热喷涂技术在炼铁行业中的应用

热喷涂技术在炼铁行业中的应用

任国强

天津钢铁集团有限公司  天津市 300301

摘要：优化配矿技术是合理配置钢铁企业内部资源、外部市场资源的关键技术。推动优化配矿技术研发及创新，是促进钢铁企业降本增效的有力措施。本文主要对热喷涂技术在炼铁行业中的应用进行论述。

关键词：热喷涂；炼铁行业；应用

引言

高炉炼铁工艺具有连续生产、大批量、热效高等特点，目前仍是全世界最主要的炼铁生产工艺。近年来，高炉原燃料条件不断改善，操作技术、装备条件和管理水平都得到快速提高，促进生产效率大幅提升，各项能耗指标稳步下降。随着国内钢铁形势不断发展，各项技经指标已进入瓶颈期，严重制约着精益生产水平的持续提升。亟需引入全新生产技术，提升高炉炼铁核心竞争力。

1封孔处理对PS45热喷涂涂层抗热腐蚀性能的影响

热喷涂作为一种重要的表面改性技术，被广泛应用于锅炉管道防护，以提高锅炉管道的耐磨及耐高温腐蚀性等。PS45是NiCrTi系高温合金，具有良好的耐高温腐蚀性能。采用该合金制备的热喷涂涂层具有较好的抗硫酸盐高温腐蚀性能。由于各电厂燃煤不同，煤中往往硫与氯共存，同时锅炉管道使用温度不断提高，沉积在管壁的硫酸盐和氯盐在高温下可能会呈熔融态附着在涂层表面加速涂层腐蚀。众所周知，热喷涂涂层由于制备工艺的特点，涂层中不可避免地存在孔隙和缺陷，这些孔隙和缺陷可成为腐蚀介质的快速传质通道，加速涂层腐蚀，降低涂层的服役寿命，甚至腐蚀介质扩散到基体，导致基体腐蚀。采用热扩散重融、等离子喷涂工艺等方式都能降低涂层孔隙率，提高涂层的耐高温腐蚀性能，但均存在现场施工不便、难于大面积施工等局限；而采用封孔剂对热喷涂层封孔，可在涂层表面形成一层封孔层，在有效降低涂层表面孔隙的同时还能减少腐蚀介质与涂层的接触，有利于提高涂层的耐高温腐蚀性，封孔涂料可采用喷涂、刷涂施工，具有方便，效率高的优点。PS45涂层表面涂覆75%Na2SO4+25%NaCl盐膜在750℃下的腐蚀增重较快，而封孔样品较未封孔样品腐蚀速率明显降低，封孔能明显提高PS45涂层的耐腐蚀性。经100h熔盐下腐蚀后的封孔层仍较完整。腐蚀过程中PS45封孔涂层表面生成的方英石和金属氧化物陶瓷具有一定的阻挡熔盐作用，抑制熔盐对涂层的腐蚀。

2高炉炼铁工艺技术实际应用

2.1煤气干法布袋除尘技术

采用炼铁高炉煤气干袋除尘技术，导致CO含量高，这种煤气是高炉炼铁过程中极为重要的二次能源，吨铁气释放的热值相当于消耗170～180kg，因此，使用炼铁高炉煤气可以达到节能的目的。但是，由于CO是一种有害气体，在使用前需要对气体进行清洁，先进行粗除灰，去除废气中比较大的烟尘颗粒，再进行细除灰，保证气体的净含尘量（质量浓度）＜5mg/m3，经净化处理解决的高炉煤气也可作为余压发电或提供热风锅炉回用。本文探讨了我国某大中型冶炼厂2号炼铁高炉技术改造前后的实际效果，采用干气袋除尘技术，使用前节炭量为0，使用后焦炭用量为0，节炭量为26.4t/d，即期经济效益，超过了3319万元。使用前发电输出功率为5500kW·h，使用后发电输出功率为11000kW·h，即期经济效益在1789万元以上。使用前淡水流量为50～60t/d，使用后淡水流量为0，即期经济效益在416万元以上，使用前进出气口热效率为0，使用后进出气口热效率提高5％～6％以上，创造经济效益412万元。

2.2超级烧结技术

超级烧结技术是日本JFE钢厂开发的一项新技术。关键是从烧结机上部向烧结原料表层注入气体，进而降低原料消耗，提高烧结矿质量的实际效果。烧结烧成后，通过向烧结原料表面吹气，可将烧结温度提高到1200～1400℃。此外，煤气和焦炭颗粒的着火方式不同。采用注气时，烧结的最高温度不易过高，但可以扩大石灰粉和铁矿石的液体对比和同化，可以加快生产气孔结合，提高抗压强度的烧结矿。使用注气后，直径5mm以上的出风口总数会在短时间内迅速增加，从而提高烧结原料层的透气性。另一方面，许多直径＜1μm的微孔板会留在非耐磨材料中，从而提高烧结矿的氧化性。据统计，日本JFE钢厂采用非常烧结技术后，每年可减少CO2排放6万t以上。近年来，各烧结厂采用的非常烧结技术有：1）烧结厂使用混注、O2和气体同时喷射技术后，O2浓度（体积分数）可从21％提高到27％，而气体的浓度（体积分数）可以是0.4％。并且经过相关检查表明，混注可以提高烧结矿筒形筛网的抗压强度，减少氢氧化钙添加剂的用量，减少对氧化剂的需求。2）在烧结料表面喷干淬火气体，可以提高烧结矿的质量，降低燃料甲醇的消耗量。相关试验表明，烧结矿筒筛的抗压强度和粒度分布提高了，烧结矿的氧化明显改善，CO2排放量显着减少，燃料甲醇的消耗量急剧减少。3）液封环制冷机技术。采用该技术，烧结厂外排烟尘可从35％降至5％以下，从源头上改善了烧结厂的环境。

2.3采用新型煤气压力调节阀

高炉炼铁在高压高温环境下作业，这要求高炉有较高的质量，特别是高炉净煤气出口处的旁通阀组，通常需要一根煤气总管与阀门并联安装，而不同的阀门通径对高炉顶压的要求也有不同。此外，在安装此装置后，阀门需要一套运行装置来辅助运行，也就是电动、气体、液体传动装置，若没有此装置提供辅助，会导致阀门的反应速度受影响。若采取以往的连接方式，高压阀组中常通管将制约TRT出力。故而为优化这一情况，实现节能减排，国内部分的钢铁生产企业从阀门组入手进行改造，研发出新的调压阀，利用钟形阀、液压驱动构成，新的调压阀使阀门调节高炉炉顶压力的范围控制在1kPa以内，相较于以往的5kPa大幅降低。其节能效果明显，设备质量可靠。

2.4炉顶装料过程中均压放散煤气回收技术

高炉是高温高压冶炼容器，在整个炼铁过程中，需要持续添加原矿、煤炭等进去。一般情况下，加入过程是在常温常压下进行，通过传料胶带机运输至炉顶添加可燃物。在加入炉内环节中，装料罐会有泄压过程，装料进入后再进行冲压，将原料装入炉内。泄压时会有部分的炉内气体散入空气中，扩散出来的气体中含有大量粉尘、有害物质，直接排放会造成较大的污染，并且其中还含有可观的热量，未对其进行收集利用造成了能源浪费。为对能源进行回收与利用，降低对环境的污染，需利用处理回收技术及设备，炉顶装料过程中均压放散煤气回收技术，可在一定程度上降低污染排放，并提高能源的利用率。具体实行是在煤气管网中安装抽负压设备，包括灰尘清除设备、煤气除尘设备，此系统连接高炉上增加的下罐、上罐装置，通过两次均压，实现静音除尘。整个均压过程可以将排放的煤气及热能全部回收，而回收效率也可满足实际要求。

结语

未来，为进一步推动钢铁行业绿色、高质量发展，应寻求避峰制造、空气质量指标保障等多元化管理方式和对策，为行业的可持续发展保驾护航。

参考文献

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