摘要   炉缸烧穿的危害性很大。首钢曾发生的两次炉缸烧穿实践表明，炉缸温度急剧升高，采取措施控制不住时是烧穿前征兆。应制定高炉炉缸温度的控制标准，预防炉缸烧穿就要控制住炉缸温度在安全范围，使其不要处于危险状态。近几年首钢护炉的措施主要采取了控制合理的产能、加入含钛炉料、提高水量、降低进水温度、堵风口、停风凉炉等措施。 关键词 预防炉缸烧穿  护炉措施 炉缸烧穿是炼铁生产中最严重的安全事故之一，生产中密切关注炉缸的运行状况，随时掌握炉缸各个部位的温度变化，根据变化情况及时采取相应措施，是非常重要的。 1 炉缸烧穿的危害性 1.1炉缸部位的特点 炉缸是高炉冶炼过程的开始和终结部位，在该部位存在着固、气、液相共存的一系列物理化学反应，是高炉内温度最高的区域；而炉缸部位最重要的特点是储存冶炼的全部渣铁，并从铁口排出。因而该部位的耐火材料始终受到高温、热应力的破坏；渣铁化学侵蚀、铁水冲刷与渗透；有害元素渗透侵蚀等因素的损坏，是高炉工作环境最恶劣的区域。 通过生产实践和理论研究,普遍认为渣铁环流冲刷是导致炉缸内衬侵蚀的一个重要原因。为了减轻炉缸铁水环流和象脚状侵蚀，现代高炉死铁层呈增加趋势，一般死铁层深度约为炉缸直径的20%-25%、首钢高炉约为20%（见表1），相应炉缸死铁层储存的渣铁量在增加，如首钢京唐高炉死铁层的铁水储量约有3900t。 1.2炉缸烧穿的危害性 高炉一旦发生炉缸烧穿，可产生严重的后果，归结有如下几点： （1）可能发生重大的人员安全事故。在有大量渣铁外流时，可能会烧坏冷却系统等设施，诱发重大爆炸事故。如某108m3高炉2005年2月9日在铁口下400mm处烧穿爆炸，发生死10人、伤5人安全事故。 （2）一般会终止高炉一代炉役的生产。出现炉缸烧穿，往往炉缸已受到严重侵蚀，再加上烧出时的毁坏，有时很难再维持安全生产，需进行大修。如1963年11月12日太钢1053m3高炉发生炉缸烧穿430mm*610mm不规则椭圆孔，并出现剧烈爆炸，烧坏三块冷却壁，炸坏总出水管，东过滤器震塌，热风炉操作室及休息室砖墙震裂，附近100m内建筑物门窗全部震碎，1#热风支管开裂，3#、4#支柱横梁拉筋被震弯，高炉被迫停炉大修。 （3）严重影响生产经营计划。炉缸烧穿后需较长时间处理，若临时决定大修一般要改变生产经营计划，特别是在大修准备工作不够时，会造成非常被动的生产经营局面。如2010年8月20日沙钢集团宏发炼铁厂1#（2500m3）高炉，在炉缸1-2号冷却壁界面烧穿500mm*700mm一个孔，引发大火，被迫停炉11d进行挖补后维持生产128d，期间平均高炉利用系数1.77t/m3.d。炭砖外表面温度随产量提高而升高，从70℃到400℃。大修停炉后铁口区域残砖为50--80mm、非铁口残砖为150mm厚。2011年1月10日大修后开炉。 2 炉缸烧穿前征兆 80年代首钢曾发生过两次炉缸烧穿，第一次是1986年4#高炉（1200m3）出现炉缸烧穿，其烧穿前主要征兆见图1[3]。 第二次是1989年3#高炉（1036m3）出现炉缸烧穿。其经过是11月28日7:00二层17#-2水箱水温差升高到1.0℃，决定改炼铸造铁、降低顶压、停风堵风口；9:40（17#-1）水箱水温差升高到1.2℃、18#-1水箱水温差升高到1.0℃；9:50改常压；10:00 17#-2水箱水温差升高到1.2℃，此时高炉出铁，出铁过程中17#-1、18#-1水箱水温差降到0.9℃、 17#-2降到1.1℃；11:19停风后17#-2降到0.9℃；11:35正在换风口中， 17#-2又升到1.0℃、 18#-1由0.9℃突然升到6.6℃；11：36（19#-1）升到7.6℃； 11：38（19#-1）升到8.4℃，此时组织所有人员撤离现场，不久发生炉缸烧穿。 两次烧穿实践表明，冷却壁水温差（或热流强度、热电偶温度）急剧升高，采取措施控制不住时是烧穿前征兆。当热流强度超过极限值后，就会出现这种情况，此时炉缸烧穿是难于避免的。预防炉缸烧穿就要控制住炉缸温度在安全范围，使其不要处于危险状态。 在实际生产中由于炉缸被侵蚀状况不可看见；炉缸温度检测的局限性（冷却壁水温差及热流强度表示测量面积的平均数值等)；不同砖衬材质性能参数的差别；炉缸温度升高原因的复杂性（是否有串气等）等原因，目前还没有一个统一的、准确的、限制性的控制标准。 炉缸被侵蚀的原因是很复杂的，与高炉设计、生产操作、耐材质量、施工质量等有关，往往出现同样的炉缸结构、同样的材质，侵蚀不一样的情况。 还有一个问题：残余炭砖剩多少可确保安全？目前也还没有一个很有把握答案，可能会在残余炭砖剩下不多情况下，出现漂浮、渗漏、易被移动（如沙钢集团宏发铁厂1#高炉灌浆后7个风口全黑，在风口发黑后9h时烧出[1]）、被冲刷等情况。同时伴随着水温差（热流强度）会连续升高或跳跃式升高，有时采取措施都来不及，导致烧出。 因此已经出现炉缸水温差或热流强度、热电偶温度很高情况时，不宜再去探求更高的控制标准。炉缸砖衬温度升高，说明砖衬前边没有形成保护层，砖衬受到了侵蚀。炭砖导热系数高，在其前边形成了稳定的保护层时，不一定炉缸温度就高。如使用导热系数较高UCAR砖的首钢原北京3#高炉，自1993年投产至2010年停产期间，炉缸侧壁温度始终处于较低水平，生产了17年6个月一直没有加入含钛炉料。炉缸砖衬被侵蚀到一定厚度应采取护炉措施，制止住炭砖侵蚀，使其尽快回到安全范围，确保长期安全生产。 一般各厂应根据多年的经验（或借鉴外厂标准、结合自己具体情况和经验）制定相应高炉的控制标准。如首钢原北京地区高炉对于当时使用的贵阳炭砖，通过多年实践规定的控制标准： 热流强度≥33.48 MJ/(m2.h)时,[Ti]按0.08%-0.10%控制； 热流强度≥41.87 MJ/(m2.h)时,[Ti]按≥0.10%控制； 热流强度≥46.04 MJ/(m2.h)时,堵该水箱上方的风口； 热流强度≥54.43 MJ/(m2.h)时,停风凉炉。 再如武钢在80年代根据高炉破损调查和冷却制度的研究④（见图2），确定了5#高炉冷却参数（设计值）（见表2）。 在生产中补充了炉缸控制规定： 炉缸热流强度报警值≤29.3MJ/m2.h（7000 kcal/m2.h）； 炉缸热流强度警戒值≤37.67MJ/m2.h（9000 kcal/m2.h）； 炉缸热流强度事故状态≤50.23MJ/m2.h（12000 kcal/m2.h）。 热流强度超过报警值后必须采取措施把热流强度降低到安全范围以内。 一般对炉缸温度(或热流强度）升高到不同水平，制定了相应的控制标准及相应采取的措施。在这一控制过程中，有时会存在不妥的作法：有的在前期措施不力（或重视不够），在炉缸温度(或热流强度）升高到危险程度时才采取剧烈的护炉措施，担心之前采取这些措施会影响产量。一旦炉缸温度(或热流强度）降低后，又采取取消或减轻护炉的措施，尽快提高产量的作法，周尔复始；还有的想试探找到一个极限控制标准（甚至修改已制定的标准），寄托于已采取的措施有效，不到这一标准，不采取剧烈的护炉措施。这样做可能会出现以下不利情况和风险： （1）在炉缸温度(或热流强度）升高到危险程度时采取剧烈的护炉措施，易引起炉况稳定顺行变差，调整不好易导致炉况失常。 （2）采取措施不当时，易导致炉缸进一步破损，甚至烧出。 （3）在炉缸处于危险程度时，可能会控制不住炉缸温度升高的趋势，由于看不到炉缸侵蚀状况及多种复杂因素，炉缸温度(或热流强度）何时升高，升高到何种水平是无法预测的。例如冷却壁水温差(或热流强度）已经是很高水平了，看到目前炉缸没有出现问题，是否采取剧烈护炉措施犹豫不决，想水温差再升高0.1℃再采取剧烈护炉措施，但有时会升高很高幅度，以致无法控制，出现类似首钢上述炉缸烧穿情况。 应该在一个安全的数值范围内进行生产，这样一旦在炉缸受到侵蚀，水温差（热流强度）、热电偶温度升高时有采取和调整、完善措施的时机。炉缸侵蚀比较严重时，炉缸温度（热流强度）易出现连续升高情况，此时比较危险，甚至采取措施也来不及起作用。应改变在炉缸温度（热流强度）较高时采取剧烈护炉措施，炉缸温度（热流强度）下来时停止护炉措施的做法。应及时采取护炉措施，制止住进一步的侵蚀，维持炭砖一定厚度，有利于今后在确保安全的情况下，维持一个较适宜的生产水平和较好的经济技术指标。待到炉缸侵蚀较严重时再采取措施，往往可能会造成被动局面（炉况失常、产量大幅波动等）。 3 近几年首钢采取的护炉措施 高炉投产后，炉缸各种设计参数尺寸、砖衬材质性能、施工质量等一般是不易改变的，在炉缸受到一定侵蚀，为了预防炉缸烧穿，首钢高炉近几年来主要采取了以下措施： 3.1控制合理的产能 高炉产量高，使炉缸环流加剧，不利于炉缸的维护，长时间持续高利用系数在一定条件下也是导致炉缸温度升高的一个原因。在炉缸侵蚀严重情况下，要根据实际情况降低产量水平，这对于控制炉缸温度进一步升高是见效较快的措施。 首钢迁钢1号和2号高炉开炉以来产量一直保持高水平，连续4-5年平均系数在2.49 t/（m3·d），高产加剧铁水环流对炉缸侧壁的侵蚀。在采取阶段性加入含钛炉料护炉、提高冷却水量、堵局部风口等措施效果减弱情况下，2011年将高炉利用系数2.49 t/（m3·d）降至2.3 t/（m3·d）左右。主要通过稳定风量，用氧气调节高炉产量的方法（见图3），这样可以保持风速和鼓风动能基本不变，有利于炉缸活跃和保证中心煤气流的稳定，既达到了减轻铁水对碳炭砖的侵蚀，又保持了炉况的稳定顺行。采取这一措施后，较长一段时间1号高炉冷却壁水温差被控制在0.5℃以下，炭砖最高热电偶控制在350℃以内；2号高炉冷却壁水温差被控制在0.3℃以下，炭砖最高热电偶控制在150℃以内，保证了炉缸的安全。 首钢长钢9#高炉（1080m3）也有类似实践。该炉于2009年6月28日投产，生产指标较好（见表3）。 2011年10月后炉缸温度逐步升高，二段冷却壁热流强度平均突破20.93MJ/m2·h 。2012年5月后，炉缸二段冷却壁热流强度整体又有明显上升，6月份二段热流强度水平开始超过三段热流强度，10月份二段9组冷却壁热流强度突破33.49MJ/m2·h，开始采取局部冷却壁通高压水措施。2013年6月14日二段17组冷却壁（18#风口下方）热流强度逐步升高到41.95MJ/m2·h，又进一步采取了降低顶压至170kPa的措施。但6月16日该冷却壁热流强度又升高至45.01MJ/m2·h，随即减风至2600m3/min、控制顶压160kPa，并停风堵该方位风口，热流强度才得到控制。随后利用定修机会对高炉炉缸炉体进行灌浆处理，并将17组的两块水箱一个进水改为一块水箱一个进水的模式，提高冷却能力。以后随着风量及产量水平的降低，炉缸温度（热流强度）逐步降低。进入8月份在风量水平稳定在3100 m3/min较高水平时，首先重点监测的炉缸热电偶温度逐步升高，随后相应部位冷却壁的热流强度也呈现出回升趋势。其中到8月19日二段拆开通水的17组冷却壁热流强度又升到原有水平（17#A 43.12MJ/m2·h、17#B43.72MJ/m2·h）。 2013年10月后控制高炉利用系数2.9t/m3.d以下，同时保持[Si]在0.5-0.55%之间，相应将[Ti]由0.047%提高到0.1%左右，控制住了炉缸温度升高的趋势，取得了护炉及路况稳定顺行的效果（见图4、图5、图6）。 不但高炉产量与炉缸侧壁的侵蚀有关系，护炉时含钛炉料加入量也与高炉的产量水平有关，迁钢3#高炉（4078m3)摸索到：在利用系数2.04t/m3.d时，入炉（TiO2)要达到3.5kg/t；利用系数2.28t/m3.d时，入炉（TiO2)要达到5.5kg/t；利用系数2.35t/m3.d时，入炉（TiO2)要达到9.79kg/t才能取得护炉目的[5]。 以上实践说明，在一定条件下（设计、材质、原燃料、操作、施工等），控制适宜的产量水平，有利于延长炉缸寿命，过高追求产量水平，将加快炉缸的侵蚀；在炉缸受到侵蚀护炉时，含钛炉料的用量及其它措施的力度，随着产量水平的提高也要增加和加大，相应带来的不力影响随之增强，因此要探求好炉缸温度、含钛炉料加入量及其它措施的力度、顺行、产量、消耗等之间的平衡点，是一件非常重要的工作。 3.2  加入含钛炉料护炉 生产实践说明在炉缸受到侵蚀时，采用含钛炉料护炉是有效的，随着侵蚀加深应增加其加入量，应根据各炉具体情况探求合适的[Ti]含量，控制好铁水成分（[P]、[Si]、[S]、[Mn])及铁水温度。在炉缸侵蚀到按控制标准需要护炉时，最好采取长期加钛护炉做法。但随着含钛炉料加入量的增加，会影响炉缸的活跃性，严重时会出现炉缸堆积。因此在采取加入含钛炉料护炉时要取得护好炉，同时又要保持炉况顺行、稳定，是值得探求的问题。 首钢迁钢1号和2号高炉在2011年之前，一直采取阶段性护炉做法，即炉缸热电偶温度和冷却壁水温差升高时加入钛矿，温度下降后取消钛矿，随着炉缸内沉积钛的流失，炉缸热电偶温度和冷却壁水温差又反复上升。以后采取了长期加钛护炉的做法，并提高了铁水中含钛量的水平。在长期加入含钛炉料护炉期间，通过抓好原燃料管理；调整装料制度和送风制度，取得了打开中心、稳定边缘的煤气分布，保持了全风水平；严格控制好炉温，[Si]控制在0.45%~0.50%，铁水温度控制在1500℃以上，提高了钛元素的收得率，保持了炉况稳定顺行。同时通过实时计算炉缸钛沉积量去调整入炉含钛物料的比例，并在此基础上开发出一种在线计算模型。通过在线数据采集进行炉内钛沉积量的计算，使炉缸钛的碳氮化合物长期处于稳定状态。随着炉龄延长、侵蚀的加剧，含钛炉料加入量也在增加。2014年一高炉和二高炉铁中[Ti]含量分别达到了0.139%和0.128%，比2013年分别提高了0.055个百分点和0.025个百分点。铁中[Ti]含量的增加对炉缸活跃性的影响加大，迁钢高炉经过调整保持了炉况顺稳，但指标也受到了影响（见图7、图8、表4、表5）。 如上所述，护炉时含钛炉料加入量与炉缸侵蚀状况及产量水平有关，长期护炉时在一定条件下其加入量在一定范围内，通过调整好基本制度、搞好操作、保持全风和适宜的炉温，可以取得既能护炉，又不会对高炉顺行产生明显影响的效果。但进一步增加入炉量，操作难度加大，指标也会受到影响。 炉缸受到侵蚀开始采取加钛护炉时，要密切观察炉缸温度变化趋势，一旦出现停止（或较少）加入含钛炉料炉缸温度有升高情况时，最好采取长期加入含钛炉料措施，制止住炉缸温度反复升高现象，减少对炉缸侵蚀。 2012年2月7日京唐2号高炉炉缸砖衬7层TE31316点温度开始升高，此后采取了提水量、降低水温、局部通工业水强化冷却、降低冶炼强度、更换下斜风口等措施，但整体效果不太明显，后于6月5日开始加钛护炉，温度很快降至90 ℃左右，7月18日停止加钛（见图9）。 2012年11月后，炉缸8层TE31376点温度也开始升高，在采取诸多措施效果不明显时，12月24日开始加钛护炉，2013年4月7-18日在温度已稳定并降至90 ℃左右时，停止加钛，但温度很快回升，采取了继续加含钛炉料措施，控制住了温度升高趋势（见图10）。 鉴于以上实践，为了炉缸的长期安全稳定，防止局部温度再次出现升高现象，京唐高炉采取了长期加钛护炉措施，在控制铁中[Ti]0.1%左右时 ，保持了炉缸温度的长期稳定，并且取得了较好的生产水平。实践说明最好抓住早期加入含钛炉料时机，坚持长期加入，可以取得在铁中含钛水平不太高情况下，取得护炉、顺稳双效结果。 3.3 提高水量、降低进水温度 在炉缸侵蚀严重时，增大冷却水量也是有效的措施之一。生产实践表明提高水量（或降低进水温度）有利于强化冷却。温度梯度影响Ti (C 、N)的析出。在加入含钛炉料护炉同时，应对相应部位的冷却壁采取强化冷却措施，以降低炉缸炭砖的热面温度，促进Ti (C 、N)的沉积析出。首钢实践表明，在加入含钛炉料护炉时提高冷却强度，有时温度降低趋势快。 首钢长钢8号高炉（1080m3) 2011年3月30日14号风口下方标高6900mm位置，挨着炉缸炭砖的临时热点偶温度突然升高，14号A2从166℃短时间内升至184℃、14号B2从169℃升至195℃，二段12号冷却壁组水温差升至1.3℃，热流强度超过58.6MJ/m2.h，13号冷却壁组水温差升至0.9℃，热流强度超过34.743MJ/m2.h，炉皮温度最高达到80℃，采取了铁后紧急休风凉炉，提高含钛炉料加入量，提高冷却水量等措施，制止住了炉缸烧穿。在2012年2月20日大修时发现该处铁水几乎接触水箱（见图11、图12、图13）。 迁钢高炉在加钛护炉同时也提高了冷却壁水量，1号、2号高炉增加了水泵，专用于提高温度升高冷却壁的通水量。如1号高炉专泵供水投入使用后，水温差升高的冷却壁通水量为21m3/h，计算流速为6.1m/s，促进了护炉效果。 其他厂高炉也有类似实践，2013年梅钢2#高炉（1280m3）在炉缸侵蚀比较严重情况下，其中2013年5月30日三段10号水箱热流强度达到91.27MJ/（m2.h），在加钛护炉同时控制了较高的冷却水量。炉缸二段冷却壁的水头平均流量约为23-25t/h，压力为0.85MPa；三段冷却壁的水头平均流量约为21-23t/h，压力为0.85MPa，相应水速约在6-8m/s。配合其它护炉措施，防止了炉缸烧穿[6]。 3.4堵风口 在发生炉缸局部异常侵蚀，相应部位出现温度（或热流强度）升高时，可采取堵局部风口措施，以减少该部位渣铁搅动，有利于减轻该部位炉缸的侵蚀，再配合其它护炉措施可取得一定的护炉效果。此外，因护炉在风量减少、降低高炉利用系数时，堵风口还可保持相应的鼓风动能，有利于送风制度的稳定。 京唐2号高炉2012年年底护炉时，采取了加钛、提高水量、适当控制冶炼强度等措施，控制住了炉缸温度进一步升高，但温度下降幅度非常缓慢，又采取停风堵2个风口措施后，温度降低明显。实践说明在炉缸局部温度较高，初期不易控制时，配合其它护炉措施，临时堵温度升高部位的风口，效果比较好。 首钢通钢6号高炉（810m3）在2012年护炉期间多次配合采用堵风口的措施，取得了较好的护炉效果： 4月19日炉缸2段22块第1根水管温差升高至0.65℃、热流强度达到96.3MJ/（m2.h）4月20日休风堵该部位上方的11号风口；22日开始水温差降到0.1-0.2℃。 4月19日2段18块第3根水管热流强度达到79.55MJ/（m2.h），4月22日改高压工业水冷却，5月21日休风堵9号风口，热流强度降到58.62MJ/（m2.h）。 5月29日2段2块第1根水管热流强度达到75.36MJ/（m2.h），堵2号风口，热流强度降到,50.24MJ/（m2.h）。 7月26日2段26块第3根水管热流强度升高到75.36MJ/（m2.h），改为高压水后热流强度降幅不大，7月27日休风堵13号风口，热流强度逐渐降到41.87-50.24MJ/（m2.h）。 在大修拆炉时2段第22块冷却壁处发现有局部渗铁现象，2段18块、26块冷却壁前碳砖厚度仅剩200-400mm。首钢通钢在总结6号高炉护炉实践体会到，在采取加入钛矿、降低冶炼强度护炉措施同时，配合改高压水强化冷却及堵风口见效较快。 首钢长钢8号高炉（1080m3）在2012年大修前配合其它护炉措施，持续采取堵风口、缩小送风面积（由0.2457m2降为0.2104m2 ）、控制适宜的利用系数措施，也取得了较好效果（见图14）。 实践表明配合其它护炉措施，堵炉缸温度升高部位的风口，有时是控制炉缸温度见效快的一个措施。 3.5停风凉炉 在炉缸侵蚀很严重时，要加强监护和分析，已出现危机情况，要果断采取停风凉炉措施，防止炉缸烧穿。待热电偶温度（或水箱水温差）下来，经过综合分析判断，若无烧穿危险，可采取堵风口、增加含钛入炉料、提高冷却水量等措施，酌情考虑送风。送风后，采取其它一系列护炉措施，维护好炉缸。 首钢水钢2号高炉（1200m3）2011年9月26日投产，但投产仅半年多后炉缸侧壁标高10.225m处的1003号热电偶温度急剧上升至975℃；二段20号、21号、22号（南渣口正下方）冷却壁温差由0.4℃急剧上升至0.9℃和1℃；9.53m标高，插入深度560mm的9002号热电偶上升至980℃，利用计划检修机会对炉缸三段开孔压浆护炉，但灌不进泥浆。在计划休风恢复后，9002号热电偶又上升至1025℃，高炉被迫休风凉炉。休风凉炉后，采取了增加铁中含[Ti]量（由0.289%到0.308%）、提高水温差高的冷却壁水压（水压由0.3MPa提至1.0MPa以上）、顶压由90kPa降至80kPa、减风至2000m3/min水平、停止富氧、综合冶炼强度由1.024t/m3.d降至0.87t/m3.d、堵侧壁温度高方向的13号风口，并缩小进风面积（由0.2335m2缩至0.2120m2）、缩小矿批至19t/批等措施后，9002号、1003号热电偶温度逐步下降，最高点1003号热电偶在690~715℃之间波动，趋于稳定。 通过这次实践水钢认识到，虽然高炉投产时间不长，但炉缸受到了严重侵蚀，应引起高度警惕，制定了该高炉特护措施，其中炉缸温度及水温差控制要求见表6和表7。 2013年1月9日3段29号冷却壁水温差升至1.28℃，根据特护要求，果断再次凉炉58h。送风恢复后，水温差没有明显下降，到1月15日，3段29号冷却壁水温差再次超过1.1℃，被迫休风堵风口、常压维持生产。即使这样29号冷却壁水温差仍维持在1.05℃左右，炉缸处于高危状态，为了安全生产，被迫停炉大修，经拆炉测定有几处砖衬残余厚度仅剩80mm-150mm。 首钢水钢2号高炉的护炉实践说明，在炉缸侵蚀很严重或出现危机情况时，要果断采取停风凉炉措施，它有助于防止炉缸烧出事故；停风凉炉是一种较剧烈的护炉措施，已被迫采取停风凉炉的高炉，要进一步强化护炉措施，以确保安全生产，若仍控制不住炉缸温度升高。 4  结语 （1）炉缸烧穿是炼铁生产中最严重的安全事故之一，具有很大的危害性。炉缸热流强度（或温度）应设定报警值、警戒值等控制范围。要随时掌握炉缸各个部位的温度变化，根据炉缸侵蚀情况及时采取相应措施，搞好炉缸维护。 当炉缸热流强度超过极限值后，会出现冷却壁水温差（或热流强度、热电偶温度）急剧升高控制不住的情况，这一般是炉缸烧穿前的征兆。预防炉缸烧穿就要在炉缸侵蚀不严重情况下，及时采取护炉措施，始终控制炉缸温度在安全范围内进行生产，使其不要处于危险状态。 （2）要掌握好高炉产量水平与炉缸寿命，或与已采取的护炉措施力度之间的关系，既有利于高炉长寿，也有利于取得较好的经济指标。 （3）在炉缸受到侵蚀时，采用含钛炉料护炉是有效的，它可以在侵蚀严重部位形成保护层。在出现停止（或较少）加入含钛炉料炉缸温度有升高情况时，最好采取长期加入含钛炉料措施，制止住炉缸温度反复升高情况。含钛炉料加入量在一定范围内，通过搞好原燃料质量和管理、调整好基本制度、搞好操作、保持全风和适宜的炉温，可以取得护炉、顺稳双效结果。含钛炉料入炉量过多时，将使操作难度加大，指标也会受到影响。 （4）实践表明在炉缸局部温度较高、不易控制时，在采取适当控制产量、加入含钛炉料护炉措施的同时，提高冷却强度（或降低供水温度）、临时堵温度升高部位的风口，是控制炉缸温度见效快的配合措施。 （5）在炉缸受到很严重侵蚀或出现危机情况时，要果断停风凉炉；已被迫采取停风凉炉的高炉，为确保安全生产，要进一步强化护炉措施，若仍控制不住炉缸温度升高趋势、处于危机状态，要考虑停炉大修。 5  参考文献 [1] 张寿荣，于仲杰等编著.高炉失常与事故处理[M].北京：冶金工业出版社,2012. [2] 徐矩良，刘琦. 高炉事故处理一百例[M]. 北京：冶金工业出版社,  1986. [3]刘云彩.预防高炉炉缸烧穿[J].中国冶金,2013年第6期. [4] 于仲杰.武钢对高炉长寿问题的认识（内部资料）,2012.4. [5] 万雷，龚鑫等.迁钢高炉炉缸维护技术[J].炼铁,2015年5期. [6] 梅钢2号高炉（第三代1280m3）长寿状况汇报（内部资料），2013.12.

高炉用炮泥是炼铁生产中重要的耐火材料，其使用性能要求复杂，任何单一的耐火材料都不能满足要求。高炉用炮泥的性能要求是什么?在使用过程中，炮泥存在哪些问题?选用炮泥应注意哪些方面?研究者对此进行了调研。 炮泥使用性能要求及其分类 高炉用炮泥是炼铁过程中用来封堵高炉出铁口的耐火材料，使用时用冶炼行业专业的设备———泥炮以一定的压力压入出铁口。炮泥在生产中起着重要的作用，它首先要很好地堵住铁口;其次，由它形成的铁口通道要保证平稳出铁;最后，要能保持出铁口有足够的深度，以保护炉缸。任何一项功能完成得不好，将引发事故，因此，对炮泥有如下要求： 一是良好的塑性，能顺利地从泥炮中堆入铁口，填满铁口通道。 二是具有快干、速硬性能，能在较短的时间内硬化，且具有高强度，这决定着两次出铁的最短时间间隔(这对强化冶炼且只有一个铁口的高炉来说有着重要的意义)和堵口后允许的最短退炮时间(这对保护泥炮嘴有重要的意义)。 三是开口性能好。此性能决定了炮泥填入后，在再次出铁时能不能顺利打开铁口，对正常出铁有重大影响。 四是耐高温和渣铁的侵蚀性能良好，在出铁过程中铁口通道孔径不应扩大，保证铁流稳定。 五是体积稳定性好且具有一定的气孔率，保证堵入铁口通道后，炮泥在升温过程中不出现过大的收缩而形成断裂，适宜的气孔率使炮泥中的挥发分能顺利地外逸而不出现裂缝，总之要保证铁口密封得好。 六是对环境不产生污染，为炉前工作创造良好的工作环境。 由于炮泥有以上使用性能的需要，任何单一的耐火材料都不能满足要求，通常采用几种原料配制而成。 目前根据所使用结合剂的不同，炮泥通常分为两类：有水炮泥和无水炮泥。 有水炮泥。有水炮泥以水作为结合剂。通常有水炮泥用于低压的中小高炉，最新的配方是由35%左右焦粉、20%~30%的黏土粉、10%~15%的沥青、5%~10%的熟料，加水15%左右混合后在碾泥机上研制。为适应高炉强化冶炼的需要，现在有水炮泥还添加碳化硅(SiC)、蓝晶石(Al2O3·SiO2，含Al2O362.92%、SiO237.08%)和绢云母(K2O+Na2O：3%~7%，SiO2：71%~77%，Al2O3：14%~18%)等。 无水炮泥。无水炮泥以脱晶蒽油、树脂等为结合剂。无水炮泥以其铁口通道内无潮湿现象、强度高、铁口深度稳定、出铁过程中孔径变小、不会造成跑大流等优点广泛应用于强化冶炼的大中型高炉。无水炮泥的配方为：20%~40%的焦粉、20%左右的黏土粉，10%左右的沥青，10%~30%的棕刚玉，10%的碳化硅，5%~7%的绢云母，13%~14%的结合剂(脱晶蒽油、树脂)。树脂炮泥的优点是焦化时间短，堵口后在20min时间内即可退炮，而且环境污染小。无水炮泥的配方中焦粉含量、沥青和棕刚玉的量是随着高炉炉容、顶压和强化程度而变的;炉容越大、顶压越高、强化冶炼的强度越大，焦粉量越低，沥青和棕刚玉的含量越高。 现代高炉炮泥的质量优化的重要原因在于使用了碳化硅、蓝晶石、绢云母、棕刚玉等。添加各种物质的原因如下： 碳化硅(SiC)：加碳化硅是利用它的耐侵蚀、抗高温氧化和抗热震等优良性能。 蓝晶石：加蓝晶石是利用其高温膨胀性控制线变化率，增加炮泥的黏结强度，提高炮泥的耐用性。 绢云母：加绢云母是利用其含有钾、钠等氧化物，使其烧成温度降低，因而使炮泥快干、速硬，缩短堵口后退炮时间(由不加绢云母的40min~50min缩短至加绢云母后的25min~30min)，它还能提高炮泥的塑性。 棕刚玉：加棕刚玉是利用其抗化学腐蚀性好的优点。 炮泥的选择应该根据炉容大小、顶压高低、强化程度、泥炮和开口机的工作能力以及炮泥的成本等因素来共同确定，而不能由某一因素决定。 高炉炮泥使用情况调研及分析 研究者对天钢、首秦、莱钢、新冶钢、济钢等国内部分钢企高炉的出铁制度情况及炮泥使用情况进行了调研，调研结果如表1和表2所示。 目前，国内高炉使用的炮泥有如下特点： 国内高炉所使用炮泥主要为国产有水炮泥和无水炮泥，价格根据厂家的不同有较大变化。 炮泥单次打泥量在250千克~500千克，不同高炉根据其操作水平的不同，打泥量有很大的变化，未形成统一的标准。 大部分高炉吨铁炮泥消耗量在0.5千克/吨~0.7千克/吨，铁口炮泥质量不稳定时会导致炮泥用量增加，如某钢企的3座高炉由于炮泥质量不稳定，其炮泥消耗量常年高达1.1千克/吨~1.3千克/吨铁。这不仅对正常出铁操作造成影响，而且使得出铁成本增加，最终导致炼铁生产成本增加。因此，高炉在选用炮泥的时候，要考虑炮泥质量的稳定性，保证高炉正常生产并降低生产成本。 国内高炉炮泥使用存在几大问题： 一是炮泥质量不稳定。炮泥在生产过程中由于工艺、设备的影响，生产的炮泥质量存在很大差异。即便是同一厂家生产的同种类的炮泥，不同生产批次间也存在质量差异。因此，在选用炮泥的过程中，要特别关注炮泥质量的变化，当炮泥质量变化时，及时采取相应的操作措施，保证生产的正常进行。 二是打泥压力高，有时打不动泥。打泥压力较低，说明炮泥的塑性较差，即马夏值过高。选用炮泥的时候，须要根据泥炮机的工作能力选用塑性合适的炮泥。 三是抗渣性能差。对于有水炮泥，决定其抗渣性能的组分是焦粉及碳化硅的含量。为提高有水炮泥抗渣性能，须要提高有水高炮泥中焦粉的含量或者碳化硅的含量。焦粉有构成炮泥骨架的作用，但是因其强度低而较氧化物骨料容易开口;焦粉还有提高炮泥的抗渣铁侵蚀能力的作用，但是加入量过高会造成炮泥强度降低。因此，对于有水炮泥，选用时须要限制其焦粉含量在35%左右，并适量添加碳化硅。对于无水炮泥，决定其抗渣性的组分是焦粉、棕刚玉和碳化硅含量，因此，无水炮泥在选用时，须要控制焦粉含量在20%~40%，Al2O3含量在10%~30%，碳化硅含量在10%左右。 四是炉墙与泥包结合处有红点，严重时易渗铁。研究者分析认为，出现此问题的原因是炮泥的体积密度不稳定，进入铁口通道后，升温过程中出现过大的收缩而造成断裂或者缝隙，使得铁口堵不严，易出现红点及渗铁。因此，在炮泥选用的时候，要重点关注其体积密度，根据生产条件的变化，采用体积密度和线性变化率满足要求的炮泥。

高炉炉缸炉底出现安全问题时，如何进行有效应对呢？以下方法是通过历届炼铁年会各大钢铁企业的做法进行了简单总结： 按照炉缸炉底安全出现的时间，可以分为炉役早期、中后期两种情况。 一、炉役早期，炉缸出现安全问题的做法： （1）   炉皮压浆：在炉皮预留的压浆孔，压入碳质泥浆，控制压力不要超过20kg/cm2，防止压力过大造成炉皮变形，根据不同的情况，选择打浆位置，一般情况下，铁口周边区域需要进行重点布置，防止出现明显的窜气； （2）   冷却壁与碳砖压浆：同炉皮压浆相比，冷却壁和内部碳砖之间的压浆作为可选项，主要是为了防止冷却壁和碳砖之间的填料不实。需要注意的是，炉役中后期不建议进行此种操作，因为此时碳砖残余厚度不均，压浆压力控制不好会造成碳砖破损及推向炉缸内部，加速了炉缸的破坏。 （3）   采用加钛炮泥，维护好铁口，减缓铁口位置区域的侵蚀。 二、炉役中后期，炉缸出现安全问题采用的做法包括： （1）   控制产量：按照日产的10%进行产能控制。经过3000m3左右的几座高炉控制炉缸水温差的效果来看，产能的10%能够兼顾经济技术指标和安全的需求，寻求一个平衡点。但对于不同的高炉，最优的产能控制比例会有所不同，需要各个高炉根据自身特点进行控制。 （2）   堵风口：堵风口的目的一方面在于控制产能，另一方面可以有效减小风口对应区域炉缸区域渣铁环流速度，减缓炉缸侵蚀； （3）   减小富氧率：富氧率越高，风口前理论燃烧温度越高，风口回旋区体积相应增加，渣铁回旋速度增加，造成炉缸冲刷严重，因此，应降低氧的使用量。 （4）   加钛护炉：加钛护炉有四种形式，即加钛矿护炉、加钛球护炉、风口喂钛线（粉）、使用含钛炮泥。从实际高炉解剖情况来看，钛形成的碳氮化钛（Ti（C，N））主要是沉积于炉底，还有一小部分在象脚区，短期内，在风口下部炉缸区域也会有一些碳氮化钛的存在。无论是加钛矿或者钛球护炉，妖气铁水中[Ti]含量不低于1.5%，才能起到一定的护炉效果。应对加钛效果进行长期的跟踪，计算炉缸残余钛量，从而评估护炉效果。 （5）   提高入炉焦炭粒度和性能，提高炉缸死焦堆透液性：焦炭质量提升，有利于炉缸死焦堆透液性的提升，从而可以减小边缘渣铁流动速度，减缓炉缸侵蚀速度。 （6）   控制入炉锌负荷和碱金属负荷：从高炉解剖的情况来看，高炉从风口下部区域到象脚区，都存在一定的环裂，裂缝中经检测存在一定的碱金属或锌，根据赵宏博博士的研究发现，碱金属钾沉积于碳砖等炉衬中时，体积膨胀50%，由此造成炉衬剥落和碳砖的脆化等现象。因此，有效控制碱金属入炉负荷，能够有效降低炉缸环裂和侵蚀速度。 （7）   加强风口和冷却壁漏水监测，如有损坏，及时更换。通过英国两座高炉风口漏水情况的跟踪，当风口漏水时间超过7天后，碳砖侵蚀速度就会明显加快，超过14天后，炉缸热电偶出现问题的概率大大提升。因此，风口和冷却壁漏水时，应及时更换或者进行截停（冷却壁水管）处理。 三、加强监测 需要说明的一点是，目前炉缸侵蚀普遍存在，如何认定炉缸侵蚀是否存在严重威胁正常生产呢？我觉得首先要加强炉缸安全监控。推荐一体化炉缸安全监控体系，内容包括： （1）   炉缸炉底侵蚀在线监控：利用热电偶、水温差等参数，对炉缸侵蚀的实时状态进行检测，能够有效监控炉缸和炉底残余厚度，直观明了。 （2）   炉缸水温差热负荷在线监控：通过安装水温传感器，实时在线监控炉缸水温差热流强度的变化，从而达到有效监控的目的。 （3）   炉皮温度在线监控：通过利用无线炉皮温度传感器，实时在线监控炉皮温度的变化，尤其是炉役中后期，热电偶损坏严重，炉皮温度监控十分必要，是对炉缸安全监控的必要补充。 （4）   风口和炉身冷却壁热流强度和漏水监控：通过冷却壁水流量、水温差的实时在线监控，能够有效监控冷却壁是否漏水，避免冷却壁漏水对炉缸造成较大影响。 （5）   死焦堆状态模型：能够实时在线监控死焦堆的状态，即沉坐或者浮起，从而判断炉缸边缘渣铁流动造成的冲刷侵蚀是否严重。 （6）   炉缸活跃度在线监控：通过实时在线监控炉芯温度、部分炉缸温度以及炉缸内渣铁残留量，在线监控炉缸活跃度。 以上做法和建议是经过验证，适合一部分高炉，各高炉可根据实际情况，有选择的进行操作，并根据效果进行适当调整。

导语 如果你问化工人，今年什么最热?回答肯定是环保。最近，随着中央环保部门进驻地方，很多化工厂，煤化厂都关门大吉了。有问题要解决，但是不能一刀切。 你对脱硫脱销的技术了解多少呢?你知道现在有什么新的治理废气的技术吗?不要着急，小七已经给大家整理好了27种脱硫脱硝工艺，现在就跟着小七来了解一下吧! 吐血整理，记得收藏! 脱硫技术 目前烟气脱硫技术种类达几十种，按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。湿法脱硫技术较为成熟，效率高，操作简单，目前在工业中应用较多。 湿法脱硫技术 湿法脱硫技术比较成熟，生产运行安全可靠，在众多的脱硫技术中，始终占据主导地位。 湿法烟气脱硫技术为气液反应，反应速度快，脱硫效率高，一般均高于90%，技术成熟，适用面广。 但是，生成物是液体或淤渣，较难处理，设备腐蚀性严重，洗涤后烟气需再热，能耗高，占地面积大，投资和运行费用高。系统复杂、设备庞大、耗水量大、一次性投资高，一般适用于大型电厂。 常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。 石灰石/石灰-石膏法 是利用石灰石或石灰浆液吸收烟气中的SO2，生成亚硫酸钙，经分离的亚硫酸钙(CaSO3)可以抛弃，也可以氧化为硫酸钙(CaSO4)，以石膏形式回收。是目前世界上技术最成熟、运行状况最稳定的脱硫工艺，脱硫效率达到90%以上。 目前传统的石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺在现在的中国市场应用是比较广泛的，其采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。对比石灰石法脱硫技术，双碱法烟气脱硫技术则克服了石灰石—石灰法容易结垢的缺点。 间接石灰石-石膏法 利用钠碱、碱性氧化铝(Al2O3·nH2O)或稀硫酸(H2SO4)吸收SO2，生成的吸收液与石灰石反应而得以再生，并生成石膏。 该法操作简单，二次污染少，无结垢和堵塞问题，脱硫效率高，但是生成的石膏产品质量较差。 柠檬吸收法 柠檬酸(H3C6H5O7·H2O)溶液具有较好的缓冲性能，当SO2气体通过柠檬酸盐液体时，烟气中的SO2与水中H发生反应生成H2SO3络合物,SO2吸收率在99%以上。 这种方法仅适于低浓度SO2烟气，而不适于高浓度SO2气体吸收，应用范围比较窄。 海水脱硫法 海水呈碱性,碱度1.2～2.5mmol/l,因而可用来吸收SO2达到脱硫的目的。 海水洗涤SO2 产生的CO2也应驱赶尽,因此必须设曝气池,在SO2-3氧化和驱尽CO2并调整海水pH值达标后才能排入大海。净化后的烟气再经气-气加热器加温后,由烟囱排出。 海水脱硫的优点颇多,吸收剂使用海水,因此没有吸收剂制备系统,吸收系统不结垢不堵塞,吸收后没有脱硫渣生成,这就不需要脱硫灰渣处理设施。脱硫率可高达90%投资运行费用均较低。因此,世界上一些沿海国家均用此法脱硫,其中以挪威和美国用得最多,我国深圳西部电厂应用此法脱硫,效果良好。 双碱法 双碱法是由美国通用汽车公司开发的一种方法,在美国它也是一种主要的烟气脱硫技术。它是利用钠碱吸收SO2、石灰处理和再生洗液,取碱法和石灰法二者的优点而避其不足,是在这两种脱硫技术改进的基础上发展起来的。双碱法的操作过程分三段:吸收、再生和固体分离。 双碱法的优点在于生成固体的反应不在吸收塔中进行,这样避免了塔的堵塞和磨损,提高了运行的可靠性,降低了操作费用,同时提高了脱硫效率。它的缺点是多了一道工序,增加了投资 磷铵复合肥法 这种脱硫方法是我国独创的,它是活性炭法的延伸。活性炭一级脱硫之后，磷灰石经酸处理获得10%浓度的H2PO4,加NH3得(NH4)2HPO4，再用用(NH4)2HPO4溶液进行第二级脱硫，通空气氧化并加NH3中和生成复合肥料磷酸氢二铵和硫铵，经干燥成粒,就成为含N+P2O5在35%以上的磷铵复合肥料。总脱硫率可达95%。 此项脱硫技术,在我国豆坝电厂中试处理5000m/h烟气,运行可靠,效果良好。此法回路中无堵塞现象,副产品复合肥料也有较好的销售市场但系统仍复杂,投资也比湿式石灰石膏法大。 氧化镁脱硫法 用氧化镁浆液洗涤SO2烟气时，可生成含结晶水的亚硫酸镁和硫酸镁(由氧化副反应生成)。将生成物从吸收液中分离出来，进行干燥，除去结晶水，然后将氧化镁得以再生并制成浆液循环使用，释放出的浓缩的SO2高浓气体进一步回收。 整个脱硫过程不产生大量脱硫废渣，产物可得到有效回收，是一种清洁少废的闭环工艺。 由于氧化镁的水解产物溶解度和反应活性都要优于氧化钙，因此在达到相同脱硫率的条件下，其脱硫剂与硫的摩尔比要低于石灰石或石灰。同时，由于氧化镁的分子量低于石灰石或氧化钙，即使在相同的脱硫效率下，其脱硫剂用量也要少于钙脱硫剂，因此其运行费用较低。 氧化镁脱硫技术是一种成熟度仅次于钙法的脱硫工艺，氧化镁脱硫工艺在世界各地都有非常多的应用业绩，其中在日本已经应用了100多个项目，台湾的电站95%是用氧化镁法，另外在美国、德国等地都已经应用，并且目前在我国部分地区已经有了应用的业绩。 干法烟气脱硫法 典型的干法脱硫系统是将脱硫剂(如石灰石、白云石或消石灰)直接喷入炉内。在高温下煅烧时，脱硫剂形成多孔的氧化钙颗粒，它和烟气中的SO2反应生成硫酸钙，达到脱硫的目的。 干法脱硫技术的工艺过程简单，无污水、污酸处理问题，能耗低，特别是净化后烟气温度较高，有利于烟囱排气扩散，不会产生“白烟”现象，净化后的烟气不需要二次加热，腐蚀性小。但是，脱硫效率较低，设备庞大、投资大、占地面积大，操作技术要求高。 干法烟气脱硫技术在钢铁行业中已经应用于大型转炉和高炉，对于中小型高炉该方法则不太适用。 常用的干法烟气脱硫技术有活性碳吸附法、电子束辐射法、荷电干式吸收剂喷射法、金属氧化物脱硫法等。 活性炭吸附法 SO2被活性碳吸附并被催化氧化为三氧化硫(SO3)，再与水反应生成H2SO4，饱和后的活性碳可通过水洗或加热再生，同时生成稀H2SO4或高浓度SO2。可获得副产品H2SO4，液态SO2和单质硫，即可以有效地控制SO2的排放，又可以回收硫资源。 技术经西安交通大学对活性炭进行了改进，开发出成本低、选择吸附性能强的ZL30，ZIA0，进一步完善了活性炭的工艺，使烟气中SO2吸附率达到95.8%，达到国家排放标准。 电子束辐射法 用高能电子束照射烟气，生成大量的活性物质，将烟气中的SO2和氮氧化物氧化为SO3和二氧化氮(NO2)，进一步生成H2SO4和硝酸(NaNO3)，并被氨(NH3)或石灰石(CaCO3)吸收剂吸收 。 电子束法脱硫技术用于火电厂不仅投资和运行费用低,可实现硫、氮的资源化利用,无废弃物排放,而且工艺流程短,占地面积小,对新老电厂都适用。同时,在用于城市垃圾焚烧烟气处理方面,它还有处理汞和二口恶英的独特功效。电子束脱硫技术已经在我国展现出良好的应用前景。 荷电干式吸收剂喷射脱硫法(CDSI) 吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区，使吸收剂带有静电荷，当吸收剂被喷射到烟气流中，吸收剂因带同种电荷而互相排斥，表面充分暴露，使脱硫效率大幅度提高。 此方法无设备污染及结垢现象，不产生废水废渣，副产品还可以作为肥料使用，无二次污染物产生，脱硫率大于90%，而且设备简单，适应性比较广泛。 但是此方法脱硫靠电子束加速器产生高能电子;对于一般的大型企业来说，需大功率的电子枪，对人体有害，故还需要防辐射屏蔽，所以运行和维护要求高。 目前，四川成都热电厂建成一套电子脱硫装置，烟气中SO2的脱硫达到国家排放标准。 金属氧化物脱硫法 因为SO2比较活泼，氧化锰(MnO)、氧化锌(ZnO)、氧化铁(Fe3O4)、氧化铜(CuO)等氧化物对SO2具有较强的吸附性，在常温或低温下，金属氧化物对SO2起吸附作用，高温情况下，金属氧化物与SO2发生化学反应，生成金属盐。然后对吸附物和金属盐通过热分解法、洗涤法等使氧化物再生。 这种干法脱硫，虽然没有污水、废酸，不造成污染，但是此方法也没有得到推广，主要是因为脱硫效率比较低，设备庞大，投资比较大，操作要求较高，成本高。该技术的关键是开发新的吸附剂。 脉冲电晕等离子体脱硫 脉冲电晕等离子法烟气脱硫脱硝技术(简称PPCP技术)，是利用烟气中高压脉冲电晕放电产生的高能活性粒子，将烟气中的SO2和NO3氧化为高价态的硫氧化物和氮氧化物，与水蒸气和注入反应器的氨反应生成硫铵和硝铵，属干法脱硫技术。 脉冲电晕等离子脱硫技术工程投资及运行费用相对经济;能同时去除90%的二氧化硫和70%的氮氧化物，避免将来建设脱除氮氧化物装置的重复投资;不产生废水、废渣等二次污染物; 副产物是硫酸铵硝酸铵，可用作优质农肥;实现了氮硫资源的综合利用和自然生态循环。 烟气循环流化床法 德国鲁奇公司在70年代开发了循环流化床脱硫技术，在循环流化床中加入脱硫剂-石灰石已达到脱硫的目的。 由于流化床具有传质和传热的特性，所以在有效的吸收SOx的同时还能除掉HCl和HF等有害气。 可通过喷水将床稳控制在最佳反应温度下，通过物料的循环使脱硫剂的停留时间增长，大大提高钙利用率和反应器的脱硫效率。用此法可处理高硫煤，在Ca/S为1-1.5时，能达到90-97%的脱硫效率。 与湿法相比，结构简单，造价低，约为湿法投资的50%。 由于采用干式运行，运行可靠，产生的最终固态产物易于处理。 硫化床技术的应用，增加了脱硫剂和烟气的接触时间，提高脱硫率，降低Ca/S比，减少脱硫剂损耗。 回流式循环流化床 与Lurgi公司的工艺相比，RCFB工艺主要在吸收塔的流场设计和塔顶结构上做了较大改进，在吸收塔上部出口区域布置了独创的回流板。 RCFB吸收塔中一部分烟气产生回流，提高了吸收剂的利用率和脱硫效率。另外，吸收塔内产生回流使得塔出口的含尘浓度大大降低。一般说来，塔内部回流的固体物量为外部再循环量的30%～50%。这样便大大减轻了除尘器的负荷。 与常规的循环流化床及喷雾吸收塔脱硫技术相比，石灰耗量(费用)有极大降低;维修工作量少，设备可用率很高;运行灵活性很高，可适用于不同的SO2含量(烟气)及负荷变化要求;不需增加锅炉运行人员;由于设计简单，石灰耗量少，维修工作量小，投资与运行费用较低，约为石灰-石膏工艺技术的60%;占地面积小，适合新老机组，特别是中、小机组烟气脱硫地改造。 气体悬浮吸收烟气脱硫工艺 GSA工艺与其他烟气循环流化床工艺相似，只是所用的脱硫剂不是干消化石灰，而是石灰浆。 床料高倍率循环(约100倍)，因此保证吸收剂与烟气充分接触，提高吸收剂的利用率;流化床床料浓度高达500～2000g/m3，约为普通流化床床料浓度的50～100倍;烟气在反应器及旋风分离器中停留时间短(3～5s);脱硫率高达90%以上;吸收剂利用率高，消耗量少，Ca/S=1.2;运行可靠，操作简便，维护工作量少，基建投资相对较低。 以上几种SO2烟气治理技术目前应用比较广泛的，虽然脱硫率比较高，但是工艺复杂，运行费用高，防污不彻底，造成二次污染等不足，与我国实现经济和环境和谐发展的大方针不相适应，故有必要对新的脱硫技术进行探索和研究。 半干法脱硫技术 半干法脱硫技术是把石灰浆液直接喷入烟气，或把石灰粉和烟尘增湿混合后喷入烟道，生成亚硫酸钙、硫酸钙干粉和烟尘的混合物。 半干法脱硫技术是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法，其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间，该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。 这种技术投资少、运行费用低，脱硫率虽低于湿法脱硫技术，但仍可达到70%，并且腐蚀性小、占地面积少，工艺可靠，具有很好的发展前景。 半干法脱硫包括喷雾干燥法脱硫、半干半湿法脱硫、粉末一颗粒喷动床脱硫等。 喷雾干燥法 喷雾干燥脱硫方法是利用机械或气流的力量将吸收剂分散成极细小的雾状液滴，雾状液滴与烟气形成比较大的接触表面积，在气液两相之间发生的一种热量交换、质量传递和化学反应的脱硫方法。 一般用的吸收剂是碱液、石灰乳、石灰石浆液等，目前绝大多数装置都使用石灰乳作为吸收剂。一般情况下，此种方法的脱硫率65%～85%。 此法脱硫是在气、液、固三相状态下进行，工艺设备简单，生成物为干态的CaSO 、CaSO ，易处理，没有严重的设备腐蚀和堵塞情况，耗水也比较少。但是，自动化要求比较高，吸收剂的用量难以控制，吸收效率不是很高。所以，选择开发合理的吸收剂是解决此方法面临的新难题。 半干半湿法 半干半湿法是介于湿法和干法之间的一种脱硫方法，其脱硫效率和脱硫剂利用率等参数也介于两者之间，该方法主要适用于中小锅炉的烟气治理。 这种技术投资少、运行费用低，脱硫率虽低于湿法脱硫技术，但仍可达到70%tn，并且腐蚀性小、占地面积少，工艺可靠。工业中常用的半干半湿法脱硫系统与湿法脱硫系统相比，省去了制浆系统，将湿法脱硫系统中的喷入Ca(OH)：水溶液改为喷入CaO或Ca(OH)：粉末和水雾。 与干法脱硫系统相比，克服了炉内喷钙法SO2和CaO反应效率低、反应时间长的缺点，提高了脱硫剂的利用率，且工艺简单，有很好的发展前景。 粉末-颗粒喷动床半干法 含SO2的烟气经过预热器进入粉粒喷动床，脱硫剂制成粉末状预先与水混合，以浆料形式从喷动床的顶部连续喷人床内，与喷动粒子充分混合，借助于和热烟气的接触，脱硫与干燥同时进行。 脱硫反应后的产物以干态粉末形式从分离器中吹出。这种脱硫技术应用石灰石或消石灰做脱硫剂。具有很高的脱硫率及脱硫剂利用率，而且对环境的影响很小。 但进气温度、床内相对湿度、反应温度之间有严格的要求，在浆料的含湿量和反应温度控制不当时，会有脱硫剂粘壁现象发生。 旋转喷雾工艺 浆液经高速旋转被雾化成极微小的液滴(30-80微米)，均匀地被喷入塔内反应区。原烟气经过烟气分配器进入塔内吸收区，与雾化的石灰浆液液滴充分接触，烟气中的酸性物质很快被吸收中和，与此同时水分蒸发，极短时间内完成雾化、吸收和干燥。 干燥的含粉尘气体进入袋式除尘器进一步脱硫除尘后经烟囱排放。 旋转喷雾脱硫，SO2脱除率高，SO3、HCL、HF和PM2.5排放的整体减少，投资本钱低，辅助能耗低，系统可用性高，运行及维护本钱低，耗水量低，固有的氧化汞排放较低，无废水排放。 新兴烟气脱硫技术 最近几年，科技突飞猛进，环境问题已提升到法律高度。我国的科技工作者研制出了一些新的脱硫技术，但大多还处于试验阶段，有待于进一步的工业应用验证。 硫化碱脱硫法 由Outokumpu公司开发研制的硫化碱脱硫法主要利用工业级硫化纳作为原料来吸收SO2工业烟气，产品以生成硫磺为目的。反应过程相当复杂，有Na2SO4、Na2SO3、Na2S203、S、Na2Sx等物质生成，由生成物可以看出过程耗能较高，而且副产品价值低。 华南理工大学的石林经过研究表明过程中的各种硫的化合物含量随反应条件的改变而改变，将溶液pH值控制在5.5—6.5之间，加入少量起氧化作用的添加剂TFS，则产品主要生成Na2S203，过滤、蒸发可得到附加值高的5H 0·Na2S203，，而且脱硫率高达97%，反应过程为：SO2+Na2S=Na2S203+S。此种脱硫新技术已通过中试，正在推广应用。 膜吸收法 以有机高分子膜为代表的膜分离技术是近几年研究出的一种气体分离新技术，已得到广泛的应用，尤其在水的净化和处理方面。中科院大连物化所的金美等研究员创造性地利用膜来吸收脱出SO2气体，效果比较显著，脱硫率达90%。 过程是：他们利用聚丙烯中空纤维膜吸收器，以NaOH溶液为吸收液，脱除SO2气体，其特点是利用多孔膜将气体SO2气体和NaOH吸收液分开，SO2气体通过多孔膜中的孔道到达气液相界面处，SO2与NaOH迅速反应，达到脱硫的目的。此法是膜分离技术与吸收技术相结合的一种新技术，能耗低，操作简单，投资少。 微生物脱硫法 根据微生物参与硫循环的各个过程，并获得能量这一特点，利用微生物进行烟气脱硫，其机理为：在有氧条件下，通过脱硫细菌的间接氧化作用，将烟气中的SO2氧化成硫酸，细菌从中获取能量。 生物法脱硫与传统的化学和物理脱硫相比，基本没有高温、高压、催化剂等外在条件，均为常温常压下操作，而且工艺流程简单，无二次污染。 国外曾以地热发电站每天脱除5t量的H：S为基础;计算微生物脱硫的总费用是常规湿法50%。无论对于有机硫还是无机硫，一经燃烧均可生成被微生物间接利用的无机硫SO2，因此，发展微生物烟气脱硫技术，很具有潜力。 四川大学的王安等人在实验室条件下，选用氧化亚铁杆菌进行脱硫研究，在较低的液气比下，脱硫率达98%。 各种各样的烟气脱硫技术在脱除SO2的过程中取得了一定的经济、社会和环保效益，但是还存在一些不足，随着生物技术及高新技术的不断发展，电子束脱硫技术和生物脱硫等一系列高新、适用性强的脱硫技术将会代替传统的脱硫方法。 脱硝技术 常见的脱硝技术中，根据氮氧化物的形成机理，降氮减排的技术措施可以分为两大类： 一类是从源头上治理。控制煅烧中生成NOx。 其技术措施： ①采用低氮燃烧器; ②分解炉和管道内的分段燃烧，控制燃烧温度; ③改变配料方案，采用矿化剂，降低熟料烧成温度。 另一类是从末端治理。控制烟气中排放的NOx 。 其技术措施： ①“分级燃烧+SNCR”，国内已有试点; ②选择性非催化还原法(SNCR)，国内已有试点; ③选择性催化还原法(SCR)，目前欧洲只有三条线实验; ④SNCR/SCR联合脱硝技术，国内水泥脱硝还没有成功经验; ⑤生物脱硝技术(正处于研发阶段)。 国内的脱硝技术，尚属探索示范阶段，还未进行科学总结。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行是否可靠?脱硝效率、运行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。 选择性催化还原(SCR)脱硝技术 SCR脱硝工艺是利用催化剂，在一定温度下(270~400℃)，使烟气中的NOx与来自还原剂供应系统的氨气混合后发生选择性催化还原反应，生成氮气和水，从而减少NOx的排放量，减轻烟气对环境的污染。 选择性催化还原技术(SCR) 是目前最成熟的烟气脱硝技术。目前世界上流行的 SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR 2种。此2种方法都是利用氨对NOx的还原功能 ,在催化剂的作用下将 NOx (主要是NO)还原为对大气没有多少影响的 N2和水 ,还原剂为 NH3。 选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术 SNCR 方法主要是将含氮的还原剂(尿素、氨水或液氨)喷入到温度为850～1100℃ 的烟气中，使其发生还原反应，脱除NOx，生成氮气和水。由于在一定温度范围及有氧气的情况下，含氮还原剂对NOx的还原具有选择性，同时在反应中不需要催化剂，因此称之为选择性非催化还原。SNCR系统的主要设备均采用模块化设计，主要有还原剂储存与输送模块、稀释水模块、混合计量模块、喷射模块组成。 SNCR-SCR联合工艺脱硝技术 SNCR/SCR联合工艺是将SNCR技术与SCR技术联合应用，即在炉膛上部850～1100℃的高温区内，以尿素等作为还原剂，还原剂通过计量分配和输送装置精确分配到每个喷枪，然后经过喷枪喷入炉膛，实现NOx的脱除，过量逃逸的氨随烟气进入炉后装有少量催化剂的SCR脱硝反应器，实现二次脱硝。 SNCR/SCR混合法脱硝系统主要由还原剂存储与制备、输送、计量分配、喷射系统、烟气系统、SCR脱硝催化剂及反应器、电气控制系统等几部分组成 电子束联合脱硫脱硝技术 利用阴极发射并经电场加速形成高能电子束，这些电子束辐照烟气时产生自由基，再和SOx和NOx反应生成硫酸和硝酸，在通入氨气(NH3)的情况下，产生(NH4)2SO4和NH4NO3氨盐等副产品。脱硫率90%以上，脱硝率80%以上。 这种技术可以同时脱除烟气中的SOx和NOx，对烟气的条件有较好的适应性和负荷跟踪，副产品为硫酸铵和硝酸铵的混合物，可以做肥料。但耗电量大(约占厂用电的2%)，运行费用高。 目前国内多为单独脱硫脱硝技术，这种方式造成设备重复建设，能耗大，人员成本、运行成本高，而同时脱硫脱硝技术则可以在一定程度上避免此类问题的发生。

钢铁企业的效益，就是把采购上来的铁原料通过烧结机、竖炉、高炉、转炉、轧机等工艺设备，分别加工成烧结矿、球团矿、生铁、钢坯、钢材等中间产品和终端产品，再通过外销取得的综合差价，也可以说是取得的加工费用，称之为钢铁企业的直接利润。这种直接利润受市场行情影响比较大，也可以说是不可控的。 但是，在钢铁联合企业的全流程生产过程中，在烧结、高炉、炼钢、轧钢各工序还存在几种附属产品，如：烧结的余热、高炉的余压、煤气和水渣；炼钢的煤气、余热、钢渣；轧钢的余热等，综合回收好了，可产生不错的效益！而且这种效益不管市场行情如何，只要企业还在生产，这种效益是踏踏实实的存在，是固定不变的，也不会受市场行情的波动产生影响。特别是在市场行情低迷的情况下，那个企业在这方面做的好（设备配置的好），就可以立于不败之地，或者说是比其他企业亏得少。 下面从几个主要方面分别阐述一下各自的效益： 以下计算按照某钢铁厂项目新生产线装备配置的标配产量计算，并且各厂产量和各种介质的回收按照“就小不就大”的原则进行计算，烧结5300t，高炉炼铁3100t，炼钢3100t，轧钢3100t（不考虑钢铁料消耗和成材率）。而各种介质在各生产环节上的自用，按照“就大不就小”的原则进行计算。 一、煤气发电 1、煤气发生量 【1】高炉煤气发生量： 高炉在冶炼过程中，需要加入一定比例的焦炭和煤粉等燃料，通过这些燃料的燃烧，去熔化铁矿石等原料，并产生大量的co、H2等还原性气体来还原铁原料中的氧化铁，从而达到把铁原料中的铁给还原出来。在这个过程中，会富余大量的co，也就是我们所说的煤气。 这些富余下来的煤气，除了提供钢铁企业其它工序的热能以外，还会剩余一部分，可用来发电。发出的电，又可以抵扣钢铁企业从电网上所用的电能。从而降低钢铁企业的制造费用，间接的增加了钢铁企业的利润，也就是本篇文章所分析的附加利润或附属产品的利润。 理论上讲，吨铁最多可以产生1750m3的煤气。但是，根据钢铁企业所用燃料质量不同、炉子大小不同、装备选型不同、风机配备大小不同、以及企业采购的原料不同、工长操作水平高低，都会影响煤气的回收率。根据经验和“就小不就大”的保守计算方法，在此我们暂定为1600m3/t铁。 【2】转炉煤气发生量： 转炉煤气发生量按照Co含量的不同，理论上为70～140m3/t钢。在此折中，或者按烤包使用方便考虑，按吨钢回收80m3计算（Co的浓度比较高，热值约为高炉煤气的两倍）。 由于高炉煤气和转炉煤气热值不同，折算为高炉煤气为80×1400/750＝150m3/t钢（铁）。 综上所述，吨铁煤气发生量：【1】＋【2】＝1600＋150＝1750m3/t铁。 2、各工序使用量：（与回收相反，使用量按照“就大不就小”的原则计算） ①高炉热风炉自用，理论上使用煤气发生量的40%，（热风炉按三个计算，一烧、一送、一保温）：1600×40%＝640m3/t铁。 ②烧结点火使用量，理论上吨矿60m3。折算到铁，入炉矿品位按57%，矿比为1.75，烧结矿返粉按12%，则吨铁（矿）消耗为1.75×60/（1-12%）＝120m3/t铁。 ③白灰使用量，理论上吨灰使用1600m3，（龙海白灰300t）。则吨铁消耗为1600×300/3100＝155m3。 ④轧钢加热炉使用量，热送：150～200m3，取大值200m3/t钢；冷送：360～430m3，取大值430m3/t钢；在此按热送200m3/t钢计算。 ⑤烤铁包使用量，按某钢铁厂新线估算120m3/t铁计算。 ⑥喷煤使用量，按某钢铁厂新线估算40m3/t铁计算。 ⑦炼钢自用（烤大包、中包等）约40m3/t转炉煤气，因此外送煤气折成高炉煤气75m3/t铁。 各工序使用量：①＋②＋③＋④＋⑤＋⑥＋⑦＝1350m3/t铁。 3、吨铁煤气富余量： 1750—1350＝400m3/t。 4、普通发电机组 理论上4m3煤气发一度电，实际生产中需要4.2m3煤气发一度电。那么，富余的400m3煤气吨铁可发电为：400/4.2＝95KWH。 综上所述，某钢铁厂项目老生产线三座350m3小高炉产量按3150t计算，富余煤气每小时可发电95×3150/24＝12468.75KWH。也就是说，可配套一座1.2万KW的电厂。 新生产线一座880m3产量与老生产线相同，也可以配套一座1.2万KW的电厂。 某钢铁厂项目如果一条生产线生产，产能120万吨，那么一年仅煤气回收一项，产生的效益可达120万×95KWH×0.6元/KWH＝6240万元。 折合到吨铁：95KWH×0.6元/KWH＝57元/t 如果老生产线的三座小高炉置换成一座1260m3（我们可以参照成熟炉型，建一座1296m3的高炉，日产量可达4200吨以上）产量按4000吨计算，产能为140万吨，再加上880m3高炉的产能120万吨。那么煤气发电可产生的效益为（120＋140）×95×0.6＝14820万元，约为1.5亿元。 三座小高炉置换成一座大高炉，两条生产线生产，产能提高后可建一座超高温、超高压的发电机组，因为这种机组与普通机组相比，每度电可节省一立方煤气，从而可以多发电，多产生效益。吨铁还按富余400m3煤气计算，吨铁可发电400/3.2＝125KWH。 两条生产线产能还按260万吨计算，那么一年煤气发电产生的效益为260万×125KWH×0.6元＝19500万元。 潜力： 我们可以算一笔帐：如果发电的话，收益是1.95亿元。倘若剩余的10亿方煤气全部用来生产化工产品，比如乙二醇，可生产131万吨（仅按煤气量计算，当然还要加氢），有专家测算：年产10万吨乙二醇，按市场价7000元计，扣除发电后年利润为2.5亿元。由此可见，剩余煤气当作化工原料气，潜力巨大。 二、高炉喷煤由洗精煤改为全烟煤 由于洗精煤和烟煤的价格在市场上最少相差100—200元/t，而且精煤和烟煤在高炉使用上的效果相差不是很大，如果高炉喷煤由精煤改为全烟煤的话，一年下来可节省大量的费用，从而产生不错的额外效益。 从武安现有的十六家钢铁企业来说，由于高炉建设的比较早，当时的喷煤设备和工艺技术还达不到使用全烟煤的水平。不过武安的大部分企业已经发现了这种潜在的利润点，在生产过程中已经尝试着添加一部分烟煤，但最多配比不超过30%（烟煤中挥发分过高，配比太高容易发生爆炸等安全事故）。 随着喷煤技术的发展，武安（目前武安鑫汇的1080m3、裕华的6#、7#高炉和明芳的一座高炉等几座高炉也改为全烟煤设计的喷煤）和全国各地在最近几年新上的高炉，已经采用了这种全烟煤的技术和设备。 以邢台某钢铁厂项目一条生产线测算，吨铁按160Kg计算，那么一年可节省：120万×0.160t×100元＝2000万元。 折合到吨铁：0.16t/t×100元/t＝16元/t 潜力：最近中钢研与邢钢签定了低碳富氢炼钢协议，主要是焦炉煤气喷吹炼钢。利用焦炉煤气中的氢气炼钢，最重要的环保意义是超低排放。同时，大幅度降低了焦炭消耗。 三、烧结余热回收 烧结的余热回收可分为两种模式：一是把烧结矿（和大烟道）中的热量在环冷（带冷）机上回收，通过锅炉产生蒸气，送到发电机组直接转换为电能；二是产生蒸气后不用送到发电机组，而是直接送到主抽风机的SHRT（汽拖）设备上，给主抽风机以辅助动能，从而达到节省电能的目的。 这两种方式在现实生产中都可利用，为了达到更好的回收目的，好多厂家往往两种方式共同使用。 两种方式的比较： 第一种方式可以把炼钢转炉和轧钢加热炉产生的蒸气通过发电锅炉重新加热，产生更多的蒸气，通过发电机组产生更多的电能。 第二种方式可以更好的回收大烟道中的热能，并且不用投资建设发电机组，节省大量资金（SHRT的投资远远小于发电机组的投资，而且基本上不占用场地。），也利于设备的维护和使用。 产生的效益： 目前的烧结余热回收厂家的技术，理论上吨矿可回收18KWH，扣除回收设备的自用，实际上可回收13、14KWH。 龙海新烧结产量按5300t计算，14×5300/24＝3100KWH。也就是说每小时可发电3100度，3100×0.6＝1860元。 一年产生的效益为14×5300×0.6×360＝1600万元。 折合到吨铁14KWH×0.6元/KWH×（1/【1—12%】）×1.75矿比×0.85配比＝14.2元/t。 烧结的余热回收目前又有了一种新技术，称之为竖冷窑余热发电，这种技术最大限度的回收了烧结矿的余热，防止了热量的流失。此竖冷窑技术已在天津天丰钢铁和南部一钢铁企业320m2的烧结机上运行试验了好几年，特别是在南部的这家钢铁企业运行试验的非常好，据说吨矿可回收20～30KWH的电。 潜力：参照本自媒体相关文章 钢铁工业余热淘金（中）：我市钢铁余热利用新路径 四、高炉炉顶煤气的余压回收 高炉煤气余压的回收可分为TRT和BPRT，它们回收的效果基本相同。只是前者需要建设一座发电机组，并且需要建设厂房等配套设施，占地面积也比较大。而后者与前者相比，则克服了前者的劣势，直接建在风机厂房与风机相联即可，并且相对前者来说投资还少。 同样一座高炉，由于顶压不同，煤气流量、温度的不同，煤气除尘效果的不同，以及高炉操作水平的不同，高炉稳定顺行状况的不同，都会影响吨铁的发电量。因此，根据各钢铁企业的实际情况，高炉余压吨铁的发电量在20～40KWH之间。在此，我们暂且定为吨铁发电量为30KWH。 还以某钢厂为例，880m3高炉产量以3100计算，余压发电每小时为30×3100/24＝3900KW。 单炉一年产生的效益为：30KWH/t×120万吨t×0.6元/KWH＝2160万元。 五、钢铁工业固体废弃物 1、水渣 水渣和煤气是高炉冶炼最主要的两种附属产品，一般情况下，钢铁企业把高炉生产的水渣直接进行外卖，回收一部分资金，从而冲减高炉的炼制成本。 水渣的产量根据高炉用料好坏的不同，吨铁产量水渣的产量也不一样，一般情况下是吨铁的40%。 还以某钢厂为例，一座880m3，产能按120万吨计算，那么水渣的直接效益为120万吨×40%×60元（2017年3月份水渣的价格）＝2880万元。 吨铁成本水渣可冲减1×40%×60＝24元。 另外，有的钢铁企业把水渣进行烘干后，磨成超细粉，卖给搅拌站直接代替部分水泥使用，它利润折算到吨铁在30～60元之间。 特别是今年水泥的价格比往年翻番的情况下，效益更是可观。 潜力：高炉渣显热利用是钢铁企业最后一个没有被高效利用的能源，国内科研单位正在攻关。高炉渣显热化学吸收利用很可能在天然气吸收利用方面率先取得突破，并最终改变钢铁企业单一钢铁产品的格局。 2、钢渣 炼钢生产出来的钢渣，经过钢渣场破碎、筛分、磁选后，选出的废钢和含铁料给炼钢和烧结使用，剩余的废渣则直接外卖，价格大约在10～30元/t之间，在此按照钢铁企业的平均价格20元/t计算。 炼钢吨钢产渣约300Kg，按120万吨产能计算，废渣可冲减成本为120万吨×0.3t×20元＝720万元。 另外，随着前年河南一养老院失火，烧死十几个老人后，国家出台政策，用彩钢瓦建房，不准再用夹泡沫的彩钢瓦建设，只能用夹具有阻燃、保温性能的岩棉的彩钢瓦建设。因此，在全国各地，特别是在武安地区钢渣棉厂如“雨后春笋”般地建设起来，如裕华在建的武安最大的岩棉厂。 而生产岩棉最主要的材料就是炼钢的废渣和炼铁的旱渣，它的效益也是非常的可观。 潜力：参照本自媒体相关文章 钢渣自述：从此我的名字叫钢宝丨武安钢铁全产业链废弃物综合利用专辑（1） 钢铁工业余热淘金（中）：我市钢铁余热利用新路径 3、高炉的布袋、电除尘灰 高炉的这种除尘灰，由于里面含铁和含碳只有百分之十几，而且含有的有害元素非常的多，已经没有回收的价值，大部分企业选择外卖，而且价格还非常的低，有时候还赔钱让人往外拉，可谓得不偿失。 有的企业则从中提出氧化锌来，还有它的附属产品45个品位左右的烧结矿，一年的效益也有500～1000万元左右。但是，建这种厂有两个前提条件，一是除尘灰月产量要达到3000吨以上（目前龙海单线生产还达不到这个条件），二是高炉所用原料含Zn量达到一定的比例。 4、烧结的机头、机尾除尘灰 烧结所用原料中除含铁外，还含有少量的贵金属，如金、银等，当然还含有大量的有害元素。 大部分企业把这种除尘灰，重新进行配料，参与烧结的再生产。这无疑是把低铁料、高有害元素的除尘灰往复的添加到烧结矿中循环使用，对烧结矿的质量和高炉的操作、使用寿命产生影响。 烧结除尘灰除了从中提炼出氯化银外，还可以提炼出铁粉供烧结使用。这种提炼设备投资不高，约在一百万元左右，而它产生的效益一年约在1000万元左右。 建厂条件，烧结除尘灰的月产量在1000吨左右。 综上所述，按某钢铁厂一条生产线生产从上面几个大项上计算，吨铁产生的效益分别为： （1）煤气：95KWH/t×0.6元/KWH＝57元/t。 （2）喷煤全烟煤喷煤：0.16t/t×100元/t＝16元/t。 （3）烧结余热：14KWH/t×0.6元/KWH×1.75×0.85/（1—12%）t＝14元/t （4）高炉煤气余压：按30元/t （5）水渣：按直接外卖，且不做深加工计算，而且不按现在的市场行情60元/t计算，在此斩定为30元/t。 折合到吨铁为30元/t×40%＝12元/t。 （6）废钢渣：按20元/t。 折合到吨铁为20元/t×30%＝6元/t。 那么，（1）＋（2）＋（3）＋（4）＋（5）＋（6）＝57＋16＋14＋30＋12＋6＝135元/t。也就是说钢铁企业在生产过程中，吨铁（钢）除了取得的正常利润外，吨铁（钢）产生的附属产品，只要投资到位，选型合适，吨铁（钢）还可最少取得135元的额外利润！ 综上所述：某钢铁厂一条生产线，产能按照120万吨计算，附属产品一年的利润为：120万t×135元/t＝16200万元。

摘要：与炼铁同仁探讨当前国内大环境下炼铁所遇到的分歧和问题，纠正概念上的误导。本文由三部分系统阐述：1）精料技术，2）科学评价高炉生产效率，3）目前国内高炉生产一代炉龄偏短、事故频发的分析。精料曾经是高炉炼铁的重要手段和目标，但是由于低成本炼铁，对精料技术产生了怀疑，甚至由于部分企业、专家的鼓吹使得精料技术有了倒退，买矿的低成本并不代表炼铁的低成本。每个高炉都有自己的生产特点，科学计算的方法的分析、认识本高炉生产的现状，并且有理可依的正确提高生产效率。高炉长寿是一个系统复杂的工程，中部、下部都有相应的问题，本文着重介绍了高炉中部的挂渣系统影响因素，炉缸侧壁的保护方法。高炉炉缸的维护是建立在检测系统之上的，因此，检测数据是科学判断的基础。 关键词：炼铁；高炉；精料；生产效率；长寿； 3.扭转高炉一代炉龄短，且频繁出现事故现象 高炉长寿是一个系统工程，它由设计、筑炉、检测、操作等多方面因素综合形成的结果。有关这方面的解释，我们已在过去几次会议介绍过，因篇幅限制，不再重复，现在高炉建成投产以后如何来维护，克服存在问题而避免事故，延长高炉寿命。 调研表明生产中决定寿命的是两个部位：高炉中部的炉身下部，炉腰炉腹部位和高炉下部炉缸侧壁部位。前者表现为渣皮频繁脱落，铜冷却壁大量过早烧坏而被迫停炉。后者表现为侧壁温度身高异常，残余厚度300mm左右，严重时出现漏铁，甚至烧穿而被迫停炉。 3.1高炉中部问题 生产中这部位要维持稳定的渣皮来保护。因此对影响渣皮的因素要做全面了解，并采取有效的措施来保护，经过我们的研究，影响渣皮的因素较多，分析如下： （1）炉气温度对渣皮的影响 炉气温度温度升高导致炉气与冷却壁热面热量交换增大，冷却壁本体温度升高，不利于炉渣在冷却壁表面的凝结； 铜冷却壁本体测温热电偶的温度能一定程度上反应冷却壁热面状况及挂渣情况，但其测量值低于冷却壁本体最高温度，因此不能以之作为判断冷却壁是否安全工作的标准。 炉气温度温度升高导致炉气与冷却壁热面热量交换增大，渣皮厚度逐渐减薄；煤气温度频繁波动导致渣皮厚度频繁变化，易引起渣皮整体脱落。 （2）冷却制度对渣皮的影响 铜冷却壁对冷却水流速的变化比较敏感：在水流速值较小时（<1.5m/s），增大水流速能显著降低冷却壁本体温度，保护冷却壁;而水流速较大时(>1.5m/s)，水速的增大对冷却壁的降温效果很微弱。 炉气温度越高，增大水速对冷却壁的降温效果越明显。 冷却水温度的降低能显著降低铜冷却壁本体温度，冷却水温度每降低1℃，壁体温度也将降低约1℃。 在水流速值已经较大时，应采取降低冷却水进水温度的方式来调节冷却壁本体温度，而非盲目追求高水速。 由于渣皮导热率很小（约1.2~2.0W/(m·K)），因此冷却水流速及冷却水温度的变化对渣皮厚度的影响很小； 调整冷却制度的意义在于调整冷却壁本体温度，保护冷却壁不被烧坏，而非调整渣皮厚度。 （3）炉渣性质对渣皮的影响 炉渣在冷却壁热面凝固的临界温度定义为“挂渣温度”； 挂渣温度越高，冷却壁本体温度越低；较高的挂渣温度能提高冷却壁对炉气温度的适应能力： 挂渣温度1050℃：临界温度1370℃； 挂渣温度1100℃：临界温度1395℃； 挂渣温度1150℃：临界温度1430℃； 挂渣温度越高，渣皮厚度越大，但渣皮厚度随炉温波动而显著变化； 挂渣温度越低，渣皮厚度越小，但渣皮厚度随炉温波动的变化较小； 挂渣温度不宜过高，也不宜过低，应保证适宜的挂渣温度以保证厚度合适且稳定的渣皮。 炉渣导热率越高，渣皮的厚度越大； 对于不同的炉料结构，所能形成的渣皮厚度不同，炉料结构调整时，应多关注冷却壁渣皮厚度的变化及冷却壁本体温度的变化 （4）镶砖材质对渣皮的影响 炉气温度较低时，镶砖导热率的变化对冷却壁本体温度影响较小； 炉气温度较高时，镶砖导热率的变化对冷却壁本体温度的影响较大，且炉温越高，影响越明显。 镶砖导热率变化对筋肋位置渣皮厚度的影响较小，但对燕尾槽位置渣皮厚度有较大影响； 燕尾槽内镶砖被炉渣取代后，筋肋和燕尾槽位置渣皮厚度均明显减小； 铜冷却壁热面炉衬可不采用优质耐火材料，但燕尾槽内应采用导热率较高，且寿命较长的镶砖。 （5）渣皮厚度变化对其稳定性的影响 冷却壁本体应力值随着渣皮厚度的增大呈现先下降，后上升的趋势，在计算条件下，渣皮厚度约20mm时冷却壁本体应力值最小； 在各渣皮厚度条件下，冷却壁本体应力均随着炉气温度的升高而升高； 冷却壁渣皮厚度并非越大越好，而应控制在合理的范围内以降低冷却壁本体应力，延长冷却壁使用寿命。 铜材与炉渣的结合能力很弱，因此冷却壁主要依靠炉渣与镶砖的结合实现挂渣； 渣-砖界面应力值随着渣皮厚度的增大呈现先下降，后上升的趋势，在计算条件下，渣皮厚度约28mm时渣-砖界面应力值最小； 为保证炉渣与镶砖稳定结合，应保持渣皮厚度在合适的范围内且维持稳定。 （6）水速变化对渣皮稳定性的影响 冷却水流速增大后，冷却壁热面温度降低，但渣层的温度梯度增大，导致渣层应力值有所上升，但上升幅度很小； 在渣皮厚度较小时，水流速的增大对渣-砖界面应力的影响较大；渣皮厚度较大时，水速的变化基本不影响壁体及渣-砖界面应力的大小。 渣-砖界面应力的频繁波动易导致渣皮脱落，因此应尽量保持水流速的稳定（尤其在渣皮厚度较小时）。 （7）炉型结构对渣皮的影响 冷却水流速变化对冷却壁本体及渣-砖交界面处应力的的影响 “等效炉腹角”：风口顶端和炉腹-炉腰折点连线与水平线之间夹角； 在经过软熔带整流前，随着等效炉腹角的增大，煤气流速逐渐增大，对冷却壁冲刷加强，影响渣皮稳定性及冷却壁寿命。 采用薄壁炉衬后，无法依靠操作形成合理操作炉型，原始设计炉型即为操作炉型，目前国内许多高炉存在炉腹角过大的问题，可依靠加长风口进行调整，即调整“等效炉腹角”。 冷却水流速变化对冷却壁本体及渣-砖交界面处应力的的影响 软熔带位置越高，冷却壁热面煤气流速越大，对冷却壁的冲刷作用越强，影响渣皮稳定性及冷却壁寿命。 不同的软熔带形状及位置均会影响冷却壁热面煤气流速，对冷却壁稳定挂渣产生影响。 通过调研搞清楚影响因素，我们提出渣皮的合理操作措施的建议如下： ①.上部调剂：利用合理的装料制度控制边缘煤气流，打开中心，减少边缘煤气流对渣皮的冲刷，并提高煤气利用率。 ②.选择合理的炉料结构，调整软熔带位置，保证合理的煤气流分布； ③.选用合理的造渣制度，控制炉渣的流动性及挂渣温度； ④.下部调剂：适当缩小风口面积和风口长度，并适当采用斜风口，使鼓风动能增加，吹透中心，抑制边缘煤气流； ⑤.喷煤和富氧合理结合：富氧后风口回旋区体积减小，边缘发展；增加喷煤量可使炉缸煤气量增大，回旋区体积增大，利于中心发展。因此，可在条件允许的情况下提高富氧，并配合以合理的喷煤量。 ⑥.高风温操作：高风温带入热量替代了部分焦炭燃烧热量，CO减少，炉缸温度较高而炉身、炉腰、炉腹温度下降，利于渣皮稳定存在。 ⑦.冷却水速的增大和冷却水温的降低对铜冷却壁本体降温效果明显，但对渣皮厚度的调整作用不大。水速和水温的波动易引起炉渣和壁体镶砖结合位置应力的波动，因此应尽量保证水速及水温的稳定。 3.2高炉下部炉缸侧壁问题 生产实践和对高炉长寿问题调研，炼铁工作者得出共识，建立稳定的炉缸保护层以隔离铁水和炭块工作面的直接接触，避免炭球被铁水快速溶损，并在一代炉龄期间精心维护和维护时最关键的。我们将在今年昆明炼铁年会上来讨论这个问题，这里简单说明，供参考。 在炉缸保护层形成的机理上有共识内容也有分歧观点。共识之处是保护层是通过冷却炭块工作面温度下降，通过铁水与炭块工作面的热交换，将靠近工作面的铁水温度下降。随着铁水温度的下降，铁水析出石墨和高熔点的化合物（例如钛矿护炉的TiC，TiN，Ti(C，N)）形成黏稠的保护层隔离了主流铁水与炭块的直接接触而保护炉缸侧壁。 分歧之处是一部分专家认为保护层是凝固在炭块表面的固态保护层，认为生产中保护层没有凝结在炭块工作面，而只是黏稠状的液态保护层，凝固层是高炉停炉后温度下降才凝固的。 不论哪种观点在炉缸形成稳定保护层是炉缸长寿的关键，因此对影响保护层生成与稳定存在的因素要有足够的了解。 通过我们的研究，影响因素主要有：炉缸侧壁的冷却，高炉的冶炼强度，生铁成分，炉缸状态，出铁操作等。 （1）炉缸侧壁的冷却 保护层的形成和稳定存在的决定性因素之一是炭块工作表面能否达到形成保护层的温度，中冶赛迪王刚等的两个图说明了冷却的状态和影响因素，希望大家很好的理解。 气隙的热阻很大，影响传热，从而也影响碳砖表面温度。气隙的大小与碳砖表面温度和保护层厚度成反比。消除气隙是降低碳砖表面温度和稳定保护层厚度的重要手段。 冷却时降低碳砖表面温度的重要手段，前面已说明冷却的重要意义，研究冷却对碳砖热面温度的结果如图： 王刚等对保护层厚度与碳砖残厚和气隙厚度的情况研究后提出评估高炉状态的意见，可供参考。 综合炭砖残厚、保护层厚度、气隙厚度情况，分为非常好、好、一般、不好、差、很差、极差7级。 （2）冶炼强度 过高的冶炼强度是影响高炉长寿的负面因素，单位时间内强大的铁水环流使炭砖工作表面温度升高，不利于形成保护层，而且已形成的，在铁水环流的冲刷下变薄，甚至消失，给环流铁水磨损碳砖创造机会，碳砖被逐步渗蚀，剥落而减薄，最终形成象脚型（或称蒜头型）侵蚀，生产中侧壁温度急剧升高，就是这样造成的。我们长期提倡维持与冶炼条件相适应的炉腹煤气量生产以求形成稳定的保护层。我们也提出在炉缸侧壁出现警界状态时，应降低冶强，危险时应降低冶强20%，一直维持到停炉大修。 （3）生铁成分 生铁成分的影响主要是[C]和[Si]，在加钛矿护炉时还有[Ti]。 高炉炼铁生产的铁水，其含碳是无法控制的，过去认为高炉铁水是饱和含碳的，但实际上高炉铁水中含碳并没有达到100%的饱和度，高的达到了94%，低的只有90%。这样欠饱和度达到6%~10%，欠饱和度的铁水在炉缸内与碳砖接触就要渗蚀炭块。欠饱和度越大的铁水就会将保护层内的石墨碳溶解而破坏保护层，欠饱和度低的铁水对保护层的形成和稳定存在是有利的，我国宝钢3号高炉第一代铁水饱和度在93%以上，它长寿达19年。 铁水中的[Si]与碳的关系是，[Si]越高，[C]以石墨状态存在于铁水中就越多，铸造生铁就是实例。因此，[Si]高易于析出石墨碳形成保护层。过低的[Si]和稍高的[S]是对保护层的形成和稳定存在是不利的，某些高炉生产低[Si]生铁0.2%以下而生铁中[S]达到0.05%以上，炉缸侧壁受到严重侵蚀是不可取的。根据研究，我们提出，在加钛护炉时，要将[Si]提高到0.5%，才使护炉有明显效果。 [Ti]的影响表现在加钛后在炉缸内形成高熔点的TiC，TiN和Ti(C,N)化合物，比较少的质点悬浮于铁水中，与[Si]，[C]等形成的钛球团促使保护层的形成和稳定存在，但要起作用需要铁水中的[Ti]在0.1%以上。在警戒状态时还要提高到0.2%~0.25%，要充分发挥护炉作用。加钛护炉还要将[Si]提高达到[Ti]+[Si]=0.6%~0.7%。 （4）炉缸状态 正常生产时要求有活跃的炉缸状态：t理=2200±50℃，焦炭进入燃烧带时的温度tc=75%t理，具有储备热＞630kJ/kg生铁。与此同时中死料柱要有良好的透气性和透液性，使高温煤气能穿透中心而加热焦炭，铁水，炉渣达到tL=0.75t理，t铁水=tc-2000±50℃，t渣=t-150±50℃，同时出铁时铁水能穿过死料柱而减少环流，减少高速环流对保护层的冲击。 （5）出铁 搞好除铁和维护好出铁口是维持稳定保护层的重要内容，这要求我们转变传统理念，减少出铁次数（大型高炉6~8t/min，中小高炉4~5t/min）维持合适的出铁口深度（出铁口前形成的泥炮厚度，大高炉不超过1000mm，以800mm尾号，中小高炉不超过800mm，以600mm为好）选择好炮泥，炮泥质量应保证开口顺利，堵口有效，而且至少要保证20min出铁稳定，此外要避免风口，冷却壁漏水。 总之要使保护层形成和稳定存在，必须要有完善的冷却系统，要维持与冶炼条件相适应的冶炼强度，增加铁滴滴落时间，提高铁水碳饱和度，要保持炉缸活跃，特别是保证死料柱有良好的透气性和透液性减少铁水环流，炉前精心操作。加钛护炉是要保证[Ti]+[Si]=0.6%~0.7%。