CN114395655A - 一种降低欧冶炉工序能耗的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低欧冶炉工序能耗的方法，使用酸性球团矿搭配高碱度烧结矿，根据矿石的冶炼的性价比及经济性，得出适合欧冶炉还原炉炉料结构的配矿结构如下：烧结矿40%、球团矿57%、生矿3%，熟料率97%，提高球团矿抗压强度，使抗压强度大于2200N，稳定烧结矿成分，烧结矿碱度稳定在R=2.4倍、MgO：2.4%、转股＞80%；拱顶喷煤，喷煤量稳定达到150 kg/tHM左右，稳定气化炉的料位，出铁前25料位稳定在50%，出铁后24料位不小于100%，杜绝低料位或长期满料位；焦沫使用2500m3高炉外排焦沫，5‑10mm的粒度组成在60%，沫煤的粒度组成5‑10mm，保持在50%以上，焦沫的水分小于5%，沫煤的水分小于8%；沫煤的挥发份控制＞35%，提高煤气发生量，降低燃料消耗。
Description
技术领域
本发明涉及非高炉冶金领域，尤其涉及一种降低欧冶炉工序能耗的方法。
背景技术
为解决传统的高炉炼铁法中存在的投资规模大，污染大的问题，自上世纪七十年代起，世界上开发出了一种COREX炉炼铁法，即熔融还原炼铁法。该炼铁法直接使用块煤和少量低强度焦炭入炉，用于产生熔炼铁水的热量和还原煤气。目前，世界上正在生产的COREX装置有如下五套：韩国浦项厂(Pohang) 第一座C2000COREX炉，印度JINDAL厂两座C2000COREX炉，南非SALDANHA厂 一座C2000COREX炉+直接还原竖炉，中国宝武集团八钢欧冶炉。作为世界上最先进的COREX，从宝钢罗泾搬迁至八钢后通过一系列的工艺技术改造后，具备自身的工艺技术特点，将COREX炉更名为欧冶炉。欧冶炉自2015年6月18开炉投产，是在COREX3000的基础上通过不断地进行设备、工艺技术创新，改善工艺流程，形成了具有欧冶炉工艺技术的，具备一定竞争力的非高炉冶炼工艺装备，填补了非高炉熔融还原炼铁领域的空白。欧冶炉的工序能耗的吨铁耗标准煤按照《综合能耗计算通则》（GB/T 2589—2008）折算，总工序能耗包括焦炭、煤、氧气、焦炉煤气、氮气、压缩空气、蒸汽、新水、软水、电耗。回收项包括：欧冶炉煤气和TRT发电量。欧冶炉工序能耗为469 kgce/t吨铁标准煤，达不到清洁生产一级标准（国际清洁生产先进水）（HJ/T427-2008）≤385kgce要求，减排节能压力较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种降低欧冶炉工序能耗的方法，在保证欧冶炉稳定运行的基础上，欧冶炉工序能耗降低到了低于炼铁工序能耗清洁生产一级标准要求，达到节能减排之目的。
一种降低欧冶炉工序能耗的方法，包括下列实施步骤：
1）、使用酸性球团矿搭配高碱度烧结矿，根据矿石的冶炼的性价比及经济性，得出适合欧冶炉还原炉炉料结构的配矿结构如下：烧结矿40%、球团矿57%、生矿3%、熟料率97%，提高球团矿抗压强度，使抗压强度大于2200N，稳定烧结矿成分，烧结矿碱度稳定在R=2.4倍、MgO：2.4%、转股＞80%；
2）、低焦比运行结构及燃料粒级管理：焦比为275kg，焦比中包括2500m3高炉排放的不使用的5-25mm焦丁，比例在130 kg/t铁，实现了高炉与欧冶炉燃料的互补，大量消耗高炉不能全部使用的焦丁，去除焦丁比，大焦比在145 kg/t铁；拱顶喷煤，喷煤量稳定达到150kg/tHM左右，大焦比下降30Kg/t.HM；
3）稳定气化炉的料位，出铁前25料位稳定在50%，出铁后24料位不小于100%，杜绝低料位或长期满料位；
4）稳定竖炉料位，雷达料位控制在20-20.5m之间，杜绝低料位，焦比为525kg，折418.43 kgce/t吨铁标准煤；提高工厂压力，稳定在310kPa左右，降低煤气流速，使煤气还原更加充分；焦沫使用2500m3高炉外排焦沫，5-10mm的粒度组成在60%，沫煤的粒度组成5-10mm，保持在50%以上，焦沫的水分小于5%，沫煤的水分小于8%；
沫煤焦沫成分表
5）沫煤的挥发份控制＞35%，提高煤气发生量，顶煤气循环风口喷吹煤气技术消耗40Nm3/t铁的煤气，顶煤气循环风口喷吹煤气利于气化炉风口理论燃烧温度的降低，抑制Si的还原，稳定了气化炉炉况，降低了燃料消耗。
本发明方法分析了工序能耗的影响因子：欧冶炉的工序能耗的吨铁耗标准煤按照《综合能耗计算通则》（GB/T 2589—2008）折算，工序能耗包括焦炭、煤、氧气、焦炉煤气、氮气、压缩空气、蒸汽、新水、软水、电耗。回收项包括：欧冶炉煤气和TRT发电量。燃料消耗中由于煤气循环利用新增了欧冶炉煤气消耗。在欧冶炉的生产过程中原燃料的工序能耗约占总工序能耗的90%左右，提高欧冶炉的成本竞争力持续降低工序能耗的关键技术条件就是维持炉况顺行，降低原燃料的消耗。欧冶炉炉况顺行的条件之一为在兼顾经济性的同时维持炉况顺行，尤其是竖炉炉况顺行尤为重要，根据八钢炼铁厂现有的配矿资源条件，使用酸性球团矿搭配高碱度烧结矿，根据矿石的冶炼的性价比及经济性，得出适合欧冶炉还原炉炉料结构的最佳配矿结构；提高球团矿抗压强度，努力改善球团矿冶金性能，降低还原膨胀性，使抗压强度大于2200N。炉料结构为烧结矿、球团矿、块矿等按一定比例进行的合理搭配，合理的炉料结构不仅是精料技术的重要内容，同时也是改善燃料消耗降低能耗的重要内容。低焦比运行结构及燃料粒级管理：欧冶炉燃料主要使用焦炭+沫煤(焦沫)+喷吹烟煤的生产工艺，为了提高煤气发生量，烟煤的挥发分较焦炭高，同时为了降低成本，在保证粒煤和与焦炭置换比的条件下，要确保使用足够的沫煤和焦沫。欧冶炉从燃料结构、粒度组成、焦炭质量上还有很大的优化提升空间。通过筛分提高入炉的沫煤及焦沫的粒级，气化炉配加大于5mm的沫煤和焦沫，替代了部分焦炭使用量，达到降低大焦比的目的，同时减少小颗粒煤粉进入煤气后被除尘清洗后的消耗，即提高了煤气质量和降低了除尘负荷，对于降低煤耗意义重大。优化生产工艺操作提高作业率，精细化操作使气化炉，竖炉工况稳定顺行，调整合理的竖炉煤气流的分布，获得高的金属化率，适宜的竖炉顶煤气单耗取得适宜的金属化率。控制合适的热制度和造渣制度。煤气***稳定运行，它包括干法除尘稳定运行，粉尘线稳定运行，加压机稳定运行，煤气工艺洗涤水稳定运行。减少设备故障，提高欧冶炉的作业率达到96%以上。欧冶炉顶煤气脱除CO2技术进一步降低燃料消耗，达到降低工序能耗的目的；采用欧冶炉顶煤气脱除CO2技术，采用欧冶炉顶煤气脱除CO2技术，顶煤气经醇胺法去除的煤气中的CO2达到1%以下，还原气的还原气氛CO+H2达到80%以上,煤气得到综合利用，来制取还原气，可进一步发挥欧冶炉顶煤气的潜力，实现煤气的高效循环利用，实现欧冶炉还原煤气综合利用。通过技术创新，采用氧气风口喷煤技术。采用氧气风口喷煤技术，通过欧冶炉氧气风口向熔融气化炉进行喷吹煤粉操作。采用氧气风口喷煤技术，可以降低理论燃烧温度，这不仅降低铁水[Si]含量和渣铁温度，降低燃料消耗，还可以减少由于受到过高的回旋区辐射热冲击而产生风口损坏的危险。欧冶炉顶煤气余热回收技术。欧冶炉发生煤气流向，整个流向中的能量损失主要集中在两次洗涤冷却过程造成的物理热损失。第一次为循环煤气和过剩煤气经洗涤冷却后由850℃降至40℃；第二次为炉顶煤气洗涤冷却温度由240℃降至40℃。由这两部分因煤气洗涤冷却造成的大量物理热损失,是欧冶炉工序能耗过高的主要原因。脱除CO2之前采用欧冶炉煤气余热回收技术，不仅可以回收利用竖炉的剩余化学热，而且可以解决气化炉发生煤气物理热浪费的问题，降低欧冶炉工序能耗。
有益效果：从下表可以看出，欧冶炉创新后工序能耗为469 kgce/t吨铁标准煤，通过技术创新后生产2019年4月-2020年5月能源消耗为325.31kgce/t标准煤，创新后主要消耗的能源介质为煤和焦炭，创新前占比分别为69.41 %和24.24 %，煤和焦炭创新前总占比占所有创新前能耗的93.39%。同样通过技术创新生产的主要能源消耗也为煤和焦炭，创新后占比分别为55.44 %和34.62 %，煤和焦炭的工序能耗通过技术创新总占比占所有能耗的90.06%。因此欧冶炉通过技术创新工序能耗中燃料消耗：虽然新增了欧冶炉煤气消耗，但是创新前燃料总消耗为916.9kgce/t，而创新后燃料总消耗698.04 kgce/t，创新后创新后燃料总消耗较创新前燃料总消耗下降了23.8%。创新前工序能耗中动力消耗：创新前动力总消耗为62.755kgce/t，而创新后动力总消耗56.67 kgce/t，动力总消耗较创新前动力总消耗下降了9.7%。回收较创新前下降81.77 kgce/t。
2019年4月-2020年5月创新前工序能耗创新后与创新后工序能耗对比
具体实施方式
下面以具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例：一种降低欧冶炉工序能耗的方法，
1、欧冶炉炉况顺行的条件之一为在兼顾经济性的同时维持炉况顺行，尤其是竖炉炉况顺行尤为重要，根据八钢炼铁厂现有的配矿资源条件，使用酸性球团矿搭配高碱度烧结矿，根据矿石的冶炼的性价比及经济性，得出适合欧冶炉还原炉炉料结构的最佳配矿结构如下：
提高球团矿抗压强度，使抗压强度大于2200N。稳定烧结矿成分，烧结矿碱度稳定在R=2.4倍、MgO：2.4%、转股＞80%。
2、低焦比运行结构及燃料粒级管理：欧冶炉燃料主要使用焦炭+沫煤(焦沫)+喷吹烟煤的生产工艺，为了提高煤气发生量，因煤的挥发分较焦炭高，同时为了降低成本，在保证粒煤和与焦炭置换比的条件下，要确保使用足够的沫煤和焦沫。欧冶炉从燃料结构、粒度组成、焦炭质量上还有很大的优化提升空间。通过筛分提高入炉的沫煤及焦沫的粒级，气化炉配加大于5mm的沫煤和焦沫，替代了部分焦炭使用量，达到降低大焦比的目的，同时减少小颗粒煤粉进入煤气后被除尘清洗后的消耗，即提高了煤气质量和降低了除尘负荷，对于降低煤耗意义重大。
创新前焦比为250kg，折237.5 kgce/t吨铁标准煤，创新后焦比为275kg，折261.25kgce/t吨铁标准煤。创新后焦比中包括2500m3高炉排放的不使用的5-25mm焦丁，比例在130kg/t铁，实现了高炉与欧冶炉燃料的互补，大量消耗高炉不能全部使用的焦丁。去除焦丁比，创新后大焦比在145 kg/t铁。在创新前中未提及焦丁的使用，以及创新前中的折标系数是以大焦比的0.95折标系数进行核算
因此降低大焦比的技术措施如下：1）竖炉通过矿焦混入的方式改善煤气流分布，获得合理的还原煤气流，提高矿石的金属化率，气化炉生产的煤气进入竖炉炉料被充分反应还原，炉料进入气化炉只需要加热熔化即可，竖炉炉料混入焦丁后，煤气分布的趋于合理，煤气利用率提高，竖炉金属化率提高，增加煤气与炉料充分接触，提高煤气利用效果，因此，竖炉配加小焦对降低大焦产生重要影响。2）拱顶喷煤技术，作为欧冶炉降低能耗及焦比的独创技术，拱顶喷煤***投入后，喷煤量稳定达到150 kg/tHM左右，还原煤气在气化炉拱顶得到了量与质的变化，煤气成份中CO2明显改善，由14%左右下降到10%以下；竖炉金属化率大幅上升，平均值由19.8%上升至38.1%；大焦比下降30Kg/t.HM。拱顶喷煤技术实施后对于竖炉金属化率提高和焦比的降低效果显著。3）稳定气化炉的料位，出铁前25料位稳定在50%，出铁后24料位不小于100%。杜绝低料位或长期满料位。4）稳定竖炉料位，雷达料位控制在20-20.5m之间，杜绝低料位。
创新前煤（焦沫）为850kg，折677.45 kgce/t吨铁标准煤，创新后焦比为525kg，折418.43 kgce/t吨铁标准煤。煤（焦沫）消耗远远低于创新前指标。煤（焦沫）耗降低所采取的措施：1）提高工厂压力，稳定在310kPa左右。降低煤气流速，使煤气还原更加充分。2）焦沫使用2500m3高炉外排焦沫，5-10mm的粒度组成在60%左右。3）沫煤的粒度组成5-10mm有所提高，保持在50%以上。4）焦沫的水分小于5%，沫煤的水分小于8%。具体成分见下表：
5）沫煤的挥发份控制＞35%，提高煤气发生量。
欧冶炉煤气消耗：由于在欧冶炉技术创新中，开发了拱顶煤制气及顶煤气循环风口喷吹煤气技术，煤制气所需的煤粉需要烘干后喷至气化炉拱顶，故在烘干煤粉的工艺过程中使用了烟气炉技术，消耗了20Nm3/t铁的欧冶炉。由于欧冶炉采用全氧冶炼，未涉及热风炉，烘干煤粉所使用的烟气采用煤制气的烟气炉的烟气自循环技术，节能环保。
顶煤气循环风口喷吹煤气技术消耗40Nm3/t铁的煤气。顶煤气循环风口喷吹煤气利于气化炉风口理论燃烧温度的降低，抑制[Si]的还原，稳定了气化炉炉况，降低了燃料消耗。
降低电耗的技术措施如下：
1）优化原料皮带上料能力，调整相应给料速度，减少上料时间，各电振给料器振幅进行调整， M进仓线5#，6#电振流量小于280t/h， J系列流量小于300t/h,各品种物料上料时间已做调整和优化；
2）优化焦沫、沫煤、兰炭沫的槽位控制、调整为8m~17m，提高单次上料量，减少上料次数；
3）优化除尘布袋的脉冲频次，降为30min。
4）无功补偿：根据负荷情况调节无功补偿，使功率因数符合0.93的要求。
Claims (1)
1.一种降低欧冶炉工序能耗的方法，其特征在于包括下列实施步骤：
1）、使用酸性球团矿搭配高碱度烧结矿，根据矿石的冶炼的性价比及经济性，得出适合欧冶炉还原炉炉料结构的配矿结构如下：烧结矿40%、球团矿57%、生矿3%，熟料率97%，提高球团矿抗压强度，使抗压强度大于2200N，稳定烧结矿成分，烧结矿碱度稳定在R=2.4倍、MgO：2.4%、转股＞80%；
2）、低焦比运行结构及燃料粒级管理：焦比为275kg，焦比中包括2500m3高炉排放的不使用的5-25mm焦丁，比例在130 kg/t铁，实现高炉与欧冶炉燃料的互补，大量消耗高炉不能全部使用的焦丁，去除焦丁比，大焦比在145 kg/t铁；拱顶喷煤，喷煤量稳定达到150 kg/tHM左右，大焦比下降30Kg/t.HM；
3）稳定气化炉的料位，出铁前25料位稳定在50%，出铁后24料位不小于100%，杜绝低料位或长期满料位；
4）稳定竖炉料位，雷达料位控制在20-20.5m之间，杜绝低料位，焦比为525kg，折418.43kgce/t吨铁标准煤；提高工厂压力，稳定在310kPa左右，降低煤气流速，使煤气还原更加充分；焦沫使用2500m3高炉外排焦沫，5-10mm的粒度组成在60%，沫煤的粒度组成5-10mm，保持在50%以上，焦沫的水分小于5%，沫煤的水分小于8%；
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5）沫煤的挥发份控制＞35%，提高煤气发生量，顶煤气循环风口喷吹煤气技术消耗40Nm3/t铁的煤气，顶煤气循环风口喷吹煤气利于气化炉风口理论燃烧温度的降低，抑制Si的还原，稳定了气化炉炉况，降低了燃料消耗。
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| CN115404298A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-11-29 | 新疆八一钢铁股份有限公司 | 一种欧冶炉喷煤的方法 |
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| CN111690786A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-09-22 | 新疆八一钢铁股份有限公司 | 一种三段式冶炼铁水的欧冶炉炼铁方法 |
| CN111748667A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-09 | 新疆八一钢铁股份有限公司 | 一种降低欧冶炉燃料比的炼铁方法 |
-
2022
- 2022-02-09 CN CN202210120939.6A patent/CN114395655A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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