以精料为基础全面优化炼铁生产技术

一、２０００—２００１年和“十五”期间 炼铁系统生产的主要目标 目前,我国已成为世界炼铁大国,炼铁系统能耗占钢铁生产总能耗的７０％,而我国炼铁系统能耗又比国外先进水平高３０％,降低成本的潜力和作用巨大。纵观钢铁产品生产的全过程,降低成本的重任落在炼铁工序上。因此,降低炼铁系统成本对于提高我国钢铁产品的国际竞争能力具有举足轻重的作用。近年来各企业在结构调整、工艺和装备优化方面已做了大量工作并初见成效,现已有宝钢等企业的炼铁生产技术达到国际先进水平,济钢等企业结合国情也走出了节能降成本的路子,都为全行…     

以精料为基础 全面优化炼铁生产技术 节能降成本 提高经济效益——在2000年炼铁生产技术工作会议暨炼铁年会上的讲话(摘录)

1 1998～1999年炼铁系统生产的主要成绩和问题(略) 2 2000～2001年和“十五”期间炼铁系统生产的主要目标 目前,我国已成为世界炼铁大国,炼铁系统能耗占钢铁生产总能耗的70％,而我国炼铁系统能耗又比国外先进水平高30％,降低成本的潜力和作用巨大。纵观钢铁产品生产的全过程,降低成本的重任落在炼铁工序上。因此,降低炼铁系统成本对于提高我国钢铁产品的国际竞争能力具有举足轻重的作用。近年来各企业在结构调整、工艺和装备优化方面已做     

炼铁系统能耗分析及节能

通过分析近年首钢北京地区、首秦和迁钢炼铁工序能耗变化和能耗介质构成情况,阐明影响炼铁工序能耗的主要能耗介质消耗,说明回收能源、降低焦炭消耗和提高喷煤对炼铁工序能耗的影响.通过与宝钢先进指标的对比,在节能潜力分析基础上,提出炼铁系统节能对策,为国内外钢铁企业炼铁节能提供参考.     

长流程钢铁企业炼铁节能技术探讨

为了实现炼铁能耗的最低化和效益的最大化,通过工序能耗对标,发现炼铁系统各工序都具有节能潜力,围绕重点环节总结了炼铁、焦化、烧结工序节能技术及综合节能节电技术,结合企业节能实践,提出了节能建议,即优化节能管理、对标挖潜,积极引进先进适用技术、强化工序节能,注重钢铁企业节电与发电技术改造。     

马钢高炉炼铁工序能耗预测模型

根据马钢高炉炼铁工序的生产数据,分析了影响马钢高炉炼铁工序能耗的相关工艺参数,并找出了影响炼铁工序能耗的关键性因素.通过分析影响炼铁工序能耗的各关键因素的相关关系及对能耗的影响规律,应用SPSS软件建立了炼铁工序能耗预测模型.另外,分析了影响焦比和喷煤比的主要因素并建立了相应的预测模型.炼铁工序能耗预测模型的可靠性高,...     

能耗达全国领先水平的烧结矿工序

武钢炼铁总厂烧结矿工序坚持以自产蒸汽代替外网蒸汽，强化能源管理降低电耗，取得可喜成效。2008年烧结矿工序能耗为59．64kg/t，与上年同比降低成本1．45kg／t，创该厂历史最好水平，实现了公司提出的烧结矿工序能耗“破6见5”目标，已步入全国冶金烧结系统工序能耗特级单位先进行列，居全国烧结系统领先水平，全年工序能耗降低创效益2690万元。     

高炉炼铁过程多目标优化模型的研究及应用

基于高炉炼铁过程的物质与能量守恒,采用多目标优化方法,建立了以能耗、成本及CO2排放为目标的高炉生产过程优化数学模型,并将该模型应用到某大型钢铁企业.编制程序得出优化结果,经与实际生产数据比较,验证了模型的正确性.优化结果表明:能耗、成本和CO2排放量均有不同程度降低.同时,利用模型分析了焦比、煤比、烧结矿品位等因素对高炉炼铁生产过程的影响,提出了高炉节能、降耗、减排的方向和措施.     

宝钢炼铁技术进步

对宝钢在调整原燃料结构、降低原燃料成本、提高和稳定高炉产能、降低炼铁能耗等方面所做的工作进行了总结。通过优化高炉操作参数，燃料比和工序能耗不断降低。     

高风温是节能降耗工作的重点

炼铁系统（包括烧结、球团、焦化、炼铁工序）的能耗占钢铁联合企业总能耗的70％，而炼铁工序占约50％，污染物的排放三分之二也来自炼铁系统。所以说，钢铁工业节能降耗工作的重点在炼铁系统。     

我国炼铁工业能耗的现状与前景

炼铁工序能耗(包括焦化、烧结、炼铁三个系统)占吨钢能耗50%左右,其中炼铁系统能耗占吨钢能耗38.4%.因此,降低炼铁的能耗对钢铁工业和整个国民经济的节能具有重要意义.现就重点厂高炉能耗的现状与节能前景进行分析研究.一、重点厂高炉能耗的现状鞍钢等15个重点厂高炉1980年炼铁平均的能耗情况见表1.它们的生铁产量分别占     

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。     

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。     

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)。     

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。     

适应高比例球团冶炼的高炉系统设计与生产实践

 当前中国钢铁工业面临着节能减排、绿色发展等多重压力,呈现出减量化和创新性发展的新形态。在非高炉炼铁关键技术取得重大突破及大规模应用前,以高炉为主的炼铁工艺在一段时间内仍将保持主体地位。而高比例球团冶炼是当前中国高炉炼铁的发展方向,是未来钢铁工业实现减污降碳的必然趋势。为了进一步推动高比例球团技术的研发与应用,从球团矿的物理化学性质出发,阐述了球团矿在高炉内的行为,分析了限制球团矿比例提高的因素,从冶金反应机理到工程实践总结了未来高比例球团冶炼的高炉系统设计发展方向,提出以低碳绿色为前提、以资源和能源利用为基础、以智能化装备为支撑的高炉设计理念。通过对比分析国内外多种高炉炉型、冷却系统、炉缸炉底设计方案,重点分析了多段式炉身、全铸铁冷却壁、串罐无钟炉顶在高比例球团冶炼中的优势,归纳了矿焦槽、热风炉及自动化检测与模型控制等技术特点,给出了适应高比例球团冶炼的高炉系统设计建议。根据球团矿在高炉内的反应机理以及操作炉型对强化冶炼的影响,提出合理的炉料结构的确定方法,最佳的炉料碱度控制标准,以及装料、送风、出铁、热、渣等操作制度。最后,通过高炉冶炼实践,验证了高比例球团冶炼技术经济指标的进步,为今后高比例球团冶炼高炉系统设计及优化方向奠定了基础。     

超大型高炉高球比低碳冶炼技术应用

为实现低碳炼铁生产,首钢基于秘鲁矿粉资源高品位低硅含量的特点,确定了高炉高球团比例冶炼的技术路线。依据炉渣碱度平衡、球团性能和炉料结构软熔性能试验研究,开发出35%碱性球团矿 + 20%酸性球团矿+ 40%烧结矿 + 5%块矿的高炉基础炉料结构。根据高比例球团矿同时抑制边缘和中心的特性,通过料序控制减少球团在边缘与中心的分布,实现酸碱性炉料的均匀混合,并采用中心加焦布料方式开放中心、适当疏导边缘,以稳定煤气分布。在活跃炉缸基础上,通过高富氧高顶压控制炉腹煤气指数来降低压差提高冶炼强度。低渣比下通过提高镁铝比至0.60~0.65来改善脱硫排碱能力。55%球团比例下高炉实现了高效稳定顺行,平均利用系数达到2.3 t/(m3·d),渣比低于220 kg/t,燃料比降至480 kg/t,炼铁系统碳排放降低8.6%。     

煤制气直接还原铁两段串联流程估算

为了降低直接还原铁能耗,根据试验数据研究了煤制气直接还原铁两段串联流程。串联流程中第一段竖炉用煤制气粗煤气余热和含碳球团冶炼直接还原铁,含碳球团以焦粉、半焦粉或无烟煤粉为还原剂,铁精矿、无机黏结剂混合后加压制作,电炉熔化直接还原、脱硫和生产水渣。串联流程中第二段竖炉以第一段净化后的炉顶煤气为第二段直接还原铁还原气,以氧化球团为原料。结果表明,煤制气直接还原铁两段串联流程估算能耗为394.8kg/t;与铁水比可比能耗为487.8kg/t,比高炉低41.2kg/t,生产过程中产生的污染物和温室气体排放低于高炉,接近天然气直接还原铁。     

包钢高炉炼铁优化配矿平台的开发与应用

为了降低高炉炼铁系统原料成本,实现自铁矿石采购到高炉炼铁全过程协同优化,开发了一个高炉炼铁全系统、全流程优化配矿平台.全流程是指从铁矿石采购到高炉产出铁水的整个工艺流程,全系统是指钢铁企业所有高炉炼铁整体系统.优化配矿平台包括数据库系统、单座高炉优化配矿平台、全系统高炉优化配矿平台、生产数据采集与分析平台4部分.平台以...     

高炉富氧喷吹还原性气体工艺分析

为降低高炉炼铁中固体碳耗、高效利用冶金高温副产煤气,提出高炉富氧喷吹还原性气体工艺流程,建立基于物料平衡与热平衡的高炉数学模型,并修正了理论燃烧温度计算公式.应用该模型分别对传统高炉、炉缸富氧喷吹还原性气体以及炉身喷吹循环煤气的炼铁流程进行技术参数分析.结果表明,炉缸富氧喷吹还原性气体以及炉身喷吹循环煤气的炼铁流程中,...     

炼铁系统节能减排技术的现状和发展

随着科技手段的进步,现代的高炉炼铁技术已经得到充分的发展。然而从资源、能源及环境的角度看,高炉炼铁系统仍然面临着严峻的压力,烧结、焦化、高炉的能耗及污染不容乐观。从不同方面分别介绍了国内外炼铁系统的节能减排的重要方法,围绕含铁原料、燃料、高炉系统分别介绍了烟气脱硫、干熄焦技术、TRT发电技术、全氧高炉- 煤气自循环技术及炉渣的综合利用等几种典型工艺,以及其对炼铁系统节能减排的主要作用,并通过研究提出了中国高炉节能减排的发展方向。