永通公司2號高爐優(yōu)化操作制度的實踐

徐德強(qiáng) 岳增林 王 維 司力功

(安鋼集團(tuán)永通球墨鑄鐵管有限責(zé)任公司)

永通公司2號高爐優(yōu)化操作制度的實踐

徐德強(qiáng) 岳增林 王 維 司力功

(安鋼集團(tuán)永通球墨鑄鐵管有限責(zé)任公司)

介紹了永通公司2號高爐投產(chǎn)幾年來，對設(shè)備的優(yōu)化和三個階段高爐操作的摸索及總結(jié)。通過不斷的優(yōu)化操作制度和設(shè)備的完善，最終形成了適合該高爐生產(chǎn)的基本工藝制度，高爐各項指標(biāo)得到提高。

高爐 操作制度 爐況 燃料比

0 前言

永通公司2號高爐是在節(jié)能減排，淘汰落后產(chǎn)能的情況下投建的，于2006年11月開工建設(shè)，由于建設(shè)工期短，相應(yīng)的配套設(shè)施不夠完善，操作人員對無料鐘爐頂操作掌握不好，對高爐設(shè)備不熟悉，高爐生產(chǎn)水平一直沒有達(dá)到理想狀態(tài)，生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不太好。為達(dá)到快速、高效、節(jié)能的生產(chǎn)目的，通過不斷的優(yōu)化操作制度和設(shè)備的完善，高爐各項指標(biāo)得到提高。下面筆者就2號高爐的優(yōu)化過程及經(jīng)驗作一介紹。

1 高爐概述

永通公司2號高爐有效容積588 m3，爐頂采用石家莊閥門三廠生產(chǎn)的W Z串罐式無料鐘爐頂，高爐爐體和風(fēng)渣口大中套采用軟水閉路循環(huán)，風(fēng)口和渣口小套采用軟水開路循環(huán)，三座頂燃格子磚 (19孔)式熱風(fēng)爐，煤氣助燃空氣采用雙預(yù)熱，爐缸陶瓷杯，煤氣干法除塵，軸流式風(fēng)機(jī)，BPRT機(jī)組等工藝。高爐高徑比2.97，設(shè)有16個風(fēng)口，1個渣口，1個鐵口，爐前配套液壓開口機(jī)、液壓泥炮和雙小坑。該高爐于2007年5月28日點火投產(chǎn)，高爐投產(chǎn)后，永通公司形成年120萬 t的煉鐵生產(chǎn)能力，但由于燒結(jié)機(jī)沒有同步建設(shè)，原燒結(jié)面積僅為 75 m2，燒結(jié)機(jī)年生產(chǎn)能力只有130萬 t，高爐爐料結(jié)構(gòu)一般為燒結(jié)55％～60％+球團(tuán)40％～45％(或用部分生礦置換球團(tuán))。2號高爐設(shè)計爐型參數(shù)見表1。

表1 2號高爐設(shè)計爐型參數(shù)

2 高爐生產(chǎn)前期各種完善和基本操作制度的形成

高爐投產(chǎn)前期所存在的主要問題為：①PLC自動化系統(tǒng)未完全投入，截料閥開度不可控制，采用全開模式，爐頂布料僅能模擬大鐘下料。由于設(shè)備，人員都處于磨合期，外圍工作極不穩(wěn)定，造成頻繁的加減風(fēng)操作。②配套設(shè)計的 AV50-13軸流風(fēng)機(jī)未投入運(yùn)行，使用原有的離心式小風(fēng)機(jī)送風(fēng)，風(fēng)量小，由于當(dāng)時設(shè)計開爐用風(fēng)口只有Φ120mm，送風(fēng)面積大，風(fēng)速嚴(yán)重偏低，鼓風(fēng)動能嚴(yán)重不足，不利于爐缸整體工作狀態(tài)的改善，造成長期的邊緣行程旺，正常風(fēng)壓190 kPa，礦批16.7 t，由于冶強(qiáng)低，爐況開始階段基本正常，以后逐步形成爐缸堆積，表現(xiàn)為氣流不穩(wěn)，崩塌料頻繁和風(fēng)口的燒壞，為此采取階段性的堵風(fēng)口操作。③爐頂溜槽長度較短，與爐吼直徑不相適應(yīng)，且溜槽單方向轉(zhuǎn)動，影響布料效果。④2008年元月新型軸流風(fēng)機(jī)投運(yùn)，隨著爐頂壓力的提高，煤氣除塵系統(tǒng)承受‘高壓操作的問題逐步爆露出來，高爐不能實現(xiàn)高壓操作。⑤球團(tuán)礦和燒結(jié)礦強(qiáng)度和粒度組成所需要的改進(jìn)。

針對以上所存在的主要問題，對爐頂布料控制系統(tǒng)進(jìn)行了完善，將溜槽長度進(jìn)行了加長，使之與爐喉直徑之比科學(xué)合理，布料溜槽定時返轉(zhuǎn)一次方向；新型軸流風(fēng)機(jī)投運(yùn)后，對不能承受高壓操作的部分管道進(jìn)行了移位、加固補(bǔ)焊；將原來針對小高爐的原燃料標(biāo)準(zhǔn)提高，使之適應(yīng)中型高爐的操作要求等。通過對設(shè)備的整改，管理制度的創(chuàng)新，對無料鐘爐頂布料規(guī)律的探討，人員操作水平的提高，高爐生產(chǎn)逐步趨于穩(wěn)定順行，并形成針對2號高爐的生產(chǎn)管理操作制度，這些制度概括為：①對原燃料的控制要求：焦碳 M40＞82％、M10＜8％、反應(yīng)后強(qiáng)度＞62％、反應(yīng)性＜28％；燒結(jié)礦粒度組成5mm～10mm比例＜20％，轉(zhuǎn)固指數(shù)＞75％，燒結(jié)原料赤鐵礦大于一定比例時，對成品燒結(jié)礦噴灑鹵化物；豎爐生產(chǎn)焙燒溫度＞1150℃，生球粒度組成 8mm～16mm比例＞85％，抗壓強(qiáng)度平均＞2000 N/球。②爐頂布料遵循“大 a角、大礦角”[1]的操作思路，采取礦三環(huán)，焦四環(huán)的基礎(chǔ)料制，利用爐頂攝像裝置調(diào)節(jié)氣流的原則：首先是環(huán)數(shù)，其次是角度；首先是發(fā)展，其次是抑制。③鼓風(fēng)動能控制為60 kJ/s～70 kJ/s，風(fēng)口直徑、風(fēng)口長度選擇不同規(guī)格，使風(fēng)口長度和爐缸直徑之比符合要求，根據(jù)原燃料不同條件和相應(yīng)鼓風(fēng)動能的要求，對不同規(guī)格的風(fēng)口進(jìn)行組合，保證爐缸的活躍。④熱制度 [Si]0.3％～0.5％，鐵水溫度＞1450℃，風(fēng)溫＞1100℃，理論燃燒溫度＞2100℃～2200℃。⑤爐渣堿度 R2=1.10～1.20，根椐 A l203(11.5％～14％)高低，M gO在7.5％～8.5％范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。⑥不同送風(fēng)條件下的高壓操作制度。⑦縮小出鐵間隔，穩(wěn)定出鐵時間，嚴(yán)格按要求在規(guī)定時間內(nèi)打開鐵口，同時按3 t鐵/m in～5 t鐵 /m in，控制出鐵速度，增加出鐵次數(shù)，要求每天出鐵不少于18次。

3 高爐正常生產(chǎn)幾個不同階段主要操作制度及運(yùn)行特點

3.1 2008年4月～2008年 8月(階段Ⅰ)

這一階段的主要生產(chǎn)特點為，爐料結(jié)構(gòu)為55％～58％(燒結(jié))+45％～42％(球團(tuán))，燒結(jié)礦堿度1.80～2.30；在此爐料結(jié)構(gòu)條件下，爐頂布料基礎(chǔ)料制確定為礦批穩(wěn)定為18 t～19 t；把風(fēng)口全部更換為角度6°的斜風(fēng)口，風(fēng)口長度為4×420mm+12×360mm；適當(dāng)縮小進(jìn)風(fēng)面積，提高鼓風(fēng)動能，更換部分Φ110mm小風(fēng)口，總進(jìn)風(fēng)面積由0.181 m2，縮小到0.172 m2，鼓風(fēng)動能達(dá)到55 kJ/s～60 kJ/s；風(fēng)壓240 kPa～280 kPa，高爐頂壓逐漸提高到140 kPa～160 kPa；正常情況下硅按0.3％～0.5％控制。

在以上爐料結(jié)構(gòu)和主要操作制度條件下，高爐爐況基本穩(wěn)定順行，但有時壓量關(guān)系緊張，爐頂布料盡管采取以發(fā)展中心為主，抑制邊緣為輔的裝料制度，但“抑制”邊緣十分勉強(qiáng)，遇有原燃料條件波動，則表現(xiàn)為小的崩塌料，高爐的煤氣利用差，焦比偏高。

3.2 2008年12月(階段Ⅱ)

這一階段公司由于受全球金融危機(jī)的影響，1號高爐處于停產(chǎn)階段，公司燒結(jié)礦富余，爐料結(jié)構(gòu)為65％(燒結(jié))+30％(球團(tuán))+5％(生礦)，爐頂布料采用為礦批基本穩(wěn)定為19.6 t，最大時擴(kuò)大到20.6 t，風(fēng)口長度為10×420mm+6×360mm；縮小進(jìn)風(fēng)面積，提高鼓風(fēng)動能，更換部分Φ110mm小風(fēng)口，總進(jìn)風(fēng)面積由0.163縮小為 0.158 m2，鼓風(fēng)動能提高到65 kJ/s～70 kJ/s；同時受限產(chǎn)因素的影響，風(fēng)壓正常情況下維持在230 kPa。

在此爐料結(jié)構(gòu)和主要操作制度條件下，高爐料拄透氣性改善，高爐崩塌料次數(shù)明顯減少，爐況穩(wěn)定順行程度提高，抗原燃料波動能力增強(qiáng)，煤氣利用改善，燃料比大幅度降低。

3.3 2009年3月(階段Ⅲ)

這一階段，1號高爐恢復(fù)生產(chǎn)，因燒結(jié)能力所限，2號高爐減少了燒結(jié)礦入爐配比。為弱化球團(tuán)礦在爐內(nèi)布料的滾動效應(yīng)等弊端，選擇配用5％～8％的塊礦，高爐爐料結(jié)構(gòu)基本為55％(燒結(jié))+37％(球團(tuán))+8％(生礦)。爐頂布料采用，風(fēng)口長度調(diào)為 4×420mm+12×360mm，總進(jìn)風(fēng)面積調(diào)為0.163 m2，鼓風(fēng)動能為65 kJ/s～70 kJ/s；以保證回旋區(qū)適宜和爐缸中心氣流合適的“強(qiáng)度”，控制風(fēng)壓為230 kPa～240 kPa。

高爐爐況表現(xiàn)為穩(wěn)定順行，燃料比較低，且這一段時間，燒結(jié)礦SiO2含量為4.30％～4.70％，高爐消化了燒結(jié)礦強(qiáng)度差和因低硅在爐內(nèi)低溫還原粉化造成的不利影響，各項指標(biāo)得以優(yōu)化。三個代表階段高爐的主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

4 不同階段的比較分析

1)球團(tuán)比例控制為42％～45％，高爐能夠維持順行，但經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)不好，不適合目前低成本冶煉運(yùn)行的操作指導(dǎo)思想。其它企業(yè)有使用高比例球團(tuán)的報道，各有其使用的特點如比例多少和高爐的順行情況等，分析永通公司球團(tuán)礦比例受到限制、不能進(jìn)一步提高的主要因素為：①該高爐的爐身角偏大，較大的爐身角不能適應(yīng)高球團(tuán)比例高溫膨脹性能，而1號高爐則因其爐身角小，和爐身使用水冷模塊造成爐身下部侵蝕，進(jìn)一步使?fàn)t身角縮小，在原料條件相同情況下其順行程度往往較好。②目前裝料制度的程序為燒結(jié)、球團(tuán)間隔下入料車坑上的稱量斗，球團(tuán)礦還不能實現(xiàn)單獨布料，也即布料時不能單獨布在中間環(huán)帶，限制了無鐘布料的靈活性；球團(tuán)礦也不能和焦碳混裝，靠部分焦碳阻止球團(tuán)礦在爐內(nèi)的滾動不能實現(xiàn)[2]。③近年來盡管對豎爐球團(tuán)的生產(chǎn)工藝控制進(jìn)行了許多優(yōu)化，但豎爐生產(chǎn)的工藝特點決定了其質(zhì)量的不均勻性，其抗壓強(qiáng)度＞1800 N/球僅占50％，＜1000 N/球占10％，最小抗壓強(qiáng)度僅為650 N/球。④由于燒結(jié)產(chǎn)能較小，燒結(jié)生產(chǎn)過程存在時有薄鋪快跑“趕”產(chǎn)量的因素，燒結(jié)礦結(jié)晶程度差，燒結(jié)整體粒度偏碎，5mm～10mm部分占30％以上。⑤燒結(jié)配用料較雜，引起燒結(jié)堿度波動較大，F(xiàn)eO波動也大。

表2 各階段主要技術(shù)指標(biāo)

2)2號高爐燒結(jié)礦比例提高到60％以上，高爐能夠取得產(chǎn)量高，燃料比低等較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。高堿度燒結(jié)礦和酸性球團(tuán)礦配以少量的塊礦，這種合理的爐料結(jié)構(gòu)為目前絕大多數(shù)企業(yè)所采用，并取得較好的冶煉指標(biāo)，究其合理性，一方面要突出燒結(jié)礦堿度、球團(tuán)礦堿度“度”的合理之外，另一方面則是解決燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的比例問題。2號高爐在有條件提高燒結(jié)礦比例同時、將球團(tuán)比例降到30％，高爐料拄透氣性改善，高爐崩塌料次數(shù)明顯減少，爐況穩(wěn)定順行程度提高，抗原燃料波動能力提高，煤氣利用提高。同時這一階段，控制冶煉強(qiáng)度為1.61 t/m3·d，此冶煉強(qiáng)度修正后相當(dāng)于爐容3000 m3高爐為1.15 t/m3·d[3]，基本為冶煉強(qiáng)度和燃料比關(guān)系曲線中的燃料比最低點。所以此階段燃料比的大幅度降低，包含有燒結(jié)礦比例的提高、和冶煉強(qiáng)度控制的合理兩個因素。

3)通過總結(jié)高比例球團(tuán)對爐況造成的影響，在燒結(jié)礦不能滿足一定配比的條件下，適當(dāng)?shù)嘏湟詨K礦分散球團(tuán)礦的使用缺點。同時通過適當(dāng)控制冶煉強(qiáng)度，高爐技術(shù)指標(biāo)能夠得到良好的改善。過去許多高爐以提高利用系數(shù)為中心，忽視高利用系數(shù)和高冶強(qiáng)引起的燃料比、焦比升高，忽視高利用系數(shù)和高冶強(qiáng)導(dǎo)致高爐事故，影響高爐壽命。2號高爐在2008年4月以前，有時不注意控制球團(tuán)礦比例，冶強(qiáng)大于1.90 t/m3·d，燃料比最高到580 kg/t，且高爐經(jīng)常出現(xiàn)煤氣流失控導(dǎo)致的爐墻熱負(fù)荷大幅度波動，而燒壞冷卻壁水管事故，不僅高爐的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)不好，而且對高爐的長壽有著重要影響，說明了冶強(qiáng)和原燃料條件等不相適應(yīng)。在目前鋼鐵產(chǎn)能過剩，控制產(chǎn)量，成本比拼，追求效益最大化的情況下，企業(yè)應(yīng)以降低燃料比和能耗作為高爐的首要任務(wù)。三個階段高爐主要的工況參數(shù)見表3。

表3 高爐主要的工況參數(shù)

4 結(jié)語

1)對比以上三個有代表性的生產(chǎn)階段，在不同的爐料結(jié)構(gòu)情況下，采取與之對應(yīng)的風(fēng)口面積、風(fēng)速、鼓風(fēng)動能和裝料制度，高爐能夠保持爐況穩(wěn)定順行，生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)與原燃料條件和冶煉強(qiáng)度的控制有很大關(guān)系。

2)永通公司2號高爐通過小幅度調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)，適當(dāng)控制冶煉強(qiáng)度的操作，初步收到降低燃料比的效果，應(yīng)在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討效益最大化的合適冶煉強(qiáng)度范圍。

3)目前的高爐操作應(yīng)圍繞低成本而展開，全面貫徹“高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽、環(huán)?！钡母郀t生產(chǎn)指導(dǎo)方針，尋求適于爐型結(jié)構(gòu)特點的最佳爐料結(jié)構(gòu)模式，確保原料好時指標(biāo)優(yōu)，原料一般能穩(wěn)產(chǎn)，原料不好能生產(chǎn)的指導(dǎo)思想。

[1]劉琦.談無料鐘爐頂布料規(guī)律.煉鐵，2007(6)：55-60.

[2]劉文壯，安志慶.八鋼高爐使用高比例球團(tuán)礦冶煉實踐.新疆鋼鐵，2006(3)：50-52.

[3]銀漢.高爐冶煉強(qiáng)度的目標(biāo)和評價問題.杭州：2006年全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會議論文集，2006：454-457.

PRACT ICE O F O PT IM IZ ING O PERAT ION SY STEM IN YONGTONG NO.2 BLAST FURNACE

Xu Deqiang Yue Zhenglin W angW ei SiL igong (Anyang Iron＆Steel Group Co.，L td)

The equipm ent op tim ization and b last furnace p ractice(BF)are introduced since the No.2 BF putting into p roduction in this paper.Through continuously op tim izing operation system and imp roving equipm ent perform ance，the basic p rocess system which is suitab le fo rBF p roduction has been finally form ed and variousBF indexes im p roved.

b last furnace operating system b last furnace condition fuel ratio

＊聯(lián)系人：岳增林，高級工程師，河南.安陽(455133)，安鋼集團(tuán)永通球墨鑄鐵管有限責(zé)任公司；

2010—2—8