中国炼铁技术进步及对焦炭质量的要求文档格式.docx
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从表1可看出,近5年高炉焦比下降了38kg/t。
2010年上半年重点钢铁企业高炉焦比为369kg/t,比上年度下降4kg/t。
入炉焦比较低的企业有:
宝钢299kg/t,京唐305kg/t,长治327kg/t,太钢325kg/t,青钢332kg/t,唐钢332kg/t,鞍钢332kg/t,沙钢和兴澄均为334kg/t,首钢340kg/t,邯钢3342kg/t,柳钢343kg/t。
支撑焦比下降的重要技术条件是:
(1)焦炭质量改善是焦比下降的重要支撑
炼铁精料技术水平对高炉生产指标的影响率在70%,高炉操作水平的影响仅占10%,炼铁企业管理水平占10%,设备因素占5%,外部条件(供应,动力,上下工序等)占5%。
在高炉在高冶炼强度和高喷煤比条件下,焦炭质量水平对高炉指标的影响率在35%左右。
焦炭质量变化对炼铁生产影响见表2。
表2焦炭质量变化对高炉生产的影响
从表2可看出焦炭质量指标中M10变化量,对高炉生产指标的影响比例最大。
这表明,炼铁工作者要十分关注M10数据的变化。
M10指标是个焦炭抗碎指标,它是反应出焦炭在高炉冶炼过程中的破碎程度的指标。
焦炭M10指标不好,在高炉冶炼过程中会易粉化,产生较多的粉末。
焦炭粉末多会造成高炉炉料透气性变差,压差升高,风量减少,不允许多喷吹煤粉;
同时,粉末增多,也容易被高炉煤气带出炉外,造成高炉除尘灰中含碳量增加,也就造成焦炭的高炉利用率的下降,焦比升高;
焦炭易粉化,会造成炉缸内焦炭粒度变小,甚至会有较多的焦末,就会造成炉缸不活跃,直接使高炉鼓的风吹不透炉缸中心,还会促进炉缸中心堆积;
一些中小高炉有过使用M10指标差的焦炭,会出现高炉休风后,不易恢复风量,延长炉况处理时间的案例。
也曾出现过某座小高炉全使用土焦炼铁,休风后,就吹不进风的现象。
就是因为焦炭粉化后,炉缸内焦炭之间没有多少空隙(正常的应有0.4的空间)。
表3为历年重点钢铁企业焦炭指标。
表3重点钢铁企业焦炭质量
从表3可看出,近5年来我国重点钢铁企业焦炭质量得到改善(只有含硫升高)。
2008年上半年因市场需求火爆,钢、铁、材、焦产量增幅较大,造成煤炭供应紧张,焦炭质量呈下降态势,这是属于不正常生产状态。
通过表2和表3的数据进行综合分析,可以得出焦炭M40在5年中升高2.20%,可使炼铁焦比下降:
5kg/t×
2.2﹦11kg/t;
M10下降0.18%,可使焦比下降7kg/t×
(0.18÷
0.20)﹦6.3kg/t;
灰份下降0.27%,可使焦比下降412kg/t×
1%×
2.7﹦11.12kg/t;
硫升高0.06,造成焦比升高3.7kg/t。
综合计算11+6.3+11.12-3.7﹦23.72kg/t。
从表1知,近5年炼铁焦比下降38kg/t,其中焦炭质量改善给高炉焦比下降的贡献为23.72kg/t。
2、重点钢铁企业喷煤比得到提高
提高高炉喷煤比是炼铁系统结构优化的中心环节,是世界炼铁技术发展的主流。
高炉喷吹煤粉是节约焦炭、降低炼铁成本的重要措施之一,同时可以改善钢铁工业能源结构,缓解我国主焦煤资源短缺的矛盾。
多喷煤,少用焦炭,就可以少建焦炉,从而降低炼铁系统的建设投资和生产运行费用,并减少焦炉生产过程中对环境的污染,还可大大提高钢铁企业的劳动生产率和市场竞争力。
2010年上半年重点钢铁企业喷煤比为148kg/t,比2005年提高24kg/t,达到历史最好水平。
喷煤比较高的企业有:
德龙183kg/t,长治180kg/t,莱芜174kg/t,武钢为173kg/t,宝钢171kg/t,唐钢170kg/t,太钢168kg/t,鞍钢168kg/t,天铁167kg/t,湘钢167kg/t。
2009年全国重点钢铁企业喷煤总量达6443万吨,为降低我国焦炭消耗量作出了贡献。
实现高炉喷煤比大于200kg/t的技术措施有:
●实现高风温(>
1200℃)
●低渣量(渣铁比<
300kg/t)
●富氧鼓风(富氧率<
4%)
●脱湿鼓风(风的湿度<
6克/m3)
●高炉炉料透气性好(煤气流分布均匀、矿石冶金性能好,原燃料转鼓强度高等)
●进行无烟煤和烟煤混合喷吹,各风口喷煤量均匀
●喷吹煤性能好(煤粉粒度-200网目>
80%,燃烧性、流动性、可磨性均好,发热值高,含有害杂质少等)。
3、重点钢铁企业热风温度不断提高
从表1可看出,重点钢铁企业高炉热风温度是连年提高,且增幅较大,有力地促进炼铁焦比的不断降低。
热风温度在950~1050℃区间时,升高100℃,可降低炼铁焦比约15kg/t;
风温在1050~1150℃区间时,升高100℃,可降低炼铁焦比约10kg/t。
高风温是降低焦比的有效手段。
热风温度提供的热量是由用45%高炉煤气燃烧换来的,且钢铁企业内拥有大量的高炉煤气。
所以说热风是个炼铁廉价的能源,要得到充分利用。
高炉炼铁所需要的热量有78%是由碳素(焦炭和煤粉)燃烧提供,有19%是由热风来提供,约3%是由炉料化学热提供。
我们炼铁工作者要珍惜高风温有降焦比的作用!
2010年上半年重点钢铁企业高炉热风温度为1152℃,比上年下降38℃,出现近年的反常现。
热风温度较高的企业有:
京唐1227℃,太钢1218℃,宝钢1214℃,攀钢1204℃,三钢1191℃,鞍钢1185℃,唐钢1180℃,津西1179℃,河北敬业1178℃,济源1174℃,天管1166℃。
2010年首季,首钢京唐钢铁联合公司曹妃甸5500m3高炉,采用煤气干法除尘,顶燃式热风炉,热风温度达1300℃,达到世界领先水平。
4、中国加快了高炉大型化进程
据统计,中国现有高炉均为1370多座,大于1000m3以上容积的高炉约有227座。
具体高炉不同容积的比例结构见表4。
表4中国不同容积高炉情况
我国已能自主设计、设备制造、施工、投产4000m3以上容积的现代化大型高炉。
特别是2009年5月21日投产的曹妃甸5500m3高炉,采用了水冷气封并罐式无料钟炉顶设备、四座顶燃式热风炉,使用铜冷却壁等综合长寿技术,可实现高炉25年的长寿设计,煤气全干法除尘,干式TKT系统,先进的喷煤系统和出铁场合理布局,以及高标准的环保系统等先进的技术装备水平,达到国际先进水平。
该高炉2010年3月份的设计和生产指标见表5。
表5 曹妃甸5500m3高炉指标
表5的数据表明,巨型高炉是有多方面的优势。
2008年1月国家建设部和质量监督检验检疫总局联合发布的《高炉炼铁工艺设计规范》GB50427-2008号文件中,规定“高炉一代炉役的工作年限应达到15年以上”,并提出了高炉设计年平均利用系数、燃料比和焦比等指标,祥见表6。
表6高炉设计年平均利用系数、燃料比和焦比
要认识到,大高炉在生产成本、折旧费用、吨铁能耗、维修费用、人工成本、高炉长寿、劳动生产率等多方面比中小高炉是有较大优势。
如在同等生产条件下,一般大高炉的燃料比要比中小高炉低50~80kg/t。
目前,中国炼铁工业是处于多种层次、不同结构、不同生产技术指标共同发展阶段。
由于多种原因,现在大高炉的优势尚未完全发挥出来。
加上一些地方的保护主义存在,致使我国淘汰落后小高炉工作进程缓慢。
目前,认为小高炉利用系数高,实际是一种错觉和误导。
现在,小高炉在设计上是采用小炉容、大炉缸的方式建设。
这就使利用系数失真。
科学评价高炉利用系数要改变过去只用炉容来进行计算。
应当采用,将高炉炉容除以炉缸面积得出的数值再进行科学计算高炉系数。
也就是,铁产量÷
(炉容÷
炉缸面积)=高炉利用系数。
用这种计算办法可知,450m3高炉的4.0系数,也就相当于宝钢4350m3高炉的2.2系数。
所以,我们不能再宣传小高炉的优势了。
要坚定我国高炉要大型化的决心,这是国内外炼铁技术发展的大方向。
大高炉的吨铁风耗要比效高炉低200~400m3/t,,燃料比要比小高炉低50~80kg/t,在生产成本、维护费用、劳动生产率等方面均有优势。
1、资源紧缺和不断涨价已严重影响我国炼铁工业的发展
2009年中国进口铁矿石6.27亿吨,对外依存度超过了60%。
进口铁矿石连年涨价,我国对外铁矿石贸易话语权低,给我国造成巨额经济损失。
我国已成为炼焦煤进口国。
2009年进口焦煤3449.3万吨,消耗44.26亿美元。
2010年上半年进口2234.39万吨,平均单价145.96美元/t,比上年升高17.56美元/t。
去年我国大量进低品位铁矿石(进口低于55%品位的铁矿石月6000万吨),造成炼铁能耗上升,污染物排放增加,进口量增加,对我国产生较大负面影响。
我们应当限制60%以下品位铁矿石进口。
巨型高炉对焦炭质量的要求还是比较苛刻。
所以要适度控制4000m3以上容积高炉的建设,可缓解主焦煤的短缺,也可抑制进口煤的涨价。
2、炼铁系统工序能耗不断下降
表7 重点钢铁企业各主要生产工序能耗情况 单位:
kgce/t
说明:
●2005年能源统计中电力折标煤系数为0.404kgce/kwh,而2006年以后为0.1229kgce/kwh,致使两年的能耗数值出现差距大。
●焦化工序能耗统计不规范,有些企业没有将化产部份能耗统计在内,造成焦化工序能耗数值偏低,正常焦化工序能耗应在150kgce/t左右。
●我国电炉冶炼使用热铁水比逐年增多,出现了年度之间的能耗有不可比性。
总体评述,近5年我国重点钢铁企业节能工作取得了较大成绩,表现在吨钢综合能耗,烧结、球团、焦化、炼铁等工序能耗的全面下降。
表8各工序能耗占联合企业总能耗比例
工序
烧结
球团
焦化
炼铁
转炉
电炉
轧钢
动力
比例%
7.4
1.2
15.5
49.4
5.9
3.6
9.6
7.5
表8为我国钢铁联合企业之中各工序能耗占总能耗的比例。
有些企业因外购焦炭量大,会造成焦化工序能耗占总能耗比例偏低。
从表8可看出炼铁系统的能耗占总能耗的70%以上,同时其生产成本占总成本的55%~65%,污染物排放也占70%以上。
所以说,炼铁系统应当承担钢铁企业节能降耗、降成本、实现生产过程环境友好的任务。
钢铁工业节能减排,降低CO2排放,工作的重点是要实现减量化用能,贯彻节能工作要从源头抓起的思路。
中国钢铁工业用能结构中82%是煤炭,主要是体现在高炉炼铁用的燃料。
所以,钢铁企业减量化用能工作的重点是要努力降低炼铁燃料比(包括焦比、煤比、小块焦比)。
高炉提高喷煤比,降低焦炭消耗量,可以实现炼铁系统结构节能,可有效地降低炼铁用焦炭量,这是国内外炼铁技术发展的大方向。
二、高炉炼铁对焦炭质量的要求
1、焦炭对高炉炼铁的作用:
●炉料的骨架作用:
支撑炉内料拄,提高炉料透气性;
●提供冶炼能量:
与氧气燃烧放热,占炼铁总热量58%;
●铁矿石的还原剂:
碳和碳与氧反应生成的CO;
●对最初生成的铁进行渗碳,生铁中含炭量为2.2~6.0%;
●填充炉缸作用:
活跃炉缸,提高炉缸的空间系数,使高炉休风后易恢复炉况。
2、《高炉炼铁工艺设计规范》GB50427-2008文件
表9高炉对焦炭质量要求
●大高炉对焦炭质量的要求要高于中小高炉,巨型高炉用焦炭质量更高,粒度要大一些。
●工业发达国家高炉炼铁用焦炭质量普遍高于中国。
如灰份一般在10%左右,含硫小于0。
6%等。
●炼铁精料技术要求:
炉料<5mm的粉末含量要小于5%
炉料5~15mm粒级组成要小于30%
含有害杂质要少(见表10),K对炉料河耐材的破坏作用比Na要大10倍。
注意焦炭和煤粉灰份中带入有害杂质含量。
焦炭均要进行整粒。
目的就是要实现粒度均匀。
如焦炭要保证60mm左右粒度占>80%,大于80mm的要小于10%,<5mm的要小于5%。
表10 入炉原料和燃料有害杂质控制值(kg/t)
我国炼铁工作者认为炼铁用焦炭质量标准是表11。
表11 实际炼铁用焦炭质量标准 单位:
:
%
3、高炉精料技术水平对高炉生产的影响
国内外炼铁界公认,高炉炼铁是要以精料为基础。
精料技术水平对高炉生产的影响率在70%(在高冶炼强度和高喷煤比条件下,焦炭质量对高炉的影响率在35%左右),高炉操作水平占10%,设备运行状态占5%,外界因素(动力、供应、上下工序工作状态等)占5%。
从焦炭在高炉中的作用和其性能及质量对生产是起着举足轻重的作用。
,焦炭质量是选择高炉容积大小的决定性因素,是限制喷煤量的重要因素之一,对高炉冶炼过程和炉缸工作状态也是决定性因素之一。
4、高炉炼铁的生产条件论
钢铁冶金学的基本原理,要求高炉炼铁必须要具备一定的基本条件。
高炉炼铁是要以精料为基础。
高炉炼铁的每一项技术经济指标的实现,均要有一定的技术支撑条件。
也就是说,有什么样的技术支撑条件,才会有什么样的技术经济指标。
这是由冶金学科学规律所决定的。
你要想糊弄高炉,高炉就给你脸色看。
高炉生产不顺的大多数情况都是由炼铁炉料质量变差所引起的。
高炉生产不顺,对全公司的生产组织会有大震动,不利于企业的节能减排。
●4000m3以上容积的高炉要求有苛刻的炉料质量(可见表9),要努力满足巨型高炉对原燃料高质量要求,才能实现高炉高效化。
●根据我国主焦煤短缺的现状,建议适度控制建设巨型高炉数量,避免进口煤炭像铁矿石那样涨价。
●建设大高炉和高炉扩容均要先落实好改善原燃料条件,否则大高炉难以达到高效。
●1000m3以下容积的高炉用焦炭质量可以不必追求焦炭热性能指标。
●抓主要矛盾,关注焦炭M10的数值,对高炉生产影响力大。
5、积极支持焦化界采用先进炼焦工艺、技术、设备
为缓解我国主焦煤短缺,降低炼焦成本,我国焦化届在大力推广优化配煤,捣固炼焦、焦煤脱湿、干法熄焦、少水熄焦,优化焦炉热工制度……我国炼铁届应积极使用干熄焦焦炭,捣固焦,小高炉不去追求焦炭的热性能。
炼铁要通过降低燃料比和提高喷煤比来实现减少焦炭用量。
我国炼铁企业是欢迎使用捣固炼焦技术,特别是联合企业有焦化厂的,采用捣固炼焦技术,可明显提高焦炭质量,可降低高炉焦比20~30kg/t。
如涟钢高炉使用捣固焦,高炉指标明显改善,实现燃料比510kg/t,焦比320kg/t,煤比160kg/t,小块焦比30kg/t但是独立焦化厂使用捣固炼焦技术后,降低主焦煤比例太大,使捣固焦在高炉内的反应性大大下降,造成炼铁企业不愿使用独立焦化厂的捣固焦。
一些企业提出,建议捣固炼焦的焦肥煤配比大于60%。
宝钢外卖捣固焦的标准是,热反应强度大于72%,热反应性小于21%。
一些炼铁企业是少量配捣固焦,有一定的效应。
6、呼吁煤炭界要提高洗煤水平,降低焦煤灰份,减少运输量和费用,为炼铁节能减排做贡献。
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