高風溫對高爐煉鐵的意義及作用

昆鋼集團紅河鋼鐵有限公司 云南 蒙自 661100

高爐煉鐵的重要熱源之一就是風溫，風溫的高低對于高溫煉鐵的成效起著至關重要的作用，并且風溫在高溫熱量的收入方面占據的比重也不小。目前要充分了解我國熱風爐工作的現狀，才能找到盲點，進而為企業選擇更加合適的高爐煉鐵技術。

一、我國熱風爐工作的現狀

根據國際先進鋼鐵企業熱風值的標準1300℃來說，目前，我國大部分鋼鐵企業的熱風溫度值都無法達標，平均都在1100℃以下，最低的甚至只有883℃。這樣的差距讓我國高爐煉鐵的技術、質量等水平都會落后于國外。盡管最近幾年我國高爐煉鐵在系數、煤比、焦比等方面都處在高速發展期，成績也不斷攀升，與國外差距正逐步減小。但是，我國的熱風溫度普遍偏低確是一個不爭的事實，這嚴重阻礙了我國鋼鐵技術的前進，也制約了我國鋼鐵行業的發展。

二、高風溫對高爐煉鐵的重要作用

(一)補償爐缸溫度，實現高噴煤比。為什么熱風溫度會成為鋼鐵行業前進發展的一個重要的衡量指標呢?原因在于：高爐煉鐵在正常工作的情況下，風口前的理論燃燒溫度必須控制在2000-2350℃，一旦低于這個溫度的最低值，高爐煉鐵便會出現難以操作等問題，例如：爐缸工作不均勻、鐵殘渣難以分離、脫硫功能下降、順行變差、流動性變差等。理論上來說，風溫的溫度每提高100℃，燃燒的溫度也會隨之上升60-80℃。高爐在噴吹煤粉的時候，燃燒溫度則會降低，平均每噴吹10Kg煤粉溫度降低20℃(無煙煤)至30℃(煙煤)。噴煙比不得大于130kg/t，一旦超過這個數值，風口的燃燒溫度就會瞬間下降260℃-390℃[1]。這個時候，爐缸溫度就會明顯不足，此時高風溫就派上了用場。高風溫的補償效果是非常明顯的：1000-1200℃的熱風溫度能夠噴吹1kg的無煙煤，此時則需要1.6-2.0℃的溫度來填補，煙煤需要的補償溫度會高一點，平均在2.0-2.5℃。所以，只有實現了高風溫，高爐煉鐵才能實現高噴煤比，才能更加節省資源。

(二)降低煉鐵焦化，提高生鐵產量。高風溫作為高爐煉鐵技術的重要標志之一，還在于它能夠一定程度上節省資源，提高產量。一方面，風溫平均每提高100℃，高爐的風口區的溫度也會提升，具體在60℃-80℃之間，這樣就可以降低高爐在燃燒時的燃料比，平均節省20kg/t-30kg/t，不僅如此還能提升噴吹煤粉的數量15kg/t，這樣就有效降低了高爐煉鐵時的焦化程度。另一方面，由于高爐利用系數=冶煉強度/焦化，所以如果焦化的比重實現降低，則利用系數的值就會隨之上升[2]。那么在這種情況下，高爐生鐵的產量就會有很大的提高。

(三)替代昂貴焦炭，提高經濟效益。高爐煤氣作為高爐生產過程中的附加產品，在熱風爐加熱的時候可以被用作燃料，從而替換掉昂貴的焦炭。這樣一來，高爐煉鐵系統的熱效率就會實現很大的提升，成為火法冶金設備。而且，風溫的提高還能允許噴吹更大化的煤粉，減少煤氣的排放量。此外，風溫在高溫熱量的收入方面占據的比重也不小，據相關計算，大約在20%-30%。而作為廉價能源的高風溫則不僅能使用高爐煤氣，還能實現煤氣的綜合利用，還能增加經濟效益，并對環保起到一定作用。

三、實現高風溫高爐煉鐵的措施

(一)附加金屬換熱器法。附加金屬換熱器法也就是對高爐煤氣的低熱值加以利用，單獨建造的燃燒爐內會產生溫度很高的煙氣，熱風爐內也會產生一定的煙氣，這兩種煙氣會分別進入金屬轉換器，從而對煤氣起到提前預熱的作用。而且，金屬轉換器并不會完全依賴熱風爐，它具備調節溫度的作用，具體表現在可以根據高爐狀態合理調節空氣煤氣溫度，從而提升或者降低熱風溫度。不僅如此，其靈活性也得到了很好的體現，它也可以根據高爐狀態來增加或者減少預熱空氣量和煤氣量。

(二)熱風爐自身預熱法。熱風爐自身預熱法的工作原理是：利用熱風爐給高爐送風后的余熱來預熱助燃空氣，以提供給其他熱風爐的燃燒，從而達到提高風溫的目的[3]。運用這種方法，預熱室熱量被加以利用，對空氣預熱起到助燃的作用，使得風溫達到1200℃。在燃燒的階段內，熱風爐自身預熱的燃燒強度需要不斷增大，從而補償預熱室內消耗的熱量，這樣預熱室的溫度就可以保持在一個穩定的水平。這種工藝的好處不僅僅體現在有效提高助燃溫度，更在于能夠將熱風爐的交換過程得到強化，僅僅增加了助燃裝置，但是卻不僅成為了熱風爐還成為了預熱器，使得操作十分方便。

(三)匹配冷風煙氣技術。冷風、煙氣的匹配對于高爐煉鐵技術的提升也至為關鍵。那么什么是冷風煙氣技術呢?就是為了讓主流股不斷的在蓄熱室的橫截面上不斷展開，但是卻不能形成大的回旋流，所以就需要通過在爐底的空腔位置加入導流板裝置，這項裝置能夠有效避免上述情況的發生，這就是冷風、煙氣技術。這種技術的好處在于能夠有效改善高爐內磚孔隙的流通均勻化，還能有效改善氣流分布，從而提高高爐內的熱效率。

(四)增加熱風爐加熱面積。增加熱風爐內的加熱面積可以說是提高高爐風溫最有效也最經濟的一種方式了，根本在于熱風爐的構造本身就是一種蓄熱交換系統。這種方式關鍵在于格子磚的采用，主要采用第三代格子磚。因為第三代格子磚的加熱面積會大大提升，平均可達到300-400平方米/立方米，單位爐容面積也會隨之增大。而且，由于格子磚的上部有較大的空隙排布，對于輻射換熱很有幫助，上面儲蓄的熱量會在送風期間有效減弱換熱對流，這樣熱風爐在送風期間的風溫就會降低的比較慢；另外，由于格子磚的下部是小孔，這樣的小孔會有效的起到過濾熱量的作用。

結束語

綜上所述，我國高爐煤具有氣熱值低的特點，所以要積極利用好相關的技術工藝，例如：低熱值煤氣提高熱風溫度，熱風爐自身預熱等等，這些專業技術的成果值得利用并且加以推廣。另外，企業在自身發展的過程中切不可生搬硬套，而是要根據企業自身特點選擇最適合企業的技術，或根據企業特點加以改進，力求為企業節省生產成本，提高經濟效益，保護生態環境。