2023 年铁前设备维修与节能技术改造交流会论文集

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合料温度得到大幅度提高，平均提高料温 10-15℃，改善了烧结生产条件。

（2）混合料温度提高后，有效减少或消除了过湿层的影响，烧结料层透气性提高，随着料层厚

度的增加蓄热温度是增加的趋势，烧结生产过程趋于稳定，烧结矿产量大幅提升，各项经济技术指

标均不同程度得到改善。

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炼铁系统煤粉布袋箱体内漏的安全整改案例分析

胡绍磊 单良杰 孙岳琦 付经舟

（鞍钢股份鲅鱼圈钢铁分公司炼铁部 辽宁省营口市鲅鱼圈区 邮编 115007）

摘 要：自 2008 年投产以来。我部受生产原料煤质量下降影响，煤粉颗粒杂物过多，冲击严重加大

了布袋系统内部材料的磨损，由于煤粉设备是易燃易爆区域，泄漏后污染外排，有严重的安全隐患。

极易发生火灾及爆炸事故。影响高炉生产及不利于煤粉安全生产，也不能保证相关维修职业身体健康，

增加企业环保压力，需要攻关改进。

关键词：煤粉；布袋箱；磨损；火灾

1 工作原理

炼铁煤粉机组由四台 HP1063 磨煤机组成。每台小时产量约 45 吨。24 小时生产，机组年产量约

95 万吨。每台配套一组处理风量 145000m3

/h 的布袋反吹系统。布袋设备正常工作时，含尘气体与煤

粉颗粒由进风口进入灰斗，一部分较粗的尘粒由于惯性碰撞或自然沉降等原因落入灰斗，其余大部

分尘粒随气流上升进入袋室，经滤袋过滤后，尘粒被滞留在滤袋的外侧，净化后的气体由除尘布袋

内部进入上箱体，再由阀板孔、排风口排入大气，从而达到收尘的目的。随着过滤的不断进行，收

尘器阻力也随之上升，当阻力达到一定值时，清灰控制器发出清灰命令，首先将提升阀板关闭，切

断过滤气流；然后，清灰控制器向脉冲电磁阀发出信号，随着脉冲阀把用作清灰的高压逆向气流送

入袋内，滤袋迅速鼓胀，并产生强烈抖动，导致滤袋外侧的粉尘抖落，达到清灰的目的。由于设备

分为若干个箱区，所以上述过程是逐箱进行的，一个箱区在清灰时，其余箱区仍在正常工作，保证

了设备的连续正常运转。

序号 项目 单位 参数

1 处理风量 m3

/h 145000

2 过滤风速 m/min ＜ 0.7

3 清灰方式 离线分室清灰

4 过滤面积 m2 3800

5 设备阻力 Pa ＜ 1500

6 入口含尘浓度（标况） g/Nm3 400 ～ 600

7 出口含尘浓度 mg/Nm3 ＜ 50

8 分室数 室 12

9 排数 排 2

10 滤袋规格 mm Φ130×6000

11 袋笼规格 mm Φ126×6000

12 滤袋材质 防静电复合薄膜滤料，克重 550g/m2

13 滤袋数量 条

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14 进气温度 ℃ ≤ 130℃

15 漏风率 % ≤ 2

16 设备耐压 Pa － 20000

17 脉冲阀数量 - 按实际需要量计

18 星形卸灰阀排灰能力 t/h ≥ 35

19 脉冲阀规格 - DC24V，3″

20 外形尺寸 mm 210-220mm

2 设计关键

1．防燃结构设计：在收尘器内易积灰处加设防尘板，消除收尘器内部所有积灰面，抑制了煤粉

的自燃。为了防止收尘器内部结露及堵料，利用厂里废气对收尘器进行蒸汽保温，并在灰斗上加设

料位计、振动器，御防灰斗内部积灰。

2．采用大口径脉冲阀进行多点高压脉冲清灰，清灰强度大，清灰彻底。

3．采用导流管，清灰时，经导流后的压缩气体均匀地进入各布袋，使得清灰更为均匀。

4．采用带防爆锁的可调式防爆安全阀，可根据具体情况来调整卸爆压力，这种形式的防爆装置

密封性能好，且释爆压力设置更加合理、便捷。

5．首次提出在收尘器各室的出口调整过滤气流，当收尘器内各箱体因风量分配不均而出现负荷

偏置以致阻力上升时，可以很方便地通过调整提升阀门的开度来达到气流均布的目的。调整时，人

可在不停机的情况下在室外进行操作，方便、灵活。

6．采用改进型的浅斗式回转下料器，使得下料更为连续、流畅。

7. 在实际生产中制订有煤粉制备系统安全生产操作规程 ; 需要各方面技术的力量应全面保证，

只要严格遵守操作规程，谨慎操作，并不断总结经验，避免发生事故。

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8. 在生产中一方面应注重防止布袋结构内煤粉杂物、煤粉堆积自燃的情况发生，更应严格防止

明火引入布袋收尘器内，避免发生火灾爆炸事故。

需要特别注意的是，对于煤的挥发分高低及煤粉细度的控制应有一个综合的认识，煤粉挥发分较

高对煤粉燃烧有利，但挥发分高、细度细的煤粉着火点低、容易自燃，有些水泥厂的煤粉挥发分达

到 33 ～ 35%、细度达到筛余 4% 时，煤粉极易自燃，因此，多次发生燃爆事故。因此，建议煤粉挥发

分可控制在 30% 左右、细度筛余 6 ～ 10%、水分 1 ～ 1.5%，既能满足烧成系统的工艺要求，降低煤

粉制备电耗，又能有效防止燃爆事故发生。

需要在实际生产中，维修需要遵循炼铁部的煤粉制备系统安全生产操作规程 ; 根据系统的工艺要

求，制度作业，才能有效防止燃爆事故发生。还需要发动员工进行管理维护，实行专人管理与员工

维护相结合。严格执行操作管理制度，充分发挥除尘器的效能。实践证明，如果除尘器管理不当，

即使好的除尘器，也收不到预期的效果。就布袋除尘器而言，如果管理不善，在运行期间不能保证

清灰，除尘效率就大大降低，以至于布袋除尘器失灵。所以在布袋除尘器投产时，就要向操作人员

讲明除尘器维护管理的重要意义。只有发动员工把除尘器维护管理工作做好，充分发挥设备的效能。

选择了合适的除尘器，如不进行科学的维护和管理，除尘器就不可能长期的正常运转。只有 对除尘

器进行认真的维护和管理，才能使除尘器处于好的运转状 态，并可延长其使用寿命。

3 理论指标与环境条件

对比现有技术更新材料的强度的办法，需要满足一定的生产指标与环境条件：

温度：煤磨袋收尘器对于进口风温有较严格的限制，既要防止超温引起煤粉燃爆，又要防止低温

引起结露，合适的使用温度范围是 55 ～ 75℃。

阻力损失：收尘器阻力有滤袋阻力及风道、阀门阻力两种，其中滤袋阻力随过滤收尘清灰过程中

发生的变化，总体的阻力损失约为 1500 ～ 1800Pa。

过滤风速：过滤风速是袋收尘器的重要技术参数，直接影响到收尘器的运行效果和滤袋使用寿命。

一般在含尘浓度高时，过滤风速应取较低速，反之应取较高速 ; 粉尘颗粒细时，过滤风速应减小 ;

因过滤风速高会加重滤袋负担，增加系统阻力，最终导致滤袋寿命缩短，清灰效率低 ; 风速过低时

则会增加过滤面积，导致设备规格加大。在一般情况下，煤磨袋收尘器的过滤风速可选择在 0.8 ～ 1m/

min 左右。

过滤面积及滤袋数量：根据处理风量及风速可以推算出过滤面积及滤袋数量，选配出相应的收尘

器型号规格。

压缩空气耗气量：根据清灰周期、每室配置的脉冲阀数、脉冲阀喷吹气量大致核算，收尘器设备

选型样本中也给出了耗气量数据。当配备空压机站压缩空气时，耗气量应富余 50%; 采用独立空压机

供气时，则耗气量应富余 100%。

4 改造过程分析

2019-2020 年由于结构老化，系统内部磨损严重。特别是由于喷吹生产原煤因为成本的原因，在

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原煤中加入了 10％以上的焦粉，使整个中速磨在研磨煤粉的生产过程中，生产的煤粉气流颗粒直

接冲击在布袋箱迎风板处，在煤粉和焦粉颗粒旋流交替摩擦作用下，板材损耗极大，每次维修不足 3

个月就迅速磨损变薄、窜风，结构强度降低，磨损剧烈，停机检查发现，煤粉和焦粉颗粒旋流吹坏

结构，磨损造成局部溃缩变形，板材破损吹漏，布袋箱漏风失效，煤粉灰尘外逃，污染大气环境。

必须停机维修焊补后方能正常生产。由于煤粉区域是易燃易爆环境，极易发生火灾及爆炸事故。影

响生产及不利于煤粉稳定生产。原设计煤粉布袋箱体迎风板，材料为 Q235 钢板，由于鞍钢喷吹生产

原煤因为成本的原因，在原煤中加入了 10％焦粉，使整个中速磨在研磨煤粉的生产过程中，生产的

煤粉气流颗粒直接冲击在布袋箱迎风板处，在煤粉和焦粉颗粒旋流交替摩擦作用下，板材损耗极大，

不足 3 个月就迅速磨损变薄、窜风，结构强度降低，磨损剧烈，造成局部溃缩变形，板材破损吹漏，

布袋箱漏风失效，煤粉灰尘外逃，污染大气环境。必须停机维修焊补后方能正常生产。

因此需要设计制作一种装置，满足鲅鱼圈煤粉设备在生产高负荷磨损状态下，能够可靠延长设备

的使用寿命、促进设备整体安全，降低维修生产成本，提高机器性能、完善系统设计。保证高炉连

续喷煤。为了不改变原布袋箱体结构的功能基础上，增加迎风板处对煤粉的抗磨性，对内外表面结

构进行耐磨材料加固、安装抗磨损材料将摩擦颗粒和金属板壁隔离，降低摩擦机会，大大提升布袋

箱体迎风板的整体使用寿命。

（1）对内外表面增加多组外部框架分层，加强结构强度，防止溃缩变形。

（2）在重点气流冲击板体表面上增加菱形龙骨并外涂耐磨材料。在磨损位置设计增加了多处框

架结构，保证耐材整体强度。

（3）板壁内外涂抹耐磨材料，涂抹一层 15-20mm 厚耐磨材料，高于龙骨 5mm。（如下图 1）抹平

并 40 小时干燥定型，使材料达到预计的耐磨强度。

图 1 板壁内外涂抹耐磨材料方法施工案例

（4）耐磨材料中增加混合多种高强度金属合金丝、进一步提高板体表面耐磨材料的抗磨性。

（5）结构加强，每隔 500mm 增加 50 角钢加固，增加结构强度，防止板材变形，耐材开裂。

改造后的板壁（如图 2、图 3）表面被耐磨材料覆盖，保护、可以杜绝颗粒尘流冲刷壁板，抑制

布袋箱板壁磨损穿孔引起的停产事故，杜绝此类事故。安装了这种保护装置后，有效降低了更换箱

体备件的维修成本，提高了布袋箱设备的开动率。降低维修成本，提高设备开动率，减少职业疾病

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的危害，减少生产损失。

图 2 板壁内壁涂抹耐磨材料后的施工照片 图 3 板壁外壁涂抹耐磨材料后的施工照片

5 改造方案简介

2020 年，我们利用以往的经验，希望采用简单方案，可以满足煤粉生产高负荷磨损状态下的使用

寿命，在不改变原布袋箱体结构的功能基础上，采纳了对内外表面结构进行加强的耐磨材料加固方案。

设计安装抗磨损材料将摩擦颗粒和金属板壁隔离，降低摩擦机会，大大提升布袋箱体迎风板的整

体使用寿命。可以延长设备的使用寿命一倍以上、增加迎风板处对煤粉的抗磨性。

我们制作一种装置，希望满足鲅鱼圈煤粉设备在生产高负荷磨损状态下，能够可靠延长设备的使

用寿命、促进设备整体安全，降低维修生产成本，提高机器性能、完善系统设计。保证高炉连续喷煤。

为了不改变原布袋箱体结构的功能基础上，增加迎风板处对煤粉的抗磨性，对内外表面结构进行耐

磨材料加固、安装抗磨损材料将摩擦颗粒和金属板壁隔离，降低摩擦机会，大大提升布袋箱体迎风

板的整体使用寿命。

第一步对内外表面增加多组外部框架分层，加强结构强度，防止溃缩变形。

第二步，在重点气流冲击板体表面上增加菱形龙骨并外涂耐磨材料。在磨损位置设计增加了多处

框架结构，保证耐材整体强度。

第三步，板壁内外涂抹耐磨材料，涂抹一层 15-20mm 厚耐磨材料，高于龙骨 5mm。（如下图 1）

抹平并 40 小时干燥定型，使材料达到预计的耐磨强度。

效益计算：

按事故成本计算，漏粉停机一次处理检查调整时间为 5 个小时，影响高炉停止喷煤 4 个小时以

上，造成焦比上升，按 2018 年度一座高炉每天产铁 9000 吨计算，每小时产铁 375 吨，全焦冶炼与

焦炭加喷煤冶炼，每吨铁多用 0.14 吨焦炭，每小时共用焦炭为 0.14×375=52.5 吨，焦炭平均价格

为 1350.53 元∕吨，计每小时损失成本大约为 1350.53×52.5=70902.825 元 .4 小时损失成本大约

28.36 万。如果按照每年一座高炉平均事故为 1 次。两座高炉平均淌煤停机事故为 2 次计算。公式：

28.36 万元 ×2 座 ×1 次 =56.72 万元 年产生效益为 56.72 万元。

6 整改及思考

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通过对煤粉系统的应用环境的剖析得知。一个良好的持续性的维修需要可控量化宽松的生产使用

环境，平稳的运行环境、可靠可控的磨损，合理安排的使用按点检标准定期检查制度，形成的稳定

开放的检修环境，都是保证磨煤机布袋系统安全长寿使用的必要条件。同时考虑设备高温使用环境，

应该避免并且减少杂物进入布袋结构，避免火灾，与不必要的停机检查，提高整体生产效率。抑制

火灾保证设备使用安全。

7 结束语

通过布袋系统使用状态分析，分析布袋结构失效的原理，了解到布袋系统作为磨煤机系统设备中

的重要零部件，需要控制产能，稳定温度，选择正确的风量，监控出入口的健康状态，都是保证磨

煤机布袋系统健康长寿使用的必要条件。也将对节能减排，提高设备使用效率发挥重要的作用。保

证磨煤机布袋系统正常生产，稳定高炉运行。

参考文献

[1] 脉冲布袋除尘器环境国家条件 HCRJ 013—1998

[2] 脉冲喷吹类袋式除尘器 JB/T 8532—1997

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高炉热风炉智能优化节能改造

王勇 张辉 董红梅 晋荣 薛涛

( 陕西龙门钢铁有限责任公司 )

摘 要：针对高炉热风炉手动烧炉，提出了智能化改造方法和防范措施。

关键词：高炉热风炉；智能优化；能效提升；效益

1 引言

随着中国经济的不断发展，能源问题日益突出，钢铁冶金作为高能耗产业，成本上涨的压力越来

越大。大力发展循环经济是实现钢铁企业可持续发展的必由之路，它的实质就是以尽可能少的资源

消耗，尽可能少的环境代价实现最大的经济和社会效益。

高炉热风炉是高炉鼓风的预热器，主要为高炉炼铁提供热风以降低焦比。

2 前言

陕西龙门钢铁有限责任公司坚持科学发展观念，走可持续发展之路，把环境保护、节能减排作为

重中之重。着力发展循环经济和清洁生产，于 2008-2014 年期间顺应国家钢铁产业发展政策和要求，

全面提升装备水平，先后建成五座高炉，1# 高炉配套 4 座热风炉，其余 2#3#4#5# 高炉各配套 3 座热

风炉。送风温度指标都控制在 1200℃及其以上，一方面是为了节能降耗，提高公司产品的竞争能力，

另一方面可有效利用高炉副产的高炉煤气。不仅可为公司节减大量的燃料费用，从而降低产品成本，

也为国家节省大量的能源，符合国家关于节能降碳和资源综合利用政策。

3 高炉热风炉智能烧炉工艺

3.1 炼铁高炉热风炉工艺介绍

3.1.1 高炉热风炉工艺

工作流程：

（1）烧炉阶段：高炉副产的煤气和助燃空气在热风炉顶部燃烧室内燃烧产生高温热烟气，热烟

气自上而下通过热风炉内的蓄热体完成热量交换，蓄热体吸收烟气热量蓄积热能。热量交换后的低

温烟气到后续喷煤工艺继续利用其热能。

（2）送风阶段：热风炉停止烧炉，从热风炉底部鼓入冷风（空气），冷风（空气）自下而上通

过热风炉蓄热体完成热量交换，最终将冷风（空气）加热至 1200℃以上形成热风，通过混风调节至

热风温度稳定。最终将热风送入高炉内。

热风炉运行制度为两烧一送，保证热风持续稳定的向高炉供应。冷风（空气）在热风炉内吸收的

热量，来源于煤气燃烧放出的热量，所以，热风炉实际上是一种热量转换器，它把煤气的化学热转

换成热风的物理热，用于高炉冶炼，达到降低焦比的目的。

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3.1.2 高炉热风炉智能烧炉工艺流程图

高炉热风炉智能烧炉工艺流程图

4 高炉热风炉现状及改造必要性

4.1 高炉煤气消耗在炼铁厂动力能源成本中占比约为 16% 较大，而且可控节约空间有限，动力能源

成本的不断强化管控，智能制造项目又亟待提升，目前高炉热风烧炉方式仍然为人工手动烧炉，人

工烧炉操作效能和操作精确度较低，煤气消耗较高，不符合钢铁行业高质量发展及公司降本增效局

势发展。

4.2 煤气管网压力波动较大而且频繁，对人工手动烧炉影响大，司炉工调节频繁工作劳动强度很大。

4.3 人工手动烧炉受人为因素影响大，每班操作水平及个人经验有一定的差异化不利于关键的参数指

标长周期稳定运行。

4.4 人工手动烧炉因误操作和没有故障预警分析能力，系统生产安全性较低。

4.5 因煤气热值频繁波动，人工手动烧炉无法及时调整至最佳空燃比，造成煤气资源浪费。

5 高炉热风炉智能优化节能改造

5.1 建设内容

在 1#2#3#4# 控制室各新增一套智能优化控制系统，用于运行独立的智能优化软件及配套的数据

库系统。通过 OPC 通讯的方式使智能优化控制系统与 PLC 系统实现无扰切换。第一部分实现热风炉

智能优化烧炉，采用模糊过程控制自动化调节，首先上线环保模式，在乙方配置的智能烧炉专家系

统控制下合理配加转炉煤气，在环保模式下实现热风炉烟气环保达标，其次在热风炉支管流量计故

障情况下，同样能够实现良好的无流量智能控制性能，热风炉拱顶温度、烟气温度指标优于同等情

况下手动烧炉指标；第二部分具有大系统协调功能，实现 1#2#、3#4# 高炉煤气资源自动调度协同，

避免两座热风炉同时换炉操作造成的管网压力波动。

5.2 技术方案

5.2.1 在控制室新增安装智能优化控制系统，与原 PLC 系统对接实现无扰切换。

5.2.2 由专业公司根据热风炉烧炉运行情况对智能优化控制系统进行调试维护，直至智能优化系统运

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行热风炉参数至最佳状态。后续给运行班组进行技术培训完全熟练掌握智能优化控制系统运行与控

制点设定后交付运行正式投入生产。

5.2.3 主要零部件更换表

1#2#3#4# 高炉热风炉智能优化节能改造

设备名称 型号 单位 数量 备注

高炉热风炉智能烧炉专

家系统软件 套 4

远程服务系统 4G 远程无线调优移动设备插上时申请接入远程

服务，拔下后自动退出。 套 4

智能预警音箱

套 4

工控机 研华 610L（CPU: 酷睿 I7 、运行内存 16G 、固

态 256G+ 机械硬盘 1T） 台 4

显示器 飞利浦 22 寸 台 4

氧化锆氧分析系统 ZN-OSP（氧探头为澳大利亚进口 SIRO2 氧传感

器 , 同时具有 CE 认证证明及 SIL 安全认证证明） 套 13 其 中 1# 炉 4 套

其余 3 套。

6 TRT 改造所投资费用

项目总投资 233.8 万元。其中 1#2# 高炉智能烧炉投资费用 106.8 万元，3#、4# 高炉智能烧炉投

资费用 127 万元（含掺烧转炉煤气控制二氧化硫指标功能）。

7 改造取得效益评价

7.1 经济效益

7.1.1. 1#2#1280m³ 高炉能效提升改造效益

以 1# 炉为例：

1、按照原方案进行改造，主要实现了热风炉实现了无流量智能烧炉，热风炉拱顶温度波动稳定

性明显改善，同工况风温情况下 , 高炉煤气节能率为 4.32%。

2、按照计划工期进行了改造，45 天内完成改造。

3、智能烧炉节能率测试，智能烧炉阶段（4 月 15 日—4 月 19 日）日均煤气消耗为 1662276m³/

d、风量为 2458m³/min，手动烧炉阶段（4 月 22 日—26 日）日均煤气消耗为 1747933m³/d、风量为

2473m³/min ，高炉煤气单价为 0.1 元 /m³，前后风温均为 1230℃，高炉煤气折标系数为 1.286tce/

万 m³，年运行时间按照 330 天，手动烧炉煤气消耗按照 174 万 m³/d 进行相关数据核算，具体创效如下：

年创效 =330*174*0.1*4.32%=248.05 万元

年节标煤 =330*174*4.32%*1.286=3189.98tce

验收结论：1# 高炉智能烧炉投运后，高炉煤气节能率为 4.32%，符合技术协议节省煤气用量不小

于 3% 要求，每年节约费用为 248.05 万元，且节能效益可观。

7.1.2 3#4#1800m³ 高炉能效提升改造效益

以 4# 炉为例：

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1、按照原方案进行改造，主要实现了热风炉无流量智能烧炉，热风炉拱顶温度波动稳定性明显

改善，同工况风温情况下 , 高炉煤气节能率为 4.37%。

2、按照计划工期进行了改造，60 天内完成改造。

3、智能烧炉节能率测试，按照技术协议高炉煤气消耗量 = 转炉煤气消耗量 *1.5，智能烧炉阶段（5

月 12 日—5 月 16 日）日均煤气消耗为 2731169m³/d、风量为 3608m³/min，手动烧炉阶段（4 月 19 日—

23 日）日均煤气消耗为 2848813m³/d、风量为 3599m³/min ，高炉煤气单价为 0.1 元 /m³，前后风温

均为 1230℃，高炉煤气折标系数为 1.286tce/ 万 m³，年运行时间按照 330 天，手动烧炉煤气消耗按

照 280 万 m³/d 进行相关数据核算，具体创效如下：

年创效 =330*280*0.1*4.37%=403.79 万元

年节标煤 =330*280*4.37%*1.286=5192.73tce

验收结论：4# 高炉智能烧炉投运后，高炉煤气节能率为 4.37%，符合技术协议节省煤气用量不小

于 3% 要求，每年节约费用为 403.79 万元，且节能效益可观。

7.1.3 总能效提升改造效益：

4 座高炉年节能效益达到 1000 万元以上，投资回收期 1 年以内，节能效益显著。

7.2 其它效益

（1）通过高炉热风炉智能优化改造后系统自控率达到 95% 以上，大大降低司炉人员的劳动强度，

让其从以前的操盘变为监盘，如遇到指标波动状况语音预警系统会主动提示，再进行人工干预。

（2）全年操作运行水平统一且安全稳定性大幅提升。同时也降低热风炉系统设备的检修维护费用，

延长了蓄热体的试用寿命。热风炉拱顶温度手动烧炉与智能优化烧炉对比见下图：

8 高炉热风炉智能优化烧炉的潜力

8.1 经过 2 年多对智能优化烧炉的研究应用，在系统投运后需要保证现场阀门仪表的性能。这样才能

使优化效果更佳。

8.2 通过智能优化烧炉后，各个高炉对煤气管网的需求趋于稳定。错峰换炉进一步起到了稳定煤气管

网压力的作用，对所有的煤气用户系统设备都起到了稳定生产的作用。

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8.3 在部分支管流量计故障时启动无流量烧炉功能能够很好的客服短期内仪表故障对生产运行带来的

影响，保证系统安全稳定运行。

8.4 后续计划对 5# 高炉热风炉进行智能优化节能改造，在对 5 座高炉 16 座热风炉实施大系统协议

智能优化控制，这将会进一步稳定煤气管网压力，也可使整体煤气节能效益再度提升。

9 结束语

高炉热风炉智能优化节能改造在龙钢公司得到了很好的应用，项目实施后效果显著，一方面响应

了国家节能减排的政策，充分利用了高炉煤气热能。另一方面热风炉运行的安全稳定性，降低公司

的煤气消耗。

后续在高炉热风炉智能烧炉与煤气管网大系统协调优化控制方面还需要我们不断探索、提升指标，

为国家节能减排做出更大的贡献。

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永洋特钢降低燃料比冶炼实践

王 强

( 永洋特钢集团炼铁厂 河北 邯郸 056000)

摘 要：永洋特钢集团炼铁厂高炉主要通过采取稳定和提升原燃料质量、调整装料制度、提高顶压、

降低生铁含硅量、加强日常操作与管理等一系列措施，使得燃料比由原来的 535kg/t 降低至 521kg/t

左右。

关键词：高炉；燃料比  

1 概况

永洋特钢集团炼铁厂一期于 2017 年 10 月投产，全厂主要装备有：一座 1260m3 高炉、一台 198m2

烧结机、日产 300 吨和 600 吨的麦尔兹白灰窑各一座以及配套的 3 座全封闭原料大棚和活性焦干法

脱硫脱硝系统。炼铁厂管辖范围包涵了从原料进厂到铁水送到炼钢的各个工序。其中 1260m3 高炉系

统设有两个铁口，22 个风口，采用 PW 炉顶技术、嘉恒法水渣处理系统、全干法除尘、BPRT 余压发

电技术、卡鲁金顶燃式热风炉和烟气余热回收等先进技术。高炉自投产以来一直保持了炉况顺行，

面对严峻市场形势，永洋特钢集团炼铁厂通过不断的摸索提高铁前整个系统的管理水平，高炉加强

操作采用大矿批、高风温、高顶压、低硅冶炼、低镁铝比冶炼等措施降低燃料比、改善指标，燃料

比下降较多 , 实现在长期单高炉生产的情况下指标和成本在区域内保持领先。

2 降低燃料比的措施

2.1 稳定原燃料质量

从原料入手，按照 “高、稳、匀、净、熟、小”的原则认真做好原料管理工作。原料管理方面，

坚持精料方针，确保原料条件稳定 , 制定原料监管方案 , 从厂、车间、班组三级管控。

公司层面的原料管理，结合公司制定了《铁前用料采购标准以及让步接收条件》从采购上确保原

料稳定。炼铁厂内部制定了《炼铁厂原料管理办法》，形成厂级、车间、班组，三级立体管理体系，

每一级都有具体负责人和具体负责任务，而且要求下到工序对上到工序在原料方面进行延伸管理。

确保无论是原料进厂还是生产过程中出现质量问题第一时间发现，第一时间处理。避免因为原料波

动问题影响高炉。

2.2 重视焦炭质量的改善

除了在原料管理方面对所有质量进行监控还对重点原料进行改善。研究证明焦炭作为高炉的重要

原料，影响 45% 的高炉指标。炼铁厂的焦炭全部外购，对外购焦炭管理到位和质量提升是高炉稳定

和降消耗的重要措施。高炉投产以来吃过的焦炭厂家有二十几家，生产中发现厂家过多不利于焦炭

质量的稳定而且有的厂家本身质量也不稳定，后经过试用和调研，最终确定 3-5 家企业为稳定的供

2023 年铁前设备维修与节能技术改造交流会论文集

冶金新视线 -109-

应商。干焦 2 家，湿焦 2 家，这样高炉共有 6 个焦仓分别对应不同厂家。固定厂家实现了焦炭按

照厂家分仓入炉，高炉根据炉况需要、干湿焦比例、和价格、库存情况可定量调剂。厂家的相对固

定保证了焦炭的质量稳定，多厂家的选择避免了可能某一种焦炭厂家质量波动带来的影响，最终保

证了焦炭质量的稳定，该措施实施以来高炉没有因焦炭质量波动造成影响炉况的问题发生。

2.3 抓好烧结生产

在高炉炉料结构中烧结占比 70% 以上，烧结在永洋特钢集团炼铁厂是一个生产车间，烧结质量对

于高炉降低燃料比，改善指标起到 35% 作用 , 因此必须认真做好烧结工作。炼铁厂不过分追求烧结

单工序成本的降低，而是按照科学配矿原则做好烧结配矿和进行各项改造提高烧结质量。提高烧结

料层，烧结料层由原来的 700mm 提高到 900mm，烧结转鼓提升到了 76%，烧结矿还原度提升到 80% 以上。

而且公司建立了铁前实验室为高炉降低燃料比改烧原料条件提供技术支持。

2.4 高炉系统操作的主要降低燃料比措施

2.4.1 装料制度的调整

在有了稳定的原料条件的基础上，为适应块矿比例的提高和降低燃料比，高炉逐步调整装料制度，

提高煤气利用率，批重逐步加大。矿批由开炉初期的 38.5 吨逐步加大到 51.5 吨，焦炭负荷也逐步

加重由 4.2 逐步加到 4.8。高炉产量稳步提升，由 3950 吨 / 日逐步提升到 4850 吨 / 日。布料矩阵上

高炉一直采用的料制：

           矿    38.5  36.5  34.5  32.5

              2     3     3     2

       焦  39  37  35  32.5  29.5  25  16

         2   2   2    2     2    2   1

该料制在原料条件较差的情况下在稳定气流方面起到了积极作用。随着外围条件的逐步改善，高

炉逐步取消中心加焦，料制改为：

          矿     38.5  37   35   32  29

               2    3    3    2   2

          焦  38.5  37.5  35  32.5  29.5  25

            2     2    2    2     2    2

装料顺序上采用矿 + 焦 + 矿 + 矿 + 焦的循环料制 , 矿批逐步增到，最大 53 吨。采用大矿批复合

料制之后，煤气利用由原来的 45.5% 逐步提高到 48.2% 燃料比由原来的 535 公斤 / 吨铁，下降到 521

公斤 / 吨铁，块矿比例为 22%，最高 23%，综合入炉品位 56%。当外围原料质量发生波动时 ( 主要是

吃落地烧结 )，高炉布料焦炭平台保持不动，首先酌情调整矿批，焦批不动；憋压无明显改善，压量

关系还是趋紧，则减外环矿圈数，甚至去掉最外环矿，保持焦炭平台的稳定，高炉煤气流不发生大

的改变，一旦外围条件改善，高炉逆方向的快速恢复。减少了外围波动对高炉的影响，成本损失减

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-110- 冶金新视线

到最小。

2.4.2 提高风温

高风温是高炉强化冶炼和降低焦比的重要技术设施，风温提高 100℃，可降低焦比 15—20 公斤 /

吨铁，在提高风温的同时还可以多喷吹煤粉 20—30 公斤 / 吨铁，可以提高产量 4%[2]。高风温还可以

提高鼓风动能，气流穿透炉缸中心能力增强，促进中心气流发展。此情况出现以后利于上部扩大矿批，

使煤气流分布更加合理。稳定炉况是使用高风温的基础。永洋特钢集团炼铁厂 1260m3 高炉采用卡鲁

金顶燃式热风炉，工艺上采用烟气余热回收，对助燃空气和煤气煤气进行预热。开炉后增加了自动

烧炉设施，强化工长的用风温意识，使风温在纯烧高炉煤气的条件下由原来的 1180℃，逐步调高到

1240℃，焦比降低 4—6 公斤 / 吨铁。

2.4.3 高顶压操作

高压操作使煤气流速降低，煤气在高炉时间延长，增加煤气与矿石接触时间，同时顶压的提高扩

大了间接还原区，减少了炉尘吹出量，提高煤气利用率，降低焦比 [3] 一般认为，顶压提高 10KPa，

燃料比下降 0.3-0.5%。目前永洋特钢集团炼铁厂 1260m3 高炉顶压逐步提高，由开炉初期 200KPa，逐

步提高到 242KPa 可降低焦比 4—6 公斤 / 吨铁。

2.4.4 推行低硅冶炼

低硅冶炼是增产节焦，降低成本的一项重要措施。高炉【Si】每降低 0.1%, 可降低焦比 4—6 公

斤 / 吨铁。实现低硅冶炼需要稳定的外围条件支撑，如前文所述，通过对焦炭、烧结、块矿等原料

的管理外围原料条件非常稳定，而高炉内部的生产组织上通过风温提高，逐步的调整风口布局，由

开炉初期的全部 22 个直径 115mm 风口，风口面积 0.2284m2 逐步减少直径 115mm 比例，目前到风口面

积 0.2161m2

，鼓风动能由 8000Kgm/s 提高到 12000Kgm/s 以上，高炉具备了低硅冶炼的条件。高炉强

化内部操作和炉外出铁组织。硅控制水平逐步降低。目前稳定在 0.2-0.3% 之间，月平均【Si】0.23%

左右。

2.4.5 实行低镁铝比冶炼

为降低配矿成本逐步选用部分低价高铝矿品种，以及配加性价比高的块矿的原因造成高炉渣中铝

含量逐步升高，渣中 AL2O3 含量为 15.5--17% 左右。炼铁厂在渣铝升高以后积极推行低镁铝比冶炼

技术，不一味的在烧结矿中增加氧化镁，从而保证烧结质量，目前的镁铝比按照 0.45--0.48 控制。

镁铝比的降低进一步降低了渣量，利于高炉燃料比的降低。

2.4.6 优化出铁组织

高炉炉前渣铁能否及时排放已经成为高炉顺行和指标提升的关键因素之一。车间制定了防止跑泥、

防止浅铁口以及保证出铁速度和时间的一系列措施。强化管理，严格考核，对炉前进行量化管理：

打泥量、铁口深度、出铁时间详细记录。铁次控制在 16—18 次 / 日。铁口深度 3600—3800mm, 使用

钢钎零间隔出铁，出铁时间控制在 60—100 分钟，保证出铁的均匀性。为保证顺行降低生铁成本提

供保障。

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低燃料比下化学热、物理热、生铁含硫量及碱度控制如下图（检修已备注）:

备注：

1.2022 年 1 月 29-2022 年 2 月 22 高炉大修。2.2022 年 12 月 18-2023 年 1 月 11 高炉大修。

3 指标

3.1 通过以上工作高炉燃料比逐步降低，主要指标如下表 :（综合入炉品位 55.6—56.1%）

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时间 平均日产 ( 吨 ) 利用系数 焦比（含焦丁）公斤 / 吨 煤比公斤 / 吨 燃料比公斤 / 吨

2022 年 4047 （年修） 3.28 378.2 156.5 535

2023 年 2 月 4576 3.63 361.5 149.8 511

2023 年 3 月 4559 3.62 355.5 167.3 523

2023 年 4 月 4714 3.74 355.8 166.5 522

4 结语

4.1 稳定原燃料入炉是确保炉况稳定顺行的先决条件，也是保证高产的前提，同时也是降低燃料比的

基础。

4.2 高炉以稳定入炉原燃料条件为基础，通过调整装料制度、提高风溫、提高顶压、降低生铁含硅量、

加强日常操作与管理等一系列措施以后，燃料比在原来较低基础上降低 13 kg/t 降低到 522 kg/t 左右，

有效降低了铁水成本。

努力方向：进一步优化操作，加大矿批，提高煤气利用，燃料比进一步降低。

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天铁崇钢球团优化配矿结构、降低配矿成本的技术措施

孟伟 赵文书

( 天津铁厂有限公司 )

摘 要： 2023 年是新天钢集团创新年，天铁公司崇钢厂根据集团进一步降本增效的总体要求，在球

团工序实施了低成本配矿战略，探索创新新经济料种配加方法，优化各类经济原料的配加比例，提

高低品位回收含铁混合料的配加用量，实现了由低品位、低价、高性价比的含铁料替代传统造球原

料的功能替代作用，取得了可观的经济效益。

关键词：球团配矿；配矿原则；技术措施；保障措施；创效

2023 年是新天钢集团“创新年”，天铁公司崇钢球团根据集团“在守正中求突破，在创效中求发

展”的工作总基调，在球团工序进行了低成本配矿战略，在保证球团质量的前提下，积极加强经济

原料配加管理，积极探索新经济料的配加比例，积极尝试切实可行的优化措施。为此，崇钢厂专门

成立了以分管厂领导挂帅的球团配矿攻关组，采取一系列措施，不断优化配矿结构，力求进一步降

低球团矿含铁料成本。

1 崇钢球团配矿原则

球团配矿攻关组本着“多使用低价料，少使用高价料；多使用粗粉，少使用细粉”配矿理念，转

变观念，打破常规，不断提高粗矿粉配加比例，同时增加低品位回收含铁混合料的使用。

通过对球团使用的各种铁矿粉的造球性能及高温性能的研究，掌握所有原料的成球特性及高温特

性，并有计划的按照比例进行混配，是降低球团成本、稳定球团生产、提高球团质量的有效途径。

根据基于铁矿粉自身特性来优化配矿原理，利用铁矿粉之间的互补性规律，按照如下配矿原则执

行：在成球率和微观特性满足球团生产的条件下，比表面积高与比表面积低的铁矿粉搭配使用；粒

度细与粒度粗的铁矿粉搭配使用；磁铁矿粉与赤铁矿粉搭配使用；高硅矿粉与低硅矿粉搭配使用；

有害元素高的铁矿粉与有害元素低的铁矿粉搭配使用。

2 崇钢球团配矿的具体措施

2.1 提 Ti 降本

通过提升配矿结构中价格较低的高钛精粉，降低球团含铁料成本。下表是天铁崇钢常用的两种 65

品位铁精粉，由下表可见，两种铁矿粉 Tfe 含量相近，且粒度相近，造球性能相近，而高钛精粉 65

价格较山东精粉 65 价格低约 30 元 / 吨。在满足天铁高炉使用质量要求的前提下，可尽量提升球团

的 Ti 指标负荷，既不超 Ti 指标要求上限，又尽最大可能增加高钛精粉 65 配比，以替代山东酸粉 65

使用量。

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表 1 物料成分对比表

物料名称 TFe CaO MgO SiO2 Ti Al2O3 S H2O 粒度

承德高钛精粉 65 65.30 1.07 0.76 3.04 1.37 0.87 0.140 8.30 92.5

山东酸性精粉 65 65.51 0.56 0.42 7.47 0.06 0.32 0.156 9.41 92.0

2.2 提升经济料（赤泥粉）配加降本

积极尝试使用其它行业低价含铁副产物代替高价铁精粉，其中，赤泥粉就是很不错的优选品种。

赤泥粉是制铝工业提取氧化铝时排出的泥浆状工业废渣。据统计，每生产 1 吨氧化铝，大约会产生

0.7 ～ 2 吨的赤泥。赤泥粉 TFe 含量在 40% ～ 50% 不等，品位 45％左右的赤泥到厂价格约为 250 元／ t，

吨度价约 5.5 元／ t·度；而品位 65％的铁精粉到厂价格约为 900 元／ t，吨度价约 14 元／ t·度。

由此可见，球团配加赤泥粉有明显的经济效益。天铁崇钢用赤泥粉理化指标见下表。

表 2 赤泥粉理化指标表

物料名称 TFe CaO MgO SiO2 Ti Al2O3 S H2O 粒度

赤泥粉 46.44 1.32 0.22 3.25 2.20 11.57 0.047 22.29 30.7

天铁崇钢球团 2022 年使用细磨过的赤泥铁粉，年配加比例为 2.72%；同比 2021 年度 1.86% 高出

0.86个百分点。2023年天铁崇钢球团通过对部分设备改造、试验攻关等措施，开始使用赤泥原矿粗粉，

并将赤泥粗粉配加比例提升至 4%，大幅度降低了球团含铁料成本。仅赤泥粉一项，预计比去年创效

约 450 万元以上。

2.3 合理使用国外低价低品位矿粉

天铁崇钢球团使用的国外进口矿粉主要是低品位高硅澳大利亚细精矿，其价格较同品位山西精矿

低约 20 元／ t，其硅含量较高，可搭配国内低硅精矿使用，而且其 -200 目筛下率可达到 99% 以上，

对造球非常有利。今年 1-5 月份，天铁崇钢球团已使用进口澳大利亚卡拉拉精矿 4 万余吨。其质量

指标如下：

表 3 卡拉拉精矿成分表

物料名称 TFe CaO MgO SiO2 Ti Al2O3 S H2O 粒度

澳卡拉拉精粉 62.72 0.56 0.39 10.80 0.01 0.19 0.034 8.24 99.0

2.4 适度配加部分低价低品位赤铁矿粉

磁铁矿粉球团的固结机理主要为 Fe2O3 的再结晶长大，其结晶规律均为“初晶～发育晶～互连，

固结强度高 ; 赤铁矿粉球团在焙烧过程中不放热，其固结机理主要为 Fe2O3 的晶粒长大和再结晶，

没有晶格转变 , 所以固结困难。如果赤铁矿粉配加比例过高，为确保成品球抗压强度，必然会造成

球团预热和焙烧温度高且时间长，这势必会影响链篦机 ~ 回转窑的能耗和产量。因此，天铁崇钢球

团在配加低价格低品位赤铁矿粉时，充分考虑其在生产过程中的综合经济性。根据实时价格因素，

2023 年铁前设备维修与节能技术改造交流会论文集

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适量配加部分具有性价比的低品位印度粉、巴西粉等赤铁矿粉，其配加比例一般在 4 ～ 6% 左右。

2.5 加大本厂低品位回收含铁混合料的使用

低品位回收含铁混合料的价格低，在保证球团矿质量指标的前提下，科学合理的使用价格相对低

廉的回收混合料，非常有利于降低球团配矿成本。天铁崇钢球团使用的低品位含铁混合料主要有：

除尘灰、炼钢污泥等微细颗粒原料。炼钢污泥是转炉炼钢的副产品，一方面含有一定的铁，另一方

面粒度极细，同时具有一定的粘性。将过滤的污泥在配料工序加入，经过干燥、混匀后参加造球。

球团生产配加转炉污泥可以改善造球过程和降低膨润土用量，从而对提高球团矿质量具有一定积极

作用。2023 年天铁崇钢球团除尘灰配加量在 0.5 ～ 1% 不等，而炼钢污泥配加量约在 3%。

3 崇钢球团优化配矿的保证措施

3.1 技术与管理并重，以技术为依托。

天铁崇钢球团在优化球团配矿的实施中，既要降低球团矿的配矿成本，又要保证球团各项质量指

标不能影响高炉稳定顺行。在配矿过程中不断探索新物料在球团配矿中的应用，根据新的配矿方案

及时开展造球试验和焙烧试验，及时收集整理各类试验数据，为进一步优化球团配比提供强有力的

支撑。特别是在小品种杂料配加，必须先期进行实验室实验，取得技术数据以后，经过讨论总结优化，

才在实际生产中应用。

3.2 球团优化配矿要以高炉稳定顺行为原则

实施配矿结构优化过程中，由于提高了低品位含铁料配比，球团矿 Tfe 含量有一定降低，为保证

高炉稳定顺行，必须确保球团矿质量指标，在实际操作中要采取相应措施。

3.2.1 由于低价含铁料中各元素成分波动较大，配料工要根据含铁杂料的成分变化来实时调整原

料配比，保证球团成分指标、强度指标的稳定率。

3.2.2 根据不同配矿方案，适时调整工序参数，从原料水分入手，调整烘干温度控制制度，确保

造球混合料水分可控。造球工根据生球造球状况适时调控雾化水，确保生球水分稳定。

3.3.3 根据不同原料使用效果和链篦机 - 回转窑装备即时状况，适时制定不同的热工操作制度，

在确保生产顺行、质量稳定的同时，确保窑内气氛良好，窑况稳定。

3.3 不断实施设备优化，提升各类物料使用效果

3.3.1 按照“滴水成球、雾水长大”的原则，从改进工艺设计方面入手，对 6m 造球盘雾化水的装

置和位置进行重新设计及改造，改造后雾化水装置喷淋分散且可控可调，提升了混合料成球率及生

球质量，减少了返料以及粉末的产生，保证了生产的稳定运行。

3.3.2 原天铁崇钢球团造球机球盘规格为直径 6000mm、边高 500mm。该规格边高的造球盘，在造

球物料粒度较高的情况下，可实现造球生产平稳运行。但是，当造球物料粒度较低、造球粉较粗时，

该规格边高的造球盘生产效率会大大降低，且生球质量得不到保证。优化配矿后，由于增加了粗粉

配加比例，造球混合物料粒度相对较低、造球粉略粗。通过对造球盘边高进行改造，加高球盘边高

至 600mm，提升了造球盘容积率，提高了混合料在球盘内滚动停留时间，从而提升了物料成球效果和

2023 年铁前设备维修与节能技术改造交流会论文集

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生球质量。

4 崇钢球团配矿效果

2023 年 1-5 月份，天铁崇钢球团通过优化配矿结构，球团含铁料创效情况如下：

4.1 配加高钛 65 精粉替代山东 65 铁精粉，合计消耗 2.5 万吨，创效 75 万元。

4.2 配加赤泥粗粉代替细磨赤泥粉，并提升配加比例，合计消耗 2.5 万吨，创效 187.5 万元。

4.3 配加低价低品位澳大利亚卡拉拉矿粉替代山西 60 精粉，合计消耗 4 万吨，创效 80 万元。

4.4 配加低价低品位赤铁矿粉 1.8 万吨，低品位回收含铁混合料 1 万吨，创效 900 万元。

崇钢球团含铁料配矿工作取得了一定成绩，今年前 5个月取得了合计创效 1300余万元的可观效益。

5 结束语

天铁崇钢球团通过配矿攻关组的科学配矿，不断提高经济料种的配加比例，增加低品位回收含铁

混合料的使用。以保证质量、稳定产量、降本增效为核心目标，积极探索并优化最佳的球团配矿方案，

满足了天铁高炉生产用料要求，为天铁高炉提供了质量好、价格低的优质球团矿。