降低高爐煉鐵燃料比的技術(shù)工藝研究

陳永衛(wèi)

（淮鋼特鋼股份有限公司煉鐵廠，江蘇 淮安 223002）

隨著近幾年高爐煉鐵技術(shù)的不斷發(fā)展，我國高爐煉鐵在降低燃料比方面已經(jīng)取得了一定的進步和幫助，通過提高爐鐵風(fēng)溫、提高原材料質(zhì)量。提高爐頂壓力、提高二氧化碳含量、提高富氧量、降低鼓風(fēng)濕度，提高爐內(nèi)溫度、采用低硅工藝技術(shù)等對策降低高爐煉鐵燃料比。高爐煉鐵技術(shù)會導(dǎo)致在煉鐵過程中產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，煉鐵燃料出現(xiàn)較為緊缺的問題，為了降低高爐煉鐵的生產(chǎn)成本，需要緊急尋找其他燃料品種，燃料資源進行優(yōu)化配置，從而達到降低生產(chǎn)成本以及提高鋼鐵質(zhì)量的目的。高爐煉鐵已經(jīng)成為了我國重要的企業(yè)，保持高爐企業(yè)長期穩(wěn)定運行是改善高爐煉鐵技術(shù)的前提，因此高爐煉鐵企業(yè)需要依照實際煉鐵條件來研究高爐煉鐵的操作技術(shù)，在保證高爐順利運行的基礎(chǔ)上，降低燃料比，降低高爐煉鐵的生產(chǎn)成本。

1 降低高爐煉鐵燃燒比的重要意義

高爐煉鐵利用率是高爐煉鐵生產(chǎn)力中的一項重要技術(shù)指標(biāo)，燃料比利用系數(shù)的數(shù)值越高，則代表高爐煉鐵的生產(chǎn)率越高能，夠給高爐煉鐵企業(yè)創(chuàng)造的經(jīng)濟效益也就越高，要想有效的提高高爐煉鐵的利用率，就需要采取提高裂解強度或者降低燃料比的方法。近幾年高爐煉鐵企業(yè)正在不斷發(fā)展，提高高爐煉鐵強度需要加強煉鐵設(shè)備、增加高爐進風(fēng)量，這些舉措無疑是給高爐煉鐵企業(yè)增加經(jīng)濟負擔(dān)，同時也會消耗大量的能源，不利于高爐煉鐵企業(yè)的長遠發(fā)展。因此降低高爐煉鐵燃料比成為了高爐煉鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，不僅僅可以有效的節(jié)能減耗，響應(yīng)國家的大政方針，還能夠有效的降低高爐企業(yè)的生產(chǎn)成本，有利于企業(yè)的長遠發(fā)展，由此可見，降低高爐燃料比以提升高爐企業(yè)的利用系數(shù)，實現(xiàn)高爐企業(yè)的產(chǎn)能和經(jīng)濟效益的提高。

2 我國高爐煉鐵燃料比的現(xiàn)狀及降低途徑

2.1 我國高爐煉鐵燃料比現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，高爐煉鐵企業(yè)已經(jīng)成為了我國的重要企業(yè)之一，高爐煉鐵企業(yè)也在不斷發(fā)展，數(shù)量在不斷增加。通過調(diào)查可知，我國高爐煉鐵技術(shù)已經(jīng)逐漸完善，并且將高爐煉鐵燃料比控制在每噸527.35 千克左右，但是與國際上較高水平的高爐煉燃料比：每噸450kg～500kg 左右還存在一定的差距，由此可見，我國高爐煉鐵燃料比還需要進一步完善。雖然目前我國高爐煉鐵技術(shù)已經(jīng)較為先進，但是還需要不斷挖掘高爐煉鐵節(jié)能環(huán)保的潛力，并且向國際先進技術(shù)不斷靠近，需要采用適當(dāng)?shù)母郀t煉鐵工藝，優(yōu)化高爐煉鐵技術(shù)以及流程，從而有效的降低高爐煉鐵燃料比從而達到國際先進鏈接水平。

2.2 降低我國高爐煉鐵燃料比的途徑

目前，降低我國高爐煉鐵燃料比的途徑有兩種，一種是通過改變高爐燃燒效果來增加高爐熱量的攝入，從而有效的提高高爐煉鐵中的熱量和燃燒效率，采用這種方法的途徑可以是提高煉鐵風(fēng)溫、提高煉鐵富氧率、加大原燃料的供應(yīng)量從而實現(xiàn)改善高爐煉鐵燃料效果。另一種是通過減少硅的還原降低高爐中的熱量損失，間接的提高高爐煉鐵的還原效率來減少高爐煉鐵過程中的熱量輸出，與此理論相對應(yīng)的途徑是采用低硅冶煉工藝，通過熱量損失的減少來提高熱能的利用率。提高高爐燃燒效果和減少熱量的損失都在降低我國高爐煉鐵燃料比的有效途徑，可以實現(xiàn)提高高爐煉鐵的利用率，從而降低高爐煉鐵的成本，實現(xiàn)燃料的循環(huán)利用。

3 降低高爐煉鐵燃料比的具體技術(shù)工藝分析

3.1 提高煉鐵風(fēng)溫

高爐煉鐵的過程中需要大量的熱量，熱量來自于爐內(nèi)燃料燃燒時釋放的熱量以及鼓風(fēng)機吹入的風(fēng)溫，若是鼓風(fēng)機吹入的風(fēng)熱量越高則會為爐內(nèi)帶來大量的氧氣，煤粉的燃燒率就會越高，同時也會大大的降低高爐煉鐵的燃料比。因此需要在高爐煉鐵中提高煉鐵的風(fēng)溫同時可以提升煉鐵燃料比，不但能夠大大節(jié)省了大量的燃料還能夠減少投入的成本，符合當(dāng)前高爐企業(yè)節(jié)能減排、綠色環(huán)保的方針。根據(jù)實現(xiàn)驗者若是高爐煉鐵中的風(fēng)溫升高100℃，則會導(dǎo)致高爐煉鐵燃料比降低每噸15kg～25kg，由此可見，高爐煉鐵提高爐內(nèi)風(fēng)溫能夠使?fàn)t內(nèi)的區(qū)間變窄，大大提高煉鐵過程中所需的熱量，改善高爐燃料的透氣性和實效性，是高爐煉鐵企業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排的重要工藝。

3.2 提升原料質(zhì)量

隨著我國高鐵冶煉企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，大型的高爐數(shù)量正在日益增多，并且對于焦炭熱反應(yīng)以及冶煉強度提出了更高的要求，因此需要嚴(yán)格控制高爐煉鐵過程中的強度和燃料質(zhì)量。高爐煉鐵過程中需要保證原材料的質(zhì)量，燒結(jié)礦與球團礦的強度要高，燒結(jié)礦的堿度要高，唯有品位高的鐵礦石才能夠制成強度高、冶金性能好的材料。質(zhì)量較好的原材料才能夠保證高爐煉鐵過程中的效率和質(zhì)量，質(zhì)量較好的原材料可以消耗更少的熱量，并且原材料的物理和化學(xué)性能相對穩(wěn)定，可以避免高爐煉鐵之后產(chǎn)生有害的化學(xué)物質(zhì)。首先可見貫徹和落實質(zhì)量較高的原材料，保證原材料的精細和性能，才能夠有效的降低高爐煉鐵的能耗與生產(chǎn)成本。

3.3 提高爐頂壓力

爐頂壓力可以保證高爐煉鐵過程中的煤氣大爐內(nèi)滯留更長的時間，從而讓鐵礦石與煤氣之間的接觸時間不斷增加，可以讓原燃料與爐內(nèi)煤氣不斷接觸，讓原燃料實現(xiàn)充分燃燒，增加高爐內(nèi)原燃料所需要的熱量值，加速原燃料之間的化學(xué)還原反應(yīng)。提高爐頂壓力可以有效的降低高爐煉鐵中的氣流流動速度，流動速度一旦減小，就會大幅度減少高爐的灰塵數(shù)量，灰塵數(shù)量在爐內(nèi)進行積壓，從而能夠增加高爐內(nèi)煤氣流的溫度，高爐內(nèi)的溫度一旦上升就會減少了原燃料的利用，根據(jù)實驗驗證驗證，顱內(nèi)抵押提高10kPa 則會減少10kg～50kg 的燃料，提高高爐煉鐵的質(zhì)量和效率，提升高爐煉鐵低硅工藝的效果，加速二氧化碳的化學(xué)還原反應(yīng)，推動降低高爐煉鐵燃料比。

圖1 煉鐵高爐內(nèi)燃料燃燒示意圖

3.4 提高煤氣中二氧化碳含量

提高高爐煤氣中二氧化碳的含量，也是降低高爐煉鐵燃料比的重要環(huán)節(jié)，二氧化碳的含量能夠有效的加快鐵礦石的間接還原反應(yīng)速度，若是間接還原反應(yīng)速度加快，則可以高爐中的鐵礦石不斷冶煉，煉鐵燃料比較下降每噸10 千克。提高媒氣中二氧化碳的含量可以優(yōu)化高爐內(nèi)煤氣的氣流分布，科學(xué)合理的分布煤氣中的原燃料，將鼓風(fēng)中吹入的風(fēng)熱量及時傳遞到原燃料。為了有效提高高爐煉鐵過程中的二氧化碳含量，高爐企業(yè)可以采用先進的爐頂材料設(shè)備，充分吸入空氣中的二氧化碳，在高爐中保證二氧化碳的含量達到22%～24%，從而能夠在高爐煉鐵過程中讓原燃料呈現(xiàn)出多樣化、形式化，保證高爐煉鐵的質(zhì)量和效率。

3.5 提高鼓風(fēng)富氧率

富氧率主要是指高爐煉鐵過程中的氧氣濃度，高爐企業(yè)在煉鐵過程中會氧氣的含量會增加爐體內(nèi)煤氣中的一氧化碳濃度，一氧化碳過高會提高高爐煉鐵的原燃料燃燒效率，提升單位體積內(nèi)高爐煤氣的熱量以及化學(xué)能起到了節(jié)能減排、綠色環(huán)保的目的。氧氣排量的情況就會大大的促進原來料的有效燃燒，每當(dāng)高爐內(nèi)的負氧率提高1%，高爐煉鐵的燃料比就會下降0.5%，煉鐵的產(chǎn)量則會增加5%，這就大大的降低了高爐煉鐵的熱損耗，抑制高爐爐內(nèi)煤氣的產(chǎn)出量，減少高爐煉鐵中的熱量損失。雖然提高提高鼓風(fēng)富氧率可以促進高爐煉鐵的質(zhì)量和效率，但是不是高爐腹內(nèi)的煤氣量達到上限，在增加高爐爐內(nèi)中的富氧率則不會產(chǎn)生增產(chǎn)效果，因此富氧率的增加值不疑過高需要適當(dāng)控制。

3.6 降低鼓風(fēng)濕度，提高爐內(nèi)溫度

高爐煉鐵中需要適當(dāng)控制高爐內(nèi)的溫度，才能夠控制高爐煉鐵的產(chǎn)品質(zhì)量，高爐煉鐵的過程中鼓風(fēng)中的水分含量會因為晝夜溫差的溫度發(fā)生不同的變化，導(dǎo)致高爐中的溫度波動較大。由于較大的溫度差才會影響到高爐煉鐵的過程和產(chǎn)品質(zhì)量。為了避免較大溫度差影響到高爐的煉鐵過程，因此需要在高爐煉鐵的過程中降低鼓風(fēng)的濕度，有效的改善高爐煉鐵的環(huán)境。降低鼓風(fēng)濕度可以保證高爐內(nèi)的溫度在一定的范圍內(nèi)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量也具有一定的促進作用，并且這種方法在晝夜溫差較大的地區(qū)是十分適用的，可以有效的降低高爐煉鐵中的燃料。

3.7 采用低硅冶煉工藝

低硅冶煉工藝是高爐煉鐵生產(chǎn)過程中的重要技術(shù)，隨著我國高爐煉鐵技術(shù)的不斷發(fā)展，低硅冶煉技術(shù)正在受到高爐煉鐵企業(yè)的重視與關(guān)注，并且有效的降低我國高爐煉鐵燃料比。當(dāng)高爐煉鐵中的含硅量不斷降低時，高爐煉鐵的成本也在不斷的下降，同時還能夠在冶煉過程中滿足少渣的需求。為了完善高爐煉鐵中低硅冶煉工藝，需要通過控制硅的來源、控制鐵水的吸硅量、提高爐內(nèi)的脫硅反應(yīng)等對策來適當(dāng)?shù)目刂聘郀t煉鐵中的低硅工藝，調(diào)整二氧化硅的活性度，進而提高高爐爐缸的脫硅反應(yīng)。

4 結(jié)語

綜上所述，為了有效的提高高爐煉鐵企業(yè)的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟效益，降低高爐煉鐵的燃料比是高爐煉鐵生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)，也是響應(yīng)我國節(jié)能減排、綠色環(huán)保的大政方針，唯有有效降低高爐煉鐵燃料比才能夠促進我國煉鐵企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。目前我國高爐煉鐵企業(yè)掌握了先進的煉鐵技術(shù)，并且在不斷完善高爐煉鐵技術(shù)中不斷靠近國際先進水平，因此完善降低高爐煉鐵技術(shù)才能夠為我國鋼鐵企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟效益。對于高鐵煉鐵企業(yè)來說，在高爐煉鐵過程中需要不斷優(yōu)化煉鐵技術(shù)，創(chuàng)新工藝方法，積極借鑒先進的煉鐵工藝，降低高爐煉鐵燃料比，促進高爐冶煉企業(yè)的長久發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展。