我国中型高炉的技术进步和今后的发展方向

zhaogs · 发表于 2006-12-6 22:05:05

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我国中型高炉主要集中在地方骨干钢铁企业，容积多在２００―７５０ｍ３之间（多数是３００－４００ｍ３），共有１４０座左右，生铁产量约占全国总产量的三分之一，是一支重要的炼铁力量。近年这批高炉技术发展异常迅猛，取得了可喜的成就。
一、近几年的技术进步
这批高炉技术的进步，外部是由于市场需求的拉动；内部是由于炼钢能力的发展，铁水供不应求。为了增加生铁产量，各厂除了陆续增建高炉以外，同时还大力提高现有高炉的利用系数。从上表可见他们的利用系数是很高的。提高利用系数多从两方面着手：一是提高冶炼强度（综合冶炼强度多在１．６以上）；二是降低焦比，发展喷煤（煤比多在１００ｋｇ以上）。而在技术措施上主要有下列几点。
１、精料
精料既有利于提高冶炼强度，又有利于降低焦比和燃料比，是近几年中型高炉大幅度提高利用系数的基础。从表中可以看出，他们的焦炭质量好，矿石品位高，熟料比高，渣铁比低。焦炭强度指标Ｍ４０多在８０％左右，Ｍ１０多在７％以下或７％左右；灰分多在１２％左右，含硫也很低。入炉矿石含铁高达５８％－６０．４５％，熟料比９０％以上，渣铁比３００ｋｇ左右或３００ｋｇ以下。普遍重视原料混匀工作，许多厂建了混匀料场。为了提高烧结矿的质量和产量，许多厂采用了小球烧结（或球团烧结）技术。为了优化炉料的综合冶金性能，许多高炉采用了高碱度烧结加酸性球团（或再加部分块矿）的炉料结构。他们精料的总体水平已经超过了许多大高炉的水平，有的已经达到了宝钢高炉的水平（２００１年宝钢入炉矿品位６０．４９％，熟料比８２．６４％，焦炭灰分１１．１５％，含硫０．５２％，Ｍ４０８９．５２％，Ｍ１０５．５％）。
２、采用高压操作技术
过去中型高炉多数是常压操作，并且在炼铁界曾经形成一种见解，认为中小型高炉本身易于强化，无需采用高压操作技术。近几年我国中型高炉为了提高利用系数，纷纷采用了高压操作技术，不过炉顶压力还不够高，多在４０－１００ｋＰａ之间。实践证明高压操作技术对大、中型高炉都是有效的，中型高炉同样需要高压技术，高压操作对近几年中型高炉的强化起了显著的作用。此外，随着冶炼强度和炉顶压力的提高，一般都换了较大的鼓风机，例如３００－３８０ｍ３的高炉多采用１２００－１４００ｍ３／ｍｉｎ的鼓风机。
３、逐步采用无钟炉顶
中型高炉的炉喉直径较小，从布料角度看，它们对无钟炉顶的必要性不如大高炉那样大，而且过去中型高炉多是常压操作，大、小钟磨损问题不太突出，所以过去炼铁界许多人认为中型高炉无需采用无钟炉顶。但随着近几年中型高炉冶炼强度不断提高，特别是采用高压操作后，大、小钟磨损加快了，许多中型高炉纷纷采用了无钟炉顶，收到了既改善布料又延长炉顶寿命的良好效果。中型高炉采用无钟炉顶也有一个具体问题，那就是中型高炉料批小，普通无钟炉顶的料流调节阀用于中型高炉，旋转流槽转很少圈数料就布完了，达不到应有的均匀布料效果。在这方面我国开发的ＳＳ型无料钟的料流调节阀有独到之处，即使用于３００ｍ３高炉也能达到需要的布料圈数（例如８－１０圈），而使其达到均匀布料的效果。
４、积极采用喷煤技术，不断提高喷煤量
高炉喷煤除了可以代替焦炭，促进提高风温，改善冶炼条件，增加调节手段，带来显著经济效益等大家公认的好处外，它还可以延长炉料在炉内停留的时间，提高煤气利用率。这点对于采用超高冶炼强度、冶炼周时很短的中型高炉来说是很重要的。近几年中型高炉的喷煤发展很快，许多高炉年平均煤比达到了１００－１３０ｋｇ。按这批高炉的原、燃料条件，喷煤量仍有进一步增加的余地，煤比达到１５０－２００ｋｇ也是可能的，因此预计喷煤量还将继续提高。
５、采用富氧鼓风技术
近几年许多中型高炉采用了富氧鼓风技术。富氧鼓风既有利于提高产量，又有利于增加喷煤量（它可以加速煤粉燃烧，平衡理论燃烧温度），降低焦比。但由于氧气价格较高，一般富氧率较低，多在１％－２％之间。
６、高风温技术取得显著进展
我国中型高炉的风温水平正逐步向大高炉逼近，许多高炉年平均风温达到1000℃以上，个别达到１１００℃以上。３００ｍ３级高炉中，许多采用了球式热风炉，有的采用了ＺＳＤ式热风炉，有的采用了顶燃式热风炉，还有的采用了外燃式热风炉。为了解决煤气热值低的问题，有的对煤气和助燃空气进行了“双预热”。这些措施都收到了很好的效果。
７、广泛采用高炉煤气干法（布袋）除尘技术
高炉煤气采用干法除尘技术，可节水，减少环境污染，提高煤气热含（含水少，温度高），提高煤气质量。我国３００ｍ３级（及以下）高炉炉顶煤气采用干法布袋除尘技术已有多年，技术成熟，正日益推广。它和球式热风炉一起，成为我国中型高炉的两大特色。
８、积极采用长寿技术
随着中型高炉冶炼强度和产量的提高，炉子寿命短的问题越来越突出，有的高炉两年就要中修，有的未到大修期炉缸就出现险情，有的甚至出现烧穿事故。为此采取了一系列对策。炉缸、炉底过去用高铝砖或粘土砖砌筑，炉底没有冷却，现在普遍采用自焙炭砖和高铝砖综合炉底，有的进而采用了微孔焙烧炭砖和陶瓷杯结构，炉底普遍增加了水冷措施。炉腹、炉腰及炉身下部过去多是普通铸铁冷却壁，现在多改为球墨铸铁冷却壁，有的改用铸钢冷却壁，有的正考虑采用铜冷却壁。一批水质不好的高炉已改用软水密闭循环冷却技术。此外在操作方面普遍重视疏通中心气流，抑制边沿气流，以减缓炉衬侵蚀。由于采用了这些长寿技术，较好的高炉寿命已达到８年以上，一代炉役单位炉容产铁量达到了６０００吨。
９、降低生铁含Ｓｉ降Ｓｉ有利于降低焦比，提高产量，对炼钢也有利。近几年中型高炉由于精料水平提高和高炉操作的改进，生铁含Ｓｉ较过去降低很多，一般达到０．５％－０．６％水平，有的甚至降到０．３％－０．５％水平。同时含Ｓ一般也降到０．０２％－０．０３％水平。

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zhaogs · 发表于 2006-12-6 22:09:54

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我国中型高炉的技术进步和今后的发展方向

１０、自动控制水平有显著提高
普遍增加了炉缸、炉底和炉身的温度检测点，以便及时了解高炉内衬的温度变化情况。许多高炉安装了炉喉十字测温装置，随时可以了解煤气分布情况。越来越多的高炉炉顶安装了红外摄像仪，可以直接观察到炉顶设备工作情况和布料情况。普遍采用了计算机对高炉各参数、上料系统和热风炉进行数据采集处理和监控操作。有些高炉还采用了浙江大学开发的计算机优化操作系统，取得良好效果。
二、今后发展的方向
我国中型高炉技术发展到今天，几乎所有大高炉采用的先进技术都采用了或正准备采用。今后发展的方向是什么呢？笔者个人看法如下。
１、扩大喷煤能力，提高喷煤量
目前这批高炉的煤比多在１００－１３０ｋｇ之间，而按其原、燃料条件（渣量３００ｋｇ左右，焦炭很好），完全有条件把煤比提高到２００ｋｇ左右。这个提高煤比的潜力不发挥出来，十分可惜。因此，应该积极扩大喷煤能力，把煤比提高到２００ｋｇ左右。提高煤比时，应相应适当提高鼓风富氧率。
２、大力提高风温
目前许多中型高炉虽然风温已达到１０００℃以上，但和国内外先进水平比，仍有很大差距。应配合提高煤比，把风温提高到１２００℃左右。
３、增加和完善环保设施，改善环境
环境保护问题越来越受到人们的重视，中型高炉的环保设施一般比较差，应积极加以改进。
４、采用铜冷却壁，进一步延长高炉寿命
一段时间有些人认为铜冷却壁价格昂贵，只有大高炉才需要，才用得起，中、小型高炉则用不起或不那么需要。其实，目前中型高炉冶炼强度高，炉腹、炉腰和炉身下部温度波动比大高炉更大，更频繁，更需要铜冷却壁来适应这样恶劣的工作条件。至于价格高低更不应成为妨碍中型高炉采用铜冷壁的因素，关键看有没有效益。使用铜冷却壁虽然一次投资较多，但由于它可以成倍地延长高炉寿命，节约大修费用，减少停产损失，经济效益是非常好的。据统计国外已有４５座高炉采用了铜冷却壁，国内武钢、本钢、首钢和攀钢各有一座高炉也已采用铜冷却壁，还有些高炉正准备采用铜冷却壁。他们都做过技术经济分析，证明效益是好的，而使用的实际情况也很好。铜冷却壁用于大高炉效益好，用于中型高炉也同样效益好，因为中型高炉炉容小，使用的量也少，投入的钱也比大高炉少。此外，铜冷却壁现在国内也能制造，质量还比进口的好，而价格比进口的低。中型高炉使用铜冷却壁的时机成熟了。
５、利用高炉大修或中修机会扩大炉容
目前有些中型高炉由于冶炼强度过高，炉子运行状况并不稳定，导致焦比和燃料比过高。而采用超高冶炼强度乃是因为炼铁能力不足迫不得已而为之。因此应该利用大修或中修机会把炉容扩大，在维持原来产量的基础上，将冶炼强度降到适当的水平。这样，燃料比将会降低，预计会取得很好的经济效益。
６、进一步提高炉顶压力并采用炉顶余压发电技术回收余能
目前我国中型高炉虽然已普遍采用了高压操作技术，但炉顶压力偏低，多数在３０~７０ｋＰａ之间，只有个别高炉超过１００ｋＰａ，未能充分发挥高压操作的优势。其实，中型高炉比大型高炉更容易提高炉顶压力，因为炉子小，各种承受压力的设备和阀门都小，更容易解决承载能力和密封问题。今后新建或改造的中型高炉应该同大型高炉一样，把炉顶压力提高到２００ｋＰａ左右，老的中型高炉也应该借中修或大修的机会把炉顶压力提高到１５０ｋＰａ左右。在提高炉顶压力的同时，相应配置轴流式鼓风机以提高鼓风压力，并采用炉顶余压发电技术（ＴＲＴ）回收余能。根据大型高炉的经验每吨铁可发电２０ｋＷｈ以上，而采用煤气干法除尘的高炉，其ＴＲＴ发电量又比湿法除尘多３０％以上，效益更佳。采取这项措施将更有利于提高高炉的利用系数，降低能耗，必将获得可观的经济效益。

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