【正文】 高爐高風(fēng)溫及長(zhǎng)壽技術(shù)調(diào)研項(xiàng)目建議書(shū) 中國(guó)金屬學(xué)會(huì)煉鐵分會(huì) 20xx年 5月 I 目 錄 1 高爐高風(fēng)溫技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ............................................................................. 1 高爐高風(fēng)溫技術(shù)主要內(nèi)容 .............................................................................. 1 高風(fēng)溫操作對(duì)高爐冶煉的影響 ........................................................... 1 高風(fēng)溫和降低焦比的關(guān)系 ................................................................... 2 高風(fēng)溫和噴吹燃料的關(guān)系 ................................................................... 2 高風(fēng)溫對(duì)爐況順行的影響 ................................................................... 3 高爐接受風(fēng)溫的條件 ........................................................................... 3 高爐高風(fēng)溫技術(shù)的現(xiàn)狀及主要問(wèn)題 .............................................................. 4 國(guó)內(nèi)外高爐高風(fēng)溫現(xiàn)狀 ....................................................................... 4 影響高爐高風(fēng)溫的主要問(wèn)題 ............................................................... 5 高爐高風(fēng)溫技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) .......................................................................... 7 小結(jié) .................................................................................................................. 8 2 高爐長(zhǎng)壽技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ................................................................................. 9 高爐長(zhǎng)壽主要內(nèi)容 .......................................................................................... 9 高爐長(zhǎng) 壽的現(xiàn)狀及主要問(wèn)題 ........................................................................ 10 國(guó)內(nèi)外高爐壽命現(xiàn)狀 ......................................................................... 10 影響高爐壽命的主要問(wèn)題 ................................................................. 11 高爐長(zhǎng)壽的發(fā)展趨勢(shì) .................................................................................... 14 發(fā)展高爐長(zhǎng)壽技術(shù)的基本手段 .................................................................... 16 對(duì)長(zhǎng)壽高爐進(jìn)行調(diào)研 ......................................................................... 16 對(duì)事故多發(fā)高爐進(jìn)行調(diào)查反思 ......................................................... 17 對(duì)高爐長(zhǎng)壽技術(shù)的不同觀點(diǎn)進(jìn)行交流 ............................................. 17 小結(jié) ................................................................................................................ 18 3 調(diào)研方式及進(jìn)度安排 ............................................................................................... 19 調(diào)研方式 ........................................................................................................ 19 II 調(diào)研進(jìn)度安排 ................................................................................................ 19 重點(diǎn)調(diào)研對(duì)象 ................................................................................................ 19 4 關(guān)于高風(fēng)溫技術(shù)的調(diào)研問(wèn)卷 ................................................................................... 20 5 關(guān)于高爐長(zhǎng)壽技術(shù)的調(diào)研問(wèn)卷 ............................................................................... 26 6 調(diào)查組人員組成 ....................................................................................................... 32 7 調(diào)研經(jīng)費(fèi)預(yù)算 ........................................................................................................... 32 1 1 高爐高風(fēng)溫 技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 鋼鐵工業(yè)是高能耗、高排放產(chǎn)業(yè)，其能耗占中國(guó)能源消費(fèi)的 17％左右，是國(guó)家節(jié)能減排的重點(diǎn)。煉鐵工序能耗占鋼鐵能耗的 70%左右，是鋼鐵節(jié)能減排的重點(diǎn)。中國(guó)的鋼鐵工業(yè)是支撐我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，粗鋼產(chǎn)量已連續(xù)十年來(lái)居世界首位，盡管噸鋼綜合能耗下降一半，但是與國(guó)家“十一五規(guī)劃”提出降低 20％的節(jié)能目標(biāo)尚有一定差距。 高爐高風(fēng)溫具有降低焦比、降低燃料比和降低生產(chǎn)成本等作用，是煉鐵節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)，據(jù)統(tǒng)計(jì)每提高風(fēng)溫 100℃，可降低焦比 3％ ~7％。國(guó)外先進(jìn)高爐風(fēng)溫在 1250℃以上， 20xx 年國(guó)內(nèi)高爐的平均風(fēng)溫 1125℃，與國(guó)際先進(jìn)比較，尚有較大風(fēng)溫差距。該技術(shù)因國(guó)家及企業(yè)節(jié)能減排、產(chǎn)業(yè)示范等需要曾列為20xx 年國(guó)家重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)專項(xiàng)。高風(fēng)溫技術(shù)應(yīng)作為實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)“十二五”單位工業(yè)增加值能耗和 CO2降低 18%目標(biāo)的重點(diǎn)技術(shù)予以研究和推廣。 高爐高風(fēng)溫技術(shù)是一項(xiàng)綜合技術(shù)，首先需要熱風(fēng)爐能夠獲得高溫的熱風(fēng)，然后需要將高熱風(fēng)安全的輸送到高爐，最后高爐需要能夠接收應(yīng)用高風(fēng)溫，三個(gè)環(huán)節(jié)缺一不可。針對(duì) 高風(fēng)溫的獲得、輸送和使用的問(wèn)題，主要對(duì)應(yīng)研發(fā)內(nèi)容為熱風(fēng)爐高風(fēng)溫技術(shù)、熱風(fēng)管道高風(fēng)溫輸送技術(shù)和高爐高風(fēng)溫操作技術(shù)三項(xiàng)，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)某大型鋼鐵企業(yè)大型高爐開(kāi)展 1280℃高風(fēng)溫試驗(yàn)攻關(guān)，并已將高爐高風(fēng)溫技術(shù)研究開(kāi)發(fā)成果應(yīng)用于其它大型高爐上。 高爐高風(fēng)溫技術(shù)主要研發(fā)內(nèi)容包括： 1) 熱風(fēng)爐高風(fēng)溫技術(shù)：重點(diǎn)研發(fā)了低熱值煤氣高效利用、熱風(fēng)爐系統(tǒng)仿真、智能控制和防止拱頂爐殼晶間應(yīng)力腐蝕四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)； 2) 熱風(fēng)管道輸送高風(fēng)溫技術(shù)：重點(diǎn)研發(fā)了高風(fēng)溫管道配套設(shè)備并建立管道監(jiān)控系統(tǒng)； 3) 高爐高風(fēng)溫操作技術(shù)：重點(diǎn) 研發(fā)了理論燃燒溫度控制、風(fēng)口監(jiān)測(cè)、精料、煤粉混吹和煤氣流分布控制技術(shù)。 1) 風(fēng)溫提高，熱風(fēng)帶入爐熱量增加，風(fēng)口前燃燒碳量能得到減少； 2 2) 高爐高度上溫度發(fā)生再分布。風(fēng)溫提高，熱風(fēng)帶入爐缸熱量增加、同時(shí)燃燒碳量減少使煤氣發(fā)生量減少，煤氣往上攜帶的熱量減少，結(jié)果，爐缸溫度提高、爐身和爐頂溫度降低； 3) 風(fēng)溫提高使燃燒碳量減少，使煤氣中 CO 量減少，同時(shí)爐身溫度降低使間接還原減少，從而使直接還原度提高； 4) 風(fēng)溫提高時(shí)，爐內(nèi)煤氣壓差增加，使?fàn)t料下降條件變壞，不利于爐料順行； 5) 風(fēng)溫提高，熱風(fēng)帶入 爐熱量增加，風(fēng)口前燃燒碳量能得到減少，使焦比能得到降低。 提高風(fēng)溫后降低焦比是多種因素共同作用的結(jié)果，其原因主要有下列幾方面： 1) 鼓風(fēng)帶入的物理熱增加了爐內(nèi)非焦炭的熱量收入，代替了一部分由焦炭燃燒所產(chǎn)生的熱量，因而可使焦比降低； 2) 由于風(fēng)溫提高后焦比降低，一方面是單位生鐵生成的煤氣量減少，爐頂煤氣溫度下降，煤氣帶走的熱損失減少，另一方面使造渣量減少，爐渣帶走的熱損失也減少因而可進(jìn)一步降低焦比； 3) 由于風(fēng)溫提高后焦比降低，使高爐產(chǎn)量相應(yīng)增加，單位生鐵熱損失減少，因而有促進(jìn)了焦比降低 ； 4) 風(fēng)溫提高后，爐內(nèi)高溫區(qū)下移，中溫區(qū)擴(kuò)大，有利于間接還原的發(fā)展，利于焦比降低； 5) 風(fēng)溫提高后，鼓風(fēng)動(dòng)能增大，有利于吹透中心，活躍爐缸，改善煤氣能量利用，從而能降低焦比。這對(duì)大型高爐而言尤為重要。 和噴吹燃料的關(guān)系 高風(fēng)溫與噴吹燃料之間是互為條件的關(guān)系。高風(fēng)溫依賴于噴吹，因?yàn)閲姶的芙档鸵蚴褂酶唢L(fēng)溫而引起的風(fēng)口前理論燃燒溫度的提高，從而減少煤氣量，利于順行，噴出量越大，越利于更高風(fēng)溫的使用；噴吹燃料需要高風(fēng)溫，因?yàn)楦唢L(fēng)溫能為噴吹燃料后風(fēng)口前理論燃燒溫度的降低提供熱補(bǔ)償，風(fēng)溫越高，補(bǔ)償熱越多，越有 利于噴吹量的增大和噴吹效果的發(fā)揮，從而有利于焦比的降低。高風(fēng)溫和噴吹燃料的合力所產(chǎn)生的節(jié)焦、順行作用更顯著。噴吹燃料和提 3 高風(fēng)溫后，使焦比降低，負(fù)荷加重，使煤氣和礦石有更多的時(shí)間接觸，改善煤氣的利用，提高產(chǎn)量。 對(duì)爐況順行的影響 在一定冶煉條件下，當(dāng)風(fēng)溫超過(guò)某一限度后，高爐順行被破壞，其原因如下： 1) 風(fēng)溫過(guò)度提高后，爐缸煤氣體積因風(fēng)口前理論燃燒溫度的提高，爐缸溫度難 以提高而膨脹，煤氣流速增大，從而導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)下部壓差升高，不利順行； 2) 爐缸 SiO 揮發(fā)使料柱透氣性惡化。理論研究表明，當(dāng)風(fēng)口前燃燒溫度超過(guò) 1970℃時(shí)，焦炭灰分中的 SiO2 將大量還原為 SiO，它隨煤氣上升，在爐腹以上溫度較低部位重新凝結(jié)為細(xì)小顆粒的 SiO2 和 SiO，并沉積于爐料的空隙之間，致使料柱透氣性嚴(yán)重惡化，高爐不順，易發(fā)生崩料或懸料。 風(fēng)溫的條件 如上所述，在一定冶煉條件下，當(dāng)風(fēng)溫過(guò)高時(shí)，不僅所產(chǎn)生的節(jié)焦效果將減弱，還將對(duì)爐況順行產(chǎn)生不利影響。因而客觀地講，在一定的冶煉條件下，存在著一個(gè)界限風(fēng)溫。界限風(fēng)溫取決于兩方面因素：其一，風(fēng)溫提高后能否帶來(lái)焦比降低，其二，風(fēng)溫提高后能否破壞順行。值得指出的是，此界限風(fēng)溫隨冶煉條件 變化而不同。據(jù)此，凡是能降低爐缸溫度以及改善料柱透氣性的措施，都將有利于高爐接受高風(fēng)溫，進(jìn)而更大程度地降低焦比。具體措施如下： 1） 搞好精料 精料水平越高，爐內(nèi)料柱透氣性越好，爐況越順，高爐越易接受高風(fēng)溫； 2） 噴吹燃料 噴吹量的提高，有利于高爐使用高風(fēng)溫； 3） 加濕鼓風(fēng) 加濕鼓風(fēng)能因鼓風(fēng)中水分分解吸熱而降低爐缸燃燒溫度，利于高風(fēng)溫的使用。通常，加濕鼓風(fēng)是作為暫時(shí)沒(méi)有噴吹或噴吹量太少的 高爐為控制風(fēng)口前理論燃燒溫度的一種手段而使用的。我們不提倡此法； 4） 精心操作 首先要找準(zhǔn)高爐的基本操作制度，特別是要搞好上下部調(diào)劑，保持合 理煤氣分布，以保證爐況順行。其次，操作中要精心調(diào)節(jié)，早動(dòng)、少動(dòng)，以減少爐況 4 波動(dòng)，并應(yīng)盡可能采用固定風(fēng)溫（固定在最高水平）調(diào)節(jié)噴吹量或鼓風(fēng)濕度的操作方法。 高風(fēng)溫技術(shù)的現(xiàn)狀及主要問(wèn)題 高爐高風(fēng)溫現(xiàn)狀 20xx 年中國(guó)金屬學(xué)會(huì)煉鐵分會(huì)對(duì) 133 座不同容積高爐的 441 座熱風(fēng)爐的狀況進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)查表明我國(guó)熱風(fēng)爐的型式以內(nèi)燃式為主，但傳統(tǒng)的內(nèi)燃式熱風(fēng)爐已不能適應(yīng)高風(fēng)溫的需要，近幾年新建的高爐已很少采用，大部分采用各種頂燃式、外燃式和改良型內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。如寶鋼高爐配備的是日本新日鐵外燃