钢铁厂“一罐到底”的铁水运输研究

2018-10-15王海涛

中国钢铁业 2018年7期

王海涛谢迪

1.“一罐到底”铁水运输的必要性

当今全球钢铁企业的生产规模日益扩大，市场竞争越来越残酷，但优质产品依旧是决定钢铁企业市场竞争力的关键因素。同样，企业在生产过程中的低能耗、低排放也越发成为钢铁企业乃至社会关注的焦点，特别是企业的单位产品所耗费的运输成本，成为钢铁企业产品能否在市场上有竞争力的另一个关键因素。

在这种背景下，“一罐到底”铁水运输也就随着时代的需求，脱颖而出。 “一罐到底”铁水运输由于铁钢界面衔接紧凑、运营成本低、能耗低、排放量少等优点，近年来在钢铁企业中得到越来越多的应用。

2.“一罐到底”铁水运输的优点

以往钢铁厂大多采用传统的铁水运输，即采用鱼雷罐或铁水罐作为铁水承载容器并依靠铁路运输铁水，此种方式安全可靠、操作灵活、机动性好、运营稳定，但铁、钢界面衔接不紧凑，铁水在从高炉至转炉的运输过程中，工艺环节多，倒罐次数多，导致生产过程中铁水温降大、燃料消耗多、粉尘排放多等不利因素，从而无法满足钢铁企业对低成本、高效益、低能耗、低排放的需求。

铁水采用“一罐到底”的运输方式是指采用炼钢工艺的铁水罐（铁水包）作为铁水运输中的铁水承载容器，将高炉铁水的承接、运输、预处理、向转炉兑铁等几大功能集为一体，实现多环节的短界面衔接，从而取消炼钢车间的倒罐坑，减少一次铁水倒包作业工序，具有缩短工艺流程、紧凑总图布置、节省建设用地、降低运输成本、减少粉尘排放等特点，从而在钢铁厂的生产过程中产生最大经济效益。

2.1 缩短工艺流程，加快生产节奏，提高作业效率

“一罐到底”的运输方式是采用炼钢工艺的铁水罐（铁水包）取代了传统的鱼雷罐或铁水罐作为铁水承载容器，相应的铁水在炼钢车间内的倒罐工序也就随之取消，从而也取消了炼钢车间的倒罐站，使生产工艺流程更加简化，炼钢车间内部工艺设施布置也更加紧凑。炼钢加料的天车吊运铁水高度可减少约10m，若按天车主钩平均运行速度为8m/min计算，天车吊运一次铁水罐的作业时间可节省2.5min。如此可减少天车的占用时间，加快炼钢车间的生产节奏，提高生产作业效率。

2.2 减少铁水温降，降低能耗，有利于“三脱”处理

根据日本某钢铁厂和上海某钢铁厂的多年生产经验，铁水倒包作业一次，铁水温降约20℃-30℃。而“一罐到底”的运输方式避免了铁水的倒罐，也就相应减少了铁水温降。铁水温度越高，越有利于铁水的脱硫预处理及扒渣作业；对于铁水“三脱预处理”的转炉双联冶炼工艺而言，也有利于多加废钢，降低铁耗，节约能源。

2.3 取消铁水倒罐，减少粉尘排放，有利环保

铁水倒罐一次，会产生大量的粉尘排放，需要增加除尘器、增大除尘风机能力，才能满足环保要求，这些都会增加炼钢厂日常作业的成本。“一罐到底”的运输方式因取消了铁水倒罐，也避免了与之有关的粉尘排放，降低了日常生产对环境的污染。

3.“一罐到底”铁水运输的建设投资与运营效益分析

2007年，曾以国内某钢铁企业拟建炼钢及炼铁项目为案例（建设方案：2×5000m3高炉，2×300t转炉炼钢连铸车间，铁水采用铁路运输方式)，经过调研分析后，采用“一罐到底”的铁水运输，炼钢厂建设及总图运输设施投资费用减少约8250万元，而炼铁厂建设投资费用需增加约14000万元，整个项目总共增加建设投资约5750万元。而在生产运营中，炼钢厂每年可降低生产成本约3900万元,扣减因增加了铁水罐（铁水包）的耐火材料损耗及炼铁厂上料皮带的耗电约600万元，全年可降低生产成本约3600万元。

3.1 “一罐到底”铁水运输的建设投资分析

3.1.1 对总图运输投资的影响

“一罐到底”铁水运输对总图运输设施的影响，主要是用300吨铁水包车代替了320吨鱼雷罐车来运输铁水。经计算，为满足生产运输的铁水调度需求，需320吨鱼雷罐35台，总投资约13650万元（含鱼雷罐耐火材料费用）。而改为300吨铁水包车后，则需要35辆铁水包车和40个铁水包，总计投资约10300万元，比使用鱼雷罐车节省投资约3250万元。

3.1.2 对炼钢厂投资的影响

“一罐到底”铁水运输，因为采用炼钢工艺的铁水罐（铁水包）作为铁水运输中的铁水承载容器，从而减少了工艺生产环节，避免了多次倒罐。由于取消了炼钢车间的倒罐坑、倒罐站除尘、铁水称量车等配套设施，节省建设投资约5000万元（含设备、供配电、管道及土建等费用）。

3.1.3 对炼铁厂投资的影响

因为炼钢工艺的铁水罐（铁水包）的尺寸大于鱼雷罐车或铁水罐车，导致炼铁厂的高炉平台需抬高、加宽，以满足水罐（铁水包）的超高、超宽的要求，从而导致炼铁厂的建设投资增加约14000万元。主要原因如下：

（1）炉体系统：需要将出铁口抬高，相应增加高炉基础、框架、炉壳部分投资。

（2）出铁场系统：出铁场抬高及出铁场面积增加导致渣铁沟延长、吊车跨度增大、摆动流槽加长、出铁场保护板增加等，相应的出铁场的土建建设费用也增加。

（3）上料系统：主皮带机机头轮抬高，导致主皮带机长度及皮带通廊增加。

（4）粗煤气系统：出铁场抬高后，煤气上升和下降管也相应增加长度。

3.2 “一罐到底”铁水运输的运营效益分析

根据技术统计与数据分析，“一罐到底”铁水运输主要是降低炼钢车间的日常生产运营费用。按2×300吨转炉炼钢连铸车间全年生产连铸坯950万吨计算，因为减少了倒罐次数，从而减少了温降、降低了电耗等，全年可降低生产运营费用约3900万元；但因增加了铁水罐（铁水包）的耐火材料损耗及炼铁厂上料皮带的耗电量约600万元。最终，全年可降低生产运营费用约3300万元。

3.2.1 铁水温降减少，能耗降低

若按铁水温降25℃计算，折合转炉吨钢降低铁耗约12.5kg，折合标煤4430kg（按每吨铁水能耗354.3kg标煤计算）。若按全年生产钢水975万吨计算，则可降低铁耗约121875吨，全年折合节约能源约43180吨标煤，折成炼焦煤后价值约3331万元/年。

3.2.2 倒罐次数减少，电耗减少

取消倒罐坑后，相应的倒罐站除尘、倒罐站坑内铁水车行走、鱼雷罐倾翻等日常作业用电均全部取消，每年可节约用电约为995万度。按0.6元/度计算，每年可节省电费约597万元。

倒罐站除尘用电。取消倒罐站后，与之配套的倒罐站除尘器也随之取消。若按倒罐站除尘系统总风量为960000m3/h计算，采用低压脉冲布袋除尘器，电机功率为2400Kw/1000V,日均工作8小时，年作业350天计算，每年可节省用电约为960万度。

倒罐站坑内铁水车行走用电。按倒罐坑内两台铁水称量车的功率为110Kw，日均往返运行作业95次考虑，每次往运行时间10分钟，日均工作8小时，年作业350天计算，每年可节省用电约30万度。

鱼雷罐车倾翻用电。320吨鱼雷罐倾翻作业功率约为12.5Kw，按日平均作业120次考虑，每次倾翻时间10分钟，年作业350天计算，每年可节省用电约5.25万度。

3.2.3 铁水罐空罐作业，耐火材料增加

由于铁水罐（铁水包）要从炼钢车间返回炼铁厂，罐内衬砖温度下降加剧，导致罐内耐火材料损耗增加。经计算吨钢增加耐火材料消耗约0.4kg，全年增加耐火材料费用约400万元。

炼铁厂运营费用。“一罐到底”铁水运输主要影响了炼铁厂的初期建设投资，对日常生产运营的影响主要是由于上料系统抬高，导致主皮带机及皮带通廊长度增加，从而增加耗电量。初步计算，年增加耗电费用约200万元。

4.“一罐到底”铁水运输的实际运用分析

4.1 “一罐到底”铁水运输在国外的运用实践

日本JFE京滨钢铁厂采用“一罐到底”铁水运输方式已有几十年的实际操作经验，运行效果良好，生产稳定，效益显著。

该厂配置了3座300吨转炉，设计并采用了300吨圆底铁水包，使铁水包车的总高度不超过6200mm（包括铁水包），总宽度不超过4150mm，以满足降低高炉平台的高度。为确保铁水包车运行稳定，铁水包采用前后支撑，铁水包车采用平行进入炼钢厂，铁路选用了轨距1676mm宽轨。从目前来看，铁水包车运行安全、高效，未发生倾覆事故。

4.2 “一罐到底”铁水运输在国内的运用实践

江苏沙钢钢铁厂2005年新建了3座2500m3高炉和3×180吨转炉炼钢车间，高炉与转炉炼钢车间采用一列式布置，二者最近和最远相距330m-800m，铁水罐运输铁路绝对长度约1500m。该企业采用“一罐到底”铁水运输方式，采用际装载铁水达180吨的铁水敞口罐（罐体尺寸，高×宽×长，6050mm×5600mm×16000mm），铁水罐不加盖，炼钢车间内不设置混铁炉，在国内均是首创设计和首次使用。

为满足铁水运输的规范要求，高炉出铁场的平台结构下沿最低标高设计为7m，铁口标高也随之抬高；铁路间距设计为7m，出铁场的跨度也相应增大。在高炉出铁场内配置了连续称重和雷达液面测量相组合的控制系统，以保证铁水罐装载容量满足炼钢需求。

由于铁水供应采用了铁水罐方式，180t铁水罐由机车直接从炼铁车间运至炼钢车间出钢跨，用275/60吨吊车将180吨铁水罐吊运至铁水脱硫站的脱硫铁水罐车上，采用铁水罐顶喷脱硫法进行铁水脱硫处理。铁水经过脱硫处理之后，再用275/60吨吊车将铁水罐吊到转炉炉前，直接兑入转炉炼钢。

2007年，3座高炉铁水产量达到638万吨，炼钢产量达到680万吨，均超过设计指标。到目前为止，运营情况良好，取得了很好的社会、经济效果。