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[摘 要]本文阐述了北营厂区通过淘汰小高炉，等量置换2850m3大高炉为契机，开展了提高焦炭质量研究、高风温技术研究、精料方针等一系列工艺技术研究，降低了燃料比，使2850m3大高炉吨铁能耗达到了国内先进水平，实现了节能减排的目的。
[关键词]焦炭质量 高风温技术 精料 节能环保
中图分类号：TQ523.4 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）34―0012―01
1、引言
炼铁工序是钢铁生产中能源消耗大户，降低炼铁工序能耗一直是炼铁行业研究的主要课题，随着国内钢铁产量的大幅度增加，炼铁工业面临着原燃料市场质量逐渐下降、价格逐渐上扬，同时排放要求日益严格等问题，因此高炉炼铁技术的发展应紧密围绕市场的变化，以低能耗、少污染、适应市场为前提，来确立炼铁业持续发展之路，这也是钢铁行业转型发展的重点。目前，高炉大型化和降低炼铁燃料比一直是世界各国炼铁工作的重点，但受炼铁原料品质下降和燃料组成结构变化的影响，国外的高炉燃料比一直处于相对较平稳的状态。如欧洲、日本的燃料比在500kg/t左右，北美在520 kg/t左右的水平。我国炼铁企业平均水平与国际先进水平相比仍有一定差距，燃料比较发达国家平均高30kg/t-50kg/t。主要原因是我国的焦炭灰分高，入炉矿品位低，而且在质量和供应量上均不稳定，给高炉生产带来了负面影响。本钢北营厂区通过开展高炉工序节能环保科技进步研究项目，进行褐煤混喷工艺技术、热风炉高风温低消耗技术、高炉长寿技术、高炉精料技术、高炉精确布料技术研究等相关工作，实现了本钢集团北营厂区大高炉燃料比小于510kg/t目标，技术经济指标达到国内先进水平，实现炼铁工序经济、环保、高效运行。
2、炼铁工序节能实践
2.1本钢北营厂区高炉炼铁工序改造前情况
本钢集团北营厂区原有13座450m3～530m3级高炉，燃料比560kg/tFe，电121kWh/tFe，新水用量1.5～2.5m3/tFe。在装备级别上看，接近国家对钢铁行业发展要求的最低限制。这部分装备在能耗、环保等指标方面与国家鼓励类的先进装备相比存在明显不足，同时在经济效益方面也存在较大差距。
为响应国家产业政策，大力加快产业结构调整，实现节能减排、淘汰落后，本钢集团对北营厂区实施炼铁工序技术装备升级改造，淘汰现有450m3级高炉，等量置换2850m3高炉。对于习惯于小高炉生产的北营厂区炼铁工序员工来说，2850m3高炉的生产顺行是一项较难的攻關课题，因此为保证2850 m3高炉生产顺行，技术指标达到设计要求，开展了一系列的工艺技术研究。
2.2高炉焦炭强度研究
北营厂区焦化厂原小高炉用焦炭热强度为CSR≥57%，热反应性CRI≤33%。为保大高炉顺利投产，达到降低焦比、节能减排的目的，技术人员通过调整配煤结构，将焦炭热强度提高到CSR≥67%，热反应性降低到CRI≤24%，满足2850m3高炉用焦炭要求。
2.3高风温技术研究
2.3.1采用旋切式顶燃热风炉技术，优化热风炉燃烧器，强化燃烧，可以保证空气过剩系数在1.03条件下煤气完全燃烧，提高煤气燃烧温度约20℃。
2.3.2强化换热。设置两座前置预热炉预热助燃空气，可将助燃空气温度升高400℃，提高煤气燃烧温度约120℃；设置热管换热器，回收烟气余热，加热煤气，可将煤气温度提高180℃，提高煤气燃烧温度约90℃。
2.3.3采用管道保温技术，对冷风管道、煤气管道、助燃空气管道保温，有效降低了热损失，提高热风炉热效率。
2.3.4采用高效格子砖专利技术，在相同的格子砖重量条件下，换热面积增加17%，相同体积条件下换热面积增加13%。单位风量加热面积加大到≥45 m2/（m3/min）。
2.3.5采用带横梁的多种孔型炉箅子专利技术，将燃烧末期废气温度提高到400℃，增加蓄热室下部蓄热量。
2.3.6采用冷风均匀分配技术，将冷风分配不均匀程度控制在5%以内，提高格子砖利用率。
通过以上措施，确保了在单烧高炉煤气条件下，热风炉年平均热风温度达到1250℃。在实际生产中，热风温度可长期保持在1260℃，达到国内同类型高炉的前列水平。
2.4精料方针
为避免东北地区冬季仓内的原燃料冻结，在所有矿槽下料口设置焦炉煤气烘烤设施。除对原料供应提出具体要求外，槽下也采用了一系列精料技术。
2.4.1槽下分散筛分、分散称量
高炉槽下采用分散筛分、分散称量工艺。由于场地对工艺布置的限制，1号高炉槽下采用30m?称量斗，不设集中称量。
2.4.2焦丁回收和烧结矿分级入炉
槽下设置焦丁和小粒烧结矿回收装置，将碎焦中15—28mm的焦丁回收后与烧结矿混装入炉，以代替焦炭、提高置换比。15mm以下的碎焦用皮带返回烧结厂。
该工艺流程将所有原燃料实现了资源利用的最大化，并通过分级整粒提高炉内透气性和还原反应效率。同时，将小粒烧结矿作为边缘气流控制措施，为提高生产效率、降低原燃料消耗、保证高炉的稳定生产创造条件。
2.5 TRT发电技术
由于小高炉炉顶出来的高温高压煤气经除尘处理后直接送往减压阀组，在减压阀组里将煤气压力降至10kPa（0.01 MPa）左右后并入厂区煤气管网，不仅浪费了煤气大量的压力能，还在减压阀组附近产生非常大的噪音，污染了周围环境。
等量转换2850m3高炉后，配套建设了TRT发电设备，利用高炉炉顶出来的高温（150～250℃）、高压（0.23～0.25MPa）煤气，经重力除尘器后，半净煤气从筒体下部侧面进入布袋除尘箱体。含尘气流经滤袋后，灰尘被阻在滤袋外，滤袋内的净煤气由筒体顶部的净气支管进入到净煤气总管，经TRT余压发电系统，并入高炉煤气管网供各用户使用。现TRT余压发电系统可实现年发电量10800万kWh。
2.6褐煤喷吹技术研究
混煤喷吹不但有利于提高煤粉燃烧率，为提高喷煤量创造条件，还有利于降低焦比，大大降低炼铁成本。目前国内钢铁企业多采用烟煤与无烟煤混合喷吹技术，我厂在经过大量研究和实践后开发了褐煤与无烟煤混合喷吹技术：
2.6.1通过实验室研究发现，褐煤燃烧性、反应性、可磨性及出粉率优于无烟煤和烟煤。
2.6.2褐煤由于挥发分高，其爆炸性远高于烟煤和无烟煤，在实际生产中通过严格控制制粉、喷吹系统氧浓度、使用防爆电机、完善防火设施等措施有效保证了混喷褐煤的安全性。
2.6.3通过优化高炉操作，褐煤配比最高可达到40%，目前稳定在30%。
2.6.4褐煤与烟煤相比有成本优势和资源优势，通过研究确定合适的褐煤配比，使褐煤混喷更具竞争力和发展前景。
褐煤混喷技术的使用，有效提高了喷煤量，促进了炉况的稳定顺行，进一步降低了焦比，大大降低了炼铁成本。
3、结语
2850m3高炉投产以后，经过一系列的技术研发，实现了燃料比降低到510 kg/tFe，喷煤比提高到180kg/tFe的目标，年可降低能耗约1万吨标煤，达到了预期目标，降低了生产成本，各项技术经济指标达到了国内先进水平。
[关键词]焦炭质量 高风温技术 精料 节能环保
中图分类号：TQ523.4 文献标识码：TQ 文章编号：1009―914X（2013）34―0012―01
1、引言
炼铁工序是钢铁生产中能源消耗大户，降低炼铁工序能耗一直是炼铁行业研究的主要课题，随着国内钢铁产量的大幅度增加，炼铁工业面临着原燃料市场质量逐渐下降、价格逐渐上扬，同时排放要求日益严格等问题，因此高炉炼铁技术的发展应紧密围绕市场的变化，以低能耗、少污染、适应市场为前提，来确立炼铁业持续发展之路，这也是钢铁行业转型发展的重点。目前，高炉大型化和降低炼铁燃料比一直是世界各国炼铁工作的重点，但受炼铁原料品质下降和燃料组成结构变化的影响，国外的高炉燃料比一直处于相对较平稳的状态。如欧洲、日本的燃料比在500kg/t左右，北美在520 kg/t左右的水平。我国炼铁企业平均水平与国际先进水平相比仍有一定差距，燃料比较发达国家平均高30kg/t-50kg/t。主要原因是我国的焦炭灰分高，入炉矿品位低，而且在质量和供应量上均不稳定，给高炉生产带来了负面影响。本钢北营厂区通过开展高炉工序节能环保科技进步研究项目，进行褐煤混喷工艺技术、热风炉高风温低消耗技术、高炉长寿技术、高炉精料技术、高炉精确布料技术研究等相关工作，实现了本钢集团北营厂区大高炉燃料比小于510kg/t目标，技术经济指标达到国内先进水平，实现炼铁工序经济、环保、高效运行。
2、炼铁工序节能实践
2.1本钢北营厂区高炉炼铁工序改造前情况
本钢集团北营厂区原有13座450m3～530m3级高炉，燃料比560kg/tFe，电121kWh/tFe，新水用量1.5～2.5m3/tFe。在装备级别上看，接近国家对钢铁行业发展要求的最低限制。这部分装备在能耗、环保等指标方面与国家鼓励类的先进装备相比存在明显不足，同时在经济效益方面也存在较大差距。
为响应国家产业政策，大力加快产业结构调整，实现节能减排、淘汰落后，本钢集团对北营厂区实施炼铁工序技术装备升级改造，淘汰现有450m3级高炉，等量置换2850m3高炉。对于习惯于小高炉生产的北营厂区炼铁工序员工来说，2850m3高炉的生产顺行是一项较难的攻關课题，因此为保证2850 m3高炉生产顺行，技术指标达到设计要求，开展了一系列的工艺技术研究。
2.2高炉焦炭强度研究
北营厂区焦化厂原小高炉用焦炭热强度为CSR≥57%，热反应性CRI≤33%。为保大高炉顺利投产，达到降低焦比、节能减排的目的，技术人员通过调整配煤结构，将焦炭热强度提高到CSR≥67%，热反应性降低到CRI≤24%，满足2850m3高炉用焦炭要求。
2.3高风温技术研究
2.3.1采用旋切式顶燃热风炉技术，优化热风炉燃烧器，强化燃烧，可以保证空气过剩系数在1.03条件下煤气完全燃烧，提高煤气燃烧温度约20℃。
2.3.2强化换热。设置两座前置预热炉预热助燃空气，可将助燃空气温度升高400℃，提高煤气燃烧温度约120℃；设置热管换热器，回收烟气余热，加热煤气，可将煤气温度提高180℃，提高煤气燃烧温度约90℃。
2.3.3采用管道保温技术，对冷风管道、煤气管道、助燃空气管道保温，有效降低了热损失，提高热风炉热效率。
2.3.4采用高效格子砖专利技术，在相同的格子砖重量条件下，换热面积增加17%，相同体积条件下换热面积增加13%。单位风量加热面积加大到≥45 m2/（m3/min）。
2.3.5采用带横梁的多种孔型炉箅子专利技术，将燃烧末期废气温度提高到400℃，增加蓄热室下部蓄热量。
2.3.6采用冷风均匀分配技术，将冷风分配不均匀程度控制在5%以内，提高格子砖利用率。
通过以上措施，确保了在单烧高炉煤气条件下，热风炉年平均热风温度达到1250℃。在实际生产中，热风温度可长期保持在1260℃，达到国内同类型高炉的前列水平。
2.4精料方针
为避免东北地区冬季仓内的原燃料冻结，在所有矿槽下料口设置焦炉煤气烘烤设施。除对原料供应提出具体要求外，槽下也采用了一系列精料技术。
2.4.1槽下分散筛分、分散称量
高炉槽下采用分散筛分、分散称量工艺。由于场地对工艺布置的限制，1号高炉槽下采用30m?称量斗，不设集中称量。
2.4.2焦丁回收和烧结矿分级入炉
槽下设置焦丁和小粒烧结矿回收装置，将碎焦中15—28mm的焦丁回收后与烧结矿混装入炉，以代替焦炭、提高置换比。15mm以下的碎焦用皮带返回烧结厂。
该工艺流程将所有原燃料实现了资源利用的最大化，并通过分级整粒提高炉内透气性和还原反应效率。同时，将小粒烧结矿作为边缘气流控制措施，为提高生产效率、降低原燃料消耗、保证高炉的稳定生产创造条件。
2.5 TRT发电技术
由于小高炉炉顶出来的高温高压煤气经除尘处理后直接送往减压阀组，在减压阀组里将煤气压力降至10kPa（0.01 MPa）左右后并入厂区煤气管网，不仅浪费了煤气大量的压力能，还在减压阀组附近产生非常大的噪音，污染了周围环境。
等量转换2850m3高炉后，配套建设了TRT发电设备，利用高炉炉顶出来的高温（150～250℃）、高压（0.23～0.25MPa）煤气，经重力除尘器后，半净煤气从筒体下部侧面进入布袋除尘箱体。含尘气流经滤袋后，灰尘被阻在滤袋外，滤袋内的净煤气由筒体顶部的净气支管进入到净煤气总管，经TRT余压发电系统，并入高炉煤气管网供各用户使用。现TRT余压发电系统可实现年发电量10800万kWh。
2.6褐煤喷吹技术研究
混煤喷吹不但有利于提高煤粉燃烧率，为提高喷煤量创造条件，还有利于降低焦比，大大降低炼铁成本。目前国内钢铁企业多采用烟煤与无烟煤混合喷吹技术，我厂在经过大量研究和实践后开发了褐煤与无烟煤混合喷吹技术：
2.6.1通过实验室研究发现，褐煤燃烧性、反应性、可磨性及出粉率优于无烟煤和烟煤。
2.6.2褐煤由于挥发分高，其爆炸性远高于烟煤和无烟煤，在实际生产中通过严格控制制粉、喷吹系统氧浓度、使用防爆电机、完善防火设施等措施有效保证了混喷褐煤的安全性。
2.6.3通过优化高炉操作，褐煤配比最高可达到40%，目前稳定在30%。
2.6.4褐煤与烟煤相比有成本优势和资源优势，通过研究确定合适的褐煤配比，使褐煤混喷更具竞争力和发展前景。
褐煤混喷技术的使用，有效提高了喷煤量，促进了炉况的稳定顺行，进一步降低了焦比，大大降低了炼铁成本。
3、结语
2850m3高炉投产以后，经过一系列的技术研发，实现了燃料比降低到510 kg/tFe，喷煤比提高到180kg/tFe的目标，年可降低能耗约1万吨标煤，达到了预期目标，降低了生产成本，各项技术经济指标达到了国内先进水平。