高爐煉鐵工藝關(guān)鍵技術(shù)簡介

王維興

鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是能源消耗的大戶，約占我國總能耗的16.3%，占全國GDP的3.2%。隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的快速發(fā)展，鋼鐵需求量還要增長，隨之帶來能耗的急劇增加，污染物排放加劇，產(chǎn)業(yè)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳。因此，推進(jìn)鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排，對加快鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，切實(shí)轉(zhuǎn)變鋼鐵工業(yè)發(fā)展方式，促進(jìn)節(jié)約、清潔和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

煉鐵系統(tǒng)能耗、污染物排放、生產(chǎn)成本約占鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的70%，高爐的能耗占鋼鐵企業(yè)總能耗的近50%。高爐煉鐵所需能源78%是由碳素（焦炭和煤粉=燃料比）燃燒提供的，熱風(fēng)提供19%的能量，爐料化學(xué)反應(yīng)熱占3%。因此，降低燃料比是煉鐵節(jié)能減排、降低生產(chǎn)成本的主攻方向，也需要加快推廣煉鐵系統(tǒng)的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)，積極探索、研發(fā)、加快燒結(jié)、焦?fàn)t、高爐煉鐵工程化的關(guān)鍵技術(shù)。

1.燒結(jié)、球團(tuán)工序

1.1 需要加快推廣的關(guān)鍵技術(shù)

（1）原料綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價技術(shù)(采購、物流、貯運(yùn)和鋼鐵冶煉最終效益)和管理技術(shù)；

（2）原、燃、輔料的高效加工(破碎、細(xì)磨、干燥、再細(xì)磨)技術(shù)；

（3）高精度及微量精確自動稱量配料設(shè)備及技術(shù)；

（4）高效強(qiáng)力混合、高效強(qiáng)化造球和大型圓盤造球機(jī)高效強(qiáng)化造球、生球篩分、破碎技術(shù)；

（5）高配比褐鐵礦、高鐵、低硅燒結(jié)技術(shù)；

（6）提高燒結(jié)煙氣和冷卻廢氣的余熱發(fā)電效率。

（7）成熟、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的燒結(jié)煙氣綜合治理技術(shù)（脫硫、脫硝、除二噁英、除塵等）。

1.2 需要積極探索、研發(fā)、加快燒結(jié)工程化的關(guān)鍵技術(shù)

（1）新型低漏風(fēng)率、長壽命、高質(zhì)量和高效節(jié)能型大型燒結(jié)機(jī)、帶式焙燒機(jī)、鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯氧化球團(tuán)成套設(shè)備設(shè)計(jì)和制造技術(shù)；

（2）新型燒結(jié)機(jī)偏析布料、雙層布料鋪料、液壓調(diào)速梭式和擺頭布料、改善料層透氣性技術(shù);

（3）厚料層燒結(jié)(＞800mm)和高球?qū)颖簾夹g(shù)；低能耗點(diǎn)火、低水、低碳、低風(fēng)量的燒結(jié)工藝技術(shù)；

（4）減少煙氣排放量的熱廢氣返回循環(huán)利用燒結(jié)新工藝技術(shù)，燒結(jié)廢氣脫硫脫硝(NOx、二噁英)、余熱發(fā)電一體化的燒結(jié)技術(shù)；

（5）先進(jìn)的燒結(jié)礦整粒、分級技術(shù)；

（6）可大幅度降低燒結(jié)燃耗、提高燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量的新型添加劑、催化助燃劑技術(shù)；

（7）球團(tuán)升溫-焙燒-冷卻的熱工工藝(物料平衡、熱平衡和風(fēng)流圖)數(shù)學(xué)模型和控制技術(shù)；

（8）最低原、燃料消耗的途徑的燒結(jié)球團(tuán)過程“物質(zhì)流”、“能量流”分析技術(shù)；

（9）造球混合原料水分、粒徑、球團(tuán)生產(chǎn)過程工藝參數(shù)在線測定和自動調(diào)節(jié)；燒結(jié)、球團(tuán)生產(chǎn)終點(diǎn)精確控制、模糊控制技術(shù)和智能化操作管理專家系統(tǒng)等先進(jìn)的自動化技術(shù)；

（10）赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦球團(tuán)、熔劑性球團(tuán)、低膨脹和低還原粉化球團(tuán)礦生產(chǎn)技術(shù)；

（11）還原性燒結(jié)礦、復(fù)合燒結(jié)等新燒結(jié)法的生產(chǎn)技術(shù)。

2.煉焦關(guān)鍵技術(shù)

2.1 需要加快推廣的關(guān)鍵技術(shù)；

（1）6.25米大型搗固煉焦技術(shù)；

（2）7米大型頂裝焦?fàn)t工藝和裝備技術(shù)；

（3）采用高溫高壓鍋爐的CDQ技術(shù)；

（4）煤調(diào)濕和型煤煉焦技術(shù)；

（5）焦?fàn)t煤氣高附加值資源化利用技術(shù)；

（6）廢氣循環(huán)與多段加熱相結(jié)合、降低NOx排放的焦?fàn)t加熱組合燃燒技術(shù)。

2.2 需要積極探索、研發(fā)、加快焦?fàn)t工程化的關(guān)鍵技術(shù)

（1）低NOx排放的焦?fàn)t加熱燃燒技術(shù)；

（2）特大型現(xiàn)代化焦?fàn)t（炭化室高8m）的設(shè)計(jì)和裝備制造技術(shù)；

（3）焦?fàn)t荒煤氣上升管余熱回收技術(shù)；

（4）多用弱粘結(jié)煤生產(chǎn)高強(qiáng)度焦炭技術(shù)；

（5）配加廢塑料煉焦技術(shù)；

（6）關(guān)注和及時調(diào)研日本SCOPE21、美國CASP等國際新型煉焦技術(shù)；

3.高爐煉鐵關(guān)鍵技術(shù)

3.1 需要加快推廣的關(guān)鍵技術(shù)

（1）針對不同容積的高爐，合理的高球團(tuán)比、低塊礦比及進(jìn)一步提高入爐鐵品位的低成本精料技術(shù)；

（2）適應(yīng)大噴煤量強(qiáng)化冶煉的8%-15%高富氧鼓風(fēng)技術(shù)；

（3）高風(fēng)溫、高富氧率、大噴煤量條件下的低焦比，高爐長壽、穩(wěn)定順行冶煉操作技術(shù)；

（4）高流動性、高硫容量渣系的低硅生鐵冶煉技術(shù)；

（5）≥5000m3特大型高爐高效、低耗、長壽、穩(wěn)定生產(chǎn)的操作工藝技術(shù)；

（6）高爐壽命≥18年的冷卻器、耐火材料的使用、維護(hù)及快速修復(fù)綜合技術(shù)；

（7）高爐操作智能專家系統(tǒng)軟件平臺及相關(guān)信息的在線監(jiān)測預(yù)報(bào)技術(shù)；

（8）高爐煤氣干式除塵、余熱回收、發(fā)電量≥40kWh/t鐵的TRT壓差發(fā)電技術(shù)；

（9）大型高爐的爐型（爐腹角、高徑比、薄爐襯、深爐缸等方面合理性）合理優(yōu)化技術(shù)；

（10）科學(xué)調(diào)劑爐況，優(yōu)化布料，高煤氣利用率（>50%），低燃料比技術(shù)。

3.2 需要積極探索、研發(fā)、加快高爐煉鐵工程化的關(guān)鍵技術(shù)

（1）≥1280℃的高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐技術(shù)；

（2）≥0.28MPa高壓爐頂設(shè)備和生產(chǎn)操作技術(shù)；

（3）高爐煤氣脫除CO2和循環(huán)利用技術(shù)；

（4）≥1350℃的高風(fēng)溫，富氧10%-20%并加熱、噴煤≥230kg/t、焦比≤260kg/t、生產(chǎn)率≥3.0t/m3.d的大型高爐低能耗高效生產(chǎn)技術(shù)；

（5）大型高爐一代爐役≥22年（或單位容積產(chǎn)鐵1.5萬t）綜合技術(shù)；

（6）每5秒鐘更新一次、類似多層CT的高爐爐缸耐材侵蝕及爐內(nèi)溫度和壓力分布曲線實(shí)時在線監(jiān)視技術(shù)；

（7）噴吹焦?fàn)t煤氣量≥100m3/噸鐵，煤比≥120kg/噸鐵的低炭冶煉技術(shù)；

（8）高爐煤氣深度凈化系統(tǒng)技術(shù)（≥4000Nm3/h，硫、砷和氯等雜質(zhì)含量≤1ppm，金屬氧化物粉塵含量≤ 5mg/Nm3）；

（9）高爐煤氣資源化利用制甲醇技術(shù)（規(guī)模≥1000t/a，總碳單程轉(zhuǎn)化率≥25%，綜合轉(zhuǎn)化率≥50%，正常運(yùn)行≥2000h）；

（10）焦炭、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦爐料及爐渣顯熱高效回收利用及≤400℃中低溫?zé)煔?、低壓蒸汽的低能余熱回收利用的裝備技術(shù)；

（11）高爐處理廢塑料、廢輪胎、木屑、可燃性?；壬鐣F廢棄物技術(shù)。