吳瑞琴，王雪超

（新疆八一鋼鐵股份有限公司制造管理部）

1 概況

鋼鐵生產(chǎn)的能源消耗中，煉鐵能耗占鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)總能耗的50%以上，是能源消耗大戶。降低煉鐵消耗，也是鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的重點(diǎn)。在降低高爐煉鐵能耗中，重點(diǎn)是降低焦比和燃料比，同時(shí)回收能源。

八鋼高爐煉鐵擁有三座2500m3高爐，設(shè)計(jì)年產(chǎn)鐵水525萬(wàn)t，采用了TRT、干法除塵、熱風(fēng)爐余熱回收等較為先進(jìn)的工藝技術(shù)。近幾年通過(guò)技術(shù)改造、工藝優(yōu)化，2500m3高爐工序能耗呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，即從2011年的436kgce/t降至2014年的390kgce/t，受多種因素的影響，高爐能耗雖有所反彈，至2019年控制在420kgce/t以下。

2017年受環(huán)保影響，八鋼煉鐵承受巨大的節(jié)能減排壓力。為提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，通過(guò)節(jié)能降耗措施實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，不斷增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

2 八鋼2500m3高爐工序能耗狀況

2500m3高爐工序能耗主要由燃料消耗、動(dòng)力消耗及能源回收組成。其中燃料消耗主要為焦炭（包括小塊焦）、煤粉及煤氣消耗量。動(dòng)力消耗包括鼓風(fēng)、電、氧氣、氮?dú)獾鹊南?。能源回收包括荒煤氣回收和發(fā)電等。亦包含噴煤系統(tǒng)的燃料及動(dòng)力消耗，2011年～2019年八鋼2500m3高爐工序能耗見表1。

表1 八鋼2500m3高爐工序能耗消耗情況

2015年受鋼鐵行業(yè)大環(huán)境的影響，2500m3高爐限產(chǎn)并輪番檢修，致能耗指標(biāo)上升。

八鋼2500m3高爐在近幾年的運(yùn)行過(guò)程中，部分能耗折標(biāo)系數(shù)多次進(jìn)行了調(diào)整，至目前為止基本與國(guó)標(biāo)統(tǒng)一。為便于數(shù)據(jù)的比對(duì)，將自2011年起折標(biāo)系數(shù)均按現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正。

從表1可知，在不考慮回收的情況下，燃料消耗占總消耗的9 6%，動(dòng)力占總消耗的4%，所以2500m3高爐工序的節(jié)能降耗的工作重點(diǎn)是如何降低燃料消耗，同時(shí)要關(guān)注動(dòng)力消耗的管理。八鋼2500m3高爐2011年～2019年其工序能耗變化如圖1所示。

圖1 2011年～2019年八鋼2500m3高爐工序能耗趨勢(shì) kgce/t

八鋼2500m3高爐的工序能耗呈現(xiàn)中間低、兩頭高，但總體有所降低。由2011年的436kgce/t降至2019年的417kgce/t，降低19kgce/t，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。其中燃料消耗從2011年的604kgce/t降至58kgce/t，下降了23kgce/t，動(dòng)力消耗基本維持在約22kgce/t。煤氣回收受焦比影響，由190.9 kgce/t降至183kgce/t，TRT發(fā)電自投運(yùn)以來(lái)，基本維持在5～6 kgce/t。

3 2500m3高爐工序能耗變化的分析

八鋼三座2500m3高爐采用了先進(jìn)的工藝技術(shù)和設(shè)備。2011年～2019年高爐利用系數(shù)、焦比、煤比、煤氣中CO2的含量等指標(biāo)均有了較大的變化（見表2）。特別是2011年至2014年期間，利用系數(shù)上升明顯，提高了0.25t／m3·d，人爐焦比降低30kg／t，煤比升高了30kg／t，煤氣利用率提高了1.11%。至2015年，受外部市場(chǎng)大環(huán)境的影響，高爐處于輪番檢修的控產(chǎn)狀態(tài)，高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較前期有所下滑，部分指標(biāo)出現(xiàn)波動(dòng)，主要是利用系數(shù)降低，焦比有所上行。自2018年起，高爐整體指標(biāo)逐步改善，亦決定了高爐工序能耗的不斷改進(jìn)。探究其原因，可概括為以下幾個(gè)方面：原燃料質(zhì)量的穩(wěn)定、高爐冶煉操作技術(shù)水平的提升、能源的二次利用等。

表2 2011年～2019年煉鐵主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3.1 原燃料質(zhì)量的穩(wěn)定

原燃料是高爐煉鐵的基礎(chǔ)，配煤配礦是降低能耗的關(guān)鍵。為確保焦炭在高爐中的骨架作用。自八鋼2500m3高爐投產(chǎn)以來(lái)，八鋼自產(chǎn)焦炭質(zhì)量亦處于不斷摸索的過(guò)程。為滿足生產(chǎn)要求，焦化調(diào)整配煤比前都要進(jìn)行大量單孔焦試驗(yàn)，防止焦炭質(zhì)量出現(xiàn)非預(yù)期的波動(dòng)，在推進(jìn)配煤攻關(guān)的過(guò)程中，確保焦炭冷態(tài)強(qiáng)度指標(biāo)在88%以上。同時(shí)結(jié)合外購(gòu)焦炭廠家多的狀況，通過(guò)持續(xù)跟蹤，逐步優(yōu)化選擇幾家質(zhì)量較為穩(wěn)定的焦炭廠作為主要供應(yīng)點(diǎn)，保證了焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定。

配礦方面亦堅(jiān)持粗糧細(xì)作，確保高爐入爐礦品位在56%以上。燒結(jié)工序克服原料品種多、成分復(fù)雜等不利因素，嚴(yán)格控制過(guò)程參數(shù)，確保燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度穩(wěn)定在81%。同時(shí)穩(wěn)定球團(tuán)礦品種，確保進(jìn)廠球團(tuán)礦的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度在90%以上。

通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行，自2018年，高爐燃料比相對(duì)前期有所降低，見圖2。

圖2 2011-2019年八鋼2500m3高爐燃料比趨勢(shì) kg/t

3.2 高爐冶煉技術(shù)水平的提升

近幾年為提高高爐冶煉操作技術(shù)水平，煉鐵技術(shù)人員分析了大量操作數(shù)據(jù)并結(jié)合外圍條件，大膽探索高爐操作規(guī)律。特別是自2015年起，逐步改變以往過(guò)分依賴焦炭熱態(tài)性能指標(biāo)對(duì)爐況起決定的慣性操作，根據(jù)新疆焦煤資源狀況，建立起以焦炭粒度、冷態(tài)質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行綜合判斷的冶煉操作方法。且根據(jù)不同條件，采取不同的操作制度和操作方針，規(guī)范并優(yōu)化操作方法，確保穩(wěn)定的操作。在促進(jìn)煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)提高及節(jié)能降耗方面發(fā)揮了重要作用。特別是2011～2015年入爐焦比從461kg/t降至392kg/t，煤比從75kg/t提至103kg/t，燃料比降低38kg/t且至2014年工序能耗降至390kgce/t，達(dá)到歷史最低點(diǎn)，亦使高爐富氧大噴煤、高風(fēng)溫、高頂壓等的節(jié)能操作制度成為可能。

3.3 爐襯噴涂技術(shù)應(yīng)用

高爐爐襯噴涂是降低焦比的輔助手段，其優(yōu)點(diǎn)是可使?fàn)t型趨于規(guī)整，煤氣分布合理，高爐順行狀況改善，同時(shí)減少了高爐爐體的散熱，減少焦炭消耗。八鋼于2014年在A高爐使用爐襯噴涂技術(shù)，降焦效果明顯。后期結(jié)合高爐停爐，作為輔助手段，在開爐過(guò)程中亦對(duì)高爐部分區(qū)域使用爐襯噴涂。

3.4 加強(qiáng)余熱余能回收及能源動(dòng)態(tài)管理

3.4.1 高爐煤氣壓差發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用

高爐爐頂余壓發(fā)電是利用爐頂煤氣剩余壓力使氣體在透平內(nèi)膨脹做功，推動(dòng)透平轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。八鋼2500m3高爐全部采用此技術(shù)，并緊隨高爐生產(chǎn)相繼投用，其發(fā)電量由期初的32kWh／t提高至目前的40kWh／t以上。

3.4.2 熱風(fēng)爐煙氣余熱進(jìn)行回收利用

將熱風(fēng)爐的煙氣首先用于對(duì)熱風(fēng)爐燒爐空氣和煤氣雙預(yù)熱，這種方式特別適用于缺乏高熱值煤氣狀況，實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐單燒低熱值高爐煤氣條件下，熱風(fēng)溫度在1150℃以上，產(chǎn)生的廢氣由噴煤的煙氣引風(fēng)機(jī)引入燃燒爐重復(fù)利用。

3.4.3 高爐沖渣余熱回收及廢水循環(huán)利用

2018年6月高爐沖渣余熱回收項(xiàng)目啟動(dòng)，并于2019年完工。該項(xiàng)目在采暖季可從高爐沖渣水中提取近50%以上的熱量代替廠區(qū)內(nèi)24萬(wàn)m3建筑部分供熱蒸汽，在非采暖季可實(shí)現(xiàn)57t/h濃鹽水處理能力，沖渣余熱得到有效回收。

另外，結(jié)合沖渣對(duì)工業(yè)廢水的適應(yīng)性較強(qiáng)的特點(diǎn)，充分回收部分區(qū)域廢水用于沖渣生產(chǎn)。目前已實(shí)現(xiàn)發(fā)電廢水、脫硫廢水、廠區(qū)生活污水等經(jīng)過(guò)處理引入高爐的沖渣池內(nèi)循環(huán)利用，降低了新水耗量，減少?gòu)U水外排，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

3.4.4 加強(qiáng)能源動(dòng)態(tài)控制和管理

為強(qiáng)化節(jié)能工作，煉鐵各單位均采取措施加強(qiáng)能源動(dòng)態(tài)控制和管理。并將主要的能耗指標(biāo)分解到班組，納入績(jī)效考核。在用電方面加強(qiáng)日常管理，大部分區(qū)域?qū)嵭腥俗邿魷纭?duì)開機(jī)率不飽和的工序?qū)嵭绣e(cuò)峰運(yùn)行，降低費(fèi)用。并在每月的成本分析中進(jìn)行通報(bào)，能耗由原來(lái)的78.5kWh／t降低到現(xiàn)在的38.5 kWh／t，能源管理初見成效。

4 進(jìn)一步降低能耗的方向

八鋼2500m3高爐的工序能耗雖然進(jìn)步很大，但與其它兄弟單位廠家相比，仍有較大差距，還需要努力。

4.1 穩(wěn)定入高爐原料品質(zhì)

八鋼入爐原料水平與前幾年相比，雖然有較大幅度提升，但與兄弟其它單位廠家相比起來(lái)仍有較大差距。近幾年為充分利用燒結(jié)礦產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，通過(guò)配加部分低品質(zhì)高硅塊礦，提高燒結(jié)礦比例，降低高爐配礦成本，使得入爐原料品位受到影響。

4.2 風(fēng)溫需進(jìn)一步提升

高風(fēng)溫是高爐節(jié)能生產(chǎn)最經(jīng)濟(jì)的措施。在高爐內(nèi)可以100%的有效利用。熱風(fēng)帶入的物理熱占高爐熱量收入的2 0%～3 0%，熱風(fēng)溫度每升高100℃，可降低焦比20～30kg／t，是煉鐵節(jié)能降耗的重要手段。

目前八鋼高爐受一些裝備老化、工藝備件的影響，風(fēng)溫水平逐年下降。至目前基本維持在1050℃左右，今后還需通過(guò)技術(shù)改造來(lái)提高風(fēng)溫。

4.3 提高噴煤比、提高富氧水平

噴吹煤粉是高爐節(jié)焦降耗強(qiáng)化冶煉采取的主要措施之一，八鋼入爐品位低，渣比高。提高煤比后，未燃煤粉增加，順行變差，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)難以提高。為此必須提高富氧率，保證煤粉充分燃燒，提高理論燃燒溫度，確保爐缸下部活躍，促使高爐焦比的降低。受多種限制因素影響，八鋼的噴煤水平基本維持在100kg/t鐵以內(nèi)，也是富氧率持續(xù)較低的限制性環(huán)節(jié)。

5 結(jié)束語(yǔ)

八鋼高爐節(jié)能降耗的實(shí)踐表明：原料質(zhì)量的持續(xù)穩(wěn)定是降低高爐工序能耗的關(guān)鍵，通過(guò)近兩年的持續(xù)推進(jìn)，效果顯著；精料是高爐節(jié)能降耗最根本的前提，八鋼應(yīng)進(jìn)一步提高入爐品位；高富氧、大噴煤、高風(fēng)溫是進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能降本的努力方向。