PDF《钢铁企业节能技术及应用国际研讨会》

大型高炉炼铁节能减排技术 大型高炉炼铁节能减排技术 研究与应用 研究与应用 报告人:张福明 zhangfuming@bsiet.

com 北京首钢国际工程技术有限公司 2013-7-31 钢铁企业节能技术及应用国际研讨会 PDF pdfFactory www.fineprint.cn 主要内容

一、当代高炉炼铁技术发展现状

二、高效长寿高风温技术

三、高富氧大喷煤技术

四、煤气干法除尘-TRT技术

五、值得关注的几个技术问题

六、结论 PDF pdfFactory www.fineprint.cn

一、当代高炉炼铁技术发展现状 PDF pdfFactory www.fineprint.cn 能源供给不足 自然资源短缺 生态环境制约 ? 生产成本升高 ? 经济效益下降 ? 市场竞争力不足 ? 可持续发展受阻 进入21世纪以来,高炉炼铁工艺再次受到自然资源短缺、 能源供给不足以及环境保护等方面的制约,面临着较大的发展 问题.面对当前严峻的形势和挑战,21世纪高炉炼铁工艺要实 现可持续发展,必须在高效低耗、节能减排、循环经济、低碳 冶金、清洁环保等方面取得显著突破,需要进一步提高风温、 降低燃料比,以提高高炉炼铁技术的生命力和竞争力. 1.当代高炉炼铁技术的发展环境 1.当代高炉炼铁技术的发展环境 PDF pdfFactory www.fineprint.cn 可持续发展 支撑技术 高效低耗 节能减排 循环经济 低碳冶炼 清洁环保 安全长寿 提高风温 精料技术 低碳冶炼 富氧喷煤 延长寿命 优化操作 构建高效率、低消耗、低成本、低排放生产体系 构建高效率、低消耗、低成本、低排放生产体系 PDF pdfFactory www.fineprint.cn ? 生产成本约占钢铁制造成本的70%-75% ? 能源消耗约占钢铁综合能耗的70% ? 高炉是钢铁制造流程中关键生产工序 ? 铁素物质流转换的关键单元 ? 能源转换和能量流网络的核心单元 PDF pdfFactory www.fineprint.cn 20世纪70年代,以日本为代表的工业发达国家,相继建成了 一批容积5000m3以上的巨型高炉,引领了国际高炉炼铁大型化发 展的潮流.目前日本运行高炉的数量由1990年的65座减少到28 座,高炉数量降低了56.9%,高炉平均容积由1558m3 提高到 4157m3,增长幅度达到166.8%,平均单炉产量达到350万t/a. 日本28座高炉平均燃料比已降低到500kg/t以下,煤比达到 120kg/t以上,焦比降低到380kg/t以下. 2.日本、欧洲炼铁技术发展现状 2.日本、欧洲炼铁技术发展现状 日本高炉主要技术指标的发展趋势 PDF pdfFactory www.fineprint.cn 近20年来,欧洲在役高炉数量由1990年的92座减少到2009 年的58座,下降幅度为37%.但是高炉的平均工作容积由1690m3 (有效内容积约为2150m3 )上升到2063m3 (有效内容积约为 2480m3),上升幅度为22%. 平均单座高炉产量由104万t/a增加到154万t/a,增长幅度 为48%.欧洲高炉燃料比降低到496kg/t,煤比达到123.9kg/t以上,重油天然气为20.3kg/t,焦比降低到351.8kg/t. 以日本、欧洲为代表的国外高炉炼铁技术总体发展趋势 是:高炉座数减少,高炉平均容积增加,单座高炉产量增加, 燃料比呈现显著的下降趋势. 欧洲高炉主要技术指标的发展趋势 PDF pdfFactory www.fineprint.cn 进入新世纪以来,我国高炉大型化和高炉现代化带动了高炉 炼铁技术进步.2000年2000m3以上的高炉仅有18座,到2012年2000m3以上的高炉已发展到109座,其中3000m3以上的高炉为35 座,2000~3000m3高炉为74座,4000m3以上高炉已经达到15座. 一批4000-5800m3的特大型高炉相继建成投产,标志着中国高炉 大型化已经步入国际先进行列. 2012年我国重点钢铁企业的高炉燃料比已降低到513kg/t, 焦比降低到363kg/t,煤比达到150kg/t以上,炼铁工序能耗降低 到401.8kgce/t,热风温度达到1183℃.2005年以后,随着我国 1080m3以上大型高炉数量的快速增加,高炉燃料比和入炉焦比等 指标显著降低. 3.中国高炉炼铁技术发展现状 3.中国高炉炼铁技术发展现状 PDF pdfFactory www.fineprint.cn 2012年中国部分先进大高炉主要技术经济指标 48.34 47.74 49.80 47.50 47.54 51.86 51.88 47.50 51.00 煤气利用率/% 375.9 403.5 408.6 370.4 - 387.2 395.3 394.8 387.6 工序能耗/(kgce・t-1) 1.85 2.13 2.44 2.36 2.74 2.14 2.42 2.30 2.23 利用系数/(t・m-3・d-1)

149 153

185 158

173 178

182 158

157 煤比/(kg・t-1)

63 37

12 53

45 25

23 42

30 焦丁/(kg・t-1)

303 330

318 292

289 281

287 305

304 入炉焦比/(kg・t-1)

515 520

515 503

507 484

492 505

490 燃料比/(kg・t-1) 1.87 2.98 4.97 11.34 6.11 1.26 3.56 4.42 3.81 富氧率/%

1219 1220

1240 1195

1178 1255

1222 1245

1234 平均风温/℃

4038 4000

4350 5800

3800 4747

4350 4000

5500 高炉有效容积/m3 鲅鱼 圈1号 马钢 1号 太钢 5号 沙钢 5800m3 武钢 8号 宝钢 4号 宝钢 3号 迁钢 3号 京唐 1号高炉PDF pdfFactory www.fineprint.cn 1. 燃料比≤500kg/t,先进高炉燃料比应≤480kg/t;

入炉焦 比应≤300kg/t , 先进高炉焦比应≤280kg/t ;

煤比≥180kg/t,先进高炉煤比应达到200~250kg/t,喷煤率达 到45%~50%. 2. 高炉有效容积利用系数达到2.0~2.3t/(m3?d),原燃料条 件好、技术装备水平高的大型高炉应达到2.5t/(m3?d). 3. 高炉一代炉役寿命≥15a,高炉一代炉役单位容积产铁量应 达到10000~15000t/m3;

技术装备水平高、原燃料条件好的 大型高炉,一代炉役寿命要力争达到20a以上,高炉单位容 积产铁量达到15000t/m3以上;

热风炉寿命要大于或等于高 炉的一代炉役寿命. 4. 热风温度达到1200~1250℃ , 大型高炉风温应达到1250~1300℃. 5. 高炉富氧率达到3%~5%,先进高炉富氧率应达到5%~10%. 3.未来高炉炼铁的发展目标 3.未来高炉炼铁的发展目标 PDF pdfFactory www.fineprint.cn

二、高效长寿高风温技术 利用低品质煤气 实现1250℃高风 温综合技术 提高理论燃烧温 度和拱顶温度 采用合理热风炉 结构,降低拱顶 温度与风温差值 采用高效格子 砖,提高热量储 备和换热效率 高温热风的稳定 输送,构建 无 过热-低应力 的 管道体系 采取有效措施, 抑制晶间应力腐 蚀和管道破损 PDF pdfFactory www.fineprint.cn ? 高风温是现代高炉炼铁的主要技术特征之一.提高风温是当 前钢铁行业发展循环经济、实现低碳冶炼、节能减排和可持 续发展的关键共性技术,高风温对于提高高炉综合技术水 平、减少CO2排放、引领行业技术进步具有极其重要的意义. ? 高炉冶炼所需要的热量,一部分是燃料在炉缸燃烧所释放的 燃烧热,另一部分是高温热风所带入的物理热.热风带入高 炉的热量越多,所需要的燃料燃烧热就越少,亦即燃料消耗 就越低. ? 提高风温可以显著降低燃料消耗和生产成本.除此之外,提 高风温还有助于提高风口前理论燃烧温度,使风口回旋区具 有较高的温度,炉缸热量充沛,有利于提高煤粉燃烧率、增 加喷煤量,还可以进一步降低焦比. ? 高风温是高炉实现大喷煤操作的关键技术,是高炉降低焦 比、提高喷煤量、降低生产成本的重要技术途径,是高炉炼 铁发展史上极其重要的技术进步. 1.高炉高风温的意义和作用 1.高炉高风温的意义和作用 PDF pdfFactory www.fineprint.cn 2.高炉高风温技术的发展理念 2.高炉高风温技术的发展理念 目标:构建高效长寿高风温热风炉综合技术体系 ? 高风温技术是一项综合技术,涉及到整个钢铁厂物质流、能 量流流程网络的动态运行和结构优化,应当在整个钢铁厂流 程网络的尺度上进行研究. ? 高风温对于优化钢铁厂能源网络结构、降低生产成本和能源 消耗、实现低品质能源的高效利用、减少CO2排放等都具有 重大的现实意义和深远的历史意义. ? 进入21世纪以来,一系列高风温技术相继开发并应用在大型 高炉上,高风温技术创新与应用实践取得了显著的技术成 效.现代大型高炉的设计风温一般为1200~1300℃,提高风 温已成为当前高炉炼铁技术发展的一个显著趋势. ? 2012年中国重点钢铁企业的高炉平均风温为1183℃,先进高 炉的风温已达到1250~1300℃,技术水平差距很大,进一步 提高风温仍然是21世纪高炉炼铁技术的热点研究课题. PDF pdfFactory www.fineprint.cn 3.高炉高风温技术的发展目标 3.高炉高风温技术的发展目标 高风温是现代高炉的主要技术特征,主要体现在: ? 风温稳定达到1200-1300℃,1300±20℃ ? 热风炉拱顶温度≤1420℃,风温与拱顶温度之差 ≤100-150℃ ? 采用低热值高炉煤气实现高........