作為一項(xiàng)全新的高爐技術(shù),序列脈沖噴吹工藝(SIP)于2020年底首次在施韋爾格恩 1號(hào)高爐首次全面運(yùn)行。該高爐是由蒂森克虜伯歐洲鋼鐵公司在德國(guó)杜伊斯堡廠運(yùn)行的內(nèi)容積4400m3的大型高爐。到目前為止,在2021最近的高爐換襯前后的生產(chǎn)中,SIP技術(shù)已證實(shí)對(duì)高爐運(yùn)行具有顯著的影響。

SIP是一種氧氣脈沖技術(shù),用于防止高爐下部區(qū)域出現(xiàn)低透氣性問題。它通過定期脈沖將少量高能氧氣注入高爐深處每個(gè)風(fēng)口的回旋區(qū)。氧氣的目標(biāo)是沉積在回旋區(qū)和“死料柱”之間過渡區(qū)空隙內(nèi)的碳粉材料,死料柱是存在于高爐爐缸中的靜止焦炭床。如果未充分清除沉積物,則沉積物會(huì)積聚并降低該區(qū)域的透氣性。

SIP改善了此處的透氣性,核心是提高回旋區(qū)特性,使氧氣能夠到達(dá)高爐中通常無法找到的區(qū)域。在正常情況下,氧氣分布通常不會(huì)擴(kuò)展到回旋區(qū)內(nèi)太遠(yuǎn)。氧氣在離開風(fēng)口時(shí)迅速消耗,通過常規(guī)方式作為熱風(fēng)的一部分供應(yīng),無論是否富氧。但采用SIP,一定量的氧氣可用于與回旋區(qū)后部的碳粉反應(yīng),并進(jìn)入回旋區(qū)外部的過渡區(qū)。這是SIP效果的一個(gè)關(guān)鍵特征。

通過有效的氧化機(jī)制去除碳沉積物,可提高透氣性。氣流和液體流不再受阻,可以更自由地移動(dòng)并到達(dá)高爐中心。因?yàn)橥ǖ来蜷_來改善上升氣體的分布,并通過高爐爐缸的液相排放,必然實(shí)現(xiàn)工藝效益。

在施韋爾格恩1號(hào)高爐,SIP技術(shù)已經(jīng)證實(shí)對(duì)高爐性能產(chǎn)生了積極影響,可在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)更高的噴煤比成本效益,同時(shí)降低總還原劑比(RAR)的要求。

使用SIP后,可實(shí)現(xiàn)更高的噴煤比,同時(shí)提高運(yùn)行效率,使得總?cè)剂媳群陀纱水a(chǎn)生的CO2排放量的顯著降低成為可能。這在一定程度上可歸因于還原氣體在整個(gè)爐子橫截面上的分布改善,因?yàn)樗x開回旋區(qū)向上上升。下降的爐料與氣體接觸并更有效地相互作用。這一點(diǎn)已通過在爐料內(nèi)探頭測(cè)量中取樣氣體分布的性質(zhì)變化以及改善的工藝總煤氣利用率得到證實(shí)。

此外,使用SIP時(shí),高爐高熱負(fù)荷區(qū)的爐壁溫變化和能量損失下降。這是在操作員未干預(yù)來調(diào)整另一個(gè)操作參數(shù)條件下實(shí)現(xiàn)的,如布料模式。通常,使用SIP時(shí),高爐運(yùn)行的穩(wěn)定性更高。在原材料質(zhì)量非常差的運(yùn)行期間,這一點(diǎn)尤為明顯。在過去,這種爐料的使用導(dǎo)致大型施韋爾格恩1號(hào)高爐經(jīng)常遇到工藝問題和不穩(wěn)定。而現(xiàn)在采用SIP運(yùn)行后,結(jié)果完全不同。

通過解決低透氣性問題和改善回旋區(qū)特性,SIP 提高了煤氣利用率并降低了總?cè)剂媳?從而使高爐煉鐵朝碳中和方向更近了一步。

對(duì)于未來,這為高爐在新的設(shè)定點(diǎn)上運(yùn)行打開了可能性。改進(jìn)的透氣性使得高爐的氣體接受量增加,這可以提高風(fēng)量并增大生產(chǎn)潛力?？蛇M(jìn)行積極的經(jīng)濟(jì)調(diào)整,比如將昂貴的冶金焦炭更多置換為更便宜的噴煤,同時(shí)CO2排放更低。