论文集-2023年铁前设备维修与节能技术改造交流会

发布时间:2023-9-12 | 杂志分类:其他
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论文集-2023年铁前设备维修与节能技术改造交流会

目 录炉缸工作状态对中心煤气流的影响·························刘立柱(01)烧结近零压点火生产实践····························冯二莲(05)降低烧结结矿和高炉能耗实践···························魏志江(09)方大九钢 3 号高炉降料面停炉操作及技术措施·············黄卫 徐彬 彭秋生(13)对高炉热风炉操作系列问题的探讨·························刘全兴(19)吉林鑫达 2# 高炉快速开炉实践······················张树江 陈兆军(24)热风炉采用无波动换炉技术应用实践···············任金喜 符政学 刘力铭 等(28)新金钢铁降低烧结烟气 CO 浓度的措施···············李兆甲 翟玉兵 刘占平(32)辅助输送系统自动运行措施···························程文龙(37)一种超厚料层柔性均质烧结技术的研究················韩明 苗书磊 郑和璆(39)内蒙古亚新 2# 高炉重负荷非计划休风快速恢复... [收起]
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论文集-2023年铁前设备维修与节能技术改造交流会
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目 录

炉缸工作状态对中心煤气流的影响·························刘立柱(01)

烧结近零压点火生产实践····························冯二莲(05)

降低烧结结矿和高炉能耗实践···························魏志江(09)

方大九钢 3 号高炉降料面停炉操作及技术措施·············黄卫 徐彬 彭秋生(13)

对高炉热风炉操作系列问题的探讨·························刘全兴(19)

吉林鑫达 2# 高炉快速开炉实践······················张树江 陈兆军(24)

热风炉采用无波动换炉技术应用实践···············任金喜 符政学 刘力铭 等(28)

新金钢铁降低烧结烟气 CO 浓度的措施···············李兆甲 翟玉兵 刘占平(32)

辅助输送系统自动运行措施···························程文龙(37)

一种超厚料层柔性均质烧结技术的研究················韩明 苗书磊 郑和璆(39)

内蒙古亚新 2# 高炉重负荷非计划休风快速恢复实践·········姜永龙 魏继华 张明华 等(45)

硅锰渣水淬设备冲渣槽设计要点··························南江(50)

高速激光熔覆再制造技术在冶金行业中的应用····················宗伟(52)

宇信铸业 1# 高炉停开炉操作·················徐海波 齐为利 李传辉 等(57)

除尘系统自动运行计划·····························程文龙(63)

高炉炼铁工艺上节能减排新技术及实践······················汤清华(65)

中新钢铁 2050 高炉高比例捣固焦生产实践····················李国胜(76)

低成本烧结燃料探索及生产实践·····················薛小毅 惠英 彭元飞(80)

半干法脱硫技术在烧结厂烟气治理中的应用·············吴国江 刘宗方 刘品良(85)

龙钢 400 ㎡烧结机料面优化攻关实践··················贾柯亮 吴战林 彭元飞(90)

龙钢 265 ㎡烧结机提升料温生产实践···············贾柯亮 杨继武 吴超翔(94)

炼铁系统煤粉布袋箱体内漏的安全整改案例分析············胡绍磊 单良杰 孙岳琦 等(97)

高炉热风炉智能优化节能改造····················王勇 张辉 董红梅 等(103)

永洋特钢降低燃料比冶炼实践···························王 强(108)

天铁崇钢球团优化配矿结构、降低配矿成本的技术措施············孟伟 赵文书(113)

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2023 年铁前设备维修与节能技术改造交流会论文集

冶金新视线 -1-

炉缸工作状态对中心煤气流的影响

刘立柱

摘 要:高炉炉缸工作状态是高炉冶炼进程稳定与否的重要标志,也能反映出高炉操作者的驾驭能力。

某钢 2#1780m³ 高炉开炉以来,以炉缸工作活跃指数来指导高炉操作,使炉缸工作保持活跃,在此

基础上 2 号高炉实现了高煤比下的顺稳生产。

关键词:四大制度;炉缸工作状态;中心煤气流;六钢 2#1780m³ 高炉

1 前言

高炉的长期稳定取决于高炉操作者的管理理念与认知,它包括操作技术水平,物料的变化,设备

工况条件。追求优越指标是我们每位炼铁工作者的永恒主题,在当今外部条件不断改善下,如何保

证炉缸工作状态长期稳定与活跃,是我们研究的课题。高炉四大基本制度的合理选择与相互适应就

显得尤为重要。本文对炉缸工作状态及中心煤气流进行研讨。

某钢 2# 高炉 2021 年 1 月 16 日开炉,有效容积 1780m3

,28 个风口,炉身下部、炉腰、炉腹采用

铸铁冷却壁,先后装备了高炉基础数据采集系统、炉缸侵蚀模型等先进设备及软件。本文结合某钢

2# 高炉的冶炼经验,以 2 号炉 150 天生产的各项高炉冶炼参数基础,分析高炉炉缸工作状态对煤气

流的影响,从而影响高炉顺稳生产(见表 1)。

表 1 2# 高炉技术经济指标

月份 产量 利用系数 燃料比 入炉品位 煤比 煤气利用 S 命中率 物理热

t t/m3

.d Kg/t % Kg/t % % ℃

2 月 146109.95 2.83 506.55 56.79 116.69 47.17 79.60 1507

3 月 177330.41 2.96 506.53 56.19 142.78 47.39 79.12 1505

4 月 181269.70 3.39 512.73 55.32 152.42 47.45 92.00 1511

5 月 188865.23 3.42 509.33 56.54 157.99 48.68 95.19 1513

6 月 190804.78 3.57 505.55 56.56 157.31 49.15 95.67 1518

2 高炉四大基本制度

热制度、造渣制度、送风制度、装料制度,四个基本操作制度是相互依存,相互影响,共保高炉顺行。

其中炉缸的热量充沛取决于热制度和送风制度,煤气流的合理分布取决于送风制度和装料制度。

2.1 热制度

热制度直接反映了炉缸工作状态,冶炼进程中控制稳定且充沛的炉温,是保证高炉稳定顺行的基

本前提,良好的热制度是冶炼生产顺稳、生铁质量、炉前作业和炉缸安全长寿的重要保障。热制度

包括化学热与物理热两个方面。炉缸工作状态活跃时化学热与物理热相对应,且化学热较低时物理

热同样充沛稳定。通俗讲就是同样的铁水含硅,物理热有高有低。影响热制度的因素有三个方面:

风温、风量、富氧、喷吹燃料、鼓风湿度等。

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-2- 冶金新视线

热量消耗方面,入炉原料的品位和冶金性能,炉内的间接还原程度等。

入炉原燃料与煤气的热交换。

表 2 2# 高炉主要工艺参数

月份 风量 热压 风温 富氧 富氧率 顶压

m3

/h kPa ℃ m3

/min % kPa

2 月 4181 380 1179 11031 3.43 215

3 月 4322 408 1199 14362 4.32 231

4 月 4533 441 1202 15691 4.5 250

5 月 4627 446 1194 15055 4.23 249

6 月 4619 449 1202 16948 4.77 250

热制度直接影响了煤气流的分布。为了稳定煤气流分布必须保证炉缸热制度的稳定,而热制度的

稳定就是炉缸活跃的前提。

2.2 造渣制度

造渣制度要适应于高炉冶炼要求,炉渣在开始形成到排出炉外要经历一系列的物理、化学变化,

实践证明炼好铁先要炼好渣。

炉渣的特性与要求在《高炉炼铁生产技术手册》中阐述了造渣制度的重要作用和要求:有利于炉

况稳定顺行,有利于冶炼优质生铁。在高温下,具有良好的流动性和稳定性及较强的脱硫能力,且

侵蚀性能较弱等特点。

炉渣的流动性、稳定性、脱硫能力、侵蚀性能又与炉渣的温度和成分有关。我们一般通过对入炉

原燃料的成分来平衡好炉渣碱度和镁铝比,及充足的渣铁物理热,来保证炉渣的粘度。当炉渣成分

或温度波动时会使炉渣粘度及流动性发生变化,如渣中 Al2O3 含量较高时,炉渣熔化性温度变高,

粘度大,流动性变差。粘度大,流动性差的炉渣易堵塞焦炭间的空隙,恶化炉缸空隙度,及料柱透

气性,影响了炉缸活跃度和高炉煤气流的分布。2# 高炉炉渣成分如表 3。

表 3 2# 炉炉渣成分

月份 R2 R4 Al2O3 Al2O3/MgO

倍 倍 %

2 月 1.15 0.95 16.02 0.55

3 月 1.18 0.97 15.90 0.53

4 月 1.26 1.01 15.52 0.50

5 月 1.24 0.99 16.44 0.51

6 月 1.24 0.98 17.19 0.51

2.3 送风制度

在生产中送风制度也叫做下部调剂,它包括风口面积、风量、风温、鼓风湿度、富氧率和鼓风动

能等。而这些作业参数需要根据高炉变化时进行调剂。主要目的就是选择好合适的风速和鼓风动能

来满足高炉生产需要,使初始煤气流分布合理,炉缸工作均匀活跃,热量充沛且稳定,风速和鼓风

动能还决定了初始煤气流的分布情况,是改善煤气流分布的关键。

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冶金新视线 -3-

在高炉生产过程中根据炉况需要,我们通常采取调整风口面积来改善炉缸工作状态,使其达到工

作均匀、活跃的目的。当更换长风口或缩小风口直径时,在“程树森,李洋龙”的《高炉风口鼓风

均匀性及风口参数调节研究》中,得出结论认为:在高炉总风量不变的情况下,局部增加风口长度

或缩小风口直径,会降低该风口的风速、风量和鼓风动能,而其他风口的风速、风量和鼓风动能会

相应增加,这反而不利于该风口吹透中心的能力。2# 高炉风口布局如图 1:

图 1 2# 炉风口布局

2.4 装料制度

装料制度又叫做上部调剂,由矿石批重、焦炭批重、矿石结构组成、料线、布料角度、布料圈数

等组成。

装料制度的作用是多方面的,其目的就是使炉内的煤气流分布合理,改善煤气流与物料接触的条

件,使煤气通过矿焦层顺畅,炉料与煤气的热交换充分且阻力小、下料均匀。装料制度对软熔带的

形成的影响也是意义重大的。

在首钢的煤气调整思路中有十六字方针,叫做“稳定边缘,打开中心,稳定中心,照顾边缘”,

我们不难发现中心与边缘气流的重要性,而且在生产中两股煤气流是缺一不可的。两股煤气流的分

布形态是通过对装料制度调整的过程。高炉生产是一个动态过程,炉内气流的变化要与外部条件的

变化相结合,我们的调整也是一个动态的过程,而不仅仅是调整目标。

众所周知高炉的煤气分布分为三次,即炉缸的初始气流分布,软熔带的气流二次分配,软熔带以

上散料层的三次分布。三次气流分布相互影响相互制约,也就是我们通常所讲的上下部调剂相结合,

自始至终都在为炉缸的活跃程度做文章。2# 高炉布料矩阵见表 4。

表 4 2# 高炉布料矩阵表

高炉 品种 1 2 3 4 5 6 带宽 角差

2#

矿 42.5° 40.5° 38.0° 35.5° 32.5° 10°

2.88° 3 3 3 2 2

焦 43.0° 40.5° 38.0° 35.5° 32.5° 23.5° 19.5° 2 2 2 2 2 2

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-4- 冶金新视线

3 炉缸工作状态

综合四大基本制度中都提到了炉缸工作状态,提到炉缸工作状态我们就不能不讲到高炉“死料柱”,

在《马钢高炉炉缸死料柱的认识及实践》一文阐述了高炉炉缸死料柱的形状、大小对炉缸工作状态

的影响。我们只有给四大基本制度有机的结合起来,才能保证炉缸的活跃度。

每个炼铁工作者在实际生产中都遇到过最基本的高炉生产调剂“憋压”,在这里详细的叙述“憋压”

是怎么形成的。

高炉憋压的表现,风压升高、风量下降、压差升高、透气性指数下降、料速缓慢,严重时高炉

“悬料”及“管道行程”。在这些表现中直接会使风口的回旋区缩短,而风口的回旋区是炉缸半径

的 1/2-1/3,这时就打乱了初始煤气流分布,使炉缸截面积的煤气量分布不均,风口回旋区长短不一,

造成煤气流分布有强有弱,当产生煤气流速过强的部位时,且煤气通过料柱的阻力变小时,就是“管

道行程”,煤气的阻力整体都增大时,就会产生“悬料”。

高炉憋压的形成,上面我们提到高炉炉缸“死料柱”,死料柱是位于炉缸中心基本上不运动的焦

炭料柱,也就是在燃烧带以外的炉缸中心处,也有人管它叫做“炉芯焦”,死料柱沉坐在死铁层中,

它浸没在液态渣铁中,上部顶尖突入炉腹区,由焦炭构成锥形的料柱。由于它的消耗及更新速度极

为缓慢,故称为“死料柱”。死料柱中的焦炭是向风口做蠕动运动的,它的消耗周期短则 5-7 天,

长则在 15 天左右。死料柱在炉缸中呈周期性沉浮运动,当出铁间隔时间较长时,炉缸的液态渣铁将

死料柱浮起,上部受炉料的下降挤压使死料柱的空隙度变差,且死料柱本身的透气性和透液性差,

从而会给风口回旋区顶短,造成风速和鼓风动能下降,这就造成了高炉憋压。

4 结语

炉缸工作状态及中心煤气流。当四大基本制度不合理,不匹配时就会造成炉缸工作状态变差,而

炉缸工作状态变差就是死料柱形状发生了变化。密实的死料柱占据了炉缸的有限空间,炉缸接受渣

铁的能力下降,随之风量变小,风压升高,下料不顺畅,煤气通路堵塞。死料柱中是炉身下部至炉

底由密实的焦炭、入炉粉末、难容的凉渣铁所组成,严重时死料柱会占据至炉身中部。

如何保持炉缸活跃度,就是稳定死料柱的形状及大小,使死料柱保持活跃度。前提条件就是要有

稳定的造渣制度,充沛的热制度和相互匹配的送风与装料制度,高炉有产有出,都需要顺利的进行。

当炉缸工作状态好时,初始煤气流分布合理、均匀,风口回旋区长,能够顺利地向高炉中心渗透,

中心煤气宽度小而力度强,边缘煤气稳定,这时就形成了稳定的“中心煤气流”,如炉缸工作状态

变差,风口回旋区变短,煤气向中心渗透差就行不成稳定的中心煤气流,反之则会使边缘煤气分布

不均,形成边缘煤气流某一方向过强,而产生边缘管道。

窄而强的中心煤气流顺利的产出,可以直接印证炉缸工作状态的好坏,两者相互依存,只有稳定

的炉缸活跃度才能保证稳定的“中心煤气流”。

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冶金新视线 -5-

烧结近零压点火生产实践

冯二莲

乌海市包钢万腾钢铁有限责任公司

摘 要:乌海市包钢万腾烧结近零压点火生产实践表明,1#/2# 点火风箱负压在 -4kPa/-8kPa 以下

实时可控,点火风箱内的积料能够自动顺畅排放,高炉煤气单耗由 38.17 m3

/t 降低到 22.35m3/t,改

善烧结机料面点火效果,烧结成品率提高 2 个百分点,取得可观改造效益。

关键词:烧结;近零压;点火

1 概述

点火是烧结工艺的重要环节,也标志着铁矿粉烧结过程的开始,点火效果对表层烧结矿质量、烧

结料层透气性、烧结返矿率等指标有着重要影响,同时也直接影响点火介质消耗和烧结工序能耗。

钢铁企业中,烧结工序占企业总能耗的 12% 左右,点火工序的能耗约占整个烧结工序的 10% 左右,

即烧结点火工序能源消耗约占钢铁企业总能耗的 1% 左右,降低烧结点火煤气消耗对于钢铁企业节能

降耗、减污减排具有积极意义。

乌海包钢万腾一台 360m2 烧结机保供 2×1080m3 高炉所需的烧结矿,烧结稳定生产和烧结矿产质

量水平对铁前系统乃至公司整体效益至关重要。烧结机通过扩容改造,将台车内宽由 4m 增加到 4.5m,

台车栏板由 700mm 加高到 900mm,烧结机布料和点火显得尤为重要,生产中台车边部效应加大,尤其

使用高炉煤气点火,台车边部点火效果差,返矿量增加,为此推行近零压点火技术,保持原始料层

透气性,改善表层点火效果且降低煤气单耗,成品率提高 2 个百分点,取得可观改造效益。

2 烧结点火负压的现状

1)风箱之间窜风严重,点火负压与烧结负压基本相同,点火负压高。

2)从打开点火炉下风箱(简称点火风箱)蝶阀排料到关闭蝶阀 4 ~ 6min 内点火负压波动大。

3)点火风箱磨损严重,不到半年出现破损漏风现象。

3 近零压点火的好处

1)减少冷空气从点火炉四周吸入,点火炉火焰不内收,改善台车边部点火效果。

2)点火燃料中的可燃成分不被过早地吸入料层,表层固体燃料燃烧缓慢,降低煤气单耗,延长

料面点火高温保持时间,提高表层成品率。

3)点火火焰不被拉长,减轻火焰穿透料层深度,降低点火带入烟气中的 NOx 浓度。

4)保持原始料层透气性,减少料层阻力,抑制边部效应,提高有效风量和垂烧速度,减少进入

风箱支管的粉尘量。

5)减轻大风量对风箱支管的冲刷,减轻点火风箱的严重漏风。

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-6- 冶金新视线

6)彻底解决点火风箱排料易卡易阻易堵的现象

4 近零压点火技术措施

1)将点火风箱隔板改造为柔性密封板,柔性密封板与台车体底梁紧密贴合,实现点火风箱分离

独立控制,彻底消除风箱隔板窜风的问题。

2)从点火风箱上部引出旁通风管,使点火风箱内风量与排料双行互不干涉,彻底杜绝排料卡阻

堵塞的问题。

3)主控室远程自动控制点火风箱风量,实时可调可控点火风箱负压。

4)每隔 10 米双烟道之间加装连通管道,以平衡双烟道的负压、温度。

图 1 点火风箱上部安装柔性密封板代替风箱隔板 图 2 点火风箱下部风量与排料分流

5 近零压点火的效果

1)提高料层厚度,改善料面点火效果

料层厚度由 830mm 提高到 900mm,料面点火由泛黄欠火改善为通体青色。

2)相同原料配比,不同料批下烧结负压和点火负压对比

料批

t/h

主抽风门开度 /% 烧结负压 /-kPa 点火负压 /-kPa

1# 2# 1# 2# 1# 2#

800 85 90 15.8 16.1 4.7 8.5

700 73 76 15.4 15.8 4.6 8.6

600 44 48 13.6 13.8 4.1 7.8

500 35 38 10.2 10.9 3.8 7.2

400 28 31 7.6 7.9 3.4 6.3

350 31 34 7.4 7.6 3.5 5.5

小结 随着料批减小,烧结负压降低,通过调节点火阀开度,点火负压能够随之降低。

3)不同点火负压下,高炉煤气降低幅度不同

点火负压 /-kPa 高炉煤气降低幅度 m3

/t 总管负压 /-kPa

1# 2#

4.0 6.2 20.6

15 ~ 15.5

4.3 8.4 15.5

8.3 10.2 9.1

11.6 13.2 4.9

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冶金新视线 -7-

小结

(1)一定总管负压下,控制点火负压越低,高炉煤气降低幅度越大。

(2)控制炉膛内静压接近零压

(3)料面点火效果由点火参数和料层厚度决定,表层点火热量下移速度由点火风

箱负压决定。近零压点火延长了料面点火高温保持时间,提高表层烧结矿成品率。

4)近零压点火改造前后点火煤气单耗、电耗、内返比较

年月

煤气

单耗

m3

/t

总管负压 /-kPa 点火负压

/-kPa 燃耗

kg/t

电耗

kWh/t

精粉

/%

内返

/%

烧结矿

碱度

利用

系数

t/m 1# 2# 1# 2# 2

·h

2020.01 ~ 07 38.17 15.9 16.4 15.8 16.3 57.98 42.98 22 16.7 1.93 1.34

2020.08. 近零压点火改造

2020.09. 36.79 14.9 15.2 10.1 12.3 58.66 43.07 22 15.1 1.87 1.04

2020.10. 27.04 10.5 10.8 5.7 7.9 55.17 42.04 25 14.6 1.94 1.15

2020.11. 年修

2020.12. 26.33 15.8 15.9 6.4 9.8 55.35 41.76 20 14.2 1.85 1.22

2021.01 ~ 12 22.35 16.8 16.9 4.1 7.9 54.88 41.57 23 14.5 1.85 1.36

(1)点火风箱负压由 -15/-16.8kPa 降低到 -8kPa 以下,高炉煤气单耗由 38.17m3

/t 降低到

22.35m3

/t,且点火风箱内的积料能够自动顺畅排放。

近零压点火改造完毕后,2020 年 9 月岗位员工对近零压点火的好处认识不足,煤气单耗降低不明

显;10 月因烧结限产点火煤气单耗较高;12 月受高炉煤气质量的影响,煤气单耗仍然较高;从 2021

年 1 月起,近零压点火的效果逐渐显现,煤气单耗保持在 21.6 ~ 22.7 m3

/t。

(2)近零压点火下,保持原始料层透气性,点火前后料层收缩量由 80 ~ 90mm 明显减小到

55 ~ 60mm 以内,两烟道负压趋于一致,终点温度易于控制且升高约 50℃,电耗由改造前 43.24kWh/

t 降低到 41.76kWh/t,与实施近零压点火有关,同时与主抽风机三元流叶轮改造和南烟道取直改向

阻力减小风量增大关系密切。

(3)实施近零压点火后,在提高精矿粉配比的同时,内返配比由 16.4% 降到 14.7%,成品率提高

近 2 个百分点。

(4)近零压点火技术改造和 2020 年 11 月年修期间风箱支管、大烟道喷涂堵漏,固体燃耗由

58.86kg/t 降低到 54.98kg/t。

(5)近零压点火技术改造前后,因烧结原料配比、烧结矿碱度变化,对烧结矿转鼓强度和粒度

组成不做详细分析,但烧结矿外观质量有所改善,粒度组成趋于均匀。

6 结束语

乌海市包钢万腾烧结近零压点火生产实践表明,点火负压基本可调可控在 -4kPa/-8kPa 以下,点

火煤气单耗由 38.17m3

/t 降低并稳定在 22.35m3

/t 左右,点火前后料层收缩量减小 30mm,烧结成品率

提高近 2 个百分点,烧结终点位置易于控制且终点温度提高 50℃,降低固体燃耗,主抽风机节省电耗,

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2023 年铁前设备维修与节能技术改造交流会论文集

-8- 冶金新视线

入炉烧结矿粒度组成趋于均匀,取得可观改造效益,投资回报 2.3 个月。

随着烧结产能的不断提高,近零压点火的好处越来越突显,会在提高成品率降低返矿率、降低固

体燃耗等方面进一步发挥其优势。

近零压点火是烧结工艺的提升,是一项易实施、投资少、见效大的技术,具有很好的推广价值。

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2023 年铁前设备维修与节能技术改造交流会论文集

冶金新视线 -9-

降低烧结结矿和高炉能耗实践

魏志江

(河钢宣钢内退 河北 宣化 075100)

摘 要:降低烧结机漏风率、稳定水分、厚料层烧结、降低 FeO 含量、强化进厂原燃料质量管控等

技术操作与管理措施,是提高烧结矿产量和质量,节能降耗及降低成本的的重要措施。本文对河南

某不锈钢企业的烧结机和高炉的生产实践及效果进行阐述和分析。

关键词:烧结机;漏风率;改造;原燃料质量;FeO;成本;实践效果

1 概述

河南某不锈钢企业 1 台 105 平方米(30×3.5,挡板高 1000mm)步进式红土镍矿烧结机,设计日

产能力 2250t/d(利用系数 0.9t/m2.d),2007 年 8 月投产漏风率高达 60% 左右,2021 年下半年以来,

针对烧结系统漏风较为严重这一制约因素,积极立项,深入开展完善治理工作,治理效果凸显。另外,

通过稳定入烧水分、厚料层烧结、降低 FeO 含量、强化进厂原燃料质量管控等技术操作与管理措施,

为铁前系统稳产、提质、降耗创造了有利条件。

2 合理的烧结机结构设计及管控

合理的台车结构设计、合理的风箱结构设计、合理的端部密封结构设计、合理的导气管、降尘管

结构设计、优化的滑道润滑设计;以及防止台车“起拱”措施:台车从烧结机尾部星轮脱离后在回

车道上运行时 , 往往容易“起拱”. 其原因为尾部重锤过重,星轮齿板结构设计不合理。经过长期研

究,在齿板结构设计方面有独特之处,可保证其不“起拱”。还有严格标准件、基础件的合理选择:

标准件、基础件是至关重要的零、部件,其直接影响到主机的性能及作业率。由于各制作厂的产品,

在性能上,可靠性上存在很大差异,因此,在设计中须经深入调查,严格筛选后确定制造厂家。有

的主机制造厂往往随意更改定购单位或自制,结果影响了主机的性能和作业率,造成漏风率提高。

因此 , 主机设计单位应指定标准件、基础件的制造厂。

3 严格的制作要求

3.1 严格挑选制作厂

烧结漏风率与烧结机的材质和制作精度密切相关。选择主机制作厂时要考察其装备能力、制作工

艺过程及所采取的手段、制作资历、技术力量、工人的素质及与设计单位的协作程度,经过严格筛选之,

才可作为参与投标的厂商之一。并且在技术上应按其优劣程度顺序排名。

3.2 完善招标制度

以往的设备招标多半以业主为主的评委定标。他们对主机的性能、制作要求及制作厂均不甚了解,

唱标时没有底价。因此,极易进入以最低价格取胜的误区。

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因此,招标时聘请设备设计单位提出对设备制作的要求及对设备进行详细设计交底。同时,招标时

聘请有权威的评估单位对招标设备作出评估底价,在计算底价时,还充分考虑了制作厂的利润和税

收,任何无利润或亏损的中标,是保证不了设备制作质量的,也不利于业主的生产。招标评委的组成:

聘请业主、设计、制造三方技术专家参加,评标议标过程中应排除来自任何一方的各种干预。在评

标过程中评出技术标与经济标,技术标是第一位的。

3.3 坚持设备监制

为了保证设备制作质量,进行设备监制是必要的。它能保证贯彻设计内容、贯彻设计意图、说明

某些特殊的设计要求和对制作的要求,这是保证设备制作质量的重要手段之一。

设备监制应是有偿服务。设备设计单位应编写监制大纲,对重要的零、部件提出明确的制作要求、

检验标准和验收规则,在主机制作的全过程进行监督 .

3.4 严格验收制度

根据设备设计单位的监制大纲及制作厂提供的检验报告、装配记录,检验记录、事故处理意见,

对出厂前的设备部件进行严格检查,经河钢宣钢炼铁厂、设计单位、制作厂家三方签认后出厂。严

格的验收制度保证了设备制作的质量,根据检验结果,制作厂对河钢宣钢炼铁厂提出的改进要求进

行了修改后才出厂,消除了在设备调试、试生产时的隐患。

4 严格的安装要求

4.1 严格挑选安装单位

选择设备的安装单位,不仅要考察其安装资历、安装工艺过程及装备水平,更要考察其技术力量、

工人的素质及与设计单位的协作程度,经过严格筛选之后,作为参与投标的单位之一,并且在技术

上应按其优劣程度顺序排名。

4.2 坚持施工监督

2016 年 7、8 月我们将 1 号和 2 号烧结机的共计 80 个风箱中的 60 多个磨漏的风箱进行了挖补补焊;

将旧台车滑板和个别的磨损严重的滑道进行了彻底更换为新的滑板和滑道,并换了新的润滑油密封;

将个别截门法兰跑风出重新进行了更换或者更滑密封材料重新填堵。整个施工过程我厂技术人员和

制作方、施工方、设计及监理全过程、全天候的进行质量进度费用等全方位的监督管理。

我们要求设备设计单位必须派员向施工、我厂解释设计意图、设计内容,说明对安装的要求和某

些特殊安装要求。并配合安装、监督设计文件的实施。防止因安装差错或不到位,而严重影响设备

的调试及主机性能的现象发生。

4.3 严格进行设备调试

设备安装完成后,经试运转和调整。进行了测试和试验,对检验技术参数不符合设计要求得,在

调试过程中立即整改,并进行了充分的调试,直到达到设备设计要求。

5 科学的设计、制造、施工周期

在工程设计的可行性研究或初步设计阶段,由设计单位提出科学的、切实可行的设备设计、设备

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制造及设备安装、调试周期。没有科学的周期是没有质量保证的。否则将进入虚假的误区,最终将

造成财力、物力的更大浪费,工程进度一延再延的结果。

6 严格遵守烧结机操作规程

烧结机操作者必须严格按(烧结机安装、使用说明书)操作规程进行操作,并按照试车方案严格

执行,防止产生事故。

7 加强生产维护与操作管理

降低烧结机漏风率,除了要把好设备设计、设备制造和设备安装三关外,还要把好生产维护与操

作管理关,以利于堵塞从主抽风系统、除尘器系统及烧结机本体系统的漏风。

在生产操作中,必须加强生产维护与操作管理,及时发现并处理台车热变形、塌腰等问题而导致

台车底部与机头、机尾浮动密封板接触不良形成漏风;对台车栏板开裂,箅条脱落或断裂,及时更换,

防止因此致使料层形成漏斗状孔洞;严格预防箅条插销与配合孔之间的间隙过大及由于生产维护与

操作管理不善,造成布料不均匀、料面拉沟等而使漏风率升高。

通过上述改造及日常操作管理与维护的强化后,2022 年 6 月烧结机的漏风率降到了 50% 以下。

8 稳定入烧水分和坚持厚料层烧结

由于从菲律宾或者印尼采购米的红土镍矿水分偏高在 35% 左右且相当的不稳定,一是从进厂严格

要求红士镍矿 的水分小于 35%:二是将红士镍矿 在原料场由原来的直接入烧,改为每天翻到混匀

至少一次,10~15 天后根据水分降低到 30% 以下的时候才可配料入烧:三是保证入烧前的水分稳定

在 18.5% 左右 ( 普碳钢的烧结入烧水分在 7% 左右 ):四是坚持厚料层烧结和弧形布料减少偏析和充

分利用热能。

9 逐步降低烧结矿 FeO 含量

该企业 2021 年 9 月底之前,烧结矿 FeO 含量的控制标准在 17%~21%,通过几次意外失控到 13%

左右时候,其转股指数由原来的 52% 左右到了 47% 左右(普碳钢转股指数 76% 以上),而高炉炉况

顺行无影响且焦比下降 /、产量升高,于是,2021 年 9 月底开始结合福建青拓的烧结矿 FeO 含量的

控制标准在 10%~14%,且其有 100kg//t 喷吹煤粉的情况(河南该企业无喷煤全焦冶炼),将烧结矿

FeO 含量的控制标准由原来 17%~21% 逐步降低到 13%~17%,尽管如此后烧结矿的返矿量增加,但是,

由于烧结矿 FeO 含量降低后,高炉焦比降低、产量的升高而使得成本降低的节能效益远远大于其损

失的效益,因此,在保证炉况顺行的前提下,烧结矿 FeO 含量与返矿量及高炉节能效益有一个最佳

结合点,由于原燃料质量及烧结技术水平的不同,其最佳结合点不可能与其他企业相同,实践证明

河南该不锈钢

企业在当前各种条件下最佳结合点为烧结矿 FeO 含量在 13%~17% 之间。按照烧结矿 FeO 含量每

降低 1% 焦比降低 2.5%;产量提高 2.5% 测算,效益显著,而且,烧结固体燃耗进一步降低(具体效

益测算受企业秘密不在此显现,该企业年效益近 1 亿元 / 年)。

10 强化进厂原燃料质量管控

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河南该不锈钢企业自 2021 年 9 月底以来,先后出台并不断完善了关于进厂原燃料质量管控制度

和相关抽检抽查办法,责任到人,赏罚分明,进厂原燃料质量改善明显,特别是烧结用煤的质量不

断提高。

11 结语

降低烧结机漏风率、稳定入烧水分、坚持厚料层烧结、降低烧结矿 FeO 含量、强化进厂原燃料

质量管控等技术操作与管理措施,利于烧结矿降低固体燃耗、高炉降低焦比和提高产量、增加效益,

为铁前系统稳产、提质、降低能耗创造了有利条件。

參考文献

[1] 张错:烧结机漏风治理探讨 ([A]; 烧结工序节能减排技术研讨会文集 )C:-2009 年 4.

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方大九钢 3 号高炉降料面停炉操作及技术措施

黄卫 徐彬 彭秋生

( 九江萍钢钢铁有限公司 )

摘 要 : 对九江萍钢 3 号高炉降料面停炉操作进行了总结,并阐述了安全快速停炉的各项技术措施。

停炉过程中,采用了炉内爆震预控技术、煤气高效回收、高风量与高顶压的综合使用等技术,顺利

地首次实现煤气全回收,准确将料面降至风口以上 2.0 米位置,整个过程历时 12h36min,认为在降

料面的前期应尽量维持较高风量,并适当富氧 ; 根据料面降低位置及时调整炉顶压力,可以维持在相

对较高的水平。

关键词 : 中型高炉;降料面停炉;煤气全回收;炉顶温度

九钢 3 号高炉 (1780m³) 采用软水密闭循环冷却方式。第二代炉龄于 2013 年 2 月 9 日点火开炉,

停炉前 2022 年 6 月 TE0912-2(插入深度 150mm)最高温度达到 550.5℃,2022 年 7 月 TE0906-2(插

入深度 150mm)最高温度达到 828.8℃,同时从 2019 年起风口以上冷却壁水管陆续出现破损,截止

2022 年 7 月 25 日停炉前,共破损 46 根水管,涉及 22 块冷却壁,不仅影响高炉的正常操作和主要经

济技术指标的优化,而且还存在重大的安全风险。因此,决定对 3 号炉进行停炉大修。

1 停炉操作

7 月 25 日 13:30,3 号高炉开始下休风料,18:00 进行预休风,为降料面进行各项准备工作,预

休风前料面按 6.0 米控制。21:30 复风降料面,于 26 日 5:36 顺利停炉。

⑴停炉前的准备工作。停炉前的操作思路主要是确保炉况稳定顺行,主要包括制度调整、参数调

整和预休风检修。

①炉况调整。为了保证顺利完成高炉降料面工作,炉况调整思路主要是确保炉况稳定顺行,清

除炉墙粘结物和炉缸顺利放残铁。参数控制铁水 [Si]0.4-0.6%、[S]0.020-0.030%,物理热 1500-

1520℃,预休风前 6 天高炉主要操作参数见表 1。

表 1 九钢 3 号高炉主要操作参数

日期 风压,

KPa

风量,

m³/min

顶压,

KPa

压差,

KPa 风温℃ 富氧率,

% [Si] ,% [S],% [Ti],% R2

7 月 20 日 400 3983 232 168 1146 2.16 0.44 0.03 0.15 1.21

7 月 21 日 398 3991 232 166 1152 2.35 0.45 0.03 0.15 1.20

7 月 22 日 396 3886 232 164 1152 2.29 0.45 0.03 0.15 1.20

7 月 23 日 392 3975 225 167 1146 1.98 0.47 0.03 0.15 1.19

7 月 24 日 390 3999 225 165 1148 1.93 0.41 0.03 0.14 1.17

7 月 25 日 386 3964 221 165 1134 1.75 0.58 0.03 0.16 1.14

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②制度调整。18 日,高炉停止使用 1.0% 的高钛球,高炉钛负荷由 12kg/t 降低到 8.8kg/t,[Ti]

由 0.23% 降低到 0.18%。19 日,上部长期疏松边沿的料制,矿石矩阵由 36/2 34/3 31/3 28/2 改为

34/3 31/4 28/3,以发展边沿气流冲刷炉墙粘结物。24 日,高炉开始降低焦炭负荷,由 4.80 逐步降

到 4.10,配料碱度 R2 由 1.22 逐步降到 1.12,以改善渣铁流动性。停炉前一天,停止使用焦丁。

20 日,捅开长期堵死的 12、13 号风口,实现全风口送风作业,进风面积由 0.2493 ㎡提高到 0.2701

㎡,风速为 260-270m/s,鼓风动能为 115-125KJ/s; 全开风口后可以有效地清理长期堵风口区域上方

炉墙的粘结物。

③预休风检修。25 日 18:00-21:30 安排预休风检修,进行各项停炉前工作的实施与确认。休风

后快速更换破损的风口小套,及时关闭漏水的冷却壁,并准备好水管,复风后闭水区域炉壳外部打

水冷却。将炉顶原有的 8 个水喷头更换为 6 个雾化喷头,保留 2 个原有喷头,以确保打水量。检查 2

号探尺齿轮箱,确保能够放到 24.0 米。

⑵降料面停炉过程。主要包括降料面和炉外渣铁排放。

①停炉料的组成见表 2

表 2 九钢 3 号高炉停炉料组成表

料段 负荷 批数 矿石配比 体积

(M3

) 煤比 焦比 镁铝

生铁

含锰

核算

碱度

核算

炉温 渣比 湿焦

矿批

(t)

第Ⅰ段 2.8 20

77% 机 烧 +15% 铜

陵 球 +8% 联 达 球

+0.65 硅 石 +0.3t

白云石

724.6 45 606 0.59 0.65 1.05 1 428 13.3 35

第Ⅱ段 1.8 15

75% 机 烧 +15% 铜

陵球 +10% 联达球

+0.70 硅 石 +0.6t

白云石

469.2 0 942 0.56 0.65 0.94 1.5 449 13.59 23

第Ⅲ段 盖面焦 净焦 50 吨 78.18

②炉顶煤气成分及温度控制基准

整个降料面停炉过程中,严格控制煤气中含 H2 量和 O2 量,要求 H2<10%,最高不大于 12%;

O2<2%,当炉顶温度 300℃时为 1.8%,600℃以上时为 0.8%,[1]。为了确保炉顶设备安全和炉况的稳

定顺行,要求炉顶温度控制在 200℃ -400℃,最高不得超过 400℃,最低不得小于 200℃,气密箱

温度< 70℃、布袋入口温度< 260℃。具体操作见表 3。

表 3 九钢 3 号高炉停炉主要操作操作参考表

目标 H2<10%,条件 H2<10%,最高不大于 12%,O2<1.0%。 措施 漏水情况必须确认

炉顶温度升高,H2<10%,最高不大于 12%,O2<1.0%。 增加炉顶打水量,如果水量开

到最大则减风。

炉顶温度升高,H2>10% ,最高不大于 12%,O2<1.0%。 减风减水

炉顶温度升高,风量降低,水量最大或 H2>10%( 最高不大于 12%),O2<1.0%。 降低风温

H2>10%( 最高不大于 12%),炉顶温度可以接受,O2<1.0%。 减打水量

炉顶煤气中出现氧气或崩料,O2<1.0%。 减风

悬料,O2<1.0%。 坐料并重新送风

如休风后,应尽量不打水,炉顶温度应低于 315℃,O2<1.0%。 减打水量

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③降料面过程。25 日预休风检修完成后,21:30 开始送风降料面,因预休风前已经逐步降低料面,

复风后探尺起始位置 8.6 米。在降料面过程中,风量降低与炉顶打水保持动态匹配,严格控制煤气

中 O2 和 H2 含量,通过煤气在线和取样分析相结合,实时调整风量与打水量,以确保炉顶煤气成分

和温度符合目标要求。因 3 号高炉只有两个机械探尺且没有雷达探尺,料面深度采取理论计算与探

尺实测相结合的方式,根据历次降料面经验结合正常生产的吨铁风耗及燃料比,降料面过程的吨焦

耗风量取 3500m³。

在降料面初期尽量使用较大的风量(3300-3500m³/min),同时适当进行富氧(4000-5000m³/h),

保持与风量配比的顶压,有利于加快冶炼进程缩短降料面时间。随着降料面进行,炉内料柱高度逐

步降低阻损减小,容易出现管道行程等异常炉况,并且为了控制顶温超标而不断增加打水量,会大

幅度增加炉内发生爆震的概率,因此在 H2 接近 10% 时,合理的控制是逐步降低风量并减少打水量。

同时为防止 O2 超标,在 O2 接近 0.95% 料面降至炉身下部时,停止富氧。由于环保压力不允许进行

放散降料面,同时如果大量充 N2 虽然可以确保煤气成分合格,但此时煤气热值几乎为零,可能会

造成烧结、加热炉、发电等煤气用户熄火,引发较大的安全隐患,另外剩余焦炭还可以回收重新入

炉,因此降料面目标为降到风口以上 2.0m(21.0m)。26 日 4:10 放探尺测料面为 18.7m,这次放尺

造成探锤掉无法再使用。5:30 理论计算料面已经降到 21.0 米,5:36 按程序休风。休风后实测料面

21.5m,达到目标料线。操作参数见表 4。

表 4 九钢 3 号高炉停炉主要操作操作参考表

时 间

(hh:mm)

风量

(m³/

min)

风量

(m3

累计

风量

(m³)

风压

(KPa)

风温

(℃)

顶压

(mpa)

顶温

A ℃

顶温

B ℃

顶温

C ℃

顶温

D ℃

平均

顶温

布袋

入口

温度

打水

流量

(t/

h)

十字

测温

流量

(t/

h)

右探

(米

)

最深

料线

理论

计算

料线

22:10 3385 101550 101550 245 1043 140 243 232 219 313 252 243 90 0 8.6

22:40 3381 101430 202980 244 1034 145 288 285 364 355 323 275 106 9.88 9.88 9.9

23:10 3330 99900 302880 249 1015 155 283 276 330 351 310 270 108 0 11.2

23:40 3050 91500 394380 225 935 150 306 286 328 372 323 281 108 12.8 12.8 12.3

0:10 2950 88500 482880 215 860 154 338 303 300 351 323 282 108 0 13.3

0:40 2860 85800 568680 210 836 153 357 320 300 332 327 285 108 0 14.1

1:10 2860 85800 654480 175 800 113 392 340 304 333 342 298 108 0 15.03

1:40 2780 83400 737880 150 818 92 395 308 286 348 334 294 112 15.5 15.5 15.7

2:10 2720 81600 819480 133 817 75 413 326 280 337 339 297 113 0 16.6

2:40 2550 76500 895980 113 811 55 420 331 280 332 341 296 115 0 17.3

3:10 2550 76500 972480 111 802 50 435 350 305 360 363 300 115 17.6 17.6 17.9

3:40 2300 69000 1041480 95 795 45 222 226 209 232 222 208 115 0 18.5

4:10 2300 69000 1110480 92 786 41 288 201 183 288 240 222 88 18.7 18.7 19.2

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4:40 2300 69000 1179480 96 776 47 336 316 280 315 312 269 115 0 19.8

5:10 2300 69000 1248480 93 765 48 341 302 313 363 330 281 115 0 20.5

5:40 2300 69000 1317480 0 755 8 423 427 430 430 428 0 21.2

整个降料面过程共耗时 12h36min,累计消耗风量 131.75 万 m³,炉顶共打水 880t,全程回收煤气,

共 177.86 万 m³。整个停炉过程煤气流比较稳定,压量关系比较平稳,无明显爆震发生。整个过程如

图 1。

图 1 九钢 3 号高炉停炉过程图

④炉外渣铁排放。预休风结束后,21:30 复风降料面,23:00 打开东铁口出铁,第一炉铁水

[Si]0.82%,物理热 1469℃,前期因风压、顶压都比较高,出铁流速比较正常,随着风压、顶压和煤

气利用率降低,铁水物理热和流速都逐步降低,26日 1:03来风堵口。2:30先后打开东西两边铁口出铁,

铁水流速比较慢,一直出至休风。整个降料面过程共出铁 595吨,实际出铁量与停炉料的理铁基本一致。

降料面停炉过程出铁参数见表 5。

表 5 九钢 3 号高炉停炉出铁主要参数表

出铁情况

打开

时间

来渣

时间

堵口

时间 铁量(t) Si

(%)

Mn

(%) S(%) 碱度 铁水

温度℃ 铁口

23:00 23:20 1:03 350 0.824 0.66 0.031 1.1 1469 东

2:30 2:55 145 0.885 0.62 0.024 1.1 1458 西

2:40 3:20 100 东

2 停炉主要技术措施

⑴炉内爆震预控。尽可能减少或杜绝炉内爆震是整个降料面停炉的关键所在,为有效抑制炉内爆

震,关键是控制煤气成分,要求 H2<10%,O2<1.0%,其中 O2 含量关系到整个煤气管网的安全尤为重要。

①改进提高炉顶打水系统雾化效果,使水雾化后充分与煤气接触,有效地降低炉顶温度,同时大

大减少水滴与炙热的焦炭接触,从而大大减少了 H2 的产生量,有效控制产生爆炸性气体。另外也减

少了原来比较集中水柱跟融熔状态的渣铁接触,可以有效预防重新在炉腹部位粘结物。

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②确定合理的降料面目标。传统打水降料面在降到炉身下部后,都是采取放散煤气。由于近期环

保严格管控不允许进行放散煤气降料面停炉,特别是料面降到炉腹接近风口区域时,必然会出现 O2

造成不能继续回收煤气,虽然可以大量充 N2 虽然可以确保煤气成分合格,达到全程回收煤气的目标,

但此时煤气热值几乎为零,进入管网后会造成烧结、加热炉、发电等煤气用户熄火,给其他系统造

成较大的安全隐患。因此此次降料面目标定为降到风口以上 2.0 米。从开始降料面即采取煤气在线

和取样分析相结合,严格控制煤气中的 O2<1.0%,当 O2 超标达到 1.0 时,休风停止降料面。整个降

料面过程的 H2 和 O2 见表 6 和图 2。

煤气取样成分分析(%)

时间 H2 CO2 O2 CO N2

22:05 2.77 7.54 0.92 30.09 56.16

23:05 4.8 5 0.75 34.08 50.72

0:05 7.15 4.06 0.96 34.16 49.91

1:05 8.06 3.17 0.89 33.76 50.12

1:45 8.69 4 0.81 32.24 50.07

2:30 9.5 4.16 0.95 27.89 51.68

3:23 9.2 4.62 0.95 27.04 52.8

4:15 6.06 4.14 0.88 27.4 57.61

4:50 7.2 3.6 0.4 24.2 62

5:10 4.27 7.2 0.4 16.4 71.33

5:30 3.47 8 0.98 11 76.13

表 6 九钢 3 号高炉停炉煤气成分表

图 2 九钢 3 号高炉停炉煤气成分趋势图

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⑵料面深度判断实测和计算相结合。3 号炉只有两个机械探尺,只有一个可以放到 24.0 米,而且

在料面降到炉深下部以后,每次放尺时间长、料面温度高,以往每次几乎降料面到后期,探尺锤都掉了,

造成无法放尺和判断料面深度。这次采取实测和计算相结合来判断料面深度,根据以往几次降料面

经验,初期吨焦耗风量选取为 3200m³,根据实测料面深度不断修正耗风量,逐步调整到 3200m³/t,

26 日 4:10 放尺后出现故障,检查发现为探尺锤掉,后面完全依靠计算判断深度,5:30 计算料面已

降到 21.2 米,达到目标。

3 停炉总结

⑴合理安排停炉料。通过总结历次停炉经验和参考武钢、涟钢高炉降料面方案,合理安排停炉料

的负荷、碱度、盖面焦,确保了整个停炉过程(包括炉缸放残铁)渣铁热量充沛、流动性良好。

⑵停炉全过程回收煤气。本次降料面通过改造炉顶打水雾化效果、煤气在线与取样检测相结合、

严格控制煤气成分和精心操作等预控措施,降料面全程煤气成分合格、无明显爆震,达到全过程回

收煤气,增加回收煤气 170 余万立方,实现安全、环保目标的同时增加了经济效益。

⑶维持较大风量和较高顶压快速停炉。整个降料面过程中,高炉维持较大风量和较高顶压,特别

是初期适当富氧,有力加快冶炼进程,最终本次降料面共历时 12h36min,顺利将料面降到风口上沿 2.0

米,实现了快速停炉。

⑷炉墙表面清理效果良好。通过提前捅开风口全风口作业、疏导边缘气流冲刷炉墙、改造炉顶打

水等措施,尽量减少炉墙粘结物。停炉后进入炉内观察,炉墙表面整体较干净,基本上没有粘结物,

这样不仅有利于安全停炉,也加快高炉检修进度。

参考文献

[1] 周传典,等 . 高炉炼铁生产技术手册 , 2002 版 2018 重印,冶金工业出版社 .

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对高炉热风炉操作系列问题的探讨

刘全兴

(青岛特钢有限公司)

摘 要:本文对高炉热风炉操作方面的一系列问题,诸如热风炉煤气单耗究竟多少为正常?热风炉

热效率能够达到多少?富氧燃烧,煤气压力波动如何解决?长时间“焖炉”的危害和热风炉充压时

间过长对烧炉的影响。提高风温的关键技术有哪些?以及硅砖热风炉长周期保温和凉炉再生产问题

和热风炉“纠偏”操作问题等进行了探讨。

关键词:高炉热风炉;操作;讨论

1 前言

我国改革开放 40 多年,钢铁实现跨越式发展,高炉炼铁系列技术日臻成熟,取得了令人瞩目的

发展成果。全国粗钢产量连续多年在 10亿吨 /a上下,在全球遥遥领先。炼铁热风温度有了大幅度提升,

特别是获得 1200℃以上的高风温成为常态化。俄罗斯卡鲁金顶燃式热风炉技术的引进和消化,真正

起到了助推和引领作用,彻底改变了热风温度长期徘徊不前的局面。尤其是在炼铁原燃料价格高企

的条件下,提高风温的作用愈加受到钢企的高度重视,已经成为炼铁高质量发展,降低制造成本的

重要内容。然而,在热风炉操作某些重要环节,例如热风系统的节能降耗、能效提升;如何解决煤

气压力波动问题;长时间“焖炉”;热风炉充压时间过长;硅砖热风炉长周期保温和凉炉再生产操

作等相关细节还有需要认真思考、提高、修正和规范的问题。

2 对热风炉操作提升能效的探讨

2.1 如何看待吨铁煤气单耗,热风炉煤气单耗是多少?

在炼铁生产成本控制中,降低热风炉煤气单耗,提升能效 是企业能源管理的重要内容之一。在

冶金企业说到吨铁煤气单耗并不是指炼一吨铁消耗了热风炉所需要提供风温的多少煤气。而是包括

与炼铁有关全系统其它用途,例如炉前烤出铁沟、撇渣器,烤流咀,烤铁口泥套,烤铁水罐,喷煤

加热炉,矿槽流嘴保温、原料场防冻用煤气等等。其它防寒保温项目的煤气都应该纳入到吨铁煤气

单耗之内。因此说热风炉为其单耗和吨铁单耗是两个概念。某些媒体报道的煤气单耗 322m3

/t 铁,较

低,数据来源值得推敲。热风炉煤气单耗只是构成工序能耗的一部分,其指标与多种因素有关,例

如热风炉结构形式、热效率、炉料结构、高炉产量、配套设施、操作水平等。

我们知道,热风炉是钢铁厂用能大户,据不完全统计,热风炉用高炉煤气约占发生量的 35%左右。

煤气单耗与多种因素有关。

热风炉自身煤气单耗举例 : 某 1080m3 高炉,产量 3600t/d。热风炉“两烧一送”,換炉约 10 分钟。

煤气用量 45000m3

/h. 座,煤气热值 3300kJ/m3

,则煤气单耗为:45000x22 ⅹ 2x3300÷3600=1.815GJ/

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t 铁。即 550m3

/t 铁。在计量准确的前提下,通常热风炉煤气单耗在 540 ~ 600m3

/t 铁之间。

高风温热风炉五大技术关键:(1) 燃烧技术 ;(2) 传热技术;(3) 气流流动 ;(4) 结构稳定 ;(5)

环保达标。

提升热风炉能效的途径:

(1)淘汰落后高耗能工艺,选择先进工艺路线进行改造,优化装备水平;

(2)选择先进炉型,优化系统配置;

(3)优质耐火材料;

(4)选用节能减排成熟可靠的燃烧器;

(5)自动化、信息化支撑的智能化操作法;

(6)热风炉系统绝热保温,提高热效率;

(7)对标。学先进,找差距,提升水平;

(8)加强能源管理,科学合理用能。

2.2 热风炉热效率可达到多少?

通常分为热风炉本体热效率和热风炉系统热效率两个概念。

热风炉热效率:一般指热风炉以送出的热风温度支出的热量占热风炉加热(包括冷风带入热量)

总能量收入的百分比。一般情况下这个比值在 70%~ 75%之间。对某些热风炉公司所言的热风炉

热效率可达 85% 以上不知所云。按现有条件热风炉热平衡现状,热风炉炉体散热、热风管道散热,

烟道散热、换热器散热和烟气带走的热量,冷却水、冷却风带走的热量还是不可小觑的。参考某厂

2580m3 高炉热风炉采用自身预热工艺后的能流图实测数据,研究表明:高炉煤气带入系统的热量占

80.24%,助燃空气带入 0.43%,冷风带入 4.43%,预热助燃空气(550℃)带入 11.67%,预热煤气带

入 3.86%;热风带出热量 68.8%,排入烟囱废气带出 8.72%,热损失及计算误差占 7.55%。采用自身

预热工艺(助燃空气预热到 550℃)热效率由原来 73% 提高到 78%。

热风炉系统热效率:包括热风炉烟道的余热回收利用,纳入到热风炉系统热效率之内,这个热效

率远远的高于热风炉本体热效率。一般也不会超过 80%。

3 硅砖热风炉的维护操作技术

3.1 硅砖热风炉长周期保温注意哪些问题?

热风炉的保温,重点是硅砖热风炉的保温,是在高炉停炉或热风炉需要检修时。如何保持硅砖砌

体温度不低于 600℃,而废气温度又不高于 400℃。根据停炉时间的长短与检修的部位和设备,可采

用不同的保温方法。鞍钢的经验是:

(1) 高炉 6d 以内的休风,热风炉又有较多的检修项目,在休风前将热风炉烧热,将炉顶温度烧

到允许的最高值即可。

(2) 高炉 10d 以内的休风,热风炉又没有什么检修项目,在高炉休风前将热风炉送凉,特别是将

废气温度压低,保温期间炉顶温度低于 700℃就烧炉,可以保持 10d 废气温度不超过 400℃。

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(3) 如果是长时间 ( 大于 10d) 的保温,则须采取炉顶温度低于 750℃,就烧炉加热;废气温度高

于 350℃就送风冷却,热风由热风总管经倒流排放大气中。为了不使热风窜到高炉影响施工,在倒流

休风管和高炉之间的热风管内砌一道挡墙或在高炉弯头处堵胶板或薄铁板,做到有效隔断。

硅砖在 600℃以下体积稳定性不好,不能反复冷热,因此在高炉较长期休风停止使用硅砖热风炉时,

要求保持热风炉硅砖不低于此温度。

加热 / 送风冷却”方法 , 即当炉顶温度低于 75 鞍钢 6 号高炉中修一个月,对硅砖热风炉采用“燃

烧 0℃,就烧炉加热;废气温度高于 350℃就送风冷却 ,热风由热风总管经倒流排放大气中。为了

不使热风窜到高炉影响施工,在倒流休风管和高炉之间的热风管内砌一道挡墙。成功保温 138 天。

宝钢 1 号高炉(4063m3

)停炉期间,对硅砖热风炉保温。

3.2 硅砖热风炉凉炉再生产

硅砖热风炉凉炉再生产在生产实践中非常重要。经过长期探索我们总结出硅砖在炉内的变化规律:

“晶格转化部分完成,体膨胀减弱,敏感性降低”。再生产时可以适当快速升温,大大缩短烘炉时间。

德国以及俄罗斯卡鲁金也提出来同样的方案。

无论是凉炉还是保温操作,要注意:

(1)控制废气温度是关键。不能一味地正面加热、加热、再加热,保持上部温度;忽略蓄热室

下部格子砖降温,这十分危险。废气温度出现假象,致使炉箅子烧坏、掉砖,国内这种操作事故案

例不少。

(2)一定做好“倒送风”各项准备工作,制订操作规程,气流流动状态下接近规定的废气温度上限,

必须降低下部温度,此时,废气温度是不真实的。

4 热风炉操作规范化、标准化问题

4.1 富氧燃烧的利与弊

富氧燃烧可以提高燃烧强度,理论空气需要量减少,有利于提高拱顶温度,提高风温,排烟量减少,

解决助燃风机能力不足,适宜富氧降低氮氧化物排放,大量富氧 NOx 生成量会增加。

还要考虑以下几个问题:

成本因素;

烟气量减少,总换热量会减少;

挖掘其它方面潜力,如煤气平衡,保热风炉用气,提高和稳定煤气压力,智能化燃烧技术。

4.2 煤气压力波动怎么办?

稳定煤气压力操作非常重要。但是,许多厂家没有煤气稳压装置,造成煤气压力随意波动,工人

被动烧炉,影响风温。应采取两项措施:

(1)有条件的厂适当提高煤气管网运行压力到 15kPa 左右,燃烧效果会更好;

(2)采用带有执行器的煤气压力自动调节装置,可减少波动,提高煤气使用效率,进而提高风温;

(3)能源动力部门制订科学合理的调度平衡管理制度,优先保证热风炉用煤气。

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4.3 长时间“焖炉”危害大

热风炉烧好之后不送风,称为“焖炉”。长时间“焖炉”一定会使得大量高温热量下传,造成炉体损坏。

主要原因:顶燃式热风炉供热强度大,砖柱低矮,传热速率快,废气温度区间窄(170~350 ℃ ),

废气温度测点出现“假象”,炉箅子材质耐热性差(Si4Mo 稍好一些)。温度超出限制会出现烧坏炉

箅子或拱桥,掉砖或漏球,甚至后果更严重。国内不乏此类事故案例。

某些厂家硅砖热风炉以冬季保温为由,不具备生产条件就把热风炉烘好,然后自然冷却降温。殊

不知这种“焖炉”对炉子危害很大。

必须强调,不具备生产条件不要烘炉。

4.4 热风炉充压时间过长好吗?

热风炉充压,即灌风均压,一般 180s 足矣。时间过长(5~10min)势必占用宝贵的燃烧时间。传

统的“三勤一快”(勤观察、勤调节、勤检查,快速换炉)操作方法就是争取烧炉时间,保证蓄热量,

进而保证风温稳定。

少数厂家出于减少换炉风压波动的目的,把充压时间一味延长是非常错误的。

4.5 热风炉送风先开冷风阀后开热风阀真的一样吗?

热风炉燃烧转为送风操作程序:

(1)通知煤气调度室,要求停止烧炉;

(2)关闭煤气、空气调节阀。

(3)关闭煤气切断阀。

(4)关闭煤气燃烧阀。

(5)关闭空气切断阀。

(6)关闭烟道阀。

(7)开冷风小门(或充压阀),向炉内充压,充压时要慢,使之风压波动 <9kPa)。

(8)全开热风阀。

(9)全开冷风阀。

(10)关充压阀。

在实践中,存在两种情况:一是充风均压后,开冷风阀,开热风阀;二是充风均压后,开热风阀,

开冷风阀。两者有何不同?

高炉送风系统保持畅通是首要原则。在以上程序中,若单炉送风时,只要开充压阀和热风阀的情

况下,高炉不会断风。若先开冷风阀,没开热风阀,此时送风炉热风阀下滑,正换炉的热风阀尚未打开,

会造成高炉断风,酿成事故。这种情况发生的几率虽小,但不怕一万,就怕万一。

4.6 热风炉“纠偏”问题

案例:云南某厂 2010 年 5 月 27 日 450m3 高炉热风炉纠偏操作。

到现场实地查看:1# 炉正常燃烧时高炉煤气量为 17000—18000m3 / h。燃烧中后期由于废气温度

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上升较快,不得不减少煤气用量到 13000 m3 / h 以下,甚至到 10000 m3 / h 左右。

由于风温低,送风波动大,高炉操作人员为防止热风温度波动大,影响高炉顺行,而人为缩短了

送风时间。致使与其它炉差别进一步拉大。属于“瘸腿”操作。造成“风温低 --- 送风波动大 ---

早换炉 --- 人为缩短了送风时间 --- 废气快 --- 减煤气 --- 烧不好 --- 风温低 --- ---”的“怪圈”

或“不良循环”。

处理方法:1# 炉送风时间和其它炉送风时间一致,或有意识地与 1# 炉并联送风,降低废气温度

由目前的 210℃到 160℃ -170℃。再次烧炉时可从“低位”起步,延长燃烧时间,用正常煤气量强化

燃烧。在保证废气温度不快的前提下,不减或少减煤气量,保证热风炉高温部位蓄足热量。对 1# 炉

进行“操作纠偏”。这样“纠偏”数次之后,慢慢地恢复高温烟气对格子砖的有效蓄热和放热的能力,

结果是风温提高,波动减少,三座炉趋于一致。

强调一点:纠偏过程中,高炉要允许风温波动大,做出适当配合。

要校核高炉煤气量,助燃空气量及各部热电偶,调整燃烧,重点是控制废气温度。在 20 分钟之

内把炉顶温度烧到最佳值,然后摸索“保温规律”。避免“自由式”烧炉。一定最大限度的把高温

热量集中在格子砖中上部,预计可提高风温 50℃。进而实现 1150—1200℃风温,给高炉创造更好的

条件。

必须强调,这种同一组热风炉之间的“偏差”或多或少是存在的,不是什么“抽力差异”,而是

长期操作不一致造成的,应当引起重视和纠正。

5 结束语

5.1 降低热风炉煤气单耗,提升能效是企业能源管理的重要内容,提出了提升能效的途径。介绍了

热风炉煤气单耗和热风炉热效率的概念与计算方法,在计量准确的前提下,通常热风炉煤气单耗在

540~600m3

/t 铁之间。热风炉热效率高于 80% 具有相当的难度。

5.2 硅砖热风炉的广泛应用是炼铁热工技术进步一个方面。对硅砖热风炉用耐火材料的维护提出了

更高要求,对长周期保温和凉炉再生产重要操作环节提出了正确方法 。

5.3 热风炉操作要强调规范化、标准化,但是在实际操作过程中出现的某些不正常现象,例如长时间“焖

炉”,特别是硅砖热风炉在不具备生产的条件下烘炉再自然降温是具有风险的。对热风炉富氧燃烧,

充压时间过长,稳定煤气压力,减少波动和热风炉“纠偏”等操作提出了解决方案。

参考文献

[1] 刘全兴,高炉热风炉操作与煤气知识问答,冶金工业出版社,2005

[2] 刘全兴,超高风温热风炉与送风系统的改进,炼铁交流,2020(4):1-4.

[3] 刘全兴,高炉热风炉技术改造问题,炼铁共性技术研讨会,2015

[4] 刘全兴译 . 适用于高炉高效可靠操作的热风系统的设计准则 . 国外钢铁,1993(3):13-20

[5] 刘全兴 . 关于钢铁工业能源合理配置的思考,中国钢铁业,2004(4):25-27.

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吉林鑫达 2# 高炉快速开炉实践

张树江 陈兆军

摘 要:吉林鑫达炼铁厂 2# 高炉 16 日 11:16 分顺利复产点火开炉。13:08 分引煤气,20:06 出第一炉铁,

走水渣且铁水过撇渣器进铁水罐。21:53分开始喷煤。17日4:11分高炉全风。本次开炉采取全风口开炉,

开炉焦比 2.59t/t,实现 2 小时内引煤气,9 小时出铁,16 小时喷煤 160kg/t,17 小时全风。炉况恢复期间,

高炉稳定顺行,且 2 天达产开炉快速高效,实现经济开炉目标,为后续开炉提供巨大借鉴意义。

关键字 :全风口低焦比快速;经济

0 前言

吉林鑫达炼铁厂 2# 高炉炉容 480 m³,在 2022 年 11 月 7 日停炉检修。检修主要内容是更换部分

冷却壁,对炉内喷涂造衬修复炉型,同时对热风主管道进行修复等。按照公司经营方针,高炉在停

炉 100 天后于 2023 年 2 月 16 日复产点火开炉。本次开炉公司要求执行全风口开炉,2 小时内引煤气、

开炉焦比不超过 2.6t/t,第一炉铁走水渣,且开炉过程顺利、炉况顺行。炼铁厂高度重视本次开炉,

从开炉前的准备工作,到开炉料计算,再到安全、生产各类预案,炼铁厂多次开会研讨,精心准备,

实现开炉过程顺利,快速达产,且高炉稳定顺行,设备运转正常,实现经济开炉目标,完成公司开

炉要求。

1 开炉前准备工作

为保证整个开炉过程顺利,开炉前联动试车、高炉烘炉、高炉系统打压试漏等制定了相应的方案

及预案,安排专人负责,执行三方(生产、设备、点检)签字确认制度。严格点检确认保证了高炉

开程全过程设备的稳定顺行。开炉过程最重要且常出问题的是炉前出铁设备及出铁过程。本次开炉

专门对炉前出铁过程进行充分研讨,并做临时挡渣坝,对主沟前半段打临时旱沟,撇渣器残铁孔做

好随时可以开孔放残铁准备。同时炉台备好黄沙、焦粉、保温剂等材料,为开炉做好充分准备。

2 开炉原燃料成份及各项参数选择

表 1 开炉料原、燃料成份表

名称 TFe SiO2 CaO MgO R2 MnO2 堆比重

烧结矿 54.45 5.94 12.04 2.16 2.03 1.75

球团矿 62.76 6.53 0.77 2.0

锰矿 26 23.26 22.45 1.6

硅石 92.6 1.6

白云石 0.73 0.68 30.96 20.72 15

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名称 C SiO2 灰分 挥发分 CaO 热强度 反应性 堆比重

焦炭 85.8 6.35 12.71 1.5 0.47 65.0 24.5 0.65

2.1 全炉焦比:干焦比 2.59t/t 正常料碱度:1.15

2.2 生铁含 Si : 1.0--1.5%

2.3 正常料焦比 :0.65t/t 总焦量:252t

2.4 生铁含锰:0.87% 锰的回收率:60%

2.5 铁的回收率:98%生铁含铁:94.5%

2.6 料线:装料至 4m 渣铁比:0.567t

3 高炉开炉料装料

表 2 高炉开炉料装料表

装料组成  批 重(Kg) 批数  角度  品种 焦炭 烧结 球团 锰矿 萤石 白云石

1 净焦 3150 48 CCJ 16

2 空焦 3150 330 110 800 10 CCK 16

3 正常料 3150 4700 2680 330 110 8 CCOO 20/17

4 空焦 3150 330 110 800 5 CCK 20/17

5 正常料 3150 4700 2680 330 110 12 CCOO 22/19

6 合计 252000 94000 53600 11550 3850 12000 83

注:J 为净焦,K 为空料,Z 为正常料,总料段安排为:48J+ 10K+8Z+5K+12Z

焦炭为湿焦量,水分按 8% 计算。全炉焦 252t,批铁 4.48t,全炉铁量 89.5t,干焦比 2.59t/t。

本次高炉检修炉缸未扒净,残存部分渣铁,为保证开炉过程炉缸物理热充沛、渣铁流动性良好,特

加少量萤石,同时将炉腰以下全装净焦,并在炉缸内混装少量碎木,木柴燃烧后产生空间有利于高

炉料柱下降,促进炉况顺行。本次开炉料主要以快速加风、开炉料焦比低,经济开炉为主要指导方针。

4 点火送风

表 3 开炉点火加风参数表

日期 时间 风压 风量 顶温 风温 顶压 透指 备注

2023 年 16 日 11:16 30 300

2023 年 16 日 11:21 54 431 5 个风口明亮

2023 年 16 日 11:31 60 560

2023 年 16 日 11:51 80 1166 61 590 风口全亮

2023 年 16 日 13:08 80 958 75 640 30 引煤气

2023 年 16 日 13:24 85 999 76 653 33 富高压氧 500m³/h

2023 年 16 日 13:37 101 1029 77 636 41 15

2023 年 16 日 13:53 120 1099 78 653 45 14 富高压氧 1000m³/h

2023 年 16 日 15:00 132 1242 72 701  55 高炉料尺走尺

2023 年 16 日 21:10 150 1278 301 951 70

2023 年 16 日 23:10 186 1249 362 1072 85 21:53 分喷煤

2023 年 17 日 6:10 266 1423 308 1150 130 11.5 富高压氧 1150m³/h

2023 年 17 日 11:10 277 1534 277 1185 145 12 富高压氧 2364m³/h

2023 年 17 日 23:16 268 1513 213 1155 145 13.8 富高压氧 2645m³/h

2023 年 18 日 11:16 288 1604 282 1135 155 13.3 富高压氧 2542m³/h

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本次开炉加风时机精准,引煤气速度快,送风 35 分钟后风口前焦炭全部燃烧,在炉顶煤气压力

大于 30KPa,同时煤气经爆发试验合格,含氧小于 0.6%,在 2 小时内引煤气,向煤气管网送煤气。

配合炉外出铁,铁水含硅量、物理热等多方面因素综合考虑加风时机,同时铁后喷煤,提富氧量,

分阶段降焦比等操作,风压稳步提升,风温、富氧跟进。加风过程是真正体现操作者水平关键过程,

本次开炉全程炉况顺行,料尺走势良好,炉外及时出铁,实现高炉快速喷煤、高炉快速全风,达到

经济开炉目标。

5 高炉出铁

高炉出铁时机的选择是本次开炉的重中之重,是决定第一炉铁水直接过撇渣器,炉渣直接走水渣

的关键,同时炉外出铁顺畅与否,直接决定高炉开炉进程。按照开炉装料及高炉开炉后跑料批数计算,

开炉 8 小时,开炉料中第一批正常料已全部到达风口,理论铁量 35.84 吨,理论渣量 20 吨。同时在

开炉准备期间已对炉前主沟前三分之二部分捣打临时旱沟,存渣存铁量小,可以满足高炉第一炉铁

过撇渣器及炉渣直接走水渣条件。高炉炉前通过铁口埋氧枪对炉缸预热、燃烧焦炭,在炉缸内产生

一定空间,为柱料下行创造条件。送风点火开炉 8 小时 50 分钟后将铁口打开,渣铁沟动性良好,铁

水顺利过撇渣器,炉渣走水渣。第一炉铁水含硅 0.74%。出铁过程人机配合,缩短残渣铁清理时间。

炉台上备一小沟机,及时清理渣铁沟,炉前人员确保铁口泥套完整、铁口深度合格、撇渣器做好保

温,不影响高炉出铁。炉外出铁顺畅促进炉内加风,同时风温全用,促进煤气利用率与物理热提升,

实现风量、风压、喷煤、富氧等指标快速恢复正常。

6 开炉初期技术经济指标

表 4 开炉初期技术经济指标

日期 产量 焦比 煤比 燃料比 风温 富氧率 Si R2

17 日 861.94 659.12 169.08 828.21 1140 0.98 1.09 1.14

18 日 1840.39 404.93 148.20 553.13 1138 2.08 0.51 1.17

19 日 1801.64 398.01 157.03 555.04 1167 2.13 0.61 1.21

20 日 1828.35 370.54 163.37 533.91 1164 2.10 0.38 1.15

计产方式:17 日指标为 16 日 19:31-17 日 19:30 分,18 日指标为 17 日 19:31-18 日 19:31 分。

本次开炉技术指标快速恢复正常,达产时间较以往开炉提前 1 天。开炉短时间内利用系数达到 5.0t/

m³.d,煤比达到 170kg/t。

7 结论

本次停炉到开炉共计 100 天,开炉采取经济开炉原则,开炉前期的准备工作充分,方案计算合理,

设备及安全保障得力,整个开炉人员组织有序,开炉安全、经济、快速、高效。总结如下:

7.1 本次开炉特点:

7.1.1、高效完成公司领导对炼铁厂开炉的具体要求,创新点较多:

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冶金新视线 -27-

7.1.1.1 全风口开炉,达到行业先进水平。

7.1..12 开炉焦比 2.59t/t,较以往开炉焦比大幅降低。

7.1.1.3 第一炉铁进铁水罐且走水渣,大幅降低铁损和烧氧、倒运费用。

7.1.1.4 开炉快速(2 小时内)引煤气,减少对环保的影响。

7.1.1.5 开炉过程炉况稳定顺行,快速富氧、喷煤、全风。

7.1.2 开炉过程顺利、达产时间快。较以往开炉达产时间提前 1 天 , 创造最好开炉记录。

7.1.3 开炉 24 小时内仅出现两炉超高炉温,大大降低了炉前的劳动强度。

7.2 开炉工作准备充足

7.2.1 开炉过程设备运行正常。使用热风炉烘炉,烘炉时间充足,烘炉效果较好。

7.2.2 开炉料计算合理,同时使用质量较好的入炉原燃料,高炉炉缸能快速加热,铁水流动性好,

物理热充足,是高炉加风的必要条件。开炉期间相关人员能够积极主动配合高炉开炉工作,为开炉

顺行做好保障。

7.2.3 开炉料中配加萤石,配加锰矿,有利于炉缸活跃,增加渣铁流动性。

参考文献

[1] 高炉炼铁操作 主编 范广权 冶金工业出版社

[2] 高炉炼铁生产工艺 编著 林万明 宋秀安 化学工艺出版社

[3] 现代高炉炼铁 作者 [ 荷 ] 马丁 . 戈德斯 中国科学技术出版社

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热风炉采用无波动换炉技术应用实践

任金喜 符政学 刘力铭 刘力源

(河南省豫兴热风炉工程技术有限公司)

摘 要:高炉热风炉在由燃烧转为送风期间,为保证阀门能够安全启闭,必须对热风炉进行均压,常

规均压通过冷风管道上的均压阀进行均压,由于均压时分流了部分冷风,造成高炉风压、风量、炉

内气流、透气性指数、炉顶压力等指标波动,这样对高炉的稳定运行造成破坏。为降低波动,采用

均压阀门小开度,小流量进行均压,但是这种操作均压时间非常长,虽然波动减小,但是减少了热

风炉有效烧炉时间,降低了热风炉使用效率。河南豫兴热风炉工程技术有限公司采用独特的专利技术,

利用外来气源进行均压,彻底解决了因为均压造成的运行弊病,并且增加了烧炉时间,提高了风温,

为高炉稳定顺行及节能增效创造了条件。

关键词:热风炉;波动;均压

1 现状

吕梁建龙实业有限公司有 1 座高炉,配套 3 座热风炉,采用“两烧一送”的工作制度,单炉送风

时间为 45分钟,高炉热风炉换炉充压方式为常规充压,充压由冷风均压管利用部分高炉冷风进行充压。

高炉生产要求充压时对鼓风的影响≤ 10KPa,为了达到此目的,充压阀的开度非常小,一次充压时长

为 14 分钟,致使换炉时间接近于 18 分钟,虽然控制了风压波动≤ 10KPa,但是极大地减少了热风炉

的蓄热时间,致使热风炉不能发挥最佳状态,严重制约了高炉节能降耗的能力。

为改变这种操作弊病,吕梁建龙实业有限公司考察了另外一种热风炉均压技术, 即鼓风机“定

压送风”技术,但鼓风机“定压送风”技术弊病也比较多,主要表现为如下弊病:

① 鼓风机正常生产时不能满负荷生产,需要一直保留 15%-20% 的风量,满足均压时的风量增加,

这样会降低鼓风机的能效,风机不能满负荷生产。

② 根据使用效果,采用“定压送风”技术后,只能将鼓风波动控制在 10kPa 左右,仍然很难完

全消除风压、风量及炉况波动影响。

③ 均压时间在 7 分钟左右,风机控制迟滞,均压时间较长,操作不灵活。

④ 在均压时风机负荷提升,容易对机械及电气系统造成冲击,造成电网波动。

⑤ 均压换炉时间受高炉生产制约,热风炉不能随时换炉,制约热风炉正常工作。

由于鼓风机“定压送风”技术存在以上弊病,很多单位已经弃用,继续采用常规均压技术。

综上所述,采用无波动换炉技术,已迫在眉稍,势在必行。

2 无波动换炉技术方案及实施运行情况

为彻底消除热风炉换炉均压造成的以上弊病,河南豫兴热风炉工程技术有限公司采用独特的专利

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技术,利用外来气源进行均压,彻底解决了因为均压造成的运行弊病,并且增加了烧炉时间,提高

了风温,为高炉稳定顺行及节能增效创造了条件。

(1)可行性

空压机的风与鼓风机的风同属空气,充压介质的性质没有发生改变,为满足生产需要,改造时,

只需将压缩空气管连接在冷风支管上(冷风阀与热风炉之间),原管道及系统不做调整,在新的均

压管道上增加 1 个气动或液动阀门,原来均压阀门作为备用阀门,利用压缩空气进行充压,热风炉

原来操作工艺未作改变,因此该项目是可行的。

(2) 无波动换炉系统基本组成及工艺流程图

无波动换炉系统主要包括如下装置:高压气罐,为高压气罐充压的空压机,调压阀组及相关管道

阀门组成。该系统和原来充压系统并联,新旧系统可以进行转换,无波动换炉系统能够为每座热风

炉进行快速充压操作。无波动换炉工作制度为空压机连续工作,根据热风炉工作需要,进行集中供

气均压。由于是完全独立于高炉供风系统的外来充压气源,所以在每次充压时不会对高炉风压产生

影响。另外,由于该独立充压装置为高压设备,配置多路自动减压阀门,可以实现“小压差大流量”

安全充压,这样通常的充压过程所花费时间由 14分钟缩短为 4分钟以内,提高热风炉的有效作业时间。

图 1 无波动换炉系统工艺流程图

(3)无波动换炉系统设计及投运

此次改造本着经济适用,使用便捷,不额外增加工人及操作难度的情况下,彻底消除高炉及热风

炉因为换炉均压造成的弊病,为高炉稳定顺行创造必要条件。

经过交流及现场考察,空压站现有两台空压机,一直闲置停用,通过计算,可以满足无波动换炉

所用高压气源。空气罐及阀组区域在烟筒旁边的一小块空地进行建设,管道系统依靠现场管廊进行

铺设。增加一个独立的 PLC 系统,在原来操作界面上显示数据,另外每个热风炉均压阀旁边增加新

均压阀符号,新旧均压阀能够相互切换,原来操作程序不做调整,热风炉操作按照原来程序进行运行。

这种设计能够达到投资最小,生产稳定性最好。

经过紧张施工,该系统于 2021 年 8 月 25 日顺利投产,一直使用至今,使用效果完全达到设计要求。

均压时间由原来的 14 分钟,缩短为 2 分钟,风压波动 0~2KPa。

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图 2 空气罐安装图 图 3 均压阀安装图

(4)无波动换炉系统实施后的效果

① 彻底消除了充压时对高炉运行造成的系统压力、风量、高炉透气性指数等消极影响,并且消

除了因为热风炉换炉误操作而造成风口灌渣事故发生。

图 4 使用前的高炉运行数据曲线 图 5 使用后的高炉运行数据曲线

② 增加了热风炉的烧炉时间,(由原来均压时间 14 分钟,缩短为 2 分钟,增加了 15% 的烧炉时间)

由于不再受高炉生产制约,可以缩短送风时间,提高风温 20℃,(原来平均风温 1173℃,投运后平

均温度 1194℃)降低高炉燃料消耗 。

图 6 使用前的高炉风温记录表 图 7 使用后的高炉风温记录表

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冶金新视线 -31-

③ 因热风炉操作不再受高炉制约,需要换炉就换炉, 减少高炉值班室的工作量,高炉操作人

员专心高炉操作。热风炉操作人员根据高炉要求,进行独立操作,互不干涉。

④ 常规充压方式每次换炉都减去一部分鼓风风量,无形中给高炉减了风。技改后实质是将空压

机产生的压缩空气代替了均压需要的冷风,相当于给高炉新增加了风量,提高了产量。

3 无波动换炉系统效益分析

(1) 直接效益如下:

① 高炉热风炉通过稳定烧炉,延长烧炉时间 , 缩短送风间隔时间,可提高风温 20℃,降低焦

比 0.5%,以目前 520kg/t 计,燃料比可降低 2.6kg/t;高炉以日产 4500t/d 计,日节焦 11.7t/d, 年

节焦 4095t/a,焦炭价格 2500 元 /t,一年节约焦炭价格 1023.75 万元。

② 因为利用压缩空气代替热风炉冷风均压,相当于高炉增加了风量,每日可增加生铁产量铁

44t/d, 每年可增铁 15400t/a,生铁利润按照 150 元 /t。每年增产生铁利润为 231 万元。

③ 因为使用压缩空气进行均压,每次均压需要压缩空气 1600m³,压缩空气成本为 0.1 元 /m³。

每次均压成本为 160 元,40 分钟换炉,每年压缩空气费用为 201.6 万元。

每年利润合计如下:

1023.75 万元 +231 万元 -201.6 万元 =1053.15 万元

投资回收期:5 月

间接效益如下:

① 降低高炉运行波动,保证了炉况顺行,稳定生铁质量。

② 热风炉不受高炉生产制约,根据送风情况,随时更换热风炉,提高了风温,并保证了风温稳定。

③ 减少热风炉误操作所引起高炉事故。

④ 降低了高炉及热风炉操作人员劳动强度,使操作人员专职本职操作。

⑤ 对于热风炉运行期间,由于煤气压力低,在规定时间内,烟道无法达到温度要求,形成被动

换炉。采用无波动换炉技术,可以延长 10% 的烧炉时间,满足热风炉储存更多的热量,保证送风温度。

4 结语

无波动换炉技术是一项新技术,效益可观,能够在现有热风炉工作基础上进行升级改造,新建热

风炉系统可以作为配套设备,为高炉的稳定顺行创造有利条件。

参考文献

[1] 王华 《冶金热工基础》 中南大学出版社 .

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新金钢铁降低烧结烟气 CO 浓度的措施

李兆甲 翟玉兵 刘占平

(河北新金钢铁有限公司 烧结厂)

摘 要:2018 年 1 月 1 日,《环境保护税法》颁布,将正式开始对废气 CO 污染物征税,2020 年 9 月 22 日,

习近平总书记在第 75 届联合国大会上提出“双碳”理念,随后的几年国家对 CO 排放的治理愈发深

入和严格,本文主要从烧结生产过程中降低烧结过程燃料消耗和提高烧结过程氧含量两个方面介绍

降低烧结烟气 CO 浓度的措施。

关键词:新金钢铁;CO 浓度;降碳;增氧

1 前言

随着对 CO 污染物的征税和双碳理念的持续推进,现在各行各业降低碳排放成为政治任务,目前

对于钢铁企业而言,每年的排污税 70% 都是因为 CO 排放,而现阶段还没有成熟的技术对末端烟气进

行 CO 的治理,笔者认为后期末端治理技术应从两个方面着手,一是吸附,二是燃烧或者说反应。现

在在降低烧结烟气 CO 排放的研究基本上都是从烧结生产方面进行。

2 现状分析

1)前期我厂烟气中 CO 浓度一直在 5000mg/m³ ~ 6000mg/m³,对标一些先进企业,在降低 CO 浓

度方面做的好的企业,烟气中 CO 浓度能达到 2000mg/m³。针对这一现状,公司要求烧结厂成立专项

攻关小组,初步目标要达到烟气中 CO 浓度降低到 4000mg/m³ 以下。

2)为保证烧结矿的粘结性和强度,烧结生产中必不可免的会配加一定量的固体燃料,在烧结点

火中用的高炉煤气和转炉煤气中的有用成分也是 CO,此两种固体燃料和气体燃料的不完全燃烧是产

生 CO 的主要原因。

3 CO 产生机理

要想降低烧结烟气中 CO浓度,首先需清楚 CO生成的机理。简单说 CO主要是碳不完全燃烧产生的,

如式(1):

2C+O2 → 2CO (1)

从式(1)中可以分析,碳的不完全燃烧主要有两方面造成,一是碳多,二是氧少。那么从这两

点也可以说想要降低烧结烟气中 CO 浓度,大致可以从两方面着手,一是降低烧结过程燃料消耗,二

是提高烧结过程氧含量。下面主要从这两大方面介绍我厂降低 CO 采取的各项措施。

4 降低烟气 CO 浓度措施

4.1 降低烧结过程燃料消耗

烧结生产过程中需要一定的热量支撑,所以降低固体燃料消耗方面主要是从两个方面采取措施:

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4.1.1 内部降低热量消耗

1)改善燃料粒度

适宜的燃料粒度有利于降低烧结固体燃耗,燃料粒度过粗时,烧结过程中燃烧带变宽,从而使烧

结料层透气性恶化。同时大颗粒燃料的周围还原性气氛较强,空气不够用,而没有燃料的地方,空

气又得不到有效利用,导致燃料出现不完全燃烧,增加 CO 生成。燃料粒度过细时(特别是 -0.5mm

燃料以及各种含碳除尘灰),烧结过程中燃料燃烧快,燃料燃烧所产生的热量不能满足烧结所需热量,

因此需要配加更多的燃料进行烧结。新金钢铁前期注重粗粒度燃料的比例,≤ 3mm 的粒度占比要求

达到 75%,对细燃料不甚重视,导致外购燃料粒度过细,再加上大量含碳除尘灰的使用,使得烧结燃

料消耗配比过高。结合燃料采购部门重新制定进厂燃料粒度标准,≤ 1mm 的粒度要求不能超过 30%,

以此为标准重新选择供应商。确保燃料粒度满足生产需求。

2)优化燃料结构

焦粉的燃烧速度和反应速度比无烟煤慢,接近空气传热速度,碳燃烧化学热和空气传热物理热接

近同步向下传递叠加而产生较高烧结温度和较薄燃烧带,改善烧结固结强度,提高成品率,降低燃耗。

但是焦粉价格比无烟煤高,为优化成本,企业一般会用无烟煤代替部分焦粉进行烧结,经前人研究,

无烟煤配 30% 时,烧结过程控制参数无明显变化,且燃耗最低。

燃料全部在配料室配加时产生布料偏析,导致烧结过程不均匀,为保证烧结矿质量普遍采取高水

高碳的生产模式,无形中增加了燃料的消耗。为改善这一现状,采取了燃料分加生产工艺,在进入

二混滚筒前再次配加燃料,如图 1 所示,目前配料室配无烟煤 30%,在二混前二次配焦粉 70%,有效

解决了燃料在烧结料层分布不匀的问题,稳定了烧结生产过程,降低了燃料消耗。

图 1 燃料分两次加入

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3)厚料层烧结

通过长时间的工艺试验,厚料层烧结越来越得到大家的认可,厚料层烧结因其自动蓄热原理,可

以有效降低燃料消耗,我厂目前料层厚度基本上已达到 900mm,4 月份烧结台车栏板从 800mm 提高到

900mm,目前正在优化烟气循环系统,计划在 6 月底完工,届时烧结料面将具备 1000mm 的条件。

4)合理配矿

目前整个行业处于亏损状态,降成本成为每个企业的核心工作,而烧结工序作为整个工艺链条的

开端,烧结矿成本的高低直接影响了后序工序的成本完成情况。但是一味的降低烧结矿成本并不明

智,烧结矿作为高炉的主要原料,应确保高炉用料安全,满足高炉的冶炼要求。故此随大量配加低

价位的垃圾矿能大幅度降低烧结成本,但综合到铁水成本来看并不合适。为了确保烧结矿质量受控,

且最大程度降低烧结矿成本,经过长期生产实践,在烧结原料中必须搭配一定量的磁铁矿,比例应

不低于 20%,目前我厂配料结构采用褐铁矿:赤铁矿:磁铁矿的比例大体为 3:1:1,此结构既能最大

限度配加低价位的褐铁矿,又能保证烧结矿质量不受影响,并且有一定量的磁铁矿还能适当降低烧

结固体燃耗。

4.1.2 外部增加热量补充

1)热风烧结

热风循环技术是基于一部分热废气被再次引入烧结过程中而开发的方法。热废气再次通过烧结

料层时,通过回收烧结烟气中的显热和潜热,改善料层上部热量不足的情况,降低消耗固体燃料燃

烧释放的热量。随着环保形势的日益严峻,目前热风循环技术已经从环冷烟气循环升级为大烟道烟

气循环,并且烟气循环要求最少达到主风机的 30% 以上,有效降低了脱硫脱销系统的处理量,提高

了烟气治理效率。为在烟气循环中更多的循环 CO,特对风箱进行了烟气检测,数据如表 1 所示。

根据数据并考虑烟气热量最终确定 2-7# 和 20-22# 风箱作为烟气循环风箱。烟气通过循环风机通过

六个支管到达烧结料面进行循环烧结。烟气循环投入后,烧结烟气 CO 含量从 6000mm/m³ 降低到了

4000mm/m³。

表 1 各风箱烟气 CO 浓度

风箱编号 CO 检测浓度(mg/m³) 风箱编号 CO 检测浓度(mg/m³)

0# 31.2 13# 5382.5

1# 701.2 14# 5147.3

2# 5281.2 15# 4312.5

3# 5581.2 16# 4671.2

4# 5121.2 17# 1956.2

5# 4208.8 18# 2616.2

6# 5658.8 19# 3940

7# 5407.5 20# 2235

8# 5423.8 21# 1796.2

9# 5332.5 22# 1642.5

10# 4678.8 23# 748.8

11# 5256.2 24# 283.8

12# 4117.5 25# 87.5

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2)提高混合料温

混合料温一般要求超过烧结料露点 10℃以上,减少过湿带的厚度,减少因水分蒸发所消耗的热量,

前期我厂已采取多种措施提高混合料温度基本达到 70℃左右,但在冬季生产时因皮带输送过程中热

量大量损失,导致混合料温度基本在 60℃,严重制约冬季生产,为解决这一问题,依托于环保要求

的输送带密闭措施,在密闭的输送带上通入蒸汽,如图所示,降低混合料在输送过程中热量损失,

使得冬季生产混合料温度基本稳定在 65℃以上。

4.2 提高烧结过程氧含量

1)富氧点火

烧结普遍采用高炉煤气点火,我厂采用的是高炉煤气和转炉煤气形成的混合煤气,在新增转炉煤

气管道后,煤气点火质量有了明显改善,但为了保证烧结料面点火强度,煤气使用量还是略有富余,

导致不完全燃烧的煤气随主抽风机抽入烟气中,造成烟气中 CO 含量升高。为解决这一问题,在助燃

风中通入氧气,氧气通入量最大可达到 600m³/h,助燃风含氧量可提升至 25%,大大提高了煤气完全

燃烧率。

2)料面喷蒸汽

料面喷蒸汽有利于提高固体燃料的燃烧效率,H2O 分解成的 H+ 和 OH- 有利于固体燃料的燃烧反应。

我厂通过外出考察对标,自行建造了料面喷蒸汽系统,投入使用后,烟气中 CO 浓度降低了 300mg/

m³。

3)提高料层透气性

提高料层透气性意味着可以使更多的空气进入烧结料层参与烧结过程,使更多的氧参与到燃烧反

应当中,减少了燃料的不完全燃烧。并且料层透气性提高后烧结料层可以适当增厚,有利于实现厚

料层烧结。为了提高料层透气性,把原有的板式松料器升级为阶梯式松料器,松料器分上下两层,

将来料层的增厚到 1000mm 后计划再增加一层松料器,继续改善料层透气性。

前期投产使用的烧结机,大部分设备老旧,无法实现低负压点火,为解决这一问题,通过招标,

购进一批风箱中部密封板,在 1#-4# 风箱隔板上部安装密封板,确保风箱不串风,能通过风箱风门

自由调整风箱负压,目前我厂 1#-3# 风箱负压基本能降低到 6kPa ~ 7kPa。保证了烧结原始料层的透

气性。

4)降低漏风率

漏风治理是烧结一直不变的主要工作,为降低烧结漏风率,主机滑道改为石墨密封,对大烟道内

衬重新防腐喷涂,建立机头电除尘放灰制度,区域负责人每班对从主机到湿电这一系统进行点检,

小问题及时补焊,大问题检修时彻底解决。降低漏风率能有效提升烧结的有效风量,提升固体燃料

的燃烧效率,降低烟气中 CO 的浓度。

4.3 效果验证

通过以上各项措施,目前烧结烟气中 CO 浓度基本能稳定在 4000mg/m³ 以下,汇总表格如表 2 所示。

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表 2 5 月 16 日 -31 日三班烟气 CO 浓度

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

CO 浓度

(mg/m³) 3853 3924 3759 3800 3926 3939 3576 3851 4075 3849

编号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

CO 浓度

(mg/m³) 3808 3711 3997 3895 3975 3962 3815 3849 3964 3664

编号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

CO 浓度

(mg/m³) 4012 3897 3685 3941 3962 3986 3675 3875 3961 3791

5 结论

1)企业排污税的 70% 都是因为 CO 的排放所致,故此降低烟气中的 CO 浓度不仅有利于完成减排

任务,也有利于企业整体的成本降低;

2)CO 产生主要是因为碳的不完全燃烧,降低 CO 可以从降碳和增氧两个方面采取相应措施;

3)目前末端治理 CO 技术尚不成熟,需加快此方面的研发,尽快解决 CO 排放问题。

参考文献

[1] 冯二莲,李楠,姜涛 . 现代烧结生产实用技术 [M]. 北京:化学工业出版社 , 2022.

[2] 李乾坤,李国良,殷国富等,中天钢铁 550 ㎡烧结机降低 CO 排放研究及实践 [J]. 烧结球团,

2019(4):70-73.

[3] 裴远东,廖继勇,张俊杰等,铁矿粉烧结过程 CO 减排探究 [J]. 烧结球团,2019(1):69-

73.

[4] 陈革,崔玉元,段先卯 . 包钢降低烧结固体燃耗生产实践 [J]. 烧结球团,2002(1):44-46.

[5] 邓联玉 , 陈雪梅 . 烧结过程中煤粉替代焦粉的实验研究 [J]. 涟钢科技与管理 , 2015(2):3.

[6] 张志超 . 降低烧结固体燃耗的工艺改造和时间 [J]. 冶金能源,2019:10-13

第42页

2023 年铁前设备维修与节能技术改造交流会论文集

冶金新视线 -37-

辅助输送系统自动运行措施

程文龙

(山西晋钢智造科技实业有限公司)

摘 要:现有冶金生产过程中,皮带运输、辅助设备属于重要环节,现有辅助设备存在主线设备故

障,部分设备空转。电耗升高,岗位人员处理问题时故障时间不确定,辅助设备空载运转时间过长,

能耗增加等问题。

关键词:无人化;自动调节

0 前言

降本减员节能降耗是系统化通过设备自动运行,提升设备有效作业率,避免有效资源浪费,减少

人员参与从而达到降低成本费用的目的

在冶金生产过程中,皮带运输、辅助设备属于重要环节,辅助设备存在主线设备故障,部分设备

空转。电耗升高,岗位人员处理问题时故障时间不确定,辅助设备空载运转时间过长,能耗增加等问题。

正常使用中会因为以下因素造成:

1、正常主线设备开机过程中辅助设备开机运转等待生产。

2、现有条件下辅助设备属于定频运转式的,赫兹不能灵活调节造成运转就要满负荷造成浪费以

及不能随产能变化调整,造成的设备损耗。

3、数据收集不集中,设备带病作业需要看守人员巡检发现。

综上述原因造成辅助设备运行不匹配。需要人员看守调整,同时调整滞后,所有辅助设备系统运

行量大于实际需求,能耗升高,能源浪费。

增加皮带计重装置,通过满载量 80% 设备满负荷运转,低于 70% 从而下调运转频率平衡整体运载

需求与运转能耗,达到辅助设备根据实际运载量自动平衡的目的并建立好运载量与运载能力的平衡

关系。

为辅助设备运转提供了可靠的分析数据,从而减少岗位定员。

为实现上述目的,提供如下技术方案:

技术方案:(理论设备运载力 / 辅助设备满负荷能力)%* 实际运载量 = 单一设备实际运载频率

优先确保设备运转,当实际下料量持续下降时,根据每个单一辅助设备实际连锁反馈值下调设备

赫兹直至关闭。

技术关联辅助设备,包括皮带机、筛分系统、除尘系统(参考 除尘系统自动运行 文案)

使用效果:与现有技术相比,本实用新型可从根本上解决辅助设备运行固定,资源浪费。主线设

备故障不能灵活匹配各辅助设备运行造成的设备空转。整体平衡后辅助设备匹配更灵活,可有效降

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2023 年铁前设备维修与节能技术改造交流会论文集

-38- 冶金新视线

低设备无效运转 10% 以上,降低整体消耗,同岗位完成 90% 减员只保留巡检人员。

2、辅助设备运转数据集中采集,对设备运行数据由人员反馈变成数据监测变化人员现场勘查。

3、以上数据不仅仅局限于皮带机等运转设备,烧结机筛分系统根据皮带机实际来料数量,调整

振幅,可有效避免烧结矿在筛分过程中因料头料尾数量减少振幅不变造成的过度筛分,同步根据实

际来料数量平衡筛分系统振幅,在减少能耗的同时有效保护筛分系统设备使用寿命。减少空载运转

造成的设备无效磨损。

4、 数据来源:计算以,小时上料量最高 480t/h 成品皮带小时运载量 400t 转速 1.6m/s 则皮带

每米运载了 70/Kg 以 c2 皮带为例皮带长度 500M 则皮带运载量为 35t 按照计算 35*80%=28t 皮带机运

载 28 吨时皮带机满负荷运转低于 18t 则逐步下调运转赫兹直至 5hz 最低能耗运转。

5、晋钢烧结成品系统每小时耗电量 430kW/h 为例,出现非计划停机时间不确定时,每小时辅助

设备空载运转消耗电量 430kW/h,安装辅助输送系统自动运行措施后可每小时节电 430*70%=301kW/h

按照 2022 年烧结故障停机时间 14190 分钟计算,此项目全年节电 14190*301/60=71186.5kW/h

6、本方案同样适用于料场卸货,船运吊机卸货以及货运翻车机等短时间歇性运转设备。

参考文献

[1] 2022 年晋钢专利申报项目、2019 年至 2020 年岗位提升项目 .

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冶金新视线 -39-

一种超厚料层柔性均质烧结技术的研究

韩明 苗书磊 郑和璆

摘 要:厚料层烧结技术因其降低烧结固体燃耗,改善烧结矿质量的优势已得到业内普遍认可,目

前某钢铁企业烧结机料层厚度已达到 900mm(即超厚料层),但通过生产实践发现:当料层厚度达

到 900mm 时,料层透气性急剧恶化,利用系数降低;同时随着料层增加,自动蓄热加强,料层上部

热量不足,下部热量富余,不均质烧结加剧,烧结矿质量变差。因此如何改善烧结料层透气性和均

质性成为制约超厚料层烧结技术发展的关键。基于此本文提出一种柔性均质烧结技术,以此改善超

厚料层透气性和温度场均质性,达到提质、降本的优良效果。

关键字:超厚料层;柔性支撑;均质烧结 ;降本增效

1 前言

烧结工艺的本质是混合料中部分物料熔融产生液相粘结周围未熔矿物而生成烧结矿,从微观结构

层面来说其是非均质的,但我们宏观希望烧结矿成分、性能是均质的,但随着料层厚度的增加,烧

结矿沿料层高度方向不均质性加剧,一是由于料层蓄热能力加强,料层上部与下部热量差异增强;

二是随着料层厚度增加,布料不合理偏析加剧,大颗粒物料向台车两侧与底部聚集,造成两侧烧结

速度过快,下部热量过剩。龙红明 [1] 等在 850mm 料层厚度下对烧结矿沿台车高度方向进行分层取样

研究发现:烧结矿上中下层成分、性能差异较大, FeO 含量、转鼓指数、平均粒级呈下层>中层>

上层分布,碱度则相反呈递减分布。某钢铁企业通过强化制粒、偏析布料,提高混合料温度、降低

边缘效应等措施,烧结机料层已稳定达到 900mm,如何在超厚料层状态下进一步改善烧结矿产质量成

为某钢铁企业目前亟需解决的问题。

2 超厚料层烧结技术探索

某钢铁企业超厚料层前后烧结机过程参数及指标详见表 1、表 2。

表 1 超厚料层前后烧结机过程参数

料层 mm 机速 m/min 烟道温度℃ 烟道负压 KPa

800 2.11 125 14.27

900 1.68 131 14.94

对比 -0.43 6 0.67

表 2 超厚料层前后烧结机指标参数

料层 mm 利用系数

t/ ㎡·h 固体燃耗 kg/t 5-10mm% 内返率 % 转鼓指数 %

800 1.237 57.05 21.22 16.79 78.07

900 1.161 53.10 19.90 16.45 77.47

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-40- 冶金新视线

对比 -0.076 -3.95 -1.32 -0.24 -0.6

从表 1 看出:超厚料层后,烧结机机速降对比之前降低 20%,大烟道温度升高 6℃,负压升高 5%,

主要因为料层提高后,烧结料层透气性恶化,烧结速度降低,负压升高。

从表 2 看出:超厚料层后,烧结机利用系数对比之前降低 6%,固体燃耗降低 7%;5-10mm 粒级降

低 1.32%,内返率降低 0.24%,质量指标整体得到改善;但转鼓指数对比超厚料层之前略微下降,推

测可能因为烧结矿亚铁降低,和预混料变料后硅降低所致。

通过超厚料层前后数据可以得出:超厚料层技术的实施对烧结矿粒级和内返率得到改善,并因其

蓄热能力的提升大幅度降低固体燃料的消耗;但超厚料层技术降低了烧结机利用系数,造成烧结矿

产量降低,主要因为随着料层的增加,在主抽风机作用下,抽风的阻力增加,烧结过程负压升高,

导致烧结垂直燃烧速度下降,利用系数降低。且随着料层自动蓄热能力的加强,造成燃烧带厚度增加,

料层热带透气性变差,烧结速度下降,并且由于边缘效应及料层收缩使燃烧带呈倒凹形即两侧燃烧

带移动速度快,中间燃烧带移动速度慢,造成烧结矿整体不均质程度加剧。

综合以上,本文提出一种柔性均质烧结技术,旨在通过此项技术改善超厚料层条件下料层透气性

及烧结矿均质性问题。

3 实验研究

3.1 实验原理与条件

3.1.1 实验原理

柔性均质烧结技术的关键在于料柱原料的选取及定型。首先,制作料柱的原料本身具有良好的透

气性,它不含固体碳,又有一定的热态强度,当烧结矿带到达料柱上部时,其对料层下部产生作用

力时能首先在其表面产生抵抗力,使料柱上部収缩减慢,同时使料柱下部承受荷重减弱,透气性得

到改善,燃烧带减薄 [2-4],烧结垂直速度得到提高。其次,料柱本身原料成分与预计的烧结矿成分一

致,对烧结矿成分没有负作用。再有,制作料柱的原料含低熔点矿物,易被液相熔蚀,在烧结过程

中绝大部分会被液相熔蚀变成烧结矿,不影响烧结矿成品率。最后,使用料柱之后改变了料层固结

方向,使料层向下的热量分散,同时加快了中部高温区的传热速度,使台车本体中下部高温水平降低,

减轻台车型变,及篦条烧损。

图 1 柔性均质烧结技术原理示意图

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冶金新视线 -41-

3.1.2 实验条件及检测内容

实验条件:实验用烧结杯内径 300mm,料层厚度 800mm,点火负压 5KPa, 点火温度 1150±50℃,

点火时间 150S;混合料水分中心值按照 7.0% 控制;烧结矿按照亚铁中值 12.5%;MgO 中值 2.8%;

二元碱度 0.65 倍控制。

检测内容:工艺过程参数、成品矿粒级、转鼓指数、RDI、RI。

3.2 实验设计方案与原料

3.2.1 实验设计方案

具体实验方案如表 3 所示。

表 3 实验方案

序号 料柱高度 /mm 直径 /mm 体积占比 /%

方案 1 0 0 0

方案 2 200 50 0.69

方案 3 400 75 3.13

方案 4 300 50 1.04

方案 5 400 60 2.00

备注:实验方案按照料柱体积占比进行调节制定,方案 1 为本次试验的基础杯;料柱称重(试验前先装至

设计高度,然后称重,单独存放)、烧结饼单齿辊破碎前凿开截面观察料柱熔蚀情况。

3.2.2 实验原料

实验原料为 1#016 预混料。预混料结构,熔剂、燃料结构配比如下:

表 4 预混料结构及配比

新西兰海砂 PB 粉 印度粗粉 南非 PMC 精粉 杂料 罗伊山粉 巴西粗粉 SP10 粉 高炉返矿

4 20 20 7 4 6 14 20 5

实验用含铁原料中海砂是一种含钛磁铁矿粉,其钛含量约 2.5%;南非精粉 FeO 含量高,属于磁

铁矿范畴;PB 粉、SP10 粉、印度粗粉、罗伊山粉结晶水含量高,属于褐铁矿型矿粉;巴西粗粉 loi

为 4.24%,属于混合矿类矿粉;南非精粉自身 R2 达 1.02 倍,R4 达 1.89 倍,属于碱性矿粉;海砂矿

R4 达 0.7 倍,属于半自熔性矿粉;其他矿粉属于酸性矿石;印度粗粉和 SP10 粉铝含量高,海砂、南

非精粉、SP10 粉化学成分 P 偏高。

表 5 熔剂、燃料结构及配比

生石灰 菱镁石 焦粉 市场煤

4.1 7 3.75 1.61

焦粉> 5mm 占比 11.46%,偏高,< 3mm 占比 72.82%;市场煤> 5mm 占比 14.49%,偏高,< 3mm

占比 63%,燃料粒级组成较差。

4 实验结果及分析

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-42- 冶金新视线

4.1 化学成分分析

各实验方案化学成分如表 6 所示:

表 6 实验方案化学成分

序号 TFe FeO SiO2 CaO MgO Al2O3 MnO P R2

方案 1 57.02 11.90 6.03 3.88 2.80 2.85 0.28 0.062 0.65

方案 2 56.42 11.81 6.22 3.99 2.76 2.80 0.25 0.063 0.64

方案 3 56.47 12.08 6.27 3.79 2.68 3.01 0.28 0.065 0.61

方案 4 56.50 12.61 6.14 3.80 2.76 2.99 0.29 0.065 0.62

方案 5 56.28 12.59 6.27 3.93 2.91 3.22 0.26 0.066 0.63

从表 6 看出:对比方案 1 烧结矿 FeO 含量呈升高趋势,其他成分变化不规律。使用柔性均质烧

结技术后,料层透气性改善,燃料燃烧加快,燃料燃烧热利用率增加,烧结矿 FeO 升高,相对基础

FeO 升高约 5%,以经验值计算,采用支撑烧结能够降低固体燃料消耗 1kg/t。

4.2 成品率、粒级和转鼓指数分析

各实验方案成品率、粒级和转鼓指数如表 7 所示:

表 7 实验方案成品率、粒级和转鼓指数数据统计表

料号 平均粒级

/mm > 40 40-25 25-16 16~10 10~5 < 5 成品率

/% 转鼓 /% 水分 /%

方案 1 26.43 27.84 23.83 11.86 10.78 9.64 16.05 83.95 59.00 7.67

方案 2 27.18 28.92 24.58 12.53 10.54 8.98 14.46 85.54 61.00 7.69

方案 3 25.56 25.06 23.32 13.82 12.86 9.80 15.14 84.86 62.00 7.70

方案 4 26.36 27.61 22.91 13.56 10.97 9.58 15.37 84.63 60.00 7.88

方案 5 27.90 31.54 24.37 10.69 9.50 9.50 14.40 85.60 59.00 8.12

从表 7 看出:对比方案 1 烧结矿平均粒级呈增大趋势,成品率呈升高趋势,转鼓指数呈升高趋势。

使用柔性均质烧结技术后,烧结温度场得到改善,烧结矿成品率提高,相对基础成品率提高约 1.9%。

4.3 冶金性能分析

各实验方案冶金性能如表 8 所示:

表 8 实验方案冶金性能统计表

序号 RDI+6.3(%) RDI+3.15(%) RDI-0.5(%) RI(%) RVI(%/min)

方案 1 56.38 69.51 7.53 68.89 0.37

方案 2 56.94 69.61 6.54 69.14 0.39

方案 3 55.51 67.77 7.98 68.68 0.36

方案 4 54.79 69.80 6.91 68.85 0.37

方案 5 57.28 70.38 6.94 71.02 0.40

从表 8 看出:对比方案 1 除方案 3 小幅度降低外,其他方案 RDI 和 RI 呈向好趋势。

第48页

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冶金新视线 -43-

4.4 过程参数分析

各实验方案过程参数如表 9 所示:

表 9 实验方案过程参数统计表

序列 料层 mm 负压

kPa

透气性

JPU

收缩

mm

烧成率

%

垂直

速度

mm/min

终点

温度℃

混合料

水分 % 频率 Hz 利用

系数

体积

占比 %

方案 1 800 14.06 800 150 87.98% 17.38 534 7.67 1500 1.29 0

方案 2 800 14.58 710 170 88.11% 18.19 542 7.69 1500 1.37 0.69

方案 3 800 13.1 1140 150 87.67% 21.80 545 7.70 1500 1.63 3.13

方案 4 800 13.12 1030 140 88.14% 19.90 558 7.88 1500 1.48 1.04

方案 5 800 13.34 1300 130 87.37 19.98 586 8.12 1500 1.52 2.00

从表 9 看出:方案 2 对比方案 1 平均负压升高 0.52Kpa,収缩率增加 20mm,疑为料柱体积偏少,

受自动蓄热影响,在下部出现料柱熔蚀导致;方案 3、4、5 对比方案 1 平均烧结负压呈降低趋势,

収缩率呈降低趋势,垂直烧结速度呈升高趋势,烟温呈升高趋势;成品率呈降低趋势;对比方案 1

垂直烧结速度提高分别为:0.81mm/min、4.42mm/min、2.52mm/min、2.6mm/min,提高幅度分别为 4.66%、

25.43%、14.50%、14.96%,在料柱体积占比约 3% 时,烧结垂直速度最快,相对方案 1,垂直烧结速

度增加约 25%,利用系数提高 26.36%;但烧结矿冶金性能相对最低,当料柱占比在 2% 时,垂直烧结

速度相对基础增加约 15%,利用系数提高 17.83%,但烧结矿冶金性能达到最优。

5 工业试验小试

通过以上烧结杯实验结果和数据可以看出使用柔性均质烧结技术,可以大幅度提高烧结利用系数,

改善烧结质量,并在一定程度降低烧结固体燃耗,达到提产降本的优良效果,为此在 360 ㎡烧结机

进行工业试验应用,该烧结机由 148 块台车组成,台车宽度 3.5m、长度 1.5m、栏板高度 880mm,工

业试验前后对比数据如表 10 所示:

表 10 工业试验前后对比表

料层 负压 内返 外返 5-10mm 转鼓强度 燃料配比 利用系数

使用前 900 15.43 18.83% 15.94 21.66% 70.81 5.66 1.13

使用后 900 15.25 17.08% 13.79 21.02% 70.41 5.20 1.20

对比 0 -0.19 -1.75% -2.14 -0.64% -0.40 -0.46 0.07

从表 10看出:使用柔性均质烧结技术后,除转鼓指数,各项生产过程工艺参数及指标均呈向好趋势,

分析转鼓指数降低可能由于垂直燃烧速度加快,高温保持时间缩短导致,但转鼓指数对比使用后仅

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降低 0.4 个百分点,抛去化验误差,烧结矿转鼓强度变化不大。

6 结论

(1)通过某钢铁企业超厚料层生产表明,超厚料层对降低烧结固体燃耗作用显著,固体燃耗相

对之前降低 7%,但不可避免带来烧结透气性变差、烧结矿不均质程度加剧的问题。

(2)通过烧结杯实验表明,使用柔性均质烧结技术一方面能够通过减少烧结矿层自身荷重的方

式提高烧结过程透气性,垂直燃烧速度提升 4 ~ 15%,烧结机利用系数提升 5 ~ 25%,另一方面能够

减轻料层中下部收缩,使通过料层气流与热量更加均匀,烧结矿均质程度得到改善,成品率提高约

1.9%。

(3)通过工业试验小试表明,使用柔性烧结技术能够在超厚料层的基础上,改善料层透气性,

提高烧结矿各项工艺指标。

(4)作为国内柔性均质烧结技术第一次工业应用,只需对设备进行稍微改造,即可达到烧结矿

产质量提高,节能降耗的优良效果,简单易行,并为今后超厚料层技术的发展应用开辟了一项新的

道路。

参考文献

[1] 龙红明 , 左俊 , 王平 , 李杰民 , 施思强 , 王阿朋 . 厚料层烧结高度方向均质性研究 [J] 烧结

球团 ,.2013(38):1-6

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[3] 左海滨 , 林金柱 , 戴玉山 , 刘征建 , 张旭 , 杨天钧 . 料层减荷烧结提高生产效率工业试验 [J]

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[4] 于文涛 ,左海滨 ,张建良 支撑面积对支撑烧结过程的影响 [J] 烧结球团 ,.2014(39):7-11(21)

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2023 年铁前设备维修与节能技术改造交流会论文集

冶金新视线 -45-

内蒙古亚新 2# 高炉重负荷非计划休风快速恢复实践

姜永龙 魏继华 张明华 曹泽民

(亚新钢铁集团隆顺公司 包头市 内蒙古自治区 014000)

摘 要 :2# 高炉于 8 月 13 日 23:34 紧急休风。因暴雨天气造成供水系统无法正常供应水,截至 8

月 23 日 6:59 送风,累计非计划休风长达 224.6 个小时。复风时因组织得力,技术措施到位,过程控

制较好,无悬料、难行现象,未烧坏一个风口,复风后 29 小时 46 分风口全开,逐步恢复全风富氧操作,

实现了快速恢复炉况的预期目的。

关键词 :非计划休风时间长;重负荷;氧枪;开炉无难行;快速恢复;休风

1 概况

2# 高炉于 8 月 13 日 23:34 因暴雨天气且当时积水严重,即将冲击配电室,面临紧急断电风险,

高炉紧急休风,出铁不是很干净,渣铁热量充沛。且后续供水系统无法正常供应水,造成高炉非计

划休风 224.6 小时,且全炉喷煤干焦负荷 4.31,焦比 380 kg/tfe,燃料比 505-512kg/tfe,休风时

料线 2.4 米。三座高炉全面停产。面对如此严峻形势,集团公司总工程师姜永龙,结合集团其他单

位使用新式氧枪开炉情况,对此次开炉提出了决定性的指导意见,并全程参与,最终实现了较好的

结果。

2# 高炉非计划休风 224.6 小时,通过开炉前彻底处理风口、铁口,为复风做好了准备。送风后补

加焦炭合计 68 吨,正常料焦比 576——489——456——430kg/tfe,开炉过程【Si】最高 1.16%,平

均低于 1.0%,热量前期不足,但后续逐渐上升。同时配料过程要贯彻炉渣碱度和【Si】的匹配,重

视上部布料矩阵。恢复过程无悬料难行、快速恢复炉况起到了决定性的作用。

2 休风后采取的措施和复产的准备工作

1. 休风后组织炉前堵风口并砌筑风口,表面抹泥,在泥面抹黄油,防止风口有漏风现象。

2. 水系统查漏,休风 2 小时后逐步减少冷却水流量,降低压力,降低热损失,保炉缸热量。

3. 休风炉顶点火后,首先炉顶检修完工后,开始料面封料,改变传统的用干水渣封料面换成焦炭

焦丁封;

4. 休风后全面进入检修状态及检修完各岗位联动试车,完全具备复产条件,确保复产期间无设备

事故。

5. 复产前风口全部扒开,清理风口前的粘渣铁物及烧损焦炭。从现场实际情况看,除 4#、5#、

6# 风口有粘渣铁不好扒,其中 4# 风口动氧烧残渣铁外,其余风口区域比较干净,且焦炭粒度较好。

所有风口清理完渣铁和碎焦,用新焦炭和工业盐填满夯实。处理完风口,留下 1#、2#、3#、14#、

15#、16#用炮泥堵好。其余风口装好进风装置,并用砖泥混堵好风口,保证不能被吹开,且风口要好开。

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