中國高爐煉鐵技術(shù)的進(jìn)展

陳誠

摘 要：隨著全球化的推進(jìn)，經(jīng)濟(jì)形勢、能源和資源的變化，我國高爐煉鐵技術(shù)得到了極大的發(fā)展，在穩(wěn)定操作、技術(shù)、高爐大型化以及高爐節(jié)能減排方面都有了一定的突破和進(jìn)展。本文圍繞中國高爐煉鐵技術(shù)的進(jìn)展這一主題展開討論。

關(guān)鍵詞：高爐；煉鐵；技術(shù)進(jìn)展

進(jìn)入21世紀(jì)，世界環(huán)境和鋼鐵工業(yè)就發(fā)生了變化，我國逐漸增加的生鐵產(chǎn)能，鋼鐵工業(yè)中煉鐵成為了對資源和能源消耗最大的部門。當(dāng)前，冶鐵原料不斷下降的質(zhì)量和價格上漲的能源和資源，使得世界環(huán)境中二氧化碳排放問題越來越需要有效的措施進(jìn)行解決。目前我國的高爐煉鐵技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了一定的進(jìn)展。

1 煉鐵過程中將能源和資源充分利用

在生產(chǎn)鋼鐵的過程中，煉鐵系統(tǒng)具有70%左右的能源消耗和資源消耗，在煉鐵過程中最迫切的任務(wù)就是對二氧化碳的排放量進(jìn)行削減。近年來，在高爐生產(chǎn)理念上我國已經(jīng)發(fā)生了很大的變化，以往我國的重心放在高產(chǎn)上，如今高效才是生產(chǎn)的核心理念，高效即在設(shè)備利用、能源利用、資源利用上都做到高效。在此基礎(chǔ)上，許多廠的高爐都在噴吹塑料、噴吹煤粉，對還原效率和熱效率進(jìn)行提高，對焦比、燃料比進(jìn)行降低，對于熱量最大程度上進(jìn)行回收，從而使得二氧化碳的排放得到控制降低。

1.1 在低燃料比基礎(chǔ)上對高爐操作進(jìn)行強(qiáng)化

以往落后的高爐計量設(shè)備，會使得原本稱量燃燒掉的焦炭數(shù)量，使得每天出現(xiàn)每立方米高爐容積燃燒的焦炭量-冶煉強(qiáng)度。冶煉強(qiáng)度只能對高爐燃燒焦炭的能力進(jìn)行代表，這種能力與煤氣發(fā)生的能力相當(dāng)。為了使得高鐵操作強(qiáng)化，就需要促進(jìn)煤氣發(fā)生量增長，使用疏松料柱的方式，在這種情況下，就會降低爐內(nèi)煤氣的利用率，使得燃料比上升，出現(xiàn)越來越差的強(qiáng)化效果，難以促進(jìn)高爐利用系數(shù)的提高。

大范圍運(yùn)用富氧鼓風(fēng)、高壓操作技術(shù)，完備的高爐計測儀表，目前已經(jīng)對爐腹煤氣量進(jìn)行精確的計算，并通過此對高爐操作進(jìn)行控制。在對高爐冶煉進(jìn)行強(qiáng)化的過程應(yīng)該將其分為兩個部分，其一就是采用方法將爐腹煤氣效率進(jìn)行提高，將爐內(nèi)煤氣的化學(xué)能和熱能充分利用。其二就是對爐腹煤氣量進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶岣?，其控制可以通過最大爐腹煤氣量指數(shù)來實現(xiàn)。通過這種方式，不僅能夠使得燃料比保持較低的指數(shù)，還能對利用系數(shù)進(jìn)行提高。

1.2 研究高爐操作界限

將能源、資源進(jìn)行充分利用能夠保證高爐運(yùn)行的順利穩(wěn)定。高爐具有十分復(fù)雜的構(gòu)造，在其失常狀態(tài)下，處理起來十分麻煩，即使由經(jīng)驗豐富的操作專家進(jìn)行處理也只能按照其表象進(jìn)行，這對控制水平的提高來說具有非常不好的影響。在強(qiáng)化高爐界限的研究目標(biāo)中，會削減10.5%的二氧化碳，降低450kg/t的燃料比。出渣、出鐵不順，液泛、崩料、懸料阻礙著低燃料比操作的實現(xiàn)。在研究過程中，要將其機(jī)理發(fā)生以及其原因進(jìn)行明確。

目前越來越大型化的高爐，會增加下料的不穩(wěn)定因素，提高了崩料、懸料的頻率和可能性，為了對生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行保障，需要深入研究高爐下料行為。爐缸中心死料堆和風(fēng)口前循環(huán)區(qū)內(nèi)焦炭供應(yīng)的漏斗流區(qū)域?qū)Ω郀t下部具有很大的影響。為了實現(xiàn)生產(chǎn)的穩(wěn)定，就需要對高爐下部死料堆的透液性和透氣性進(jìn)行保障。研究下料異常和界限強(qiáng)化現(xiàn)象，主要為以下幾個方面：第一，熔體、煤氣不穩(wěn)定傳熱和偏流機(jī)理以及死料堆結(jié)構(gòu)的變化；第二，高爐穩(wěn)定運(yùn)行以及管道、崩料、懸料發(fā)生的原因；第三，煤氣的液泛、流態(tài)化以及界限流量現(xiàn)象。

如今科學(xué)化的高爐強(qiáng)化觀念，必然會精細(xì)化高爐操作制度和高爐操作方針。在研究后可以看出，爐腹煤氣量指數(shù)具有一定的界限，所以需要在低燃料比情況下，對冶煉高鐵的渠道進(jìn)行強(qiáng)化。

2 高爐節(jié)能降耗裝備進(jìn)展

2.1 節(jié)能降耗設(shè)備

第一，高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐。對熱風(fēng)拱頂溫度進(jìn)行提高是將更高的風(fēng)溫提供給高爐的前提。在缺乏高熱值煤氣的情況下，為了使得燃燒溫度提高，需要使用助燃空氣和預(yù)熱煤氣的方法。對頂燃式熱風(fēng)爐的燃燒器進(jìn)行開發(fā)，能夠縮小風(fēng)溫和拱頂溫度之間的差異。對送風(fēng)時間進(jìn)行縮短，從而使得風(fēng)溫和拱頂溫度之間的差異縮小。在利用效率上對熱風(fēng)爐進(jìn)行提高，從而促進(jìn)風(fēng)溫的提高。

第二，燃料利用范圍能夠通過噴吹煤粉進(jìn)行拓寬，使得寶貴的焦煤能夠節(jié)約使用，目前需要對煤焦置換比進(jìn)行提高，通過提高的措施能夠使得噴煤的利用效率得到提高。

第三，爐頂煤氣余壓發(fā)電和干式煤氣除塵。干式煤氣除塵能夠使得余壓發(fā)電裝置提高，提高后大約為35%的發(fā)電量。我國在全干式除塵上已經(jīng)取得了很大的成就和進(jìn)步。國產(chǎn)中也出現(xiàn)了爐頂煤氣發(fā)電和干式煤氣除塵裝置。目前需要對預(yù)防發(fā)電裝置和管道受到的煤氣結(jié)露的腐蝕問題進(jìn)行解決，目前我國對于4000m3以上的大型高爐還在進(jìn)行研究和探索。

2.2 大型化高爐

大型化能夠促進(jìn)能源、資源消耗降低，使得排放減少。在大型高爐建設(shè)上我國的裝備水平較為先進(jìn)，并且已經(jīng)實現(xiàn)了國產(chǎn)化。脫濕鼓風(fēng)、高溫?zé)犸L(fēng)爐、水渣?；b置、煤氣干式除塵技術(shù)、自動化系統(tǒng)、無料鐘爐頂、富氧鼓風(fēng)、爐前機(jī)械化、噴煤裝置、爐頂煤氣余壓發(fā)電裝置、銅冷卻壁等裝備是其采用的一些主要的裝備技術(shù)。

自動化的實現(xiàn)不僅能夠使得勞動強(qiáng)度降低，還能使得高爐具有穩(wěn)定的操作，定量化高爐操作參數(shù)。這是高爐技術(shù)從粗放型到精細(xì)化和集約型的轉(zhuǎn)變必然經(jīng)歷的道路。

3 結(jié)語

在未來很長時間內(nèi)，煉鐵生產(chǎn)的主流設(shè)備都將是高爐，高爐的主要發(fā)展方向為減排、降耗、節(jié)能以及大型化。本文就中國高爐煉鐵技術(shù)的進(jìn)展進(jìn)行了探討，首先需要在煉鐵過程中將能源和資源充分利用，在這一方面進(jìn)行了分析，主要通過低燃料比基礎(chǔ)上對高爐操作進(jìn)行強(qiáng)化，以及研究高爐操作界限的方式進(jìn)行。其次在高爐節(jié)能降耗裝備進(jìn)展方面進(jìn)行分析，具體從節(jié)能降耗設(shè)備和大型化高爐兩個點(diǎn)進(jìn)行研究。通過對中國高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)展的分析，可以對高爐今后的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測。

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