高爐煉鐵是高能耗、高資源消耗型的生產(chǎn)單元。隨著煉鐵原燃料價格的不斷上漲，高爐煉鐵成本也在不斷上漲；特別在受2008年底席卷全球的金融危機(jī)影響下，鋼鐵企業(yè)正面臨更加嚴(yán)峻的生產(chǎn)經(jīng)營形勢。高爐的“節(jié)能、降耗、減排”是目前煉鐵工藝的重中之重。

　　摘要：主要通過某鋼鐵廠一號高爐的生產(chǎn)實(shí)踐，在維持高爐爐況穩(wěn)定順行的前提下，通過增加高爐鼓風(fēng)量和富氧量，提高高爐鼓風(fēng)動能，提高BFG生成量來降低高爐工序能耗。

　　關(guān)鍵詞：爐腹煤氣量,鼓風(fēng)動能,工序能耗

　　1概述

　　目前，煉鐵系統(tǒng)的能源消耗占整個鋼鐵廠總能耗的70%左右，而高爐煉鐵工序能耗占總能耗的48%～58%，因此如何降低高爐工序能耗是我們亟須解決的問題。在高爐工序能耗中，支出項(xiàng)主要是焦炭和煤粉；回收項(xiàng)主要是高爐煤氣和余壓發(fā)電等回收的能量。

　　因此，通過分析影響B(tài)FG發(fā)生量的因素，找出提高BFG發(fā)生量的措施，可以降低高爐工序能耗。

　　2影響B(tài)FG發(fā)生量的因素

　　2.1爐腹煤氣量的概念

　　從影響B(tài)FG發(fā)生量的因素分析，高爐煤氣發(fā)生量主要來自爐腹發(fā)生的煤氣。爐腹煤氣的發(fā)生量基本來自焦炭煤粉的燃燒。爐腹煤氣的發(fā)生量與多種因素有關(guān)。在正常高爐生產(chǎn)中，一般都采用噴煤降焦比的生產(chǎn)方式，可采用下式簡便計(jì)算爐腹煤氣量VBG：

　　通過上式，并結(jié)合一號高爐的氣流分布狀況，應(yīng)采取提高鼓風(fēng)量和富氧量的措施。這樣既能提高BFG發(fā)生量，降低工序能耗，又能提高鼓風(fēng)動能，吹透中心。

　　2.2鼓風(fēng)動能的概念

　　鼓風(fēng)動能是指高爐某一風(fēng)口單位時間內(nèi)鼓風(fēng)所具有的能量，其大小表示鼓風(fēng)克服風(fēng)口前料層阻力、向爐缸中心穿透的能力。鼓風(fēng)動能如果過小，就會導(dǎo)致氣流吹不到爐料中心，容易造成爐缸堆積，爐缸的熱均性、死料柱的透氣性和透液性變差，鐵水環(huán)流加劇，渣鐵不易出盡，難以打泥封堵鐵口，冷卻壁溫度上升、爐芯溫度下降，爐缸侵蝕嚴(yán)重，使?fàn)t齡降低。合理的鼓風(fēng)動能，對高爐的爐況順行十分重要。

　　現(xiàn)今新建高爐發(fā)展趨勢為大型化，故爐缸直徑較大，對鼓風(fēng)動能的要求也在不斷提高，以保持良好的爐缸工作狀況。而新開爐的一號高爐爐缸直徑較大，達(dá)14.5米，鼓風(fēng)動能不能過低，以免出現(xiàn)中心吹不透的情況。如果不考慮噴吹燃料在風(fēng)口內(nèi)的氣化及燃燒，鼓風(fēng)動能的計(jì)算公式如下：

　　2.3影響鼓風(fēng)動能的因素

　�。�1）富氧率。理論上，富氧率越高，鼓風(fēng)動能越小。同樣冶煉強(qiáng)度下，高爐富氧時，氧氣加快了風(fēng)口前端焦炭、噴吹煤粉的燃燒速度，減少了鼓風(fēng)的沖擊力，因而鼓風(fēng)動能減小。但高爐實(shí)際生產(chǎn)時，一般不是單純提高富氧率，而是在提高富氧率的同時，往往伴隨著風(fēng)量的變化，而鼓風(fēng)量對鼓風(fēng)動能的貢獻(xiàn)更大，因此，實(shí)際生產(chǎn)出現(xiàn)的反而是同向?qū)��?yīng)關(guān)系。

　　（2）高爐鼓風(fēng)量。上式中，鼓風(fēng)量值最大，同時又與鼓風(fēng)動能成三次方關(guān)系，因此，它對鼓風(fēng)動能影響是最大的；同時，由三次方函數(shù)的特點(diǎn)可知：鼓風(fēng)量增加時，鼓風(fēng)動能增大，并且隨鼓風(fēng)量的增加，鼓風(fēng)動能的增幅逐步減小；當(dāng)鼓風(fēng)量減小時，鼓風(fēng)動能減小，并且隨鼓風(fēng)量的減小，鼓風(fēng)動能的迅速減小。當(dāng)然，鼓風(fēng)量增加，風(fēng)壓也會增加，但其幅度遠(yuǎn)小于風(fēng)量的影響。

　　（3）鼓風(fēng)溫度、濕份。風(fēng)溫、濕份通過對鼓風(fēng)體積的影響而間接影響鼓風(fēng)動能。同樣鼓風(fēng)量，風(fēng)溫增加，鼓風(fēng)體積膨脹，鼓風(fēng)動能增大；而濕份可導(dǎo)致鼓風(fēng)含氧量的變化，計(jì)算表明，1kg濕份相當(dāng)于干風(fēng)2.963。由上式可以看出，鼓風(fēng)動能與鼓風(fēng)溫度成二次方關(guān)系，與鼓風(fēng)濕份成二次方倒數(shù)關(guān)系，但由于高爐風(fēng)溫一般>800℃，而濕份一般<35g，因此總體來講，風(fēng)溫和濕份對鼓風(fēng)動能的影響不是很大。

　�。�4）風(fēng)口面積。同樣鼓風(fēng)條件下，風(fēng)口總面積越大，單位時間內(nèi)風(fēng)口截面通過的風(fēng)量越少，也即平均鼓風(fēng)速度越低，鼓風(fēng)動能就越小。

　�。�5）燃原料條件。在送風(fēng)條件一定的條件下，高爐燃原料冶金性能越好，則高爐透氣性越好，風(fēng)壓越低，氣流越易擴(kuò)散，鼓風(fēng)動能越大；反之則鼓風(fēng)動能越小。當(dāng)燃原料條件達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時，它對鼓風(fēng)動能的影響不明顯。

　�。�6）噴吹燃料及燃燒率。上式?jīng)]有考慮噴吹燃料在風(fēng)口內(nèi)的氣化及燃燒。理論上認(rèn)為：高爐噴吹燃料時，約有25%～40%的燃料在風(fēng)口內(nèi)燃燒，噴吹燃料氣化、分解使理論燃燒溫度降低的同時，燃燒產(chǎn)生大量氣體，增加爐腹煤氣量，放出大量熱，使鼓風(fēng)體積膨脹。噴吹燃料越多，燃燒率越高，爐腹煤氣量越多，鼓風(fēng)動能越大。但從1BF實(shí)踐看：大噴煤后，大部分煤粉在靠近風(fēng)口處燃燒，風(fēng)口循環(huán)區(qū)變短，主要表現(xiàn)為邊緣氣流發(fā)展，冷卻壁熱負(fù)荷增加，而中心略顯不足，也即實(shí)際鼓風(fēng)動能反而有降低趨勢。

　　（7）爐頂壓力影響。在風(fēng)量一定時，增加爐頂壓力，則相應(yīng)風(fēng)壓升高，煤氣流速亦降低，鼓風(fēng)動能降低；反之，則鼓風(fēng)動能增加。

　�。�8）裝入制度。焦炭、礦石裝入爐內(nèi)的批重、料線、布料模式等稱為高爐的裝入制度，它是高爐上部調(diào)劑的手段。上部調(diào)劑主要通過影響煤氣流的二次分布、三次分布和軟融帶的位置、形狀而對下部調(diào)劑產(chǎn)生影響。

　　3高爐操作實(shí)踐

　　從主要因素分析可以看出，目前一高爐風(fēng)溫、濕分、富氧率基本穩(wěn)定，風(fēng)溫一般維持在1250度，濕分一般在大氣濕度基礎(chǔ)上留出2～4g余地，富氧率3%～4%左右；風(fēng)口面積只有在臨時休風(fēng)或者定修時才可以改變，但目前高爐定修周期一般在3個月左右，可以調(diào)劑的靈活性不夠；頂壓一般維持在250KPA左右；批重、料線、布料模式對于一高爐來說在經(jīng)過長時間摸索后，批重基本維持在140t左右，料線在0.8米左右，檔位調(diào)整幅度較小，同時，上部調(diào)劑也會對鼓風(fēng)動能產(chǎn)生一定影響，二者相互影響�？傊�，以上因素對于鼓風(fēng)動能的影響可以看成穩(wěn)定的。從入爐原燃料條件看，由于上游大宗原燃料價格大幅度上漲，原燃料理化性能劣化，從操業(yè)實(shí)績看，在目前的原燃料條件下，提高礦焦比、PCR來提高鼓風(fēng)動能，降低工序能耗存在一定的難度。只有適當(dāng)提高鼓風(fēng)動能以吹透中心，才能利于其他操業(yè)指標(biāo)的改善。因此，自2月中旬開爐起，結(jié)合爐況，采取加大風(fēng)量操業(yè)實(shí)踐（見圖1）。

　　同時，跟蹤大風(fēng)量操業(yè)方針效果、爐腹煤氣量變化，對于實(shí)行大風(fēng)量操業(yè)，風(fēng)量在6900M3/MIN左右；同時，考慮到風(fēng)壓壓差變化制定應(yīng)對預(yù)案，ΔP≯190kPa，超過制限可早讓風(fēng)100～300m3/min，TP連續(xù)冒尖，或BP急拐也要及時讓風(fēng)200～500m3/min；TP冒尖時，及時調(diào)整，防止放散閥沖開。FR按485±2kg/t-p左右控制，PT：1515±5℃，[SI]0.35±0.05%參考，C/S：1.22±0.02，（Al2O3）≤152%；強(qiáng)化出鐵，45分鐘見渣，掌握好開口時機(jī)，先開后堵，小噴堵口，打泥400公斤控制，確保打泥量。

　　4效果

　　通過采取大風(fēng)量操作，選擇合適的風(fēng)量，氧量。一號高爐在4-7月份爐況穩(wěn)定、順行。獲得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如FR（燃料比）、[Si]（鐵水含硅量）、ηCO（煤氣利用率）、成本、BFG發(fā)生量都得到了提高。也就使高爐工序能耗得到了降低，見下圖：一號高爐4-7月份氣流分布趨勢圖、BFG趨勢圖。

　　較大的風(fēng)量、氧量，對應(yīng)的合適的鼓風(fēng)動能，將使煤氣在整個爐缸圓周截面上的分布更加均勻合理，爐缸熱均性、死料柱的透氣、透液性改善，測壁溫度穩(wěn)定，爐芯溫度上升，爐缸工作就更加活躍。鐵口打泥良好，渣鐵易出盡，鐵次穩(wěn)定，重疊減少（見圖4）。

　　5結(jié)論

　�。�1）氣流分布對高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順性十分重要，而鼓風(fēng)動能對風(fēng)口前燃燒帶的大小、爐缸初始煤氣流分布、爐溫的分布和爐料下降都有較大的影響，鼓風(fēng)動能合適與否，對整個高爐的穩(wěn)定順行有著基礎(chǔ)性的重要意義。鼓風(fēng)動能合適，則初始煤氣流分布合理，燃燒帶大小、形狀得當(dāng)，再配合相應(yīng)的布料調(diào)節(jié)，使二次氣流的分布也趨于合理。

　�。�2）一號高爐通過鼓入較大的風(fēng)量實(shí)踐，獲得較大的爐腹煤氣量，提高了BFG生成量。合適的氣流條件，將高爐的透氣性、熱負(fù)荷、下料、軟融控制在適合生產(chǎn)的狀態(tài)中，使得高爐工序能耗得到了降低，節(jié)約了成本，最終獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2]由文泉等.實(shí)用高爐煉鐵技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002，1.

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