高爐噴吹天然氣是綜合鼓風的重要內(nèi)容之一。天然氣資源比較豐富的國家或地區(qū),在消耗能量較多的黑色冶金企業(yè)中,在高爐上噴吹天然氣,相比其他加熱裝置能獲得較高的熱效率,而且可節(jié)約價格昂貴的冶金焦炭。因此,天然氣資源較豐富的蘇聯(lián),近幾十年在高爐上廣泛實施噴吹天然氣技術,并獲得良好成效。1970年蘇聯(lián)每噸生鐵噴吹天然氣65.8m3,1975年增加到78.5m3,天然氣噴吹量在這幾年內(nèi)有所增加。
從冶煉過程分析噴吹燃料存在熱量補償?shù)膯栴},天然氣的熱補償是最多的。如焦比為650kg/t鐵,噴吹1m3/t鐵天然氣補償風溫為4℃;噴吹1m3/t鐵重油補償風溫為3.3℃;噴吹1m3/t鐵焦爐煤氣補償風溫為3℃。
在分析噴吹天然氣冶煉過程的變化時,主要應考慮煤氣成分及理論燃燒溫度能否達到冶煉所需條件。以鞍鋼高爐現(xiàn)有冶煉條件為例進行分析。
鞍鋼高爐噴吹天然氣
以鞍鋼1627m3高爐冶煉條件作為計算基礎,分析高爐噴吹天然氣冶煉過程中的變化,主要考慮煤氣成分及理論燃燒溫度能否達到冶煉所需的條件。
由分析得出,在鞍鋼高爐工作條件下理論燃燒溫度接近1900℃,噴吹燃料能夠獲得令人滿意的效果。當然若有富氧和高風溫條件相配合其效果將更佳。同時必須指出,后者對富化爐頂煤氣、提高其利用效率更有意義。因此,在條件具備時,向高爐噴吹天然氣比在其他加熱爐(例如熱風爐等)應用更好些。且噴吹天然氣在富氧或不富氧兩種條件下,其成本都有所增加,若考慮合理利用資源,實施該措施還是有利的。
所以在鞍鋼運營條件下,噴吹天然氣是可行的。如果與富氧鼓風結合起來效果更為顯著。從能源利用分析,在高爐噴吹天然氣比在其他加熱裝置更為合理。從高爐燃料成本分析似乎存在一定問題,然而若全面考慮冶金企業(yè)能量利用,可能減少或消除成本上的問題。
重鋼高爐噴吹天然氣
重鋼生產(chǎn)實踐表明,高爐噴吹天然氣后其技術經(jīng)濟指標大為改善,能獲得顯著效益。
1)降低焦比
噴吹天然氣的最大好處就在于能大幅度降低焦比。其主要原因是由天然氣的碳代替了一部分焦炭的碳,鐵的直接還原度降低,為高爐接受高風溫、降低濕度和富載鼓風創(chuàng)造了條件,爐溫可以控制在下限水平和渣量減少等。
焦比降低的數(shù)量取決于天然氣的噴吹量和置換比。1966年重鋼3號高爐噴吹天然氣試驗第三期的噴吹量為96m3/t,置換比達到1.41kg/m3,焦比降低了20%;1956年2-3月重鋼4號高爐天然氣噴吹量約為25m3/t,置換比約1.2kg/m3,焦比降低了5%。
2)提高產(chǎn)量
高爐噴吹天然氣后,在風量維持不變的條件下,由于有一部分鼓風去燃燒天然氣,因而按焦炭計算的冶煉強度將降低。顯然,只要冶煉強度降低的幅度小于焦比降低的幅度,高爐的利用系數(shù)將升高。生產(chǎn)實踐表明,高爐噴吹天然氣后其利用系數(shù)均有所提高。
重鋼高爐噴吹天然氣后,由于天然氣置換比高,焦比降低幅度大,所以高爐利用系數(shù)升高的幅度大。3號高爐1966年噴吹試驗的第三期,高爐利用系數(shù)提高了14.2%;4號高爐1986年噴吹試驗的第一期利用系數(shù)提高了2.17%,第二期提高了7.12%(其中富氧利用系數(shù)提高4.5%)。
按照蘇聯(lián)的資料,采用天然氣與富氧相結合綜合鼓風的效果最佳。當鼓風中的氧含量為35%,天然氣的噴吹量為130-150m3/t時,高爐生產(chǎn)率可提高25%-28%。
3)生鐵質(zhì)量改善
高爐噴吹天然氣后,單位生鐵爐料帶入爐內(nèi)的硫量減少,加之爐缸活躍,溫度分布趨向均勻,爐渣和鐵水的物理熱充沛,爐況穩(wěn)定順行,生鐵脫硫條件改善。所以生鐵的硫含量降低而且穩(wěn)定,同時生鐵中硅含量也趨于穩(wěn)定,故生鐵的硅可以控制在下限水平。重鋼的生產(chǎn)實踐表明,高爐噴吹天然氣后,可以冶煉低硅低硫煉鋼生鐵,生鐵的質(zhì)量得到改善。
4)生鐵成本降低
高爐噴吹天然氣后,生鐵的成本取決于具體的冶煉條件及焦比、產(chǎn)量的變化情況,尤其與天然氣和焦炭的價格有關。重鋼3號高爐1966年噴吹天然氣后生鐵成本降低了。例如噴吹試驗的第三期生鐵成本降低了1.73%,即降低了2.08元/噸。1987年由于天然氣價格較高(0.2元/m3),因此4號高爐噴吹天然氣后生鐵成本有所升高。但從綜合效益看,噴吹天然氣仍然是有利的,對有天然氣供應而又缺焦的重鋼來說其收益更大。