高炉块矿代替部分球团矿的研究

高炉块矿代替部分球团矿的研究
李涛涛
(西安建筑科技大学华清学院，冶金工程，710043)
摘要：通过对高炉入炉含铁炉料进行还原性、低温还原粉化及熔滴性能的试验研究, 分析各种入炉原料的冶金性能和块矿对炉料的冶金性能的影响，指出在当前原料条件下，高炉炉料结构中提高块矿比例的可行性。

关键词：高炉；原料；块矿；球团矿
Analysis of lump ore instead of
part of the pellet ore for BF
Li Taotao
(The metallurgical engineering of huaqing college, Xi'an University of architecture and Technology,710043) Abstract: Through laboratory experiment on reducibility of iron material degradation during low temperature reduction and melting dropping index, the metallurgical properties of iron material were analyzed and the optimized burden structure was established and proved by production.
Key Words：blast furnace；iron material；lump ore；pellet ore
1 前言
目前，我国钢铁产能已严重过剩，并有进一步恶化的趋势．钢铁产品价格的竞争已进入白热化，并将长期惨烈地持续下去。

因此，实现低成本炼铁是钢铁企业今后能否生存和发展的重要决定因素”［1］。

合理的矿料结构是高炉获得最大经济效益的基础之一：一是要求所使用的铁矿是最经济的，二是要求各种铁矿的配比最优。

目前，铁矿资源紧张，铁矿种类繁多．各种铁矿化学成分、物理性能、烧结性能以及价格千差万别，因此，只有对各项技术经济指标进行综合评价，及时预算各种矿价的变化给企业生产成本和利润带来的影响，才能选出那些能够给企业带来效益的铁矿。

2近年来我国先进企业炉料结构发展
趋势
与高炉喷煤相比，高炉喷吹焦炉煤气具有下列优点：
(1)能为高炉提供更好的还原剂，且还原产物环保；
(2)能提高焦炉煤气价值，提高能量利用率；
(3)喷吹工艺简单，技术可靠。

2 高炉喷吹焦炉煤气技术的发
展
事实上，国外高炉喷吹焦炉煤气已有很长的历史，并取得良好结果。

20世纪80年代初，
苏联已在多座高炉上完成了喷吹焦炉煤气的试验研究，掌握了1．8～2．2m3焦炉煤气替代l m3天然气的冶炼技术，4号和5号高炉喷吹量分别达到187 ITl3／t和227 m3／t。

20世纪80年代中期，法国索尔梅厂2号高炉开始进行喷吹焦炉煤气作业，喷吹量达21 000m3／h。

喷吹的焦炉煤气与焦炭的置换比为0．9 kg／m3。

该厂首先对自产的焦炉煤气进行净化处理，然后利用压缩机将焦炉煤气加压到0．58 MPa，通过喷吹装置将焦炉煤气喷入高炉。

处理后的焦炉煤气发热值为19．26—20．1l MJ／Nm3，密度为0．42～
0．44kg／Nm3[2]。

焦炉煤气成分及杂质含量见表1。

美国钢铁公司MON VALLEY厂的2座高炉自1994年起一直喷吹焦炉煤气。

2005年的喷吹总量为14．16万t，喷吹量约65 m3／t。

该厂曾报道喷吹焦炉煤气后，降低了天燃气喷吹量，消除了焦炉煤气的放空燃烧，减少J，能源成本，年静省开支超过610万美元。

为能够喷吹焦炉煤气，该公司对焦炉煤气进行了必要的净化处理，并对高炉风口进行r必要的改造[3]。

早在20世纪60年代，本钢、徐钢等厂曾在小高炉上进行了喷吹焦炉煤气试验研究，并取得一定的成果。

其中本钢的喷吹焦炉煤气量为81．6 m3／t，降低焦比60kg／t，产量提高10％～11％。

综合可以得出：
(1)焦炉煤气中氧含鼍高，喷入高炉后改善炉内还原气氛，有利于高炉节焦和顺行。

(2)高炉喷吹焦炉煤气在国内外已有生产实践，技术上可行，工艺路线成熟可靠。

(3)在实际操作中，需要对焦炉煤气进行必要的净化处理，以保证压缩机系统不因焦油和萘等物质的析出，而影响稳定运行。

(4)采用专门的喷枪进行喷吹焦炉煤气，对高炉的直吹管进行必要的改造，并使焦炉煤气的喷枪延升至风口小套前端，以减少焦炉煤气快速燃烧对风口小套的影响。

(5)高炉喷吹焦炉煤气后，风12I的燃烧和炉内的还原气氛发生相应的变化，高炉操作要做相应的调整。

由于焦炉煤气燃烧快，火烟短，所以高炉边缘气流发展，风口氧化带缩短，在生产中要加重边缘负载，抑制边缘气流发展，保护炉墙。

(6)高炉喷吹焦炉煤气后，高炉煤气的水分含量增加，煤气热值降低，影响热风温度。

(7)严格控制炉顶煤气温度在180～250 oC以内，精心操作布袋除尘系统。

3 某公司高炉喷吹焦炉煤气
的方案
某公司设有2座380 n13高炉，生铁产量100万t／a，如果对高炉实施喷吹焦炉煤气技术，焦炉煤气量按正常生产后的富余量考虑，焦炉煤气对焦炭的置换比按0．6k∥m3计算，焦炉煤气与煤粉的置换比按0．5kg ／Nm3计算，由此得出节约焦炭效益9000万3．1 焦炉煤气的来源及性质
某公司j}有独市的焦炭牛产设施，在现有条件下焦炉煤气有一定的富裕鼙，可达到12000 Nm3／h。

焦炉煤气成分及杂质含量分别见表2、3。

与国外喷吹焦炉煤气的成分比较，某公司焦炉煤气成分正常。

杂质含龄适中，脱硫后，H2S含量低，但焦油和萘含量对与压缩机来说仍然较高。

该焦炉煤气属于未完全净化煤气，因此正常生产时应当配备焦炉煤气预处理设施，同时在加压机设计时要考虑备机，并且在储气罐和喷吹系统要设计足够的排污点[3]
3．2焦炉煤气喷吹量
根据焦炉煤气富余量，确定焦炉煤气喷吹量为：近期55Nm3／t，远期95Nm3／t。

与国外已达到100～200Nm3／t的喷吹量比较，某公司高炉的焦炉煤气喷吹量无论是近期还是远期都是低的。

高炉接受上述喷吹量应当不存在问题[4]。

3．3喷吹焦炉煤气的工艺流程
按某公司2座高炉喷吹12000 Nm3／h的焦炉煤气量进行设计，其工艺流程如图1所示。

高炉喷吹焦炉煤气的工艺简单。

煤气经净化及加压后，通过储气罐、管路分别送到1号高炉和2号高炉的炉体焦炉煤气环管。

考虑到焦炉煤气的喷吹量有限，同时为了保证炉缸圆周的工作均匀，每座高炉设计7个风口进行喷吹焦炉煤气，其余7个风口仍喷吹煤粉，喷吹焦炉煤气风口与喷吹煤粉风口采用交叉均匀布置(即选奇数风口或偶数风口)。

2座高炉各自的炉体焦炉煤气环管分别引出7根支管。

经金属软管分别与各高炉的奇数或偶数风口的直吹管}：的喷枪相连，将焦炉煤气喷入高炉。

喷枪材质采用耐高温、耐腐蚀材质，专用于焦炉煤气喷枪。

炉体焦炉煤气环管设有若干排污点，用于定期清扫管道内的焦油等杂质。

为了防止焦油和萘等物质的析出而影响喷吹，储气罐后管路设有2路缸为备用、接往高炉炉体焦炉煤气环管的管路设有2路互为备用，
另外管路上还设有氮气和蒸汽管路
用作保安和吹扫。

系统所有调节阀和快切阀均采用气动控制。

高炉炉体焦炉煤气环管上设有氧含量及压力和温度检测，当浓度大于1％时系统报警，快切阀关闭并将放散阀打开，将管道内焦炉煤气放散；压力低于0．45MPa，温度低于60℃时报警；压力低于0．35 MPa时，工艺上为保证喷吹焦炉煤气安全，自动关闭快速切断阀，并打开氮气吹扫阀进行吹扫[5]。

在煤气压缩系统，根据焦炉煤气的供应总量，确定压缩机开起的数量。

利用压缩机自带的控制系统，保持出口压力在0．5MPa。

3．4系统安全措施
系统设置完备的安全监测手段和保护设施。

主要包括：
(1)焦炉煤气储气罐和分气包设置压力监
测和安全阀。

(2)喷枪末端设置逆止阀和手动球阀，防止高炉煤气倒流。

(3)喷吹主管没置紧急吹扫用氮气和安全吹扫蒸汽，并在每个支管设置手动氮气吹扫，煤气压缩系统吹扫采用氮气，储气罐、分气包的吹扫采用蒸汽。

(4)在储气罐和分气包卜设吹扫放散管，放敞管的高度要高于周边建筑。

炉体焦炉煤气环管设排污阀及放散管，放散管一直引到炉顶放散阀平台。

(5)压缩机摩内及炉体焦炉煤气环管没煤气含量监测及报警系统，并设置必要的消防设施。

(6)控制系统设置必要的安全连锁，出现异常情况时，自动停机或自动关闭快速切断阀并进行吹扫。

参考文献
[1] 沙永志，刁岳川．高炉喷吹焦炉煤气——节能减排新方向.
[2]徐匡迪. 低碳经济与钢铁工业[ J]. 钢铁, 2010, 45( 3): 1.
[3]沙永志, 曹军, 王凤歧. 高炉喷吹焦炉煤气[ C] . 第七届中国钢铁年会论文集. 北京: 冶金工业出版社, 2009: 692
[4]储满生, 郭宪臻, 沈峰满. 高炉喷吹还原气操作的数学模拟研究[ J]. 中国冶金, 2007, 17( 6) : 34.
[5](王筱留. 钢铁冶金学( 炼铁部分) [M ]. 北京: 冶金工业出版社, 2006: 85.。