围呢？2能不能找到准确的燃料比升高的点呢？既充分利用炉内煤气的通过能力，来提高流速强化冶炼；在提高强化程度时，又使煤气热能和化学能得到有效地利用，保持低的燃料比。910在进一步提高精料的基础上，扩大低燃料比范围强化高炉冶炼的方法可以分为两个方面：（1）提高煤气通过料柱的能力通过精料来解决。（2）控制炉内煤气的流量减少吨铁发生的煤气发生量，通过降低燃料比，降低吨铁煤气发生量来解决。扩大低燃料比的范围后者更符合节能、减排，降低成本的要求。同时，a)还应该认识到冶炼强度并不能反映炉内的真实情况，不能反映高炉过程矛盾的实质。b)把冶炼强度与利用系数直接挂钩，导致了许多违反高炉冶炼规律、违反节能、减排的观念，引起长期对立的观点。2.2控制炉腹煤气量减少吨铁煤气量11控制煤气流量减少吨铁煤气量（1）改善高炉炉料透气性应该加强原燃料的处理，提高原燃料的强度和采取整粒等措施，提高炉腹煤气量指数是强化高炉冶炼的重要手段；既要低碳、低排放，又要高产的强化新模式扩大低燃料比区域的两个手段：（2）降低燃料比、充分利用高炉煤气的热能和化学能，提高煤气利用率，降低吨铁炉腹煤气量也是强化高炉冶炼的重要手段。由于我国高炉已经高度强化，当前的问题是，如何调整、达到合适的炉腹煤气量；大力降低燃料比，注重降低吨铁炉腹煤气量来达到高产。符合高效利用资源、高效利用能源冶炼方针。12燃料比提高煤气利用率ηco调整透气阻力系数K合理布料控制炉腹煤气量指数χBG降低吨铁炉腹煤气量vBG利用系数2.3既高产又节能的两个手段既提高产量，又节约资源、能源不使燃料比上升的冶炼新模式。本图表示以降低燃料比为出发点，强化高炉的两个手段在提高炉内煤气的通过能力、提高煤气流速强化冶炼时，保持低的燃料比；采取有效利用煤气热能和化学能的措施，降低吨铁煤气量和燃料比，多产生铁。13两个手段的两个指标BGv1440BG炉缸面积利用系数ηA＝炉腹煤气效率ηBG×炉腹煤气量指数χBGBGBGA如果令：由于炉缸面积利用系数ηA的单位是按每天计算的产量而炉腹煤气量指数χBG是每分钟的流速,相差1440分钟炉缸面积利用系数ηA＝炉腹煤气量指数χBG/吨铁炉腹煤气量vBG14两个手段的两个指标BGBGAv1440炉腹煤气量指数χBG吨铁炉腹煤气量vBG利用系数ηA15020406080100020406080100炉腹煤气量指数，m/min面积利用系数，t/(m2.d)1.201.00.830.70vBG,m3/tηBG12001.20014401.00017300.83220900.70024000.600炉腹煤气效率ηBG16用两个指标衡量不同强化模式的效果17减少吨铁煤气量提高利用系数利用系数由55提高到75χBG由57提高到65起40%降低vBG起的作用占到60%18宝钢3高炉vBG,m3/tηBG14401.00013901.03613401.07512901.11612401.161利用系数由61提高到75χBG由58提高到65起50%由降低vBG起的作用占60%19三、评价高炉生产的新指标3.1良好高炉的指标燃料比510kg/t吨铁炉腹煤气量vBG1440m3/t相应地炉缸面积利用系数大于炉腹煤气量指数炉腹煤气效率ηBG＞1.003.2有待提高水平的高炉燃料比540kg/t吨铁炉腹煤气量vBG1620m3/t炉腹煤气效率ηBG＞0.88920请批评指正！谢谢大家！212.4把冶炼强度分解开来研究1999~2010年宝钢3号高炉月平均冶炼强度与燃料比和利用系数的关系宝钢一直用炉腹煤气量来控制高炉，高炉以减少吨铁炉腹煤气量的结果是：（1）冶炼强度达1.3t/(m3.d)。（2）燃料比没有升高。（3）利用系数一直上升。达到了提高利用系数的强化目的。22控制炉腹煤气量指数宝钢3号高炉月平均冶炼强度与炉腹煤气量指数和富氧率的关系23减少吨铁煤气量提高效率宝钢3号高炉月平均冶炼强度与吨铁炉腹煤气量和炉腹煤气效率的关系用冶炼强度作为强化指标就没有办法把强化的两个手段分解来科学地指导操作24贯彻低碳炼铁的工作才刚刚开始，因此有许多工作要做：首要的任务是思想、理念的转变；其次要以变革、改革的思维对当前的管理、技术进行相应的变革。最根本的要转变生产操作思想。本文按照低碳炼铁的要求对高炉炼铁技术方针、推行的新技术、执行的统计指标等等方面提出一些值得研究的课题。希望能够引起有关方面的重视。既然我国政府已经承诺到2020年单位GDP的CO2排放量比2005年下半年下降40%~45%，并纳入国民经济和社会发展的长期规划中。征收碳排放税已成定局，也有人提出要差额征税。就是燃料比超过规定税收翻番。结语2526三、比较和讨论27高炉冶炼强度与燃料比的关系“U”一、强化冶炼与降低燃料比的矛盾281.1强化冶炼与降低燃料比的矛盾高炉强化冶炼的主要是上升的煤气流与下降炉料之间的矛盾。冶炼强度升高，燃料比上升的原因是：（1）炉料透气性与由于强化引起的炉内煤气量的增加不相适应。（2）强调提高冶炼强度，就让增加的煤气能够顺利通过高炉料柱，采取了简单化的处理方式，发展边缘或过度开放中心。即，a)创造煤气畅通的通道，其结果是，炉内煤气没有与炉料有效地接触，煤气的热能和化学能未被充分利用就从炉内逸出。b)燃料比上升，吨铁、吨焦耗风量增大，产生的煤气量也增加。29首钢4高炉冶炼强度与产量的关系1.1强化冶炼与降低燃料比的矛盾冶炼强度＝燃料比×利用系数＿＿30（1）冶炼强度与燃料比呈“U”字型的变化，在某一个区间存在着合理“冶炼强度”。一般最低燃料比在1.00~1.15t/(m3.d)之间，不超过1.2t/(m3.d)。1.1强化冶炼与降低燃料比的矛盾（2）我国高炉的冶炼强度普遍超过低燃料比的区域。由于我国高炉冶炼强度处于超过“U”字型底部的位置，因此，随着冶炼强度的升高燃料比也上升。从当前，节能、减排，可持续发展的要求，合适冶炼强度的观点是正确的。（3）最低点的位置相差比较大，并且有的高炉并没有找到最低点。这也是获得公认的合适冶炼强度值的难点。寻找合适冶炼强度点已经经历了半个世纪31一、高炉炉缸环流侧壁温度上升1加强原燃料管理，活跃炉缸中心2加含钛铁矿石3降低强度、堵风口4提高生铁含硅5增加冷却强度二、设备方面1增加砖温和水温的监测点2加强炉壳温度监测，必要时压力灌浆三、出铁口维护1加强出铁管理2使用含钛炮泥炉缸温度升高侵蚀加速324605005405806206600100020003000400050006000高炉容积，m3燃料比，kg/t300座高炉数据330.002.004.006.008.0010.000100020003000400050006000有效容积，m3容积利用系数，t/(m3.d)0.020.040.060.080.0100.0面积利用系数，t/m2.d容积利用系数炉缸面积利用系数300座高炉数据34风量形成的炉腹煤气量指数氧气形成的炉腹煤气量鼓风形成的炉腹煤气量指数的回归线35产量与入炉风量1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年