酒钢高炉炼铁的节能降耗

炼铁工序的焦比，是钢铁行业节能降耗的关键，酒钢炼铁工序采取了有力措施，使焦比大幅度降低。但是，其能耗仍然偏高，还需要采提高风温等措施进一步降低能耗。     

知识问答

正高炉炼铁有哪些技术经济指标?答:对高炉生产技术水平和经济效益的总要求是高产、优质、低耗和长寿。其主要指标包括利用系数、冶炼强度、燃烧强度、焦炭负荷、休风率、生铁合格率、焦比、折算焦比、煤比和油比、燃料比、综合焦比和燃料比、综合折算焦比和置换比、工序能耗、工序能耗等级评定指标、高炉寿命等。高炉渣有哪些用途?答:高炉渣的用途很广,主要有以下几方面:a.液态炉渣用水急冷成水渣,可做水泥原料。     

以降低能耗为目标的高炉炼铁工序的优化

为降低高炉炼铁工序的能耗,建立了包含高炉、炉顶煤气余压回收透平发电装置(TRT)、鼓风机和热风炉在内的高炉炼铁工序优化模型,该优化模型包含了原燃料参数和工艺参数在内的9个优化变量,设定了变量上下限约束、工艺约束、物质和能量平衡约束等31个线性和非线性的约束条件,并利用序列二次规划法(SQP)求解该优化问题。优化结果表明:要使高炉炼铁工序能耗最小,应增大煤比、降低焦比、提高鼓风温度和采用高压炉顶操作。同时利用该优化模型和算法,分析了煤比、鼓风湿度、鼓风温度和鼓风富氧率对工序能耗及相应的TRT发电量的影响规律。     

包钢炼铁厂1999年降低入炉焦比攻关实践

包钢炼铁厂１９９９年降低入炉焦比攻关成果显著,焦比由９８年的４８４．６ｋｇ／ｔ,降至９９年的４５０．３ｋｇ／ｔ。烧结矿理化性能的改善,是入炉焦比降低的根本原因,加强基础管理,提高高炉技术操作水平是降低焦比的根本保证,提高富氧率、提高热风湿度、提高煤比是降低焦比的直接原因。进一步改善原料质量、提高煤比是今后降低焦比的主攻方向。     

包钢4 150m3高炉提高煤比生产实践

包钢4 150 m3高炉为了降低生铁成本,实施了降低焦比提高煤比攻关。生产实践表明:抓好精料工作是保证高炉顺行、降低焦比提高煤比的基础;优化炉内操作、提高风温和富氧喷煤相结合是提高煤比的途径。2015年9月起煤比达到并稳定在130 kg/t以上。     

负钢炼厂铁1999年降低入炉焦比攻关实践

包钢炼铁厂１９９９年降低入炉焦比攻关成果显著,焦比由９８年的４８４．６ｋｇ／ｔ,降至９９年的４５０．３ｋｇ／ｔ。烧结矿理化性能的改善,是入炉焦比降低的根本原因,加强基础管理,提高高炉技术操作水平是降低焦比的根本保证,提高富氧率、提高热风温度、提高煤比是降低焦比的直接原因,进一步改善原料质量、提高煤比是今后降低焦比的主攻方向。     

首钢1号高炉降低焦比实践

首钢1号高炉由于采取了改善原燃料条件、优化高炉操作、提高风温、富氧喷煤等措施，使得煤比大幅度提升、焦比显著下降。2005年11月，1号高炉煤比提高到136kg／t、平均焦比降低到322kg／t。     

首钢高炉提高煤比降低焦比实践

为了提高高炉煤比，降低焦比，首钢高炉进行了一系列攻关，如：改善原燃料质量，优化高炉操作，富氧喷煤，不断提高风温等，并且取得了较好的效果，2002年上半年与1995年相比，焦比降低了140．5kg/t，煤比提高了85.7kg/t。     

石钢0号高炉煤比优化实践

石钢0号高炉焦比燃料比偏高,为降低燃料成本,通过煤比的提高并优化喷吹效果,达到降低焦比和燃料比的效果,并摸索出0号高炉的经济煤比,有效降低生铁成本。     

整体优化技术可大幅度降低钢铁产业能耗

只要将炼铁系统的多种相关数据输入计算机，即可找到高炉炼铁的一系列最优的炉料组配和操作匹配，以此来组织炼铁生产即可大大降低入炉焦比、燃料比和提高利用系数，大幅度降低炼铁工序能耗。     

工艺参数对气化炉-氧气高炉炼铁能耗的影响规律

利用气化炉一氧气高炉炼铁流程数学模型分析了工艺参数对高炉焦比、煤耗、总能耗等的影响规律。计算结果表明：随着氧气浓度的提高,高炉焦比逐步降低,当氧气浓度为100％时,流程可节能7．0％;随循环煤气温度的提高,高炉焦比略有减少,当循环煤气温度为1473K时,流程可节能8．5％。     

钢铁企业高炉炼铁的稳定生产

高炉生产的稳定对于整个钢铁企业生产流程来说至关重要,高炉炼铁生产的工序能耗和生产成本都占到了钢铁企业生产的70%以上。为了回答什么是高炉稳定的问题,通过数据统计计算、对比分析等研究方法,提出了一种判定高炉稳定的判据。对比分析了宝钢和首钢稳定性较好的高炉的焦比偏差,研究了高炉不同焦炭负荷和不同综合入炉品位条件下焦比递减额,探讨和揭示了高炉生产稳定水平的标准,提出了高炉生产稳定问题的技术观点。     

基于里斯特操作线解析有害元素对高炉焦比的影响

分析了有害元素在高炉内的循环行为,结合高炉实际生产参数,运用里斯特操作线进行计算,揭示了有害元素对焦比的影响规律,建立了焦比与有害元素入炉负荷和循环富集倍数之间的定量关系.计算结果表明:有害元素在高炉内"还原-氧化-再还原"的循环过程会将高温区的CO转移到低温区,降低煤气利用率,同时消耗了高温区大量热量,从而使焦比升高.不同有害元素的影响程度不同.有害元素循环富集倍数对焦比影响的强弱顺序为:Na > K > Zn,有害元素入炉负荷对焦比影响的强弱顺序为:Zn > Na > K.进一步的分析表明,Na、Zn对高炉焦比的影响大于K.但考虑到K对焦炭劣化的作用更明显,故要严格控制K、Na、Zn的入炉负荷.基于上述计算得到的定量关系,利用高炉不同有害元素入炉负荷以及焦比进行曲线拟合,预测高炉有害元素的循环富集倍数.曲线拟合结果与高炉解剖实验结果相吻合.

     

高炉使用铁焦的㶲分析

 中国钢铁生产主要以高能耗和高排放的高炉-转炉长流程为主,节能减排压力较大。因此,积极研发高炉低碳炼铁技术,促进高炉工序CO₂减排尤为重要。铁焦是将含铁原料加入适宜的煤中,经焦化或炭化后成型的新型碳铁复合炉料,其高反应性可以显著降低热储备区温度、降低碳消耗,高炉使用适量的铁焦可实现一定程度的节能降碳。基于现场生产数据,采用㶲分析理论,建立高炉使用铁焦的㶲平衡模型,探索铁焦添加量对高炉物料消耗及能量利用效率的影响。结果表明,高炉使用铁焦后,炉内间接还原得到发展,碳利用率提高,炉内灰分量降低,冶炼单位生铁的碳素消耗和炉渣量均会降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg铁焦后,吨铁碳素消耗降低25.95 kg,渣量降低11.28 kg。此外,铁焦内部的金属铁仅需熔化,节省还原所需的㶲量,焦炭和鼓风带入㶲会显著降低,因此高炉冶炼吨铁消耗的总㶲量降低,同时,炉内传热也得到改善,内部㶲损失有效降低,与未使用铁焦相比,高炉使用114 kg/t铁焦后,目的㶲效率由46.14%提高至48.87%,热力学完善度由87.46%提高到88.02%。在此条件下,高炉吨铁的内部㶲损失降低192.63 MJ,实现节能6.57 kg(标煤)。     

承钢2500m3高炉使用高风温技术的研究

从热风炉能否提供高风温和高炉能否使用高风温两个方面进行分析,找出制约承钢新3#高炉提高风温使用的因素.通过优化热风炉工作制度、改进热风炉燃烧器、调整高炉操作制度等措施,承钢高炉风温、煤比分别提高了7.1℃、6.6 kg/t,综合焦比降低了14.4 kg/t,达到了节能降耗的目的.     

高炉冶炼预还原炉料能耗分析

 通过建立高炉冶炼预还原炉料数学模型,计算了原料铁品位、预还原炉料金属化率和铁的存在形态对高炉冶炼能耗的影响,比较了高炉冶炼预还原炉料和传统高炉的能耗。计算结果表明：针对不同铁品位原料,有一个适合高炉冶炼的炉料最佳金属化率,使高炉冶炼焦比最低;预还原炉料中的铁以硅酸铁形式存在时,主要进行直接还原,冶炼焦比较高;与传统高炉相比,高炉冶炼预还原炉料,可以大幅度降低焦比,但燃料比升高。     

炼铁系统低碳技术发展前景与途径

 现代高炉炼铁是以人造矿石和焦炭为物质基础的。现代高炉实现绿色低碳炼铁,需要从炼铁工序的层次优化工艺流程和关键技术,实现烧结、球团、高炉等多工序的协同优化。面向未来,在提高资源和能源利用效率的同时,基于现有技术推进采用低碳节能技术和先进工艺。对于烧结、高炉等传统工艺技术,要进一步研究并应用先进技术,提高生产效能、降低能源消耗和碳排放。持续研究推广绿色低碳烧结技术,如低碳厚料层烧结技术、烧结料面富氢气体喷吹技术、烧结返矿高效回收利用技术、低温烧结技术和热风循环烧结技术等,有效降低烧结过程的能源消耗和CO₂排放。充分利用中国精矿粉资源生产球团矿,提高球团矿产能和产量,进而提高球团矿入炉比率和炉料综合品位,有效降低碳素燃料消耗。提高高炉富氧率和喷煤量,持续提高风温、降低燃料消耗,提高高炉顶压和煤气利用率。有条件的高炉喷吹富氢气体以减少焦炭消耗,开发应用高炉炉顶煤气循环及CO₂脱除再利用(CCUS)等技术。研究解析了高炉炼铁工艺碳-氢耦合还原的热力学机理,讨论了在高炉内不同温度区域固体碳、CO和H₂的还原能力,提出了直接还原与间接还原的耦合匹配是实现最低燃料比的技术核心,探讨了高炉炼铁喷吹全氢/富氢气体的技术可行性和经济性。这些综合技术措施对于进一步降低高炉工艺流程的碳素消耗、减少CO₂排放具有显著效应。与此同时,设计先进合理的流程系统和耗散结构,优化工序界面技术,构建信息物理系统(CPS)实现炼铁工序协同高效、动态有序运行,这也是高炉炼铁工艺实现绿色低碳的关键共性技术之一,具有广泛的适用性和显著的应用效果。     

Numerical Simulation on Blast Furnace Operation with Hot Burden Charging

Blast furnace operation with hot burden charging was numerically simulated to preliminarily analyze its advantages and disadvantages.Multi-fluid blast furnace model was utilized to simulate hot burden charging operations under the conditions that the charging temperatures of pellet and coke were supposed separately or simultaneously as800℃.The results showed that,with hot burden charging,the furnace top temperature significantly increased in comparison to the conventional operation with cold burden charging.However,in-furnace temperature decreased,which decelerated the reduction rate of ferrous burdens.The concentrations of reducing gases were decreased in the furnace.The height of cohesive zone shifted downwards.When the charging temperatures of pellet and coke were simultaneously 800℃(PC800),coke rate,fuel rate and carbon emission rate were decreased by 13.4,22.1and19.25kg·t-1,respectively.The ratio of ore to coke,solid burden charging rate and hot metal productivity were increased by 4.79%,7.55kg·s-1 and 6.38%,respectively.Heat taken away by top gas and energy consumption per ton hot metal were increased by 68.97%and 6.40%,respectively.Generally speaking,hot burden charging was adverse to energy utilization of blast furnace.     

邯钢降低铁前焦粉比生产实践

针对邯钢高炉供焦流程长、落差大、焦炭容易破碎的问题,在科学论证的基础上,通过优化供焦流程、改造高炉槽下焦炭筛分、加强制度管理等措施,提高了焦炭的成焦率和使用率。在保证入炉焦炭粒度合格的前提下,铁前焦粉比从71.7 kg/t降低到40.1 kg/t,焦粉率从15.66%降低到8.74%,显著降低了焦炭消耗,平均铁水成本降低3.96元/t。     

现有主要炼铁工艺的优缺点和研发方向

 对现有主要炼铁工艺的优缺点和研发的方向做了简要评述。讨论了中国炼铁工艺的差距和努力方向。在今后相当长时期内大型高炉流程仍将是主要产铁设备,高炉流程优化的目标是用足设计炉顶压力,进一步降低能耗,应通过开发以煤代焦的新技术,将大型高炉的入炉焦比降低到200 kg/t以下,节省焦炭等优质资源、改善环保。降低铁水成本,减少污染物排放量,实现炼焦厂、烧结厂的清洁生产,建设生态型钢铁企业。直接还原炼铁工艺的研发方向是加强研究粉煤加压气化生产合成煤气及利用炼钢炼焦剩余煤气,用于大中型直接还原竖炉或流化床生产优质直接还原铁。完善改进引进的COREX 3000工艺,开发使用粉矿、粉煤的技术设备,开展创新非高炉炼铁技术,形成有中国特色的熔融还原工艺。