日照钢铁转底炉生产实践及发展展望

2013-09-16   作者：佚名   网友评论 0 条

摘要：本文叙述日钢转底炉目前生产运行情况、生产指标、存在的主要问题，以及采取的改进措施，并且对目前国内外转底炉发展方向进行展望。
关键词：转底炉；生产指标

1 概述

       日照钢铁控股集团有限公司2×20万吨转底炉直接还原生产线2010年5月投产。截至目前，已经生产3年，是国内建设周期最短，设备全面实现国产化，投资额度最低，投产后改造改进最大，目前运行最好的大型生产工艺线之一。通过多次改造、改进，工艺线全面打通，主要指标达到或超过设计指标。生产运行成本控制在1000元/吨之内，从我公司目前运行来看是成熟可靠的，我公司目前正在筹建2×30万吨转底炉生产线。本文将对该生产线发展历程及工艺选择进行回顾，对目前运行指标进行公布，对进一步发展存在问题进行剖析，请从业者共同努力，及早解决，并对该工艺发展进行展望，把中国转底炉生产工艺打造成世界领先的煤基直接还原铁技术。

2项目实施历史回顾及目前生产运行指标

        日照钢铁转底炉投产之初，也是问题百出，生产难以连续，完全依靠自身技术开发和生产探索，通过操作和设备持续改进，改造改进费用与建设费用相当，通过两年的改造，产量、作业率持续攀升，成本大幅下降，产品质量得到改善，产品金属化球团得到炼钢厂认可，对降低钢铁料消耗起到很好的作用，同时脱除高炉灰中锌、钾、钠等元素，对高炉炉况顺行起到保障作用。

2.1历史回顾

       2008.4-2009.6：与钢铁研究总院签订实验协议和合作框架协议，对转底炉处理钢厂粉尘及新西兰海砂矿资源技术开发，实验室试验、论证可行性及技术方案。

        2009.7-2010．5：2×20万吨转底炉设计及施工合同签订、设计施工开工，2010年4月1#线施工完成，开始烘炉。

        2010.5-2010.9：投产后，原料压球系统问题较多，螺旋排料机制造及选材也出现问题，烟气系统设计不合理的问题有所暴露。生产、调试，5-7月份主要是改造原料压球系统，通过生产实践改造原料压球系统，8月份彻底打通了原料制备系统；其间单线试生产，月度产量1000 吨-4000吨，作业率30%左右。

        2010.9-2010.11：针对1#线暴露出的烟气系统问题。对2#线烟气系统进行小范围改造。

        2010.11-2011.4：双线开始边生产、边改造，成品系统加装筛分系统，月度产量8000-12000吨，作业率50%左右，烟气系统严重制约生产，研究烟气系统改造方案。

        2011.5-2012.3：签订了烟气系统改造及余热利用利用合同，对1#线烟气系统拆除改造，建设余热发电机组；2#线单线生产，产量8000吨左右，作业率60%左右。

        2012.3-2012.7：2#线烟气系统改造；1#线单线生产，暴露出个别部位堵塞、腐蚀问题，同步进行优化改造，其间对2#线转底炉炉底炉顶耐材进行更换。作业率80%，月度产量8000-12000吨。

        2012.9-2012.12：双线生产，其间12月份对1#线转底炉炉底炉底耐材更换，其间月度产量14000-19000吨，扣除耐材更换时间作业率85%左右。

        2013.1-2013.5：双线连续生产，5月份停产10天对冷却机进行更换，作业率88%-93%，产量24000-27000吨。

        从我公司转底炉生产线发展提高的历程来看，我们在摸索中奋进，对于该工艺也曾经怀疑过、彷徨过，但是在公司领导的大力支持下，改造不停步、在生产实践中学习提高，逢修必改，其间完成改造项目129项，投入改造费用1.7亿元。始终秉承不断创新完善的理念，终于在2013年达到预期效果，使我们的投入终于有了回报。所以我可以自豪地在国内专业会议上宣称，转底炉直接还原工艺在国内，目前已经是成熟可靠的，并且我们将一直秉承创新理念，进一步优化完善工艺，在转底炉直接还原工艺的进一步发展和深化方面不懈努力，做行业的开拓者和领跑者。也希望与同行业多交流、多学习，共同探讨提高。

2.2生产运行指标

 
表1 2013年1-5月份日钢金属化球团产量表

表2 2013年1-5月份日钢转底炉综合作业率

表3 2013年1-5月份日钢综合制造成本

       转底炉生产金属化球团的主要质量指标是产品中金属铁含量与全铁含量之比（MFe/TFe）。日钢转底炉设计金属化率70%以上，目前稳定在50%以上，主要由于金属化率指标提高导致成品含粉率升高，目前为平衡产量与质量关系而保持目前水平。

        从生产实践来看，达到设计水平的金属化率是不存在技术问题的，在生产实践中，金属化率指标最高达到了85.59%，主要是作为生球还原剂的配碳量和炉内还原温度达到设计条件，金属化率指标是完全有保障的。

       钢铁企业为了防止轻金属在高炉除尘灰、烧结除尘灰等粉尘中富集，造成高炉碱金属富集、炉况不顺等，通过转底炉生产对钢厂含铁粉尘进行集中处理，达到钢厂粉尘中锌、钾、钠等轻金属的处理，所以考核该工艺质量标准的另外一条是碱金属脱除率。通过前期生产实践，较好地达到了此项目标，具体指标如下：

 表4  碱金属脱除率情况一览表

      上表数据可以说明，转底炉脱除钾、锌、钠等轻金属效果都可以达到90%以上。

3转底炉直接还原尚需改进的问题

       我公司转底炉生产工艺，虽然在钢铁企业内部，但是是一个独立的单元体，自建煤气发生炉，余热发电60%电力就足够本单元用电，其余40%外供本企业，成本指标除原料成本是内部价，其余全部为市场价，并按照投资额度的8%提取折旧。从转底炉生产实践来讲，目前转底炉工艺全线通畅，生产效率较高，作业率稳定在90%以上，降低制造成本，提高效益是转底炉工业化生产的首要目标，通过3年生产实践，对于目前存在的共同问题与各位共同探讨：

       1) 原料制备系统选择圆盘造球还是压球工艺，目前都在探讨和使用中，圆盘造球使用原料范围窄，但是成本较低；高压压球使用原料范围宽泛，但是成本较高，压球工艺目前来看可相对提高转底炉产量，所以目前攀枝花龙蟒和日钢转底炉产量是比较高的。

       2) 转底炉本体是一个比较成熟的环形加热炉的转换，但是炉内温度和气氛的控制以及炉子本体的密封和保温是转底炉节能降耗的重点，尤其炉子各区的准确控制是转底炉高效生产的基础。另外转底炉大型化也是今后制约该工艺能否大量推广的制约因素之一。

       3) 烟气处理系统如何确保通畅顺行的条件下实现高温烟气的余热利用和除尘后的达标排放，日照钢铁在此方面投资做了一些大胆的尝试，希望有关参与方能够共同开发出更简洁高效的烟气处理和余热利用方案，完全打通制约该工艺的关键环节。此问题国外转底炉工艺也有此类问题。该问题既是工艺畅通的需要，也是经济运行、降低成本的需要。

        4) 转底炉直接还原工艺从主工艺机理性研究实验室开发上已经不存在问题，只是如何完全转化为大型工业化连续生产，尤其工业化生产后随之需要的工艺设备如何确保满足工业化生产的需要，如转底炉排料设备、压球机或造球及原料干燥设备、布料设备、冷却设备等，需要机械制造行业共同努力去优化完善。

        5) 产品金属化球团由于大都采用螺旋排料机出料，之后再采用圆筒冷却机冷却，在出料和冷却过程中造成成品含粉率过高（20%-50%）。

        6) 转底炉直接还原发展的最根本性制约因素，是金属化率偏低（70-85%之间）和单位面积产量低的弊病，金属化率偏低从实验室试验可以炉内微正压实现提高，但是工业化后，炉顶局部温度过高影响转底炉寿命；单位面积产量低主要是布料只能铺1-1.5层，而工业化生产难以达到理想状态；需要长远的工艺设备改进来改观此制约因素。

        7) 转底炉大型化问题，与国内同行业交流，近年单炉最大处理量预计可建设到40-50万吨，再发展必须对配套的单体机械高温设备制造技术的改进优化，风险较大。

         8) 转底炉直接还原工艺生产的金属化球团的进一步加工处理，是下一步发展该工艺的重点，攀枝花地区的钒钛磁铁矿处理，后面都是融分电炉，钢铁企业都是加入转炉或高炉，利用转底炉都是处理复杂的低品质矿物，产品中渣相含量较高，如何进一步高效利用，形成完整的工艺链条也是发展低品质矿综合利用的要求和发展方向。

4对转底炉直接还原技术应用的发展方向展望

        日钢转底炉通过三年的生产实践，制约性问题都得到改进，能够完全达产达效，转底炉直接还原工艺是可行而经济的直接还原工艺。目前国内转底炉直接还原工艺已经建成的生产线有攀枝花龙蟒集团、马钢、日钢、沙钢、莱钢、攀钢、天津荣程钢铁等，龙蟒集团和攀钢以钒钛矿直接还原工艺与熔分电炉为主工艺流程冶炼铁水，提取钛渣，其它转底炉主要是处理钢厂粉尘或低品质复合矿，扩大资源利用。从龙蟒、日钢、马钢、沙钢三家连续生产的实践经验来看，转底炉直接还原工艺工业化生产是可行而且日趋成熟的，前面论述存在的问题需要在设计、建设及生产期间，相关参与方共同努力是完全可以解决的。

       对于转底炉直接还原工艺要有正确的定位，目前笔者认为主要在处理复合矿、钢厂粉尘脱除轻金属等方面具有很大优势，适合于国内推广。对于利用一般矿直接应用转底炉-熔分电炉工艺直接生产铁水（半钢），从工艺上来讲也是完全可行的，但是经济性需要实践检验。

        另外，国内外科研机构已经完成使用转底炉生产“珠铁”工艺的实验室试验，在实验室开发研究已经成功，但在工业化生产中生产中转底炉温度提升100℃以上，原料结构、排料设施、渣铁分离等工业化设施正在完善之中，为该工艺提供了无限的遐想发展空间。除了钢厂粉尘处理已经在国内外日趋成熟的基础上，科研机构所作的通过转底炉处理各类复合矿（铜渣、镍渣）技术，也是转底炉直接还原技术的发展空间的拓展。

       转底炉直接还原技术目前科研单位及设计单位至少有三家建立了独立的试验单元，洽谈试验和工艺设计方案者甚多，但是对于产品金属化球团的使用研究，重视和投入不够，这也需要依据资源和工艺流程特性进一步优化。从钢铁行业来看，直接还原工艺目前只是一个对于主工艺流程的补充，不足以撼动百年发展历史的钢铁主流程

        最后希望有更多的业界同仁为转底炉直接还原工艺发展做出理论基础、试验研究和工业化实践探索。