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大型高炉的主要技术优势

2019-05-16 09:47:00     作者:

  高冶炼强度、高富氧喷煤比和长寿命化作为大型高炉操作的主要优势受到大家越来越高的关注和青睐,但是高炉大型化作为一项系统工程,它在立足自身条件的基础上仍须匹配的炼钢、烧结和炼焦能力。因此,钢铁企业在走高炉大型化发展的道路上,须依据自身所具备的技术、设备、资源条件和钢铁流程的综合平衡状况进行选择性定位。只有建成符合企业自身条件的大型化高炉,才能真正实现优质、高效、稳定和长寿的预期目标。  

  大型化高炉的主要优势: 

  1生产效率得到提高

  人均产铁量是衡量高炉生产效率水平的重要指标,也是显示高炉生产规模能力的一项关键指标。大型高炉的人均产铁量较小型高炉提升了近8倍,这也与大型高炉所具备的高自动化水平相一致。

  虽然建设大型高炉的投资额比小高炉要大得多,但是大型高炉服役时间长和服役期间不需要中修等特点是大型高炉的生产效率明显得到提高的基础。据报道,5000m3级和3000m3级的高炉相比,吨铁的基建投资可减少12%,劳动生产率却提高30%。为了发挥大型高炉生产效率高的优势,需要从高炉的初步设计阶段就必须关注高炉的长寿化技术。 

  从世界上大型高炉的运行实绩来看,大型高炉的服役时间明显要长于小高炉,目前服役最长的大型高炉是日本住友金属歌山厂的4号高炉(2700m3),不仅服役时间超过27年,而且单位炉容产铁也超过了15000t/m3。近年来日本所有新的大高炉均按照服役时间大于25年和单位炉容产铁超过15000t/m3为目标来进行设计。

  2生铁成本趋于合理 

  大型高炉的建设属于大额投资工程,但是高炉投产后的炉况稳定、高效低耗的绩效使生铁成本日益趋于合理。虽然大型高炉所需求的原燃料条件比较苛刻,但在同等产能的基础上,单位投资成本和日常运行维护成本会明显下降。同时由于大型高炉的自动化水平要求较高,使人均生产效率大幅提高,从而直接带来人工成本的下降。

  有关高炉大型化发展状况的探讨  

  高炉大型化发展必须建立在特定条件基础上,任何脱离现实条件的高炉大型化都会产生较大的负面影响。建设和发展大型化高炉必须依据对企业内外环境的科学评估和高度重视先进技术的选择和优化。在原燃料资源持续劣化的大环境下,一些近年投产的大型高炉运行实绩基本未能达到预期目标,这主要与高炉炉型的设计、日常操作和生产作业的稳定性等密切相关。

  3大型高炉的炉型设计优化 

  高炉大型化绝对不是对中小高炉炉型尺寸等的比例扩大,而是通过优化高炉不同部位之间的比例关系和前瞻性考虑全炉中的技术创新和指标创优来设计的。

  高炉利用系数作为大型高炉规模效应的重要指标一直受到大家的关注,但是大型高炉的利用系数与小型高炉的利用系数之间存在一定的差别。对比大高炉和小高炉的炉型参数发现,高炉容积和炉缸面积之间无对称的比例关系,小高炉的单位炉容所对应的炉缸面积比例明显大于大高炉。根据该比例关系和高炉日产铁水量进行换算得到:500m3高炉的利用系数为4.0t/m3·d,相当于4000m3高炉的利用系数2.1t/m3·d左右。因此,大高炉进行强化冶炼所对应的利用系数一般控制在2.2t/m3·d~2.4t/m3·d即可。 

  富氧大喷煤技术作为大型高炉低成本冶炼和实现环保的关键技术也成为广大高炉操作者的追求目标。伴随高炉富氧高煤比技术水平的持续提高,高炉的煤气流分布会发生一定程度的变化。具有充沛稳定的中心气流和适度控制的边缘气流是大高炉进行强化冶炼和大喷煤操作时煤气流分布的典型特征。

  炉腹角和高径比是大型高炉设计中必须高度重视的主要参数,该参数选择的是否合理直接影响到高炉投产后炉况的稳定和指标的提升。大高炉的炉腹角和高径比均比小高炉低,对于大型高炉而言,一般控制炉腹角在80.5~82.5°和高径比在1.95~2.20。

  4炉缸、炉体的长寿化改善  

  在大高炉建设投资额要高于小高炉近7倍左右的条件下,实现大高炉的高效低成本目标必须通过尽可能延长高炉使用寿命来实现。因此,实现大高炉的长寿化又是一项完整的系统工程。在没有中修的前提下,高炉服役时间超过15年和单位炉容产铁大于10000t/m3,才基本达到大高炉的长寿化目标。

  实现大高炉长寿化是设计和制造、施工和维修、操作和维护等工作的综合结果。除了保证高炉日常操作的稳定性和炉役期后的维护技术之外,在高炉设计中所采用的大高炉上部和下部的长寿技术,才是实现高炉长寿目标的基础和条件。

  首先,高炉炉体长寿的关键是炉型与操作制度的匹配性。其次,高炉炉缸的长寿也越来越成为大高炉长寿化的瓶颈环节。从高炉炉缸设计的角度出发,加大死铁层的厚度、炉缸部位使用高导热砖和强化冷却效果已经在新投产的大高炉炉缸长寿技术应用上得到推广。

  5提高对原燃料的基本要求  

  虽然大型高炉采取的富氧大喷煤技术的降本增效和节能环保效果已经得到大家的公认和推广,但是实施富氧大喷煤技术是需要一定的条件为前提的。优质稳定的焦炭和低渣比是大型高炉成功实施富氧大喷煤技术的前提和基础。  

  在大型高炉富氧大喷煤过程中焦炭的“骨架”作用尤为突出,焦炭的强度和焦炭灰分含量作为焦炭优质的关键指标内容必须得到保证。由于大型高炉在实施富氧大喷煤技术过程中仍存在一定数量的未燃煤粉作用,因此控制高炉低渣比不仅能够有效改善料柱的透气性,而且也确保炉缸焦炭柱的透液性和炉缸整体活性。同时还须考虑到控制渣比会对生铁成本带来一定的负面影响。在通常情况下,大型高炉在200kg/t喷煤比条件下的渣比基本控制在300kg/t以下。 

  筹建大型化高炉不仅要立足于现有的生产条件和技术水平,而且还要考虑长远的煤炭资源变化影响,否则无法保证高炉大型化的预期目标得到实现。

  6炉前作业的稳定性 

  在日常生产过程中,大型高炉的高生产率主要表现为渣铁生成速度加快,炉前渣铁排放程度和物流运输变化均会给正常的高炉生产过程和稳定的炉况带来潜在的影响。因此,确保炉缸贮存渣铁及时排净和铁水运输畅通平衡是大型高炉正常生产之保证,炉前作业制度的稳定是确保炉前出净渣铁的前提。  

  钢铁厂内炼钢与炼铁工序的平衡性,也会对大型高炉的稳定性产生影响。首先炼钢工艺和炼铁工艺的差异性决定了必须以高炉稳定为中心和杜绝以高炉为生产调节的环节,才能确保大高炉的长期稳定。其次是只有炼钢能力与炼铁能力基本相匹配,且避免高炉与炼钢炉之间单对多模式,才能确保高炉长期在较合理的产量水平下稳定运行。在炼钢能力和炼铁能力基本匹配的条件下,炼铁工序还必须具备临时的应急处理能力(如铸铁等),否则一旦炼钢过程发生短时间的异常情况,高炉就无法继续保持稳定生产。

来源:冶金技术网

编辑:陈曦

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