济钢1号高炉小粒度烧结矿入炉技术开发与应用Word格式文档下载.docx
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要:
为进一步降低高炉原料成本,缓解烧结矿资源紧缺的矛盾,济钢1号1750m3高炉针对自身工艺及装备条件,开发出小粒度烧结矿(3~5mm)入炉技术。
应用实践表明,高炉状况良好,各项经济技术指标均有所改善,同时为稳定操作炉型和保护炉体冷却设备创造了优良的条件。
关键词:
小粒度烧结矿;
高炉;
操作炉型
2005年济钢烧结矿资源紧缺严重制约炼铁系统的稳定运行,为缓解此矛盾,充分挖掘系统内部潜力,进一步降低炼铁成本,炼铁厂决定借鉴国内外成功经验,利用1号1750m3高炉无钟炉顶布料先进技术的优势,开发小粒度烧结矿入炉技术。
该技术通过增加0~5mm烧结粉矿筛分称量流程,提高炉顶布料设备的控制精度,优化槽下配料和炉顶布料程序,最终实现消化3~5mm烧结粉矿,降低矿耗的目的。
1
小粒度烧结矿入炉技术开发
1.1槽下筛分称量
采用机械筛分,将原有槽上分级筛底下矿粉槽下料口处进行改造,增加一套筛分称量装置,其中筛孔直径为3mm,筛分流程为电振给料立体筛分,T/H值控制在20t(正常烧结筛分速度的20%),以充分保证筛分效果,保证人炉矿<
3mm比例不能大于5%。
小粒度烧结矿入炉粒度组成见表1。
1.2加料
1.2.1
加料位置
小粒度烧结矿的批重较小,在下落过程中受气流阻力影响比较大,所以对焦层的冲击变形作用很小,可以忽略,但由于小粒度烧结矿与焦炭粒度存在着巨大的差异,如果将小粒度烧结矿布在焦层上面,势必会大大增加矿焦界面的阻力,恶化料柱透气性,所以只能将小粒度烧结矿布在与其粒度相近的正常矿上面,才可以大大削减因小粒度烧结矿的加人造成矿焦界面透气性变差的负面作用。
1.2.2加料顺序
从节省上料时问,防止因小粒度矿批小不压料线有可能产生空尺,影响正常布料的角度考虑,应采用一批分层加入的方式,但这种方式存在以下缺点:
(1)首先要求小粒度烧结矿与正常矿在整个上料流程中要严格地分开,不能有很大的混匀现象,但从整个工艺流程来讲,在料罐中很难实现界限严格的分层;
(2)在布料的过程中要求料罐称要绝对准确,到了分层位置,应立即变换矩阵以实现小粒度矿布在指定区域,但料罐称的称量精度不能满足此要求;
(3)炉料在料罐向炉内下料的过程中,中心下料快边缘下料慢,这样很难实现小粒度烧结矿与正常矿的严格分开;
(4)正常矿布完后,立即要转换小粒度矩阵,溜槽要由中心向边缘移动,在移动的过程中,小粒度矿大部分分布在中心区域,对中心气流造成威胁;
(5)在变换矩阵的同时,为控制不同圈数的布料,下料闸开度要变小,但下料闸设备不允许在漏料的过程中有关闭动作,以免发生料挤住下料闸,造成设备故障。
鉴于一批分层加入有以上诸多缺点,控制的难度比较大,很难实现精确布料,决定采用分批单独加入的方式,尽管有可能影响上料速度造成空尺的缺点,但可以通过程序优化和不等料线等手段来加以弥补。
1.3落料位置的确定
小粒度烧结矿加入对济钢来说没有经验,借鉴马钢成功经验,将小粒度烧结矿布在中间环带靠近边缘的位置,这样既可以增加中问环带的煤气利用,又可以适当抑制边缘气流保证中心气流稳定充足。
加入方式为
32
29
26
23
34
31
28
33
nC2
2
3
OL
4
+OS6
但从实际运行结果来看,效果不太理想,主要表现在小粒度烧结矿入炉后风量萎缩,压差升高,透气性变差,CO2含量降低,严重时小粒度矿加入20批后,压量关系出现锯齿
343128
型波动,具体表现见表2。
鉴于nC2
OL3
3+OS6加入方式炉况波动比较大,并没有收到加小粒度矿的预期效果。
通过布料模拟软件发现,此加入方式,小粒度烧结矿已越过矿平台进入料面斜坡区域,甚至有部分小粒度烧结矿分布到中心区域(图1(a)),这样小粒度烧结矿在料面上的分布面积比较大,在整个料柱中形成一个透气性很差、压差损失很大的阻隔层,不能起到小粒度烧结矿调节分配气流的有效作用。
为此将加入方式改为
292623
36
OL34
3+Os6,即将小粒度烧结矿布料角度向炉墙外推30,尽量使小粒度烧结矿避开矿平台界限,使其全部分布在矿平台上而不至于越过矿平台边界进入中心区域,改进后的加入方式小粒度烧结矿在炉内的分布情况见图1(b)。
采用此方式加入后,炉况适应程度明显改善,随着小粒度烧结矿加入频率的不断缩短,炉况没有发生大的波动,基本上能保证长期稳定顺行的状态,说明该加入方式是合理可行的。
1.4小粒度烧结矿最大矿批的确定
由于小粒度烧结矿在炉内的分布位置是有规则的,即小粒度烧结矿不能越过矿平台边界,以防止大量粉矿进人中心区域,影响中心气流,据此可确定一次加入小粒度烧结矿批的大小,通过布料模拟发现,当小粒度矿批增大到14t以上后,小粒度矿就发生越过矿平台边缘的现象,所以确定一次加入小粒度烧结矿批不能超过14t。
1.5小粒度烧结矿加入频率的确定
料柱(30批料)中最多可以加多少批小粒度矿,还没有明确的理论依据,只能本着进行刺激、不断响应的原则进行摸索,开始每隔30批到15批加入一次,炉况基本上实现了平稳过度,没有发生大的变化。
但如果加入间隔低于6批,上料速度将会受到很大的影响,很难实现。
1.6碱度平衡与负荷平衡
由于小粒度烧结矿为分批单独加入,这就需要相应的碱度平衡与负荷平衡,由于两批小粒度矿的加入间隔比较长,为维持料柱局部碱度与负荷平衡,采用在加小粒度矿的前后两批料与小粒度矿一起核算负荷与碱度,如果小粒度矿加入间隔能够缩短到6批,可以直接将小粒度矿与正常矿批一起核算碱度与负荷,不必再担心局部碱度与负荷不平衡的问题。
1.7特殊情况的处理
当遇有特殊炉况,如休复风前后8h,因设备故障造成比较大的慢风、空尺,炉况发生比较大的变化,压量关系比较紧张,炉体温度波动比较大时,要采取积极措施,减少小粒度烧结矿加入量,甚至直接停加,以保证炉况能够在最短的时间内得到快速恢复,不至于因小粒度矿加入在非正常炉况时对炉况造成大的负面影响。
小粒度烧结矿入炉应用效果
以2005年2月1—20日为基准期,实验期间共分6个阶段,从30批开始,间隔3批不断刺激,期间剔除了一些因休风、憋铁、慢风而停加小粒度矿的影响,统计了相关数据。
2.1透气性明显改善
从表3与图2可以明显看出,从间隔24批开始,高炉压量关系明显开始改善,到15批时,高炉透气性有了大幅度的提高,可以看出,随小粒度矿加入间隔逐渐缩短,并没有出现压量关系紧张的情况,相反对改善料柱透气性有明显的促进作用。
2.2操作炉型稳定,炉体水温差下降,热负荷降低
从表4和图3可以看出,随小粒度烧结矿加入量增加,除7段温度下降不太明显之外,8、9、10段冷却壁温度及水温差基本上都有下降的趋势,同时也可以看出,小粒度烧结矿对软融带以上部位边缘热负荷有着明显的抑制作用,而对软融带以下(7段以下)不是太明显,这也充分说明小粒度烧结矿对块状带上部气流分布的优化有着明显的效果,而对下部气流的分布没有很大的影响。
水温差降低,热负荷减小以及日常操作过程中冷却壁温度大幅度波动(热震)次数明显减少,充分说明了小粒度烧结矿的加入将对高炉炉体维护及长寿产生重大影响,按此操作制度维持下去,有望在很长一段时间内不会发生冷却壁损坏的现象。
2.3煤气流分布合理。
煤气利用率进一步提高
从表5和图4可以看出,随小粒度烧结矿加入量增加边缘温度没有明显变化,但中心温度和边缘与中心温差有小幅度升高,同时顶温下降、φ(CO2)上升,说明随小粒度矿的加入煤气利用率进一步提高。
2.4经济技术指标明显改善
从表6与图5可以看出,随小粒度烧结矿加入量增加,在冶炼强度基本上没有发生大的变化的条件下,燃料比有下降的趋势,但下降得不太明显,甚至从间隔18批开始有上升的趋势,后来分析数据发现,从间隔18批至15批期间,厂内为缓解2号1750m3高炉焦炭质量比较差对其炉况影响比较大的矛盾,将一部分干焦配给了2号1750m3高炉,1号1750m3高炉配加了30%左右湿焦。
由于湿焦与干焦质量的差别,造成焦炭产生“不吃负荷”现象,高炉也采取了适当提高焦比降低煤比的措施以应对焦炭质量的变化,造成燃料比有所上升。
经济效益
2005年3至8月,济钢炼铁厂1号1750m3高炉从一开始的每隔30批加入一次小粒度烧结矿、一次2t,到每隔15批加入一次,一次10t,取得了明显的预期效果,高炉的各项指标都在向良性循环的方向发展,期间累计加小粒度烧结矿7586t,小粒度烧结矿与烧结成品的厂内差价为200元,相当于产生152万元的经济效益,如果按公司少外购7500t烧结矿计算,经济效益将更加可观。
结论
(1)通过小粒度烧结矿入炉技术的开发与应用,收到了预期的效果,在节能降耗、稳定炉况及炉体维护、高炉长寿方面都发挥出巨大的作用,也进一步坚定了高炉技术人员进一步挖掘该技术的潜力,使其发挥更大作用的信心。
(2)该技术可很好地解决高炉稳产、高产与原燃料供应紧张以及高炉长寿之间的关系,它既起到消化返矿,最大限度地降低吨铁矿耗量,又能保护炉壁、调节煤气流、提高高炉利用系数、延长高炉寿命。
(3)炉况接受小粒度烧结矿的极限能力能否达到100kg/t以上,现在还没有定论,只能本着小心谨慎、不断刺激,不断响应的原则去摸索,逐渐提高。
(4)此技术是在济钢原料供应紧张和烧结质量相对较差情况下进行的全新尝试,也取得了一定的效果,但从长远来看,高炉还应该走精料方针,尽可能改善烧结矿质量,减少<
5mm烧结矿入炉比例,为高炉顺行和降低燃料消耗提供支撑。
(济南钢铁股份有限公司炼铁厂,山东济南250101)
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