天铁高炉节能实践

天铁高炉节能实践

刘瑞东

(天津天铁冶金集团有限公司)

摘 要 天铁高炉应用高效节能技术，先后实施干法除尘、TRT余压发电和余热回收等技术改造，通过高风温、高顶压、富氧喷煤和低硅冶炼技术，优化炉料结构，加强高炉操作，降低休风率，高炉技术经济指标持续改善，高炉节能降耗工作取得了显著效果。

关键词 高炉 节能 高风温 富氧喷煤 炉料结构

1 概述

高炉生产节能降耗，需要设备、工艺、技术三方面的有机结合，才能达到很好的节能效果。天铁高炉始建于20世纪70年代，共有高炉5座(550m³×4＋300m³×1)。近年来，陆续对高炉进行扩容，天铁现有高炉5座(700m³×4＋380m³×1)。天铁在高炉扩容大修过程中，积极采用干法除尘、TRT余压发电和余热回收等高设备、新技术：在高炉生产中，注重优化炉料结构，提高入炉品位，改善料柱透中，注重优化炉料结构，提高入炉品位，改善料柱透气性，采取富氧喷煤、高顶压、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，努力降低休风率，提高设备运转水平。通过近几年的努力 ，天铁取得了显著的节能增产效果，风温焦化、煤比三项指标长期处在行业先进之列，炼铁工序能耗逐年降低，由2001年的495kg标准煤/t降低到2007年的433kg标准煤/t(见表1)。2003年～2007年，累计节约焦炭用量约30万t，节约焦炭资金2亿元以上，不但经济效益显著，而且节约了大量的资源、能源。2006年，天铁2号高炉、1号高炉分别以497kg/t和503kg/t的燃料比，获得2006年全国中型高炉燃料比第一名和第二名。2008年3月，天铁高炉的高风温技术开发成果，获得全国节能减排职工攻关成果优胜奖。

2 节能技术的应用

2.1设备改造及新技术应用

天铁坚持“逢修必改，逢改必新”的原则进行技术改造。按照长寿要求对高炉本体结构和材质进行改造，高炉双钟炉顶改为无料钟炉顶，灵活的布料方式为高炉合理利用煤气奠定了基础；热风炉为改造型高风温内燃式热风炉，对热风炉上、下配气装置进行了改造，改善了热风炉燃烧环境及蓄热室气流分布不均的现状，风温水平大幅度提高；对重力除尘器内部结构进行改造，除尘效果提高，煤气质量明显改善后，促进了风温的提高；炉前采用风动、全液压开口机、液压矮泥炮和无水炮泥，增加出铁次数，实现了强化冶炼。

2．2 实施干法除尘和TRT发电

湿法除尘的传统工艺对于地处太行山区，干旱少雨的气候，已不适应时代发展的要求。2005年开始，全厂高炉逐步进行干式布袋除尘改造和增加TRT煤气余压发电装置的项目。投入使用后，不仅节约了大量水源，而且小时发电量单高炉达3300kW／h，同时除尘效率提高，煤气热值增加，风温进一步提高。高炉炉顶压力稳定，促进了炉况稳定和高炉利用系数的提高。除尘工艺向节能、环保转型。

2．3 高风温技术

高风温不但是高炉加大喷煤、降低焦比最经济有效的途径，而且风温提高后，炉缸活跃，渣铁流动性改善，铁水质量提高，冶炼周期缩短，促进高炉增产节焦。天铁高炉热风炉单烧高炉煤气，日常采取快速烧炉法，全关冷风大闸以煤量和其他手段调剂炉温的操作，即使是恢复炉况期间，风温也不作为一种调剂手段。为进一步提高风温水平，先后实施了热风炉烟气余热、富氧烧炉、自动烧炉等技术。

为克服低焦比情况下高炉煤气热值下降的矛盾，通过回收热风炉烟气余热，用于预热热风炉助燃空气和煤气后，热风温度得到大幅度提高。结合老厂场地狭小的特点，在大修的高炉上增设整体式热管换热器的双预热系统，风温使用水平达到1230℃以上；对其他高炉，在热风炉烟道内加装换热器，对助燃风进行单预热，并实施富氧烧炉，热风温度提高40℃左右。另外，引进自动烧炉技术，通过用废气和拱顶温度变化的速率来修正、控制最佳的空燃比，燃烧效率明显提高，烧炉时间缩短，风温得到提高。

提高风温综合技术的实施，使得全厂风温水平大幅度提高，不但节约了大量的焦炭，而且有利于实施富氧喷煤、低硅冶炼，有效促进了高炉生产的节能降耗。

2．4 富氧喷煤技术

天铁自1 987年以来一直致力于发展高炉喷煤工艺，提高煤比。随着富氧喷吹、热风炉单预热、双预热以及低硅冶炼等技术的采用，近年来天铁高炉利用系数、风温、焦比、煤比等指标，在全国同类型高炉中处于领先水平。其中，2004年煤比为1 53 k／t，2005年上半年煤比达到156 kg／t，取得了巨大的经济效益。

喷煤工艺采用集中制粉、间接喷吹，喷吹煤种为无烟煤。2002年二季度，天铁开始采用潞安贫瘦煤与高平无烟煤混合喷吹，并相继完成煤粉氮气输送、喷煤系统双系列改造等项目，向烟煤和无烟煤混喷方向改进。随着制氧能力的提高，为进一步降低焦比，实现大煤量喷吹创造了条件。

3 高炉操作技术进步

3．1 优化炉料结构，改善原燃料质量

以精料为基础，通过优化烧结生产工艺，改善烧结矿质量；优化炉料结构，提高人炉品位；调整合理炉料粒度组成等措施，改善了炉料的高温冶金性能，炉内透气性得到提高，为高炉冶炼不断强化打下了基础。

(1)优化生产工艺。为改善烧结矿质量，烧结工序不断改进装备水平，推进厚料层工艺，特别是2004年烧结制粒造球系统改造后，切实加强了厚料层烧结，烧结矿强度明显提高，转鼓指数由65．57％提高到72％以上，返矿率由23．5％下降到1 5．5％，促进高炉能耗降低。2007年又将烧结矿碱度由1．7提高到1．9；并对高碱度烧结矿实施喷洒钝化剂工艺，降低低温还原粉化率。炼焦工序根据煤种调整配煤方案，改进焦炭配煤和监测系统，配煤精度提高，焦炭冷热态强度不断改善，焦炭质量稳中提高。原燃料质量的提高，改善了高炉的透气性，为高炉增产降耗创造了条件。

(2)优化炉料结构。为了既提高熟料率，又提高入炉矿品位，2001年6号烧结机建成投产，烧结生产能力满足了炼铁生产需要，将碱性烧结矿碱度控制在1．75～1．85，集中在一台烧结机上生产酸性烧结矿，酸性烧结矿品位达61％以上，烧结矿使用率大大提高，人炉料还原性能提高，间接还原发展，燃料消耗降低。随着铁水产量的不断攀升，烧结机生产供应紧张，为此高炉生产不断探索合理的炉料结构，配用适当比例的球团矿和块矿，保证人炉品位达到57％以上，促进了矿石单耗下降，渣铁比降低，实现了高炉生产节能降耗。近年来天铁高炉炉料结构见表2。

(3)改善炉渣性能。针对自身的原料条件，为了选择高温冶金性能适宜的炉料结构，委托钢铁研究总院，对天铁高炉采用的高碱度烧结矿、酸性烧结矿及几种块矿进行冶金性能测定，通过配矿实验研究，找出天铁高炉合理炉料结构的最佳配比。并且根据人炉原料性能，为保证炉渣的流动性，增加了在烧结矿中白云石的配加量，使渣中MgO含量由8．3％左右提高到9．6％左右。这些技术研究，确保了炉料的熔滴性能和渣铁的流动性，活跃了炉缸，有利于高炉高产降耗。

(4)调整合理粒度组成。随着烧结矿质量的改善，通过加强槽下筛分管理，使用高效筛分设备，在保证人炉粉末(<5 mm)尽量筛除的前提下，烧结矿返矿量逐年递减，从而有效利用了物料资源。2005年，面对国际铁矿石价格不断上涨，原燃料市场供应紧张的严峻形式，天铁以原燃料质量改善和炉料结构的优化调整为基础，采取降低烧结矿返矿率和中焦回收入炉的措施，降低生铁成本。将烧结矿筛、块矿筛筛条问距均缩小，降低分级率，改造后返矿率由l5．5％左右降为l3．5％左右，有效地减少了小粒度烧结矿二次烧结造成的能源损耗；并将槽下焦粉中中等粒级的中焦回收入炉，缓解了焦炭不足的现状，减少了资源浪费。

3．2 提高煤气利用率

实施高顶压操作，降低压差，是高炉强化冶炼、稳定顺行、节能降耗的重要措施之一。随着原燃料质量提高，料柱透气性改善；风机能力增大；炉顶设备装备水平提高，Φ600 mm放散阀结构改造，无料钟炉顶灵活布料，为高炉高风压、高顶压操作奠定了基础，炉顶压力由200 1年0．067 MPa提高到2007年0．125MPa。同时，根据冶炼条件的变化，采用适宜

的上下部调剂制度，通过改变风口面积，使用长风口或斜风口，保证鼓风动能合适，形成合理的初始煤气流；通过调整料批、布料指数等参数，使炉内两股煤气流达到合理分布，有效地提高了煤气利用率，促进了高炉的稳定顺行，实现了高炉高产节能。近年来天铁高炉煤气利用率变化情况见图1。

3．3 低硅冶炼

生铁硅含量每降低0．1％，可降低焦比4～5 k/t，是一项重要的节能增产措施。在原燃料条件改善和高顶压、高风温、富氧喷煤等技术综合进步后，2002年开始实施降硅冶炼技术攻关。通过生产实践，掌握了合理的低硅冶炼技术参数和操作方针，铁水硅含量稳步降低，取得了良好的增产和系统节能效果。2006年以来，为了适应公司品种钢冶炼和板坯生产的需要，不再一味降低铁水硅含量，而是将其稳定在适宜的水平，促进了公司整体效益的提升。近年来铁水硅含量变化情况见图2。

4 降低休风率，提高设备运转水平

降低休风率对高炉提高生产效率、降低能源消耗意义重大。在实施严格的经济责任制考核来降低突发事故休风的同时，加强设备的点检和保养工作，推进操检合一，加大计划休风比例，提高设备的运转效率。另外，大力实施高炉设备的优化改进，提高设备运行水平。针对无料钟炉顶投入使用后出现的密封阀寿命短、布料器溜槽易磨损等部件故障，经过设备优化后，使无钟炉顶的性能得到充分发挥，便于高炉上部调剂，保证了炉况的稳定顺行。针对风温提高后风管频繁烧红烧穿的问题，通过改进捣风管用耐火材料和引进高风温配套风管，风管寿命提高了3倍。对风口频繁破损和膨胀节跑风等影响休风率较多的问题，通过攻关，休风率明显降低。高炉设备运转水平的提高，有力促进了高炉生产高效节能。

5 结语

天铁高炉通过近几年来的装备水平提高和操作技术进步，节能降耗效果显著。结合节能生产态势，今后还需继续开展以下工作：

(1)在目前条件下，进一步提高煤比已经非常困难，目前正在进行烟煤和无烟煤的混喷改造，同时预计喷吹粒煤，将煤粉粒度适当放宽，从而增加煤粉出率，降低磨煤的电耗。

(2)在水冲渣过程中，高温液态炉渣的热量传递给冲渣水，在沉淀池里的冲渣水温度高达70℃以上。计划在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。