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大型高爐的主要技術優勢

2019-05-16 09:47:00     作者:

  高冶煉強度、高富氧噴煤比和長壽命化作為大型高爐操作的主要優勢受到大家越來越高的關注和青睞,但是高爐大型化作為一項系統工程,它在立足自身條件的基礎上仍須匹配的煉鋼、燒結和煉焦能力。因此,鋼鐵企業在走高爐大型化發展的道路上,須依據自身所具備的技術、設備、資源條件和鋼鐵流程的綜合平衡狀況進行選擇性定位。只有建成符合企業自身條件的大型化高爐,才能真正實現優質、高效、穩定和長壽的預期目標。  

  大型化高爐的主要優勢: 

  1生產效率得到提高

  人均產鐵量是衡量高爐生產效率水平的重要指標,也是顯示高爐生產規模能力的一項關鍵指標。大型高爐的人均產鐵量較小型高爐提升了近8倍,這也與大型高爐所具備的高自動化水平相一致。

  雖然建設大型高爐的投資額比小高爐要大得多,但是大型高爐服役時間長和服役期間不需要中修等特點是大型高爐的生產效率明顯得到提高的基礎。據報道,5000m3級和3000m3級的高爐相比,噸鐵的基建投資可減少12%,勞動生產率卻提高30%。為了發揮大型高爐生產效率高的優勢,需要從高爐的初步設計階段就必須關注高爐的長壽化技術。 

  從世界上大型高爐的運行實績來看,大型高爐的服役時間明顯要長于小高爐,目前服役最長的大型高爐是日本住友金屬歌山廠的4號高爐(2700m3),不僅服役時間超過27年,而且單位爐容產鐵也超過了15000t/m3。近年來日本所有新的大高爐均按照服役時間大于25年和單位爐容產鐵超過15000t/m3為目標來進行設計。

  2生鐵成本趨于合理 

  大型高爐的建設屬于大額投資工程,但是高爐投產后的爐況穩定、高效低耗的績效使生鐵成本日益趨于合理。雖然大型高爐所需求的原燃料條件比較苛刻,但在同等產能的基礎上,單位投資成本和日常運行維護成本會明顯下降。同時由于大型高爐的自動化水平要求較高,使人均生產效率大幅提高,從而直接帶來人工成本的下降。

  有關高爐大型化發展狀況的探討  

  高爐大型化發展必須建立在特定條件基礎上,任何脫離現實條件的高爐大型化都會產生較大的負面影響。建設和發展大型化高爐必須依據對企業內外環境的科學評估和高度重視先進技術的選擇和優化。在原燃料資源持續劣化的大環境下,一些近年投產的大型高爐運行實績基本未能達到預期目標,這主要與高爐爐型的設計、日常操作和生產作業的穩定性等密切相關。

  3大型高爐的爐型設計優化 

  高爐大型化絕對不是對中小高爐爐型尺寸等的比例擴大,而是通過優化高爐不同部位之間的比例關系和前瞻性考慮全爐中的技術創新和指標創優來設計的。

  高爐利用系數作為大型高爐規模效應的重要指標一直受到大家的關注,但是大型高爐的利用系數與小型高爐的利用系數之間存在一定的差別。對比大高爐和小高爐的爐型參數發現,高爐容積和爐缸面積之間無對稱的比例關系,小高爐的單位爐容所對應的爐缸面積比例明顯大于大高爐。根據該比例關系和高爐日產鐵水量進行換算得到:500m3高爐的利用系數為4.0t/m3·d,相當于4000m3高爐的利用系數2.1t/m3·d左右。因此,大高爐進行強化冶煉所對應的利用系數一般控制在2.2t/m3·d~2.4t/m3·d即可。 

  富氧大噴煤技術作為大型高爐低成本冶煉和實現環保的關鍵技術也成為廣大高爐操作者的追求目標。伴隨高爐富氧高煤比技術水平的持續提高,高爐的煤氣流分布會發生一定程度的變化。具有充沛穩定的中心氣流和適度控制的邊緣氣流是大高爐進行強化冶煉和大噴煤操作時煤氣流分布的典型特征。

  爐腹角和高徑比是大型高爐設計中必須高度重視的主要參數,該參數選擇的是否合理直接影響到高爐投產后爐況的穩定和指標的提升。大高爐的爐腹角和高徑比均比小高爐低,對于大型高爐而言,一般控制爐腹角在80.5~82.5°和高徑比在1.95~2.20。

  4爐缸、爐體的長壽化改善  

  在大高爐建設投資額要高于小高爐近7倍左右的條件下,實現大高爐的高效低成本目標必須通過盡可能延長高爐使用壽命來實現。因此,實現大高爐的長壽化又是一項完整的系統工程。在沒有中修的前提下,高爐服役時間超過15年和單位爐容產鐵大于10000t/m3,才基本達到大高爐的長壽化目標。

  實現大高爐長壽化是設計和制造、施工和維修、操作和維護等工作的綜合結果。除了保證高爐日常操作的穩定性和爐役期后的維護技術之外,在高爐設計中所采用的大高爐上部和下部的長壽技術,才是實現高爐長壽目標的基礎和條件。

  首先,高爐爐體長壽的關鍵是爐型與操作制度的匹配性。其次,高爐爐缸的長壽也越來越成為大高爐長壽化的瓶頸環節。從高爐爐缸設計的角度出發,加大死鐵層的厚度、爐缸部位使用高導熱磚和強化冷卻效果已經在新投產的大高爐爐缸長壽技術應用上得到推廣。

  5提高對原燃料的基本要求  

  雖然大型高爐采取的富氧大噴煤技術的降本增效和節能環保效果已經得到大家的公認和推廣,但是實施富氧大噴煤技術是需要一定的條件為前提的。優質穩定的焦炭和低渣比是大型高爐成功實施富氧大噴煤技術的前提和基礎。  

  在大型高爐富氧大噴煤過程中焦炭的“骨架”作用尤為突出,焦炭的強度和焦炭灰分含量作為焦炭優質的關鍵指標內容必須得到保證。由于大型高爐在實施富氧大噴煤技術過程中仍存在一定數量的未燃煤粉作用,因此控制高爐低渣比不僅能夠有效改善料柱的透氣性,而且也確保爐缸焦炭柱的透液性和爐缸整體活性。同時還須考慮到控制渣比會對生鐵成本帶來一定的負面影響。在通常情況下,大型高爐在200kg/t噴煤比條件下的渣比基本控制在300kg/t以下。 

  籌建大型化高爐不僅要立足于現有的生產條件和技術水平,而且還要考慮長遠的煤炭資源變化影響,否則無法保證高爐大型化的預期目標得到實現。

  6爐前作業的穩定性 

  在日常生產過程中,大型高爐的高生產率主要表現為渣鐵生成速度加快,爐前渣鐵排放程度和物流運輸變化均會給正常的高爐生產過程和穩定的爐況帶來潛在的影響。因此,確保爐缸貯存渣鐵及時排凈和鐵水運輸暢通平衡是大型高爐正常生產之保證,爐前作業制度的穩定是確保爐前出凈渣鐵的前提。  

  鋼鐵廠內煉鋼與煉鐵工序的平衡性,也會對大型高爐的穩定性產生影響。首先煉鋼工藝和煉鐵工藝的差異性決定了必須以高爐穩定為中心和杜絕以高爐為生產調節的環節,才能確保大高爐的長期穩定。其次是只有煉鋼能力與煉鐵能力基本相匹配,且避免高爐與煉鋼爐之間單對多模式,才能確保高爐長期在較合理的產量水平下穩定運行。在煉鋼能力和煉鐵能力基本匹配的條件下,煉鐵工序還必須具備臨時的應急處理能力(如鑄鐵等),否則一旦煉鋼過程發生短時間的異常情況,高爐就無法繼續保持穩定生產。

來源:冶金技術網

編輯:陳曦

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