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龙钢炼铁技术进步实践

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-09-03  作者:杨建鹏 唐晓东  浏览次数:867
 
核心提示:摘要:本文对2015-2019年龙钢公司炼铁厂高炉在技术方面取得的进步进行分析总结。通过科学生产组织、炉料结构优化、原燃料质量的提升、炉况细化管理、炉缸安全维护、先进技术的应用等实践,高炉实现长期周期稳定,各项指标大幅度提升。 关键词:炼铁;技术进步;实践
 龙钢炼铁技术进步实践

杨建鹏  唐晓东

(陕钢集团龙钢公司炼铁厂)

摘要:本文对2015-2019年龙钢公司炼铁厂高炉在技术方面取得的进步进行分析总结。通过科学生产组织、炉料结构优化、原燃料质量的提升、炉况细化管理、炉缸安全维护、先进技术的应用等实践,高炉实现长期周期稳定,各项指标大幅度提升。

关键词:炼铁;技术进步;实践

1 概述

龙钢炼铁厂现有2座1280m³高炉、3座1800m³高炉,年生产铁水720万吨。2015-2020年,龙钢公司炼铁厂通过外部对标学习先进经验、内部强化细化操作管理,在原燃料质量提升、炉料结构优化、炉况管理、装备升级、科学护炉、新技术应用等取得显著的成效,为高炉指标提升奠定了坚实基础,尤其是2019年以来,各项技术经济指标实现历史性突破,2020年1-2月焦比平均375kg/tFe,燃料比515kg,利用系数平均2.81t/m3d,实现历史最好水平。

指标

2015年

2016年

2017年

2018年

2019年

2020年1-2月

利用系数(t/m3.d)

453.32

510.98

693.21

695.97

646.30

126.51

入炉焦比(Kg/tFe)

2.33

2.49

2.52

2.55

2.72

2.81

喷煤比(Kg/tFe)

412

401

408

408

377

375

燃料比(Kg/tFe)

121

135

138

128

149

140

综合焦比(Kg/tFe)

506

506

516

508

494

482

风温(℃)

532

536

546

536

526

515

[Si](%)

1129

1165

1160

1163

1183

1182

综合品位

0.54

0.45

0.45

0.47

0.40

0.40

综合品位

56.45

55.22

56.36

57.12

56.57

56.37

 

2019-2020年

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

1月

2月

利用系数

2.64

2.74

2.71

2.71

2.75

2.63

2.70

2.74

2.80

2.75

2.73

2.77

2.85

2.83

入炉焦比

389

379

389

379

375

378

373

369

368

373

371

379

369

379

喷煤比

149

152

145

149

146

153

150

150

150

149

143

139

140

140

燃料比

538

531

534

528

521

532

522

519

518

521

514

518

509

520

综合焦比

507

499

503

496

490

493

490

486

486

489

483

487

477

487

风温(℃)

1161

1183

1185

1179

1184

1185

1187

1185

1187

1187

1178

1179

1189

1175

[Si](%)

0.45

0.43

0.42

0.42

0.38

0.41

0.38

0.36

0.37

0.38

0.39

0.40

0.40

0.41

综合品位

56.48

56.12

55.99

56.47

56.82

56.41

56.55

56.94

56.99

56.62

56.78

56.89

56.45

56.31

2 炼铁技术进步和系统升级

2.1科学系统策划,实现高炉大中修快速开炉强化

从2015年至2019年,高炉大中修和三个月以上封炉共计15次,全部实现安全顺利停开炉,开炉后一周内达产达效。通过总结停开炉经验,建立起拥有自主知识产权的高炉大修技术制度体系。尤其是2018年4月4#炉,2019年1月3#炉,2019年12月1#炉,大修开炉后均迅速实现稳产低耗。2019年3#炉全年焦比370kg,实现龙钢炼铁历史上年度最低焦比。

图1 

图2 

图3 

2.2加大设备更新换代,提升装备整体水平

多年来,龙钢炼铁厂坚持提升装备水平,依靠引进和自主创新,先后在烧结机和高炉实施100多项改造和新设备,促进了生产系统的长周期稳定。

2.2.1烧结实施了漏风治理、栏板加高、加水、提高风机频率等改造,应用了大风量、环冷余热发电、炉条防糊堵、节能点火炉、陶瓷耐磨弯管等新设备、新材料,设备作业率整体提高。

2.2.2高炉实施了炉缸水温差在线监测、炉壳测温、冷却能力提升、冷却水量分段控制;渣铁沟工艺改造;筛分系统升级;智能喷吹、智能烧炉、换炉、热风炉双预热器、TRT在线除垢等改造;开口机、泥炮自动摇控技术;球团环冷、高强度陶瓷、高导热碳砖应用等新设备、新材料,高炉设备保障能力和自动化控制水平明显提升。

图5 

2.3依靠科技进步促进铁前技术升级

2.3.1坚持技术引进和创新。2015年以来,烧结应用了厚料层烧结、小球烧结、低碳低硅烧结、高低碱度烧结、块矿铺底料、料面加热技术;蒸汽预热返矿技术;混合料料温提升技术;环冷余热利用技术;混合料制粒技术;厚料层烧结等新技术、新工艺,开展了烧结终点、废气温度、铺底厚度、料面加热等微控攻关,实现了烧结产能的大幅度提升,成品矿产量由35000吨增加至39000吨,烧结矿入炉率由68-70%提高至75-76%。

高炉实现了炉顶均压煤气除尘、均压煤气回收、引煤气送风技术;高炉炉顶红外线、激光料面成像、喷煤成像、炉缸侵蚀模型等监测技术。

                                

图6图7 

 2.3.2 2018年后依托铁前新建冶金实现室,实现了独立检测烧结矿、块矿、球团矿冶金性能的梦想。现在已实现烧结矿、球团、块矿、印度粉、超特粉等性能的研究和配料标准。并逐步建立起铁矿石热爆指数、低温粉化、还原性能、软熔温度、溶滴性能、烧结实验杯等专业实验标准体系,为烧结、球团优化配料提供了科学精准的技术支撑。

2.3.3多年来,通过生产实践和烧结机、高炉大中修经验积累,先后炼铁厂申报授权专利16余项,发表专业论文200余篇,实施岗位创新1000余项。2018年《高炉冷却强度分段控制技术》获陕西省冶金科学技术二等奖。

2.4运用综合强化及维护手段,实现高炉护炉与稳产低耗的有效对接

2.4.1坚持高炉高产与护炉并重、长期护炉的思想,通过不断完善护炉管控制度,规范操作调剂,在稳产低耗的前提下,先后实现了5座炉缸侧壁温度整体下降和基本受控,4座高炉实现安全护炉生产至大修,炉役延长8-10个月。

2.4.2利用大修和日常检修,2座1800高炉全部实现炉缸冷却分段控制技术和冷却能力提升改造,解决高炉炉身与炉缸冷却水分配不合理、炉缸冷却强度不足的隐患。

2.4.3突出重点部位管控。随着产能的进一步释放,设备的高负荷运转,各高炉相继出现了炉売开裂、炉缸温度持续升高等较大安全隐患,先后完善了《高炉炉売开裂安全管控要求》和《高炉炉缸温度异常安全管控要求》,从作业环境、现场作业、隐患监控、隐患整改、岗位标准操作、岗位应急操作等六方面落实管控措施,使隐患有效受控。

2.5以行业差距为导向,实施指标对标

多年来,龙钢炼铁高炉指标持续处于行业中下水平。先后外出对标40余次,吸收行业先进理念和经验,优化高炉操作。

2.5.1缩小风口面积。根据龙钢80%原燃料外购、品种多、质量不稳定的现实条件,逐年采取了缩小送风面积、提高风速措施,风速由200m/s提高至230m/s以上,炉缸中心进一步开放,风量有所增大,气流分布更加合理,煤气利用率在由46.5-46.8%提高至47.1%以上。风口面积变化情况:

风口面积

1#炉

2#炉

3#炉

4#炉

5#炉

2015年

0.1953

0.2015

0.2796

0.2778

0.2812

2016年

 

0.2026

0.2796

0.2796

0.2793

2017年

0.2059

0.2024

0.2819

0.2819

0.2819

2018年

0.1850

0.1901

0.2630

0.2630

0.2582

2019年

0.1841

0.1901

0.2568

0.2568

0.2536

2020年

0.1901

0.1901

0.2514

0.2559

0.2464

 

 

2015年

2016年

2017年

2018年

2019年

2020年

CO2

19.68

19.43

19.40

19.43

19.67

19.71

煤气利用率

47.22

46.85

46.56

46.61

47.12

47.18

2.5.2优化布料制度:针对多年来高炉炉况稳定性差、频繁波动,气流稳定性差。2018-2019年,在高炉进行优化布料制度操作尝试,通过微调布料角度、矿焦同角、增减布料圈数、取消或减少中心加焦等措施,炉况稳定性提高,高炉产量、质量、焦比、燃料比进步明显,实现了长期稳产顺行低耗。

2.5.3优化喷吹煤结构。2019年在高炉实施喷吹结构调整,无烟煤比例由35%提高至80%,混合煤固定C由73.8%提高到79.5%以上,焦炭负荷显著提高,由4.0倍以下提高至4.25倍以上,最高提至4.45倍以上。同时煤比提高至150kg以上,实现产量提升、焦比、燃料比的整体下降。

 

2015年

2016年

2017年

2018年

2019年

2020年

焦炭负荷

3.94

3.99

3.96

3.95

4.22

4.20

无烟煤结构

0.00

0.00

0.00

0.00

80.00

80.00

2.5.4眼睛向内,坚持强化操作。

(1)坚持全风温送风。2015-2019年,高炉风温持续升高,2019平均达到1185℃以上。

(2)实施高煤比。针对多年来煤比低、焦比高、成本高的问题,从2019年1月起开展煤比攻关,煤比由2015年的121kg提到149kg。

(3)富氧量。根据高炉大喷煤量和喷吹结构调整,高炉富氧量由2015年的25000m3/h提高至37000m3/h以上,目前达到39000 m3/h以上,富氧率由2.30%提高至3.1%以上。

(4)低硅冶炼。坚持低硅冶炼操作理念,以[Si]控制0.30-0.40%为目标,在炉温稳定和硅偏差方面实现突破,硅平均达到0.40%以内,硅偏差由0.16%降至0.13%。

2.6外围保供能力进一步稳提高

通过强化 “一家人共事、一体化管理”理念,外围保供能力进一步提升和稳定。

(1)提高耐材质量改造主沟浇注工艺,增大铁沟厚度和深度,沟帮的耐材厚度增加150mm,单沟通铁量大幅度提高。1800高炉通铁量已达到19万吨,单次浇筑通铁量提高6万吨,使用周期由50-55天提高到天65-70天,年减少浇筑次数2-3次。

(2)适应高炉高冶强和产能提升,及时调整炮泥配方,提高炮泥强度和供应量。全年无炮泥质量波动引起的高炉炉况波动和外围事故。

(3)使用低温高强陶瓷耐磨料延长高炉粒化塔检修周期,由3-5个月延长至8个月以上,同时消除了以前铸墨石易脱落,易频繁堵塞冲渣管道,大量冒渣的问题。

(4)冲渣槽使用高强陶瓷预制块,从根本上解决了铸铁式冲渣槽破损、倒塌、出渣冒渣问题。

(5)通过冷却水泵扩容和节能改造,供水能力由4300m3/h提升至4600m3/h以上,进水温度由43℃降至40℃以内,水速由1.6-1.8m/s提高至2.0m/s以上,最高达到2.2m/s以上,高炉冷却质量明显提高。

(6)合理配料持续降低有害元素。2015-2019年有害元素负荷整体呈下降趋势。

有害元素

锌负荷

钛负荷

S负荷

碱负荷

铅负荷

2015年

0.512

3.441

3.717

3.150

0.173

2016年

0.465

3.699

4.027

3.221

0.206

2017年

0.364

4.668

4.797

3.134

0.203

2018年

0.233

5.001

4.049

3.019

0.135

2019年

0.347

7.173

3.644

3.127

0.143

2020年

0.346

6.432

3.644

2.641

0.131

2.7抓原料基础,为产能、质量提升创造条件

(1)坚持超前管理,抓配料、抓操作、抓设备,先后完成球团竖炉技术改造和工艺优化,球团设备作业率达到98%以上,产量由2015年3800吨提升至5300吨以上,自产球团矿比例由11%提高至15%以上,为高炉炉料结构稳定奠定基础。

(2)通过烧结机中修工作,对265和400、450烧结机栏板加高改造,料层由750mm和800mm提升至850mm和900mm,实现超厚料层控制,成品矿率增加3-5%。

(3)初步实现烧结原料优化,由以前15种以上物料逐步稳定在6-8种;通过攻关和堆料优化,原料1、2#系统堆料层数由240层和300层提升至340层和450层,实现了烧结混匀矿质量的持续稳定。

(4)通过块矿筛分系统的改造,块矿供应能力和筛分质量提升,实现了高炉块矿18-20%的需求。

(5)龙钢公司焦炭全部为外购,随着高炉强化和环保治理限产影响,区域主流焦炭供应不足,已拓展至省内、省外,新资源引入多达14家。为最大限度确保入炉焦炭质量的稳定,确立大高炉主流焦炭+小高炉非主流焦炭+实物质量微调节的焦炭供应专题调节与反应机制,以入炉焦炭CSR≥60%搭配不同品种,非主流焦炭搭配小料种方式,实现高炉炉料结构、炉况稳定和经济指标大跨步提升。

2.8强化内部规程、制度的完善和标准化管理

坚持与行业先进对标,立足行业先进经验和发展方向,强化内部规程、制度的完善和标准化管理。

(1)完善高炉护炉管控制度,完善了炉缸安全管控体系和炉型管理制度,修订高炉突发应急方案和日常监测管控制度,实现护炉高炉无盲区管控。

(2)修订完善高炉及辅助单位工艺技术操作规程,增加完善送风引煤气操作规程、炉顶煤气均压操作及煤气回收等规程。

(3)强化对高炉、烧结机、辅助单位工艺制度执行、参数管控、过程控制、日志记录、项目推进等的检查和纠偏。

(4)结合环保现场治理,修订完善高炉操作应急预案。

3   结语

2019-2020年,龙钢高炉保持了炉况长期稳定顺行,实现了指标突破,但是原燃料质量稳定上、在炉况细化调剂上,与行业还有差距。

(1)坚持抓原燃料质量的提升,以稳定炉料结构和降低入炉有害元素负荷为突破口,为高炉稳定顺行创造条件。

(2)摸索不同时间、不同原燃料的操作制度,合理优化装料制度,做到上稳下活,确保高炉长期稳定顺行和技术经济指标提升。

(3)炉况管理必须适应冷却制度的要求,不能长期用冷却系统来调整炉况,同时设备漏水要及时处理,禁止长时间养护风口套。继续完善日常操作管理,提升操作和管理水平。

(4)护炉高炉必须稳定炉况、提高风速、合理用氧,提高铁水钛含量,控制合理的冶炼强度。定期组织专家或专业人员对炉缸安全进行“体检”。

参考文献

[1]  周传典《高炉炼铁生产技术手册》,北京:冶金工业出版社 2002.4

[2]  黄元发 《高炉炼铁生产典型案例剖析》,北京:冶金工业出版社 2019.9

[3]  由文泉《实用高炉炼铁技术》,北京:冶金工业出版社 2002

 
 
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