湖北新冶钢1780 m3高炉节能降耗实践

柯显峰,李 严,岳争超,张小毛

(湖北新冶钢铁前事业部炼铁厂,湖北黄石 435001)

湖北新冶钢1780 m3高炉节能降耗实践

柯显峰,李 严,岳争超,张小毛

(湖北新冶钢铁前事业部炼铁厂,湖北黄石 435001)

对高炉节能降耗工作进行了总结和分析,并结合湖北新冶钢1780 m3高炉自身特点,提出了一系列节能降耗措施,在高炉节能降耗方面取得了不错的成绩。

高炉;节能降耗;措施;操作

1 引言

目前全球钢铁行业陷入了前所未有的困境,国际市场形势萎靡,国内市场更是供大于求,严重饱和。钢铁企业利润空间被严重压缩,国内多家钢铁企业面临减产或停产的局面。炼铁系统作为整个钢铁联合企业的能源消耗大户,直接消耗的能源占钢铁生产总能耗的50%以上,而高炉能耗(炼铁工序)占炼铁总能耗的70%左右[1],因此如何搞好高炉的节能降耗工作显得尤为重要。

湖北新冶钢(以下简称新冶钢)1780 m3高炉于2011年8月16日投产,各项经济技术指标取得了不错的成绩。进入2014年后,受炉缸环炭温度偏高等因素影响,高炉被迫控风限产,较投产初期产量降低了约15%～20%,其他各项经济技术指标也有所下降。2015年新冶钢结合1780 m3高炉的自身特点,在强化原燃料质量的基础上,通过采取优化高炉操作、降低生铁中硅的质量分数、强化高顶压操作等措施,不断摸索和实践,在节能降耗工作方面取得了一定的成绩。

2 节能降耗措施

2.1 提高精料水平

精料是高炉强化的物质基础,强化高炉冶炼必须将精料放在首位。高炉想要取得更好的指标,更好的实现节能降耗的目标,需要努力提高精料水平。

2.1.1 提高综合入炉品位

2015年以前,矿价居高不下。新冶钢降本思路主要围绕配矿进行,导致综合入炉品位偏低,仅56%左右。进入2015年后,随着国际矿价不断下跌,新冶钢调整了高炉用料思路,停止低品位矿石采购。烧结配料中以含铁品位相对较高的澳系粉矿(杨迪粉、纽曼粉、PB粉)为主,烧结矿品位得到逐渐升高。块矿采用性价比相对较高的主流资源(如:纽曼块、PB块、巴西块等),品位基本控制在62.5%以上。球团矿继续以中信泰富特钢集团自产球团为主,供货稳定,品位也能维持在63%左右。新冶钢1780 m3高炉2015年的综合入炉品位基本维持在57.1%左右。随着综合入炉品位的升高,渣铁比出现明显下降(见图1),热量消耗也得到降低,对降焦节能、改善料柱透气性起到促进作用。

图1 2015年新冶钢1780 m3高炉入炉品位与渣铁比

2.1.2 强化原燃料筛分,减少入炉粉末

强化原燃料筛分管理,必须确保原燃料进入高炉矿槽之前尽量过筛。做好原燃料的清筛工作,严格控制各种原燃料的筛分速度,在满足排料的前提下,尽量延长矿槽筛分备料时间。采用给料机对振动筛给料,大大改善炉料分布均匀度,提高筛面利用率。对筛分难度较大(较潮湿)的块矿进行重点筛分。将块矿振动筛筛板由双层棒条筛改为单层棒条筛,大大提高了筛分效果。2015年入炉原料平均粒度见表1。

表1 2015年入炉原料平均粒度

2.1.3 改善焦炭质量

焦炭是高炉生产最重要的燃料。随着喷煤量的增加,焦比降低,焦炭作为料柱骨架的作用越来越突出。鉴于焦炭对高炉的重要性,稳定焦炭质量,避免其出现较大波动对高炉的节能降耗尤为重要。目前新冶钢1780 m3高炉所使用的焦炭为捣固干熄焦。

2015年以前,由于焦化厂有降本要求,主焦煤+肥煤配比基本维持在68%左右,焦炭CSR基本在67%左右。2015年针对高炉的实际生产情况,对焦炭质量提出了更高的要求。焦化厂调整主焦煤+肥煤配比并稳定在70%左右,焦炭质量明显改善(见表2),为1780 m3高炉降低焦比提供了必要条件。

2.1.4 优化炉料结构

新冶钢1780 m3高炉炉料结构基本以75%烧结矿+10%球团矿+15%块矿为主。进入2015年,由于国际矿价不断下跌,高品位、低二氧化硅的块矿与球团矿相比性价比更高。通过在生产过程中不断摸索,适当提高烧结碱度,降低烧结矿、球团矿配比,提高块矿配比。目前炉料结构基本以74%烧结矿+ 8%球团矿+18%块矿为主。在维持熟料率(烧结矿+球团矿)82%不变情况下,通过调节烧结矿和球团矿配比实现碱度调整,取得了不错的效果。

表2 2015年与2014年焦炭指标对比

2.2 高风温操作

风温是高炉廉价、利用率最高的能源。每提高100℃风温约降低焦比4%～7%。在当前能源紧张的形势下,迫切需要进一步提高风温[2]。新冶钢1780 m3高炉配备了3座顶燃旋切式热风炉,实行“两烧一送”工作制度。为进行护炉,控制炉缸环炭温度,于2015年初开始停止富氧,同时高炉煤气利用率一直在48%～50%,煤气发热值偏低,这两方面因素对热风炉烧炉都造成很大负面影响。为保证风温大于1200℃,采取了以下措施:首先将热风炉废气温度由410℃提高至430℃,其次充分利用烟道废气提高预热器温度,使烧炉煤气、空气的预热温度均在200℃以上,弥补了煤气热值低的不足,实现了风温1200℃以上,为降焦节能创造了条件。

2.3 提高喷煤比

炉况稳定顺行、高风温、高富氧是实现高煤比的前提,但新冶钢1780 m3高炉长期停氧操作,仅通过高风温提高煤粉的燃烧率,实现起来相对困难。通过优化喷吹工艺,采用烟煤和无烟煤混合喷吹,烟煤和无烟煤混合喷吹有利于提高喷煤比及置换比。烟煤挥发分高,含有一定水分,进入风口后会爆裂,促进分解燃烧,有利于提高燃烧效率。据有关经验,提高挥发分不仅可以增加制粉能力,还可以提高煤粉在风口内的燃烧率,有利于提高煤比[3]。在生产过程中,通过不断实践和摸索,混合煤中烟煤配比提高到60%,煤粉在风口内的燃烧率得到明显改善。同时坚持全风口喷煤操作,实现均喷、广喷,取得了不错的效果,高炉煤比始终稳定在130 kg/t以上。

2.4 高顶压操作

高压操作是高炉强化冶炼的手段之一。通过高炉煤气余压透平发电机(简称:TRT机组)自动控制,将顶压平稳提高到210 k Pa,减少了炉况波动,降低了煤气流速,抑制了压差升高,对降低生铁中[Si]含量,改善煤气分布,提高煤气利用率起到重要作用。

2.5 采取低硅冶炼技术

冶炼低硅生铁是高炉节能降耗的一项重要措施之一。生铁中[Si]每降低0.1%,焦比可降低4～6 kg/t。新冶钢1780 m3高炉根据自身生产情况,坚持以[Si]=0.3%～0.5%,渣碱度R2=1.10～1.16,铁水物理热大于或等于1480℃为控制目标。既能满足低硅要求,也保证了炉缸工作活跃,渣铁具有较好的流动性。2015年1～12月生铁[Si]、[S]分布情况见图2。

图2 2015年1～12月份高炉生铁[Si]、[S]分布

2.6 合理的上、下部调剂相结合

合理的上、下部调剂,能够实现煤气流合理分布,炉缸工作良好,炉况稳定顺行。新冶钢1780 m3高炉坚持以“发展中心,适当抑制边缘为主”的思路,不断改善煤气流分布,取得了很好效果。

上部调剂:2015年以前布料矩阵调整较为频繁,效果不理想,主要反映在渣皮波动频繁,静压不稳,给操作带来一定难度,而且渣皮波动后进入炉缸耗热,被迫补焦或提高喷煤量额外补热,对降本十分不利。2015年4月通过讨论研究最终将布料矩阵调整为C1098764122224O109871332(见表3),渣皮稳定情况有所好转,煤气利用率能够稳定在48%～50%之间。

下部调剂:受护炉限制,高炉一直未全风作业。为更好的发展中心,鼓风动能按大于或等于10 000 kg·m/s进行控制。全部使用斜5°风口小套,并将风口长度由555 mm加长至580 mm,风口直径以φ115 mm为主。通过上、下合理调剂,使得炉缸活跃程度得到改善,初始煤气流分布更为均匀。

表3 布料矩阵调整情况

2.7 强化工艺管理

高炉长期稳定顺行是节能降耗的前提和保证。如何确保高炉长期稳定顺行,需要各岗位人员精心操作、对设备精心点检维护。通过不断强化工艺管理提高员工的执行力,对逆向操作、责任心不到位,加大管控力度。放铁要做好各项确认工作,加大炉前三大设备的点检维护工作,杜绝跑大流、铁口浅等事故发生,对炮泥、钻头、钻杆实行定量控制,建立完善的奖惩机制。各项基础管理工作的强化和完善,促使2015年各类炉况及生产设备事故率大幅降低,同时操作稳定性得到提高,有力推动了能耗下降。

3 节能降耗指标

新冶钢1780 m3高炉始终坚持以精料为基础,以节能为中心,改善煤气能量利用,选择适宜冶炼强度,各项经济技术指标明显进步,工序能耗逐步降低。2015年平均工序能耗329.5 kgce/t,与2014年平均工序能耗344.83 kgce/t相比,下降了15.33 kgce/t,节能降耗取得了一定效果,具体指标见表4。

4 结语

新冶钢1780 m3高炉结合自身生产现状,在长期护炉操作的不利局面下,不断优化操作,并对节能降耗中存在的瓶颈进行攻关,总结了一系列节能降耗措施,在节能降耗方面取得了不错的成绩。

(1)始终坚持以“精料”为基础。原燃料条件的改善,为高炉节能降耗,奠定了物质基础。

(2)高炉稳定顺行是节能降耗的前提和保证。建立符合新冶钢1780 m3高炉工况条件的操作制度尤为关键,坚持实施高风温、高顶压操作、降低生铁中[Si]的质量分数等措施,降低能耗。

(3)通过建立各项管理制度,发动全体员工,对高炉生产的各个工艺环节积极挖潜。不断优化工艺参数及操作,加大生产中出现的能源浪费、逆向、违规操作等行为考核管理力度,使每位员工节能降耗意识得到提升。

表4 2015年新冶钢1780 m3高炉工序能耗及部分经济技术指标

[1] 陈聪.高炉节能[J].科技情报开发与经济,2004,14 (6):122.

[2] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京:冶金工业出版社,2008:501.

[3] 马辉,周永平,唐利霞.安钢9号高炉富氧喷煤生产实践[J].南方冶金,2009,2(1):53.

Practice of Energy Saving at 1780 m3BF in Hubei Xinyegang Steel Co.,Ltd.

KE Xianfeng,LI Yan,YUE Zhengchao,ZHANG Xiaomao
(Hubei Xinyegang Iron-making Department,Huangshi 435001,Hubei,China)

The energy saving and consumption reduction of Blast Furnace are summarized and analyzed,Combined with the characteristics of 1780m3Blast Furnace in Hubei Xinyegang Steel Co.,Ltd.A series of energy saving measures are put forward,Achieved good results in saving energy and reducing consumption in the blast furnace.

blast furnace,energy saving,mesdures,operation

TF54

A

1001-5108(2017)01-0018-04

柯显峰,男,硕士,高级工程师,主要从事高炉冶炼技术研究及管理工作。。