高風(fēng)溫對高爐煉鐵的意義及作用

昆鋼集團(tuán)紅河鋼鐵有限公司 云南 蒙自 661100

高爐煉鐵的重要熱源之一就是風(fēng)溫，風(fēng)溫的高低對于高溫?zé)掕F的成效起著至關(guān)重要的作用，并且風(fēng)溫在高溫?zé)崃康氖杖敕矫嬲紦?jù)的比重也不小。目前要充分了解我國熱風(fēng)爐工作的現(xiàn)狀，才能找到盲點(diǎn)，進(jìn)而為企業(yè)選擇更加合適的高爐煉鐵技術(shù)。

一、我國熱風(fēng)爐工作的現(xiàn)狀

根據(jù)國際先進(jìn)鋼鐵企業(yè)熱風(fēng)值的標(biāo)準(zhǔn)1300℃來說，目前，我國大部分鋼鐵企業(yè)的熱風(fēng)溫度值都無法達(dá)標(biāo)，平均都在1100℃以下，最低的甚至只有883℃。這樣的差距讓我國高爐煉鐵的技術(shù)、質(zhì)量等水平都會(huì)落后于國外。盡管最近幾年我國高爐煉鐵在系數(shù)、煤比、焦比等方面都處在高速發(fā)展期，成績也不斷攀升，與國外差距正逐步減小。但是，我國的熱風(fēng)溫度普遍偏低確是一個(gè)不爭的事實(shí)，這嚴(yán)重阻礙了我國鋼鐵技術(shù)的前進(jìn)，也制約了我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展。

二、高風(fēng)溫對高爐煉鐵的重要作用

(一)補(bǔ)償爐缸溫度，實(shí)現(xiàn)高噴煤比。為什么熱風(fēng)溫度會(huì)成為鋼鐵行業(yè)前進(jìn)發(fā)展的一個(gè)重要的衡量指標(biāo)呢?原因在于：高爐煉鐵在正常工作的情況下，風(fēng)口前的理論燃燒溫度必須控制在2000-2350℃，一旦低于這個(gè)溫度的最低值，高爐煉鐵便會(huì)出現(xiàn)難以操作等問題，例如：爐缸工作不均勻、鐵殘?jiān)y以分離、脫硫功能下降、順行變差、流動(dòng)性變差等。理論上來說，風(fēng)溫的溫度每提高100℃，燃燒的溫度也會(huì)隨之上升60-80℃。高爐在噴吹煤粉的時(shí)候，燃燒溫度則會(huì)降低，平均每噴吹10Kg煤粉溫度降低20℃(無煙煤)至30℃(煙煤)。噴煙比不得大于130kg/t，一旦超過這個(gè)數(shù)值，風(fēng)口的燃燒溫度就會(huì)瞬間下降260℃-390℃[1]。這個(gè)時(shí)候，爐缸溫度就會(huì)明顯不足，此時(shí)高風(fēng)溫就派上了用場。高風(fēng)溫的補(bǔ)償效果是非常明顯的：1000-1200℃的熱風(fēng)溫度能夠噴吹1kg的無煙煤，此時(shí)則需要1.6-2.0℃的溫度來填補(bǔ)，煙煤需要的補(bǔ)償溫度會(huì)高一點(diǎn)，平均在2.0-2.5℃。所以，只有實(shí)現(xiàn)了高風(fēng)溫，高爐煉鐵才能實(shí)現(xiàn)高噴煤比，才能更加節(jié)省資源。

(二)降低煉鐵焦化，提高生鐵產(chǎn)量。高風(fēng)溫作為高爐煉鐵技術(shù)的重要標(biāo)志之一，還在于它能夠一定程度上節(jié)省資源，提高產(chǎn)量。一方面，風(fēng)溫平均每提高100℃，高爐的風(fēng)口區(qū)的溫度也會(huì)提升，具體在60℃-80℃之間，這樣就可以降低高爐在燃燒時(shí)的燃料比，平均節(jié)省20kg/t-30kg/t，不僅如此還能提升噴吹煤粉的數(shù)量15kg/t，這樣就有效降低了高爐煉鐵時(shí)的焦化程度。另一方面，由于高爐利用系數(shù)=冶煉強(qiáng)度/焦化，所以如果焦化的比重實(shí)現(xiàn)降低，則利用系數(shù)的值就會(huì)隨之上升[2]。那么在這種情況下，高爐生鐵的產(chǎn)量就會(huì)有很大的提高。

(三)替代昂貴焦炭，提高經(jīng)濟(jì)效益。高爐煤氣作為高爐生產(chǎn)過程中的附加產(chǎn)品，在熱風(fēng)爐加熱的時(shí)候可以被用作燃料，從而替換掉昂貴的焦炭。這樣一來，高爐煉鐵系統(tǒng)的熱效率就會(huì)實(shí)現(xiàn)很大的提升，成為火法冶金設(shè)備。而且，風(fēng)溫的提高還能允許噴吹更大化的煤粉，減少煤氣的排放量。此外，風(fēng)溫在高溫?zé)崃康氖杖敕矫嬲紦?jù)的比重也不小，據(jù)相關(guān)計(jì)算，大約在20%-30%。而作為廉價(jià)能源的高風(fēng)溫則不僅能使用高爐煤氣，還能實(shí)現(xiàn)煤氣的綜合利用，還能增加經(jīng)濟(jì)效益，并對環(huán)保起到一定作用。

三、實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫高爐煉鐵的措施

(一)附加金屬換熱器法。附加金屬換熱器法也就是對高爐煤氣的低熱值加以利用，單獨(dú)建造的燃燒爐內(nèi)會(huì)產(chǎn)生溫度很高的煙氣，熱風(fēng)爐內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生一定的煙氣，這兩種煙氣會(huì)分別進(jìn)入金屬轉(zhuǎn)換器，從而對煤氣起到提前預(yù)熱的作用。而且，金屬轉(zhuǎn)換器并不會(huì)完全依賴熱風(fēng)爐，它具備調(diào)節(jié)溫度的作用，具體表現(xiàn)在可以根據(jù)高爐狀態(tài)合理調(diào)節(jié)空氣煤氣溫度，從而提升或者降低熱風(fēng)溫度。不僅如此，其靈活性也得到了很好的體現(xiàn)，它也可以根據(jù)高爐狀態(tài)來增加或者減少預(yù)熱空氣量和煤氣量。

(二)熱風(fēng)爐自身預(yù)熱法。熱風(fēng)爐自身預(yù)熱法的工作原理是：利用熱風(fēng)爐給高爐送風(fēng)后的余熱來預(yù)熱助燃空氣，以提供給其他熱風(fēng)爐的燃燒，從而達(dá)到提高風(fēng)溫的目的[3]。運(yùn)用這種方法，預(yù)熱室熱量被加以利用，對空氣預(yù)熱起到助燃的作用，使得風(fēng)溫達(dá)到1200℃。在燃燒的階段內(nèi)，熱風(fēng)爐自身預(yù)熱的燃燒強(qiáng)度需要不斷增大，從而補(bǔ)償預(yù)熱室內(nèi)消耗的熱量，這樣預(yù)熱室的溫度就可以保持在一個(gè)穩(wěn)定的水平。這種工藝的好處不僅僅體現(xiàn)在有效提高助燃溫度，更在于能夠?qū)犸L(fēng)爐的交換過程得到強(qiáng)化，僅僅增加了助燃裝置，但是卻不僅成為了熱風(fēng)爐還成為了預(yù)熱器，使得操作十分方便。

(三)匹配冷風(fēng)煙氣技術(shù)。冷風(fēng)、煙氣的匹配對于高爐煉鐵技術(shù)的提升也至為關(guān)鍵。那么什么是冷風(fēng)煙氣技術(shù)呢?就是為了讓主流股不斷的在蓄熱室的橫截面上不斷展開，但是卻不能形成大的回旋流，所以就需要通過在爐底的空腔位置加入導(dǎo)流板裝置，這項(xiàng)裝置能夠有效避免上述情況的發(fā)生，這就是冷風(fēng)、煙氣技術(shù)。這種技術(shù)的好處在于能夠有效改善高爐內(nèi)磚孔隙的流通均勻化，還能有效改善氣流分布，從而提高高爐內(nèi)的熱效率。

(四)增加熱風(fēng)爐加熱面積。增加熱風(fēng)爐內(nèi)的加熱面積可以說是提高高爐風(fēng)溫最有效也最經(jīng)濟(jì)的一種方式了，根本在于熱風(fēng)爐的構(gòu)造本身就是一種蓄熱交換系統(tǒng)。這種方式關(guān)鍵在于格子磚的采用，主要采用第三代格子磚。因?yàn)榈谌褡哟u的加熱面積會(huì)大大提升，平均可達(dá)到300-400平方米/立方米，單位爐容面積也會(huì)隨之增大。而且，由于格子磚的上部有較大的空隙排布，對于輻射換熱很有幫助，上面儲(chǔ)蓄的熱量會(huì)在送風(fēng)期間有效減弱換熱對流，這樣熱風(fēng)爐在送風(fēng)期間的風(fēng)溫就會(huì)降低的比較慢；另外，由于格子磚的下部是小孔，這樣的小孔會(huì)有效的起到過濾熱量的作用。

結(jié)束語

綜上所述，我國高爐煤具有氣熱值低的特點(diǎn)，所以要積極利用好相關(guān)的技術(shù)工藝，例如：低熱值煤氣提高熱風(fēng)溫度，熱風(fēng)爐自身預(yù)熱等等，這些專業(yè)技術(shù)的成果值得利用并且加以推廣。另外，企業(yè)在自身發(fā)展的過程中切不可生搬硬套，而是要根據(jù)企業(yè)自身特點(diǎn)選擇最適合企業(yè)的技術(shù)，或根據(jù)企業(yè)特點(diǎn)加以改進(jìn)，力求為企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。