浅谈高炉节能降耗

常 勇  

（安徽贵航特钢生产技术部  池州  247100）

摘  要：钢铁企业的能耗70%在炼铁，推行节能降耗势在必行。高炉节能的途径和方向主要是以顺行为基础，强力推行低Si冶炼，增加廉价的热源，以低热消耗或减少热损失为手段；以能源的二次回收利用获得节能最大化。

关键词: 高炉  节能降耗

1  概述

目前国内的经济环境和钢铁行业产能过剩的现状，据中钢协信息发布2012年全国生铁、粗钢、钢材产量分别为65791万吨、71654万吨、95186万吨，同比分别增长3.7%、3.1%、7.7%。2013年计划新增炼铁产能约4000万吨，但2013年3月上旬全国粗钢日均产量为208.46万吨，旬环比增长2.48%创历史新高。这给钢铁企业的生存和发展带来了巨大的压力，节能降耗是企业的经济效益最大化和竞争力不断增强的有效手段，高炉节能的途径和方向主要是以顺行为基础，强力推行低Si冶炼，增加廉价的热源，以低热消耗或减少热损失为手段；以能源的二次回收利用获得节能最大化。

2  增加廉价热源

2.1  提高热风温度

提高热风温度是降低焦比和强化冶炼的重要措施，采用喷吹技术后，使用高风温更为迫切。高风温能为提高喷吹量和喷吹效率创造条件。热风炉供给高炉热风的热量约占炼铁生产耗热的四分之一。目前的风温水平一般为1000℃～1200℃、高的为1250℃～1350℃，高风温是高炉最廉价，利用率最高的能源，风温每提高100℃可降低焦比8～20kg，可提高产量2%～3%。提高风温还可加快风口前焦炭的燃烧速度，热量更集中于炉缸，使高温区域下移，中温区域扩大，有利于间接还原发展，直接还原度降低，有利于降低焦比。

2.2  提高煤比

提高煤比和提高置换比，可以降低焦比，利用焦炭和煤的差价获得经济效益，富氧高风温大喷煤量技术，可实现高炉喷煤比在180-200kg／t铁以上。高炉喷吹煤粉是炼铁系统结构优化的中心环节，可以实现节焦增产、降低生铁成本。提高煤比后煤气量增大，初始煤气分布发生变化，为保证两道合适的煤气流，在适当开放中心，抑制边缘的同时，防止中心过吹和边缘过重，给顺行带来困难，在实际的操作当中煤比的提高限度应当根据焦炭质量、富氧率等因素来确定，以保证合理的理论燃烧温度和煤气流的分布，避免热制度、造渣制度和煤气流分布的失常，导致破坏高炉的顺行，提高煤比的措施有以下几点：（1）  提高热风温度：热风温度升高l00℃，可使炉缸理论燃烧温度升高60℃，允许多喷30~40kg／t煤粉。

（2）  进行富氧鼓风：富氧率提高1％，炉缸理论燃烧温度升高40~50℃，允许多喷煤粉20~30kg／t。

（3）  进行脱湿鼓风：理论上风中每增加1%的湿度，需要有提高72℃风温来补偿，每1%的湿度相当于8g/m3鼓风。风中每增加1g水，需要9℃热风来补偿。实际高炉鼓风含1g/ m3水后，会有H2的产生，有利于铁矿石还原，是个放热反应。实际鼓风增湿1g/m3,只要6℃风温来补偿。鼓风湿度每降低1g／m3，理论燃烧温度升高6~7℃，允许多喷3~4kg／t煤粉。（由于我厂处于江南雨水充足，正在极力改善）

3  降低热耗或热损

高炉的长期稳定顺行，最大限度的减少崩、悬料和休风率，减风率等就是一种节能，因为在处理炉况或休风的过程中热量损失较大，需要补充大量的热量。保证高炉的顺行和节能降耗要从以下方面着手。

3.1  焦炭质量

焦炭从炉顶加入高炉后，经过料柱间的摩擦与挤压，以及其它各种反应的影响，粒度组成变化很大，在炉内产生一定数量粉末。粉末多，使料柱透气性恶化，炉缸中心易堆积，高炉不易接受风量和风温，燃料喷吹量也受到限制，焦炭质量与主要参数的关系如表所示。

焦炭质量与主要参数的关系

3.2  精料技术

精料工作是高炉的基础，是核心竞争的优势、是成本领先的关键。精料水平在节能中有重要的作用、也是优化炉料结构、影响消耗的重要因素。①高品位是精料技术的核心，入炉品位提高1%，炼铁焦比下降1.5%，生铁产量提高2.5%。②提高原燃料强度可降低炼铁燃料消耗。烧结、球团转鼓强度提高1%，高炉产量升高1.9%，焦比下降。熟料比提高1%，炼铁焦比下降2～3 Kg/t。③原料成分要稳定：碱度波动＜±0.5%，含铁品位波动1%，高炉产量会影响3.9～9.7%，焦比变化2.5～4.6%；碱度波动0.1，高炉产量会影响2.0～4.0%，焦比变化1.2～2.0%。④原燃料粒度要均匀，减少炉料填充效应，提高煤气透汽性和炉料间接还原度。间接还原度每增加1%，炼铁焦比下降6～7 Kg/t。将烧结矿12.7～38mm粒度与6.4～12.7mm粒度进行分级入炉，可降比6%。块矿入炉粒度由10～40mm降到8～35mm可降焦比3%。矿石还原度提高10%，焦比可下降8～9%。矿石低温还原粉化率升高5%，产量下降1.5%，焦比升高。⑤减少入炉料粉末：<5mm的粉末炉料所占比例要控制在5%以内，粒度在5～10mm的比例要小于30%。入炉粉末减少1%，焦比下降0.5%，生铁产量提高0.4～1.0%。

影响炼铁燃料比变化因素：

3.3  控制生铁中Si含量

高炉冶炼低硅铁有节焦增产的效应，并对炼钢生产有益（减少炼钢过程的脱Si工作量，是实现少渣炼钢的基本条件之一）。生铁含硅降低0.1%，可降低燃料比4~5kg/t。我厂一号高炉从2012年10月份开始实施低Si冶炼（Si控制在0.25~0.5之间）高炉冶炼低硅铁的条件是：原燃料质量要稳定，高炉生产稳定顺行，选择好适宜的炉渣碱度。操作当中要关注风量和风压的变化及料速的快慢等因素，准确掌握炉温的发展趋势，坚持早动、小动和少动的调剂原则，防止炉温大幅度波动，给炉况带来波动。

3.4  选择适宜的冶炼强度

在一定的生产条件下，有一个对应于最低焦比的最适宜的冶炼强度。冶炼强度过低或过高都会使焦比升高。当冶炼强度过低时，煤气量太少，煤气分布变差，煤气能量利用变坏，焦比升高，冶炼强度过高时，会出现管道，煤气分布不均，热能与化学能利用变差，也使焦比升高。因此选择适宜的冶炼强度也可以达到节能降耗的目的。

3.5  富氧鼓风

空气中的氮对燃烧反应和还原反应都不起作用，它降低煤气中CO的浓度，使还原反应速度速度降低，同时也降低燃烧速度，因为氮气存在，煤气体积很大，对料柱的浮力增大。根据资料显示：风中含氧21%增至25%，增产3.2%～3.5%；风中含氧25%升到30%，增产3%。每富氧1%，增产4.76%，风口理论温度升高35～45℃，允许多喷煤10～15Kg/t，节焦比1%，煤气发热值升3.4%。

3.6  高压操作

高压操作不利于SiO2的还原，强化了渗碳过程，故有利于冶炼低硅铁；一定程度降低焦比。高压操作煤气体积减小，流速降低，压头损失减少，有利于煤气热值充分传递给炉料，促进高炉顺行和节能。提高炉顶压力1Kpa，可增产10±2%，降焦比3～5%，有利于冶炼低Si铁，提高TRT发电能力，煤气中CO2含量提高0.5%，可降燃耗10 Kg/t，降工序能耗8.5 Kgce/t。

贵航特钢一号高炉近几月的经济技术指标

4  能源的二次回收利用

4.1  高炉炉顶煤气压差发电技术（TRT）

TRT发电能力是随炉顶煤气压力而变化，炉顶压力和发电量成正比，一般每吨生铁可发20～40度电。干法除尘，可提高发电量30％左右。因煤气温度每提高10℃，发电透平机出力可提高3％。根据我厂目前TRT发电基本已达到40度/t，经济效益显著。

高炉鼓风能耗约占炼铁工序能耗10％～15％，采用TRT装置可回收高炉鼓风机能量的30％左右，可降低炼铁工序能耗11～18 Kgce/t。 

4.2 调整、回收放散煤气

调整煤气管道压力:由2012年7月的12Kpa调整至现在的20Kpa，平衡了全公司煤气使用量。白灰生烧率由调整前的15%下降至10%，使白灰理化指标大幅提高。特别是白灰窑停用了2台煤气加压机(电费年节约近两百万)。

由于二号高炉在建，有待将富余放散的煤气回收用来煤气余热发电。

5  管理降耗

制订统一的操作方针，强化细节操作，要求稳定用风，均衡料速，严禁超料速和在低[Si]、低铁温情况下跑料。根据不同冶强水平、品位、原燃料变化掌握好综合焦比，保证各项参数受控。采用正确的手段对高炉运行进行调整，确保高炉生产稳定顺行，“高产、优质、低耗、长寿”。

6  结束语

综上所述高炉炼铁要保持合理操作炉型，实现炼铁生产的“高效、优质、低耗、长寿、环保”。稳定顺行是组织炼铁生产的灵魂。高炉节能的措施有很多，但高炉节能各因素之间也是相互制约的，要充分结合高炉的炉役、操作的技术水平、设备参数等因素，制定符合本高炉实际的节能方案，以达到节能较好的目的。

参考文献：

          高炉炼铁新工艺、新技术实用手册。陈达士主编。  

            炼铁工艺、解广安主编。