HIsmelt工厂最新生产实践及工艺改进方向

2018-07-30   作者：佚名   网友评论 0 条

 　　曹朝真,孟玉杰,梅丛华,闫方兴,章启夫

　　（北京首钢国际工程技术有限公司，北京 100043；

　　北京市冶金三维仿真设计工程技术研究中心，北京 100043）

　　1 前言

　　2005年，HIsmelt工艺首座商业化示范厂在澳大利亚建成，首次将HIsmelt技术推向工业化应用，此后合营厂进行了连续化试生产，2008年12月，合营厂受全球金融危机影响宣布关停。3年多的工业生产实践充分证明了HIsmelt技术的工艺可行性，但同时也暴露出炉缸耐材侵蚀较快、流化床故障率高、工厂作业率较低等工艺和设备问题，受合营厂关停的影响，此后一段时间HIsmelt技术的工业化进程遇到了较大的阻碍。

　　2016年，由首钢国际工程公司负责核心工厂设计的我国首座HIsmelt工业化工厂建成投产，该项目的设计建设过程，充分吸收了澳大利亚示范厂的实践经验和教训，以及近年来HIsmelt技术的创新成果，是在原有基础上一次系统优化和升级[1]。工厂投产以来，各项技术指标稳步提升，制约HIsmelt技术发展的耐材侵蚀等核心技术问题得到了较好的解决，目前主要技术指标已全面超越澳大利亚工厂。我国HIsmelt工业化工厂的成功稳定运行体现了HIsmelt技术的最新工业化成果，必将对熔融还原炼铁技术的发展起到显著的促进和引领作用。

　　2 HIsmelt工厂生产情况

　　2.1HIsmelt工厂生产指标
 

 
　　图1  HIsmelt工厂俯瞰图

　　Fig.1 HIsmelt plant in China

　　我国首座HIsmelt工厂于2016年8月建成并开始热试，至2017年6月共进行了多次热试车，热试车期间最长连续运行时间为70天，生产铁水约80,000t，单日最大产量为1920t，单月最大产量为5.06万t，通过近1年时间的工厂试运行，基本掌握了铁浴法冶炼的操作规律。从2017年9月开始，工厂运行趋于稳定，设备故障率显著降低，截止目前最长连续作业时间已经超过4个月，期间共生产铁水近20万t，近7个月时间里，工厂作业率达到88%，共产铁水约29.25万t，最大日产量达到设计产能的80%。

 　　表1 HIsmelt工厂生产指标

　　Table 1 HIsmelt plant production indexes

　　2.2 SRV炉耐材侵蚀情况

　　由于HIsmelt工艺采用较高的二次燃烧率，炉渣中FeO含量较高，熔融还原炉工作衬耐材，尤其是渣线部位的耐材侵蚀问题，一直是制约铁浴法熔融还原工艺发展的核心技术问题，在Kwinana厂生产过程中就多次因炉缸耐材侵蚀而被迫更换炉衬[2]。

　　在国内HIsmelt工厂的设计过程中对该问题给予了充分的重视，从炉缸砌筑结构、耐材材质、耐材冷却等多个方面进行了设计优化。一方面在炉缸渣线区域采用铜冷却壁替代了耐材，通过冷却后形成的渣皮实现对冷却壁的保护，从而彻底避免了渣线部位耐材的过快侵蚀问题；此外，在铜冷却壁下部靠近渣层部位，使用抗渣铁侵蚀性能优异的Al2O3-Cr2O3质材料来代替原有的MgO-Cr2O3质耐材，使耐材的冲刷和渣侵能力得到了显著提升。

　　通过近两年来的多次热试和连续生产的检验，炉缸耐材的侵蚀情况如图2所示。炉缸耐材整体情况良好，渣区铜冷却壁保持完整，生产期间未出现任何问题；渣区铜冷却壁下部的工作衬耐材，除超出冷却壁前端的部分耐材被侵蚀掉以外，整体保持完好，未出现局部过度侵蚀情况，根据内衬实际侵蚀情况测算，内衬的使用寿命有望达到3-5年。
 

 
　　图2  SRV炉耐材侵蚀情况

　　Fig.2  Refractory situation of SRV

　　从HIsmelt工厂生产故障分布图可以看到，在Kwinana工厂生产过程中按照故障频率统计，影响工厂作业率的因素主要包括矿粉预热系统、出渣口、公辅系统故障等，而按照故障的影响程度分析则主要为矿粉预热、炉缸耐材和公辅系统问题，其中矿粉预热系统故障对工厂运行影响最大。

　　在国内HIsmelt工厂生产过程中，由于采取了一系列的设计优化，使得原有问题得到了较大的改善，主题工艺设备运行稳定，试生产期间出现的问题主要以外围设备故障为主，造成HIsmelt工厂停产的原因基本全部集中在水冷烟道的漏水问题上，目前通过对水冷烟道进行改造以及采取调整水量等措施，已经基本解决了水冷烟道的设备稳定性问题；此外，在生产过程中曾出现一次泡沫渣事故，主要是由于操作经验不足和矿煤喷吹系统的计量误差引起的，随着操作水平的提高和引入自动控制模型，已经较好的解决了该问题；单体设备中，渣口使用寿命问题给生产操作带来了一定的影响，后续需要进一步进行改进。

　　3 影响HIsmelt工厂达产的主要因素分析

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