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铸造高炉提高技术经济指标的措施

发布时间:2012-11-23 16:44:53 浏览次数:0来源:
铸造高炉提高技术经济指标的措施
王维兴   中国金属学会
13651002795   yejinbu@126.com
 
一、重点钢铁企业高炉生产生产情况
12012年上半年生铁产量
全国生铁产量为3.34亿吨,比上年增长2.90%。全国铁的生产能力已达9.2亿吨/年,产能已过剩。中国生铁产量占世界铁总产量的60%左右,是个产铁大国。2012年上半年重点钢铁企业高炉指标见表1。
1 2012年上半年重点钢铁企业高炉指标
 
燃料比
kg/t
焦比kg/t
煤比kg/t
风温度
品位
%
系数
t/m3d
熟料率 %
休风率%
能耗
Kgce/t
2011年
522
374
148
1179
56.98
2.53
92.21
1.46
404.07
2012年上半年
515
364
151
1189
56.72
2.517
91.40
1.644
401.46
先进值
京唐453
京唐298
邢台185
京唐1242
宝钢59.69
淮特3.983
通钢100
邯钢0.483
涟钢340.80
落后值
642
546
98
989
49,85
1.730
70.92
6.187
466.61
先进与落后差
189
248
87
253
9,84
2.253
29.08
5.704
125.81
铸造高炉
500~
570
380~
420
110~
150
1150~1170
大于56
3.0~
4.0
灰口铁85~90
 
450~
470
2012年上半年重点钢铁企业高炉生产指标创造出我国历史最好记录,这是在炼铁原燃料质量下降条件下实现的。
2、高炉装备
目前,全国有高炉约1400多座,大于1000 m3的高炉有320座。说明中国炼铁产业集中度低,高炉平均炉容偏小,平均炉容约530 m3。国外将大于2000 m3的高炉才称为大高炉。
我国大高炉采用了一系列先进的技术装备:采用皮带上料,无料钟炉顶设备、炉顶激光探测料面、铜冷却壁、超微孔碳砖和微孔碳砖、冷却壁采用软水密闭冷却循环水,顶燃式热风炉(助燃空气和煤气双预热),储铁式铁沟,鱼雷式铁罐(供给炼钢一罐到底),高富氧喷煤,高炉操作用专家智能系统,先进的液压泥炮(使用无水炮泥)和开口机,炉前有除尘设备,煤气采用干法除尘,炉顶有煤气压差发电设备(TRT),部分高炉有脱湿鼓风装置;采用系列高炉长寿技术装备(铜冷却壁,微孔碳化硅炉底砖、软水密闭循环水冷却系统等),实现高炉寿命大于15年等。
我国高炉设计、设备制造、施工、高炉操作技术等方面已达到国际先进水平;开始对国外高炉建设进行总承包工程。我国有三分之一的高炉技术装备和操作水平已到达国际先进水平,首钢京唐钢铁公司等企业的高炉部分生产指标已达到国际领先水平。
3、高炉炉料结构和质量
3.1.目前我国重点钢铁企业高炉炉料结构:烧结矿70%~75%,球团矿10%~20%,天然块矿3%~19%。
优化炼铁炉料结构发展方向是,提高球团矿配比。可提高炼铁入炉矿含铁品位,降低炼铁系统能耗。
采用链篦机-回转窑工艺生产球团矿,质量好、均匀,能耗低。
3.2.原燃料质量
高炉精料技术水平对高炉生产指标的影响率在70%,工长操作占10%,生产管理占10%,设备运行状态占5%,外界因素(供应,动力,上下工序等)占5%。在高冶炼强度、高喷煤比条件下,焦炭质量变化对生产的影响率占35%;焦炭质量决定了高炉生产状态、和喷煤比水平。
大高炉就需要有高质量的炉料质量,它会给你好的回报。不能胡能高炉,抱有侥幸心理,希望给高炉劣质炉料,还要有好的指标,是不符合炼铁学基本原理。高炉生产不好,全厂都不会安宁。高炉得病是,来病如山倒,祛病如抽丝,要用慢功夫治病,急不得、烦恼不得。这是炼铁的客观规律。
2   重点钢铁企业高炉炉料质量
 
烧结矿
品位 %, 碱度(倍), 转鼓 %
焦炭,%
M40    M10     灰分   硫分
2011年
55.13     1.877        78.77
84.69   6.51     12.66    0.77
2012年上半年
54.76     1.898        78.91
85.69   6.51     12.62    0.77
2012年上半年最好指标
太钢      川威        广州
58.09     2.588       83.02
太钢    淮特    长治     合肥
89.78   5.31    11.75     0.51
近年来,国内外铁矿石的含铁品位在下降,有害杂质含量在升高;给高炉炼铁带来较大的负面影响。
二、提高高炉生产技术经济指标的技术措施
1、高炉炼铁是以精料为基础
炼铁精料技术的内容是:
⑴.高:指入炉料含铁品位要高、炉料的转鼓强度要高、烧结矿的碱度要高。目前,因高品位矿价格高、难买,国内外炼铁入炉矿品位是处于下降的趋势。精料技术的核心是要入炉矿含铁品位高。但现实是,矿石的价值与价格发生重大的扭曲。所以,品位已不是主要矛盾了。但我们还是认为,品位不要低于56 %为好,大型高炉要在57 %以上,巨型高炉要在58 %以上。矿石品位对炼铁燃料比的影响见表3。
3 矿石含铁品位对炼铁燃料比的影响
矿石品位,%,波动1%
50~53
57%左右
59
高炉燃料比变化kg/t
20~25
15
8~10
合适的喷煤比,kg/t
100~120
130~150
180~200
《高炉炼铁工艺设计规范》中提出了不同容积的高炉对铁矿石、烧结矿、球团矿、焦炭、煤粉的质量要求。请以于关注。
高碱度烧结矿,指碱度在1.8~2.0(倍),是转鼓强度、还原度最好的。
⑵.熟:指熟料(烧结矿、球团矿)比例要高,最好大于80%,燃料比低。熟料比降低1%,燃料比升高2~3 kg/t.目前钢铁企业已不在追求高熟料比;可降低造块工序的能耗,提高入炉铁品位。宝钢熟料比在81%左右。
⑶.净:入炉料粒度要均匀,小粒度要少。要求粒度在25~50 mm,5 mm≤±5%, 5~15 mm粒级≤30%。减少炉料的填充作用。正常炉料的空间在40%左右,有利于提高炉料的透气性,提高喷煤比。
⑷.稳。指炉料的供应和成分要稳定。《高炉炼铁工艺设计规范》要求,入炉料含铁品位波动≤±0.5%,碱度波动≤±0.08(倍),合格率大于90%。
当前,我国高炉生产的主要问题是不稳定。其主要原因是炉料质量和供应不稳定,还有高炉操作等方面的问题。含铁品位波动1%,影响燃料比约4~7%。
⑸.少。指炉料含有害杂质要少。碱金属(氧化钾、氧化钠)≤3kg/t,铅和锌的含量要各自小于0.15%.特别要关注钾的含量,钾对炉料和耐火材料的破坏作用要比钠大10倍。首先要从源头抓起,降低碱金属含量;然后切断循环链条。高炉布袋除尘灰含碱金属要比重力除尘灰高。就不要再使布袋灰进入烧结工序了。转炉除尘灰含铅和锌高,要经脱水压块,再回转炉作冷却剂,不要再给烧结用。不要再给烧结、焦炭喷洒氯化钙,不让氯离子进入煤气系统,给生产带来负面影响,煤气管道腐蚀严重,TRT发电量减少,烧结易产生二噁英。
⑹.小。指炉料粒度偏小。球团粒度在8~16mm,烧结矿、焦炭在20~50mm.小粒度会有大的比表面积,有利于提高炉料的间接还原度,降低燃料比。
⑺好。指炉料冶金性能要好。
铁矿石还原性≥60%
铁矿石软熔温度1200~1300度,软熔区间在100~150度。
烧结矿、球团矿低温还原粉化率15%~20%。
2、稳定是生产的灵魂,稳定会有高效益,会有好的技术经济指标         目前,我国高炉生产的最大问题是生产不稳定。只要原因是原燃料供应
和质量不稳定,这里有客观原因,也有主观原因。高炉炉料质量波动1%,会使燃料比波动4~7kg/t,产量影响2%左右。生产不稳定会引发事故,设备事故率增高,人员处于疲惫状态,没有精力和能力去研究一些深层次的问题,易失去企业发展的大方向。
要把抓生产稳定,当成大事来管好,不能无所是从。首先要理清头绪,用科学发展观,进行合理、实事求是地分析,抓主要矛盾;然后制定出完善的措施,具体实施办法。
企业要实现标准化、规范化、数字化管理。用制度去科学管理人、管理生产。不能靠人质。
当前,要认真解决好炼铁原燃料供应量和质量稳定的问题。要解决好,结合企业具体情况,科学评价铁矿石的经济品位是多少?对低品位、劣质、低价矿石的经济评价要有科学依据;不只看采购价,还要看使用性能,对生产全流程的影响,包括对能源消耗、环境负荷的影响;以及全流程的经济性高炉操作方针:装料制度、造渣制度、送风制度、热制度要稳定,炉缸要活跃。工长操作要早动,少动,按操作规程办事,为下一个班创出好条件,实现高炉长期稳定顺行。
3、高炉操作技术
高炉操作者的中心任务是要实现、保持好高炉合理炉型。有好的合理炉型,就会有好的生产指标,有好的效益。
不片面追求单一先进的指标,要努力实现经济效益的最大化。如宝钢可以实现喷煤比260 kg/t,但高炉煤气热值太低,无法再利用,将煤比定在200 kg/t左右,实现能源利用效率高的目标。近期,高炉炉料质量恶化,将喷煤比降低到160~170 kg/t,实现经济喷煤比、经济燃料比(460 kg/t),使炼铁成本最优化。
3.1.衡量经济喷煤比的标准
提高喷煤比后,燃料比没有升高,这是本高炉在现有条件下的最高喷煤比值。高出这个值的喷煤,会使未燃煤粉增多,高炉除尘灰中含碳量会升高,煤粉对焦炭的置换比会降低。
有些企业出现喷煤比升高,燃料比升高,但焦比降低,有一定的经济效益的现象。从能源环保效益上看,我们不提倡这种做法。
3.2.要用降低燃料比的方法去提高产量
炼铁学理论:利用系数=冶炼强度÷燃料比
目前,大对数中小高炉采用大风机、大风量、实现高产量。带来能耗高,污染物排放高、生产成本高。科学炼铁提倡,采用低燃料比,实现高产量。降低燃料比的因素见表4。
 
 
4   影响炼铁燃料比变化(焦比+煤比小块焦比+)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℃
+100℃
-8 kg/t
烧结矿FeO
±1.0%
±1.5%
1050~1150
+100℃
-10 kg/t
烧结矿碱度
±0.1(倍)
±3.0%~3.5%
950~1050
+100℃
-15 kg/t
熟料率
+10%
-4%~5%
950
+100℃
-20 kg/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
+1 kg/t
焦炭
M40
±1%
-5.0 kg/t
富氧
1%
-0.5%
M10
-0.2%
-7.0 kg/t
生铁含Si
+0.1%
+4~5 kg/t
灰份
+1.0%
+1.0%~2%
煤气CO2含量
+0.5%
-10 kg/t
S份
+0.1%
+1.5%~2%
渣量
+100Kg/t
+40 kg/t
水份
+1%
+1.1%~1.3%
矿石直接还原度
+0.1
+8%
 
粒度<5mm
+7%
+1.6 kg/t
炉渣碱度
0.1(倍)
3%
入炉石灰石
+100kg
+6%~7%
炉顶温度
+100℃
+30 kg/t
碎铁
+100kg
-20~-40 kg/t
焦炭CRI
CSR
+1%
+1%
0.5%~1.1%
-2%~-3%
矿石含硫
+1%
+5%
烧结球团转鼓
+1%
-0.5%
大风机配小高炉,是浪费设备能力和投资。我们建议鼓风机配置是,高炉容积的1,6~2.0倍。小高炉采用大风机配小高炉,是大马拉小车,浪费设备能力。
高炉鼓风能耗占炼铁能耗的10%左右。宝钢、太钢等大高炉顿铁风耗在950~1050 m3/t,中小高炉一般在1200 m3/t左右。
3.3.关注焦炭质量对高炉生产的影响
在高冶炼强度、高喷煤比条件下,焦炭质量对高炉生产指标的影响率在35%,是影响最大的。
焦炭指标中M10是最重要的,它变化0.2 %,会使燃料比变化7kg/t,变量最大。这是抗碎指标。焦炭从炉顶装入,到炉缸会劣化40%。我们炉缸有较大块的焦炭,粉末少,已使炉料有较高的透气性,可保持高炉生产稳定顺行。
捣固焦与顶装焦相比,指标要乘0.85的系数。捣固焦抗碱金属的侵蚀能力比顶装焦差。希望捣固焦与顶装相比,配煤比不变化,或变化小,有利于高炉降低燃料比。
3.4.关于冶炼强度的探讨
合理的高炉冶炼强度是在1.2t/m3.d.在低于这个值时,提高强度,会有增产降燃料比的效果;在高于这个强度时,产量会有所提高,但燃料比要升高。
有些小高炉的冶炼强度达到1.8~2.0t/m3.d,是个假象。这些小高炉采用小炉容、大炉缸的设计,在计算利用系数、冶炼强度等指标上,与不同容积高炉相比,就出现不可比性。要用炉容除以炉缸面积得出的数值,再用产量或用焦炭量除以上述的数值,所得出的数据是科学的高炉系数和冶炼强度。对于不同容积的高炉指标才有可比性,是科学的。如450m3高炉系数在4.0t/m3.d,用上述办法计算后得出,才相当于宝钢高炉的2.1t/m3.d。
3.5.提高高炉操作水平,可改善生产指标
煤气中CO2含量提高0.5%,燃料比可降低1kg/t。通过科学布料,可以改善煤气利用率。小高炉无料钟的溜槽布料要转8~10圈,矿与焦的交角差在5度左右。我们希望小高炉的CO2含量在18~20%。高炉采用大矿批,正分装的装料制度,希望焦层厚度在500mm左右,并且在调整负荷时,不动焦批,动矿批。保持好焦炭的透气窗作用。
生铁含硅量降低0.1 %,燃料比可下降4~5 kg/t,
炉顶煤气压力提高10 kpa,燃料比会下降0.3~0.5 %,有利于冶炼低硅铁。目前,提高顶压是大趋势,是技术发展方向。