高炉炼铁在西欧的最新发展

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高炉炼铁在西欧的最新发展

A.POOS

地址：Center de Recherches Metallurgiques. RueErnest Solvay, B-4000-Liege, Belgium.

（接收：1990年10月11日，最后制作表格：12月14日， 1990 ）

在1974年之前，西欧炼铁界的演变是强烈显著的，一方面是迅速发展的钢铁业，并在另一方面，由海外进口的精矿石替代了了当地的矿石。前者演化突然由于能源危机和随后进行了一段承包生产和现有设施的精简而停止。

少数新高炉建成取代了很多小而且过时的炉子，并且生产主要集中于大多数这些炉子。新生态的限制条件对冶金部门施加更进一步的压力。 降低或者完全压制风口，此外需要的平滑用的油的注射对炉膛生产力有不利影响。

今天，所有这些困难已经被克服，西欧高炉实现了极好的成绩。 典型的设备是在8-11米炉膛直径范围内有两个高炉， 由于现代设备控制并且有顶级的电脑化的控制室负责监控分配。平均生产率约50 t/m2.24h和平均总燃料燃烧率是低于500kg/THM 。近五年来喷煤量已经经历了快速扩增长张，并最终在1991年的达到了超过10百万吨煤/年。在几个高炉里较高的喷射率已经高于170公斤/ thm已，降低焦低于330公斤/ thm

，并在至少一个案例中，甚至低于300公斤/ thm 。目前正在进行审核中的目标是喷煤率低于300千克/ thm 。

关键字：高炉;最新进展;操作;西欧。

1． 前言

从1955年到第一次能源危机期间，在1974年，技术开发对西欧钢铁行业，一般的来说，尤其是它的炼铁业，标志着钢铁生产的快速增长。在这期间西欧的炼铁和炼钢也有显着影响，逐步放弃精益化，并且普遍高磷，本地局部的矿石被富铁矿砂海外进口所逐步取代，为了铁水质量这需要完全改变炉操作和炼钢技术。在到来的能源危机，后者的转变是已接近完成，即使尚未完全落实的那个时间，但是对后来的炼铁实践的发展。它的确没有再有强烈的影响。

第一次能源危机后，在重大变化和萎缩被触发是取决于以下因素：

1 ）停滞或订约钢材市场

2 ）降低成本的需求

3 ）更好生铁质量的要求

4 ）增加的生态制约

5 ）符合人体工程学和良好的工作条件的需求

这些目标也根据众多并且深入调查，而着眼于发展新的替代炼铁工序。

在70年代和80年代初，特别是德国和瑞典的研究人员在这一领域十分活跃。虽然几个进程已经到了一个广泛商业上的应用的阶段，所以可以设想， 成本比较表明，根据现行欧洲条件，新的程序不能战胜古典炼铁路线，至少只要现有的设施可以操作就可以。 因此，西欧冶金工作者们认为能源和钢铁危机并不是一个突发壮观改变技术，而是一个渐进的，最终在未来的十年里会取得快的多的进展速度。

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2． 高炉厂

前能源危机，西欧高炉炉厂有5至6高炉，有时更多的，也很少少。平均期限一炉炉龄是5-6年。典型的欧洲炼铁厂有2个高炉，甚至即使目前只是还有少数几个例外。这种精简也可能由于所取得的进步，以及在炉冷却系统和耐火材料，也正如在运作监测和控制，并在维修程序，保证高可用性的高炉。能源危的1974年，除了少数几个例外，这些高炉已全部建成。不过，他们大多数都被更新和配备改良的冷却系统， 现代负担分配装置和除尘设备，以及截至目前为止控制室和计算机监控系统所控制。新炉是例外，并关切地由规模较大的炉子更换几个小而且过时高炉。特此高炉的总数已强烈减少，尤其是在比荷卢三国， 那是六十年代初期，大约75个高炉，分别为在运作中，现在只有12-14座。在德意志联邦共和国，1989年有 32座高炉在运行，而1960年却有64座 ，大不列颠及法国也经历过类似的演变。目前，大多数高炉都在8米11米范围（图一） ; 50 ％的高炉，炉膛直径超过9米，但它们产生约75%的铁水。根据可用的高炉一般超过97 ％ ，并在某些情况下， 间隔两个预定关闭维修的周期可以扩大到超过12周，下调幅度为约60%火炉与高顶压力是一般包括1.5 和2.5bar（绝对）。近期的，从总体大高炉来看，有顶部的压力高于2.5 bar和6炉顶部压力大于3bar。不像日本的情况，废热回收一般都没有显示出有最多的有吸引力的投资回报，现在只有较大的有足够的顶压的高炉，具备回收涡轮机，以20-30千瓦时/ thm回收。同时，在热风炉也适用于余热回收。大约20 ％的炉子装有热回收系统;热量回收主要是用于预热的气体燃料和燃烧空气。由于近期变化的石油价格，这情况可能会完全改变，在不久的将来能源回收系统可能成为一项规则， 这更因为，他们也越来越多地被强迫环境保护的理由。

3. 炉仪表

调查旨在更好地了解高炉进程，在钢铁危急中发展的更新和更好的感应器以用来合适的监测炉膛的行动并没有被制止。与此相反，迫切需要减少生产成本的提高，努力优化这一进程加快了实施这一积累的知识和经验，并刺激新的成绩。

在高炉呢发生的显现予以特别关注。测量的在炉顶的温度分布， 气体分析和负担材料都由合适的模型计算得到了优化和补充。模型，有能力量化和预测的影响，修改上述操作序列，并作剖面图可准确地监测实际分配取得的，这些手段现已用于大多数高炉。 烟囱和波什压力测量应用监测的形状和位置的内聚力， 以及为检测不合理的高炉操作;顺利的压力曲线是正常高炉操作的一个特征。

数量众多的热电偶已被置于在喉咙里的炉中，以及在用砖头

并在冷却烟囱的部分，波什压力机和炉子边。 他们能完成温度图的墙壁并允许探测不足气体流量和赤霉病形成，以及过高的热流和墙体的侵蚀。更先进的传感器，用于特殊的用途，像比如连续测量铁水温度硅含量的铁水，或炉膛和波什探头等，目前正在试验或正在被安装在几个"试点"火炉。但是，多余的仪器是可以避免的，以保持一个现实和符合成本效益的方式，但这个问题，但由于人员数量对于设备和操作过程不断的显著起来。

数据收集，模型计算和监测炼铁工艺和炉辅助设备和原材料供应，以及各种控制功能，是普遍由多级计算机系统来控制。

控制室内的技术和可视化该数据已经历了重大变化和经典指标和录像机已在许多事例被由彩色CRT显示器取代。即使取得了重大进展，在陈述该资料的，它是不容易的，以设计系统实现了相互矛盾的要求提交所有相关资料，给人在同一时间，很好地概述了这一进程的设备，没有在操作上过重的负担。令人满意的解决办法可以找到，但仍有大量的工作进展情况，像提高人体工程学的控制室和各数据的显示装置。

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进一步的发展是以目前的进展关注核电厂的监测和故障检测方法以及专家系统为工厂和过程控制。施行该专家系统是为了消除主观采取行动，改善一致性的决定决策以及量化的现象，不能直接衡量或计算出来的算法， 像例如积垢的形成或剥壳。研究和发展项目的实施在不同的设备上。

选定项目和各个方面的过程中，如为例如形成图2对碱度的监控，检测炉膛ASF文件处理的专家系统; 然而现阶段的综合系统，它目前还未已经达到可以完全全自动模式操作高炉，，甚至不被视为即时的客观的。现时的目的，是要喂高炉顺行提供一个合适的操作的制导系统以及早发现异常情况，这是搜索的首要原因，如扰动， 和供应建议适当纠正行动。

4． 原料

在过去，许多欧洲的高炉，主要是烧结矿的碱度cao/si02in范围1.3-1.5. 在近年来， 这种情况已经有所变化。一方面， 主要关闭的部分是生产低品位的矿石的的方矿山，由丰富的海外进口矿石替代。在另一方面，钢铁危机的影响开始关闭小的效率低的低吸力的烧结矿厂。此外，由于减少的价格差距购买球团矿和自己生产烧结矿的原因，在欧洲球团矿的消耗已增加。运作的高炉显示，超过40 ％ 合适的整矿石可被控损害炉的生产力和燃油的消耗。这些因素导致了总金额在烧结矿的负担减少（图3 ） ; 也是烧结矿碱度和铁含量增加。 较高的烧结矿碱度和低油耗/高层厚度的运作，烧结强大的，高度约烧结矿只有5-7 ％ FeO的，其中有一个因素有利的影响炉运作。在大多数西欧国家的焦炭生产已几乎完全融入到钢铁工程里。这项措施对焦炭的质量和一致性有利，因为可以消除长期的铁路运输和可变供应来源。非常严格的新措施，对环保不过是一种威胁，焦炭生产和炼钢者正在寻找替代品或为新的环境适应型的过程，即仍然可以产生焦炭的质量，或更好地之一。

5.高炉操作

由于上述变化，在铁矿石供应和增加对球团矿的比例的炉料，渣量高炉仍继续减少，西欧高炉的平均渣量，由1982年的355 公斤/ thm年至1988年的305kg/thm（图4 ） 。在西欧，铁水预处理（除脱硫）的高炉和钢铁厂是只有在特殊的应用。从此高炉供应的铁水兼顾质量，即最终产品有待拟订。图 5显示的演变情况平均分析了在EC国家铁水生产的情况;但只有设备生产转炉铁和铁水分析这些设备仍然生产高磷铁（ > 1.0 ％ ， p ），这些情况并不包括在内。在过去的十多年里硅，锰和磷已显着减少超过。减少磷含量是由压低转炉钢渣回收的高炉取得主要的成绩。几乎所有的铁水脱硫是和硫含量的报道，在图5是热金属转换。

最近的试验已经进行了在爆炸炉减少铁水矽注射氧化铁料浆（ 15 %的h20 ， 85 %的铁矿石）进入位于附近的塔孔的管道。试验已证明这种注射液是一种合适的途径，进一步减少铁水硅，对内部层次没有创造任何干扰。

说回到低油运作，继在急剧上升的成本，碳氢化合物在20世纪70年代， 也带来了消耗，离子的热风温度以及增加焦炭消费，而补充顶端天然气生产不能永远被稳定在合适的价格。这反过来又往往是强加的操作与火焰温度接近到允许的最高和一个非常低的温度。 这个操作是高度不稳定和“所有的焦碳”，随着油注射液高炉操作普遍顺利。只要有可能，少的1架焦油或焦炉煤气注射是为了稳定炉运作，但也有一些石油继续注入对一些火炉，即使其价格高。此外制约新规例，为保护该环境所带来的封闭了一系列的老旧的焦化厂，无法加装为会议新订的标准。这些都是诱因，为了寻找替代办法，以油注射液。 这种解决办法都必须回应以下要求：

1） 有潜力取代大量的焦炭

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2）

3）

4） 使用能源的来源是现成的， 兼容一些自行的炉操作中的问题， 降低生产成本

几种可能的路线，可为实现这些目标，进行了调查。其中一种等离子体技术被应用在在高炉 PIROGAS 技术中，开发CRM和对试验高炉试验 ，使焦比减少到约105公斤/ THM 。

它在吹在管道减少在等离子加热器中煤气生产和过热到2ooo摄氏度以上的温度。炎热的气体从焦炉煤气和氧气或简单加热炉的任何其他气体循环再造一样，可以产生转炉煤气或顶端气体。炎热的减少气体也可以得到等离子体增强煤炭汽化效果 。但是， 由于TCHERNOBYL事故在很过国家已停止建设新的核电厂，并随函附上事故可能性，这个进程对产生廉价的电力所需的产生了一种深远意义。唯一的商业应用在这个时候是过热的热风锰铁高炉。另一种路线是调查的风口注射液煤粉或颗粒煤，在尽管令人失望的经验，但在上世纪60年代初取得进展。该炉的运作与喷煤在1980年的，相反，是极其成功并且注射率非常高，可达成在不同的场合，较高温炉，可操作与注射率高于170公斤/ THM和甚至焦率低于300kg/THM可维持超过2周。目前，这样低的焦炭率也可以达到长时间和似乎达到一个国家级的水平地位。

以这些结果为依据出发，快速扩大了喷煤设施，在西部欧洲。图. 6显示高炉配备喷煤设备的演变过程。图. 7 显示的安装的喷射能力西欧的国家（欧共体国家加上瑞典和芬兰）。

提供的数字为1990年和1991年，不仅仅包括在运行的装置，还有此外那些正在建设或在规划阶段的设备。

最喷煤厂建成今日的设计注射率180-200kg/thm 。 尽管在不同的火炉，有不同的判定的进展， 应着眼于更高的喷射率，高达350-45公斤/ thm.在克里夫兰高炉b.s.c23 ）于热风运作相结合， 焦炭养花技术，以实现低焦率， 而在比利时的运行方法是，操作简化高炉氧丰富的冷风和高煤率，与氮免费冷风和顶端气体回收利用。

在这后一种情况下，目的是尽量减少主要煤炭消费（焦化+注射煤） 以及顶端天然气出口，鉴于一种低二氧化碳的生产（温室效应的效果） 。

逐步和广义的执行情况有关的措施和行动，形容这里以上有一个beneflcial的影响炉表演。那个总平均燃料消耗量（公斤焦炭+注入公斤燃料）在西欧，在1988年，是下面500公斤/ thm及平均炉生产率达约50 吨/平方米.24 小时，最好的炉已经超过60吨/平方米.24小时每年平均（图8 ）。

对于未来几年内，我们并不预期任何进一步减少总燃料燃烧率，与此相反，可能会略有增加;第一，因为较高的喷煤率（置换比1 ）和未来由于在高炉中较高的氧含量，后者从热风种减少热输入。但是， 焦炭率将下降非常强烈。

6.结论

在过去十年中，炼铁在西欧的经历了一场深刻的突变，由能源危机引发的在1974年和随后的钢铁危机。已没有革命性的新技术所带来的变化，但是较早前的事态发展这是一个系统并且循序渐进的运行情况，以及为改善高炉技术作为一个持续探索。喷煤找到了一条快速扩张的途径，这也适用以及到具体的注射率有多少装置，在整个欧洲在过去的五年如雨后春笋般的发展起来。在这个区域演变至今仍未达到了高潮， 如果当前正在运行的试验可以成功地完成， 我们可以预计在不久的将来将会出现新的成果。目前来看到本世纪末，焦炭率低于250kg/thm 似乎是一个现实的目标。

参考文献（中文译略）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v6ai.html