鋼鐵產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的工作重點(diǎn)是在煉鐵系統(tǒng)。由于煉鐵系統(tǒng)的能耗占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)總能耗的70%左右。節(jié)能減排的工作思路是:首先要抓好減量化用能,體現(xiàn)出節(jié)能要從源頭抓起;其次是要進(jìn)步能源利用效率;第三是進(jìn)步二次能源回收利用水平。降低高爐煉鐵燃料比就是體現(xiàn)出企業(yè)節(jié)能工作是要從源頭抓起,對(duì)企業(yè)的節(jié)能工作是有著重大意義。
1.降低煉鐵燃料比是進(jìn)步高爐利用系數(shù)的正確途徑
煉鐵學(xué)理論上是:高爐利用系數(shù)=冶煉強(qiáng)度÷燃料比。也就是說,進(jìn)步利用系數(shù)有兩個(gè)辦法。一個(gè)是進(jìn)步冶煉強(qiáng)度,另一個(gè)是降低燃料比。我國中小高爐實(shí)現(xiàn)高利用系數(shù)主要是采用進(jìn)步冶煉強(qiáng)度的辦法。采用配備大風(fēng)機(jī),大風(fēng)量操縱高爐,進(jìn)行高冶煉強(qiáng)度生產(chǎn),來實(shí)現(xiàn)高利用系數(shù)。這種做法就帶來高爐的能耗高,不符合鋼鐵產(chǎn)業(yè)要節(jié)能降耗的工作思路,應(yīng)當(dāng)予以糾正。目前大型高爐噸鐵所消耗的風(fēng)量在1200m3以下,寶鋼為950m3左右。而一些小高爐的噸鐵風(fēng)耗是在1400m3左右,甚至有大于1500m3的現(xiàn)象。燃燒1kg標(biāo)準(zhǔn)煤要2.5m3的風(fēng),鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生1m3風(fēng)要消耗0.85kg標(biāo)準(zhǔn)煤。大風(fēng)量,高冶煉強(qiáng)度操縱的高爐,燃料比就要升高。所以說小高爐的燃料比要比大高爐高30~50kga。??? 鋼鐵產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)"十一五"期間GDP能耗要降低20%,主要工作方向就是要在降低煉鐵燃料比上下功夫!由于高爐煉鐵工序的能耗要占聯(lián)合企業(yè)總能耗的50%左右。
2.高爐煉鐵燃料比的現(xiàn)狀
國際先進(jìn)水平的煉鐵燃料比是在500kg/t以下,領(lǐng)先水平是在450kg/t左右。2007年我國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)高爐爐煉鐵的燃料比為529kg/t,首鋼為464kg/t,寶鋼為484kg/t,太鋼為491kg/t,武鋼為488kg/t,鞍鋼為500kg/t,最高的企業(yè)達(dá)到673 kg/t。這說明,我國已把握了先進(jìn)的高爐煉鐵技術(shù),但是煉鐵企業(yè)發(fā)展不平衡,尚有較大的節(jié)能潛力。
高爐煉鐵的燃料比是:進(jìn)爐焦比+噴煤比+小塊焦比。噴煤比是不計(jì)算量換比。這樣企業(yè)之間進(jìn)行對(duì)比才公道科學(xué)。但是,個(gè)別企業(yè)沒有計(jì)進(jìn)小塊焦用量,失往了企業(yè)的能源平衡。
??? 3.降低燃料比的技術(shù)措施
3.1貫徹精料方針,努力實(shí)現(xiàn)原燃料質(zhì)量的穩(wěn)定煉鐵精料水平對(duì)高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響率在70%。所以說高爐煉鐵要以精料為基礎(chǔ)。煉鐵精料的主要內(nèi)容是:"高"--進(jìn)爐礦含鐵品位要高,原燃料轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度要高,燒結(jié)礦堿度要高。高品位是精料技術(shù)的核心,進(jìn)爐品位進(jìn)步1%,燃料比F降1.5%,生鐵產(chǎn)量升高2.5%。但是目前全世界鐵礦石品位在下降,價(jià)位不斷攀升。所以煉鐵不能完全追求高品位。當(dāng)前我國煉鐵生產(chǎn)存在的最大題目還足原燃質(zhì)量不穩(wěn)定。精料技術(shù)要求原燃料質(zhì)量要"穩(wěn)"。進(jìn)爐礦含鐵品位波動(dòng)從±1.0%降到±0.5%,煉鐵焦比下降1.0%:堿度波動(dòng)由±0.1降到0.05,煉鐵焦比會(huì)下降1.3%。焦炭質(zhì)量的波動(dòng)對(duì)高爐煉鐵的影響見表1。
當(dāng)前,焦炭質(zhì)量變化時(shí)高爐煉鐵生產(chǎn)的影響突出顯現(xiàn),特別是一些高噴煤比的高爐反映非常突出。大高爐提出了對(duì)焦炭熱反應(yīng)性和反應(yīng)后強(qiáng)度的要求,這是總結(jié)多年來生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)論,要予以重現(xiàn)。寶鋼提出焦炭熱反應(yīng)性CRI≤26%,反應(yīng)后強(qiáng)度CSR≥66%。??? 精料技術(shù)內(nèi)容還包括:熟料比要高,原燃料粒度要偏小,粒度細(xì)成要均勻,含有害雜質(zhì)要少,冶金性能要好等。
3.2要實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫
熱風(fēng)帶進(jìn)高爐煉鐵的能量占總能量的16%~19%。熱風(fēng)是廉價(jià)的能源,應(yīng)當(dāng)充分利用。熱風(fēng)溫度升高100℃,可降低煉鐵燃料比15~25kg/t,進(jìn)步風(fēng)口理論燃燒溫度60℃,答應(yīng)多噴煤30kg/t。所以高風(fēng)溫會(huì)給高爐煉鐵帶來多方面效應(yīng)(包括風(fēng)溫高軟焙下降,軟熔區(qū)間變窄,進(jìn)步爐料透氣性等,應(yīng)當(dāng)努力進(jìn)步風(fēng)溫。2007年全國重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)熱風(fēng)溫度為1125℃,寶鋼等企業(yè)的大型高爐均可實(shí)現(xiàn)大于1200℃的風(fēng)溫,但仍有一批企業(yè)的風(fēng)溫低于1050℃。實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的技術(shù)措施是,要將熱風(fēng)爐拱頂溫度大于1400℃。熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)要公道(拱中用耐高溫硅磚,拱頂不要座落在大墻上,采用大蓄熱面積格19~30孔磚等),燒爐和送風(fēng)時(shí)拱頂溫度差控制在100~150℃,送風(fēng)管道要能承受高風(fēng)溫等。使用低熱值高爐煤氣中采用空氣,煤氣雙預(yù)熱技術(shù)等。
表1??? 焦炭質(zhì)量復(fù)化對(duì)煉鐵的影響
焦炭質(zhì)量復(fù)化??????? 燃料比????????? 利用系數(shù)?????????? 生鐵產(chǎn)量
M40,+1%??????? -5.0kg/t??????? +4%
M10,-0.2%?????? -7.0kg/t???????? +5%
灰分,+1%??????? +1%~2%??????? 渣量增加2%????????? -2.5%
硫分,+0.1%???? +1.5%~2.0%?????? -2.0%
水分,+1%??????? +1.1%~1.3%?????? -5.0%
3.3進(jìn)行脫濕鼓風(fēng)
將鼓風(fēng)濕度降至6g/m3并保持穩(wěn)定會(huì)有進(jìn)步產(chǎn)量,降低焦比的效果。濕度降低1%,可降焦比0.9%,增加產(chǎn)量3.2%。鼓風(fēng)濕度降低1g/m3,風(fēng)口前燃燒溫度可進(jìn)步5~6℃,可答應(yīng)多噴煤粉1.5~2.0kg/t。
對(duì)于暫時(shí)不能噴煤的高爐來說,假如要使用高風(fēng)溫,可以通過加濕鼓風(fēng),將高風(fēng)溫用上,既可以進(jìn)步生鐵產(chǎn)量,又有降低焦比的作用。因加濕1%鼓風(fēng),會(huì)使焦比升高4~5kg/t,但是風(fēng)溫升高100℃,下降焦25kg/t,兩數(shù)相加后,仍有降低20kg/t焦比的作用。無噴吹使用高風(fēng)溫冶煉會(huì)使高爐內(nèi)理論燃燒溫度升高,硅還原加快,高爐順行變差,加濕鼓風(fēng)可降低風(fēng)口前理論燃燒溫度。
3.4冶煉強(qiáng)度時(shí)煉鐵燃料比的影響
生產(chǎn)實(shí)踐表明,高爐冶煉強(qiáng)度在低于1.05t/m3.d時(shí),進(jìn)步冶煉強(qiáng)度是可以降低燃料比。但是在冶煉強(qiáng)度大于1.05t/m3.d時(shí),進(jìn)步冶煉強(qiáng)度是會(huì)使燃燒比升高,而且在冶冶強(qiáng)度大于1.15t/m3.d時(shí)以上,進(jìn)步冶煉強(qiáng)度,會(huì)使燃燒比大幅度升高。所以說,控制冶煉強(qiáng)度在1.05~1.15t/m3.d區(qū)間操縱高爐是會(huì)較低的燃料比。我國大型高爐操縱的冶煉強(qiáng)度一般是在1.15t/m3.d以下,而一些小高爐的冶煉強(qiáng)度是在1.50t/m3.d以上。這也是小高爐燃料比高的內(nèi)在原因。
寶鋼高爐冶煉強(qiáng)達(dá)到1.15t/m3.d時(shí)要想進(jìn)步冶煉強(qiáng)度、增加產(chǎn)量,應(yīng)通過進(jìn)步富氧率來實(shí)現(xiàn),而不是采用進(jìn)步鼓風(fēng)風(fēng)量的方法。這樣做的好處是,進(jìn)步冶煉強(qiáng)度后,不會(huì)使煉鐵燃料比升高。另一方面使?fàn)t腹煤氣量保持9800m3/min,這是高爐生產(chǎn)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。
3.5進(jìn)步爐操縱水平,降低燃料比
對(duì)降低煉鐵燃料比有較大作用的高爐操縱技術(shù)主要是:進(jìn)步煤氣中CO2含量,冶煉低硅鐵和進(jìn)步爐頂煤氣壓力等方面。
(1)進(jìn)步煤氣中CO2含量的操縱手段主要是進(jìn)行公道布料,優(yōu)化煤氣流分布,使熱風(fēng)所帶有的熱量能夠充分傳遞給爐料,增加高爐內(nèi)鐵礦石的間接還原度。
煤氣中的CO2含量進(jìn)步0.5%,煉鐵燃料比下降10kg/t,煉鐵工序能耗會(huì)下降8.5kgce/t。鐵礦石間接還原是個(gè)放熱反應(yīng),而直接還原是個(gè)吸熱反應(yīng)。所以,我們要努力進(jìn)步礦石的間接還原反應(yīng)。