炼铁系统节能的主要措施.doc

炼铁系统节能的主要措施 （中国金属学会 王维兴） 节能的含义包括减少浪费和增加回收两个方面。减少浪费主要是加强管理，如来料的质量和数量的管理，物流过程的损耗，以及能源介质的无谓排放等。增加回收，主要是要提高能源使用效率，依靠科学技术进步大力回收生产过程中的余压、余热、余能（也是二次能源）。 节能的内容有直接节能和间接节能。直接节能就是提高能源的使用效率，降低单位产品和产值的能源消耗；间接节能就是调整产品结构，工艺流程优化，减少生产过程的中间环节，减少燃料消耗，提高产品质量和性能，延长使用寿命等方面工作。 一、节能工作 钢铁企业节能工作包括管理节能、结构节能、技术节能。 1、管理节能 通过对企业现代化管理，建立相应的节能工作制度和实施细则，设立监管机构，达到节能目的。建立企业的能源管理中心是节能行之有效的措施。对钢铁联合企业的各生产工序进行监测、控制、调整、故障分析诊断、能源平衡等工作，可实现节能5％的效果。能源管理中心不但要对生产能耗进行平衡分析，而且应对用能之前进行科学的测评，提出指导性的意见和建议，而且还应当参与生产过程的管理。 建立系统节能的观点，要打破工序之间的专业界限，以较高层次的深度研究节能。对单位设备、各生产工序、钢铁联合企业整体三个层次上综合研究提高能源利用率。 如高炉提高喷煤比，会使高炉煤气发热值降低，而高炉煤气发热值过低，会对充分使用高炉煤气产生不利影响。提高炼铁喷煤比是技术发展方向。要研究喷煤比、煤气发热值、高炉煤气使用率的最佳操作方案，实现节能最佳效果。 科学合理利用能源是企业管理节能的重点。钢铁工业应向多买煤、少买电方向发展。大力回收生产过程中产生的二次能源，提高二次能源的转化率和利用率，减少外排损失。如钢铁企业买煤的能量有34.12％转化为可燃性气体（包括高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气），如何大力回收、合理使用关系到企业节能效果。目前，我国重点钢铁企业转炉煤气回收量仅是国外先进水平的一半，而转炉煤气发热值（7000kJ/m3）要比高炉煤气发热值（3000～3500kJ/m3）高出一倍，没有大力回收与充分利用是太可惜了。 2、结构节能 调整钢铁工业生产工艺结构、用能结构可以实现节能。如提高炼铁喷煤比、增加球团配比、采用连续铸钢工艺、采用薄板坯连铸连轧工艺、轧钢坯料热装热送工艺等技术，均可实现节能效果。 焦化工序能耗是142.21kgce/t，喷吹煤粉工序能耗为20～35kgce/t，多喷吹煤粉，改变了高炉炼铁用能结构，少用焦炭可节能1.5％。这是高炉炼铁工序结构调整的中心环节。 球团工序能耗42kgce/t，烧结工序能耗66.38 kgce/t，多用球团、少用烧结就可节能。同时球团含铁品位高于烧结，又可以实现提高入炉矿品位的效果。 连铸比模铸减少能耗25～50％，薄板坯连铸连轧要比传统的模铸－开坯－热轧节能70％，连铸坯热装热送和直接轧制技术节能35％。采用短流程电炉生产工艺，就会节省了烧结、球团、焦化、高炉工序的能耗。 3、技术节能 采用先进的技术、装备，淘汰落后的工艺、技术、装备，可以实现节能。如采用干熄焦技术、炉顶煤气压差发电技术、煤气发电技术等，均可实现节能。本文重点讨论高炉炼铁精料技术和其它几项单项技术对节能的影响。 二、高炉炼铁精料技术对节能的影响 精料技术对高炉炼铁的科技进步影响率达70％，而高炉操作和设备等方面的因素影响率只占30％。所以说，高炉炼铁是以精料为基础的。 1、精料技术的核心是提高入炉矿石的含铁品位。入炉矿石品位每提高1％，炼铁焦比下降1.5％，生铁产量升高2.5％，吨铁渣量减少30kg，允许高炉增喷15kg/t煤粉。 2、提高炼铁原燃料转鼓强度，可降低炼铁焦比。烧结、球团转鼓指数提高1％，可提高产量1.9％。酸性烧结矿（CaO/SiO1时）碱度提高0.1，可降低炼铁焦比3～3.5％。焦炭M40提高1％，高炉利用系数提高4％，燃料比下降5.0kgce/t；M10减少0.2％，高炉利用系数提高5％，燃料比下降7.0kgce/t。 3、熟料比（指烧结矿和球团矿占入炉原料的比例）提高1％，可降低炼铁焦比2～3kg/t。主要原因是，熟料比天然块矿的还原性能好，可以增加铁矿石的间接还原度。在高炉冶炼中，铁矿石的直接还原是个吸热反应，而间接还原是放热反应。间接还原度每增加1％，可将焦比6～7kg/t。 4、入炉原燃料的粒度、化学成份、冶金性能要稳定。近两年，因我国炼铁专业处于高速发展阶段，造成了全国炼铁原燃料供应紧张，价位攀升，成分处于波动之中。一些炼铁企业矿石、焦炭的储存量低于警戒线，高炉只能来什么料，用什么料，造成全国炼铁生产技术滑坡（指入炉焦比高、喷煤比下降）。铁矿石品位波动、焦炭质量变化对高炉炼铁的影响见表1和表2。 表1 烧结矿成分波动对高炉炼铁的影响 高炉产量，％ 焦比变化，％ 铁品位波动1％ 3.9～9.7 2.5～4.6 碱度波动0.1 2.0～4.0 1.2～2.0 表2 焦炭质量变化对高炉炼铁的影响 焦炭质量变化 燃料比 利用系数 生铁产量 M40，1％ －5.0kg/t 4％ / M10，－0.2％ －7.0kg/t 5％ / 灰分，1％ 1～2％ / －2.5 硫分，0.1％ 1.5～2.0％ / －2.0 水分，1.0％ 1.1～1.3％ / －5.0 5、优化原燃料粒度组成。要筛除5mm的粉末，要求其含量要低于3～5％。入炉粉末（指50mm的炉料（进行再破碎），烧结矿粒度应50mm，块矿要30mm；并控制5～10mm粒度组成占总炉料的比例1100℃），软熔温度区间窄（80％，如达不到要进行技术改造。 ● 提高喷煤比，少用焦炭，减少焦化工序能耗高炉每喷1吨煤粉可替代0.8～1.0吨焦炭，可节省约120kgce/t工序能耗；因焦炭和煤粉的价差，可获利500元左右。 ● 富氧鼓风高炉富氧鼓风1％，可增产4.76％，风口理论燃烧温度升高35～45℃，高炉煤气发热值提高3.4％，允许高炉多喷12～20kg/t煤粉，节约焦比1％。 建议为高炉配备变压吸附制氧设备。优点是供氧量稳定，廉价，操作简便。含氧量在90％即可，每1m3氧气电耗0.33kWh。 ● 脱湿鼓风高炉鼓风湿度由13％降至6％，增加风量14％，节能10％，允许增加喷煤量。鼓风中每减少水分1g/m3,可产生提高9℃风温的效果，降焦比0.7kg/t。 ● 提高煤气中CO2含量煤气中CO2含量提高0.5％，可减少燃料消耗10kg/t，相当于降低炼铁工序能耗8.5kg/t。 ● 低硅铁冶炼生铁含硅量每降低0.1％，可降焦比4～5kg/t。 ● 高压操作高炉炉顶煤气压力提高0.1kPa，可增产1.1％0.2％，焦比下降0.3～0.5％，有利于低硅铁冶炼，提高TRT发电能力。随顶压的提高，节焦效果会减弱。 ● 高炉冷却水采用软水密闭循环设施，可节水7％，同时减少用电量。 ● 炉渣进行水淬或风冷，可回收炉渣显热，降能耗25kg/t。炉渣显热占炼铁工序能耗的4％～10％。 用炉渣粒化法和冲渣水采暖法回收炉渣显热。将炉渣余热变为蒸汽的冷却法，约2.5～3.0吨炉渣产生1吨蒸汽。 ● 热风炉烟气余热回收热风炉烟气250～450℃，可以对高炉煤气和助燃空气进行余热。采用这种双预热技术的热风炉，在全烧低热值高炉煤气条件下，能够实现热风温度高于1200℃。 ● 对冷风管道进行保温（特别是北方冬季），可以提高风温9～17℃。 ● 降低鼓风能耗高炉正常生产应采用全风操作，不允许放风操作。在炉况顺行变差需要放风（或慢风作业），由鼓风机减风（指时间较长时）。减少送风管道阀门不严跑风、漏风。 炼铁工作者为节能努力降低燃料比，在降低固体燃耗的同时也会产生降低风耗的节能效果。因为每燃烧1kg标准煤，就需要2.5m3的风量。高炉炼铁在减少1kg标准煤的同时，也会产生节约燃烧1kg标准煤鼓风所需要的0.85kg的能耗。 ● 煤粉灰分每降低1％，高炉焦比可下降1.5％。 ● 渣量减少100kg/t铁，可降焦比20～50kg/t，增产8％。 ● 减少石灰石用量100kg/t，会降低焦比30kg/t。