天鋼3 200 m3高爐操作技術(shù)優(yōu)化

姚紅新 楊曉棟 張國忠 徐巍 （天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠,天津 300301)

天鋼3 200 m3高爐操作技術(shù)優(yōu)化

姚紅新 楊曉棟 張國忠 徐巍 （天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠,天津 300301)

天鋼3 200 m3高爐開爐后一直處于低水平冶煉狀態(tài)，為改變這種狀態(tài)，學(xué)習(xí)了寶鋼的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和操作理念，通過主抓精料、探索適合天鋼高爐的裝料制度、提高爐頂壓力和高爐整體壓差、富氧大噴吹和加濕鼓風(fēng)等強(qiáng)化措施，取得了較好的冶煉效果，促使天鋼3 200 m3高爐各項(xiàng)冶煉指標(biāo)處于全國前列。

高爐 強(qiáng)化冶煉 焦炭 精料 風(fēng)溫 操作 優(yōu)化

1 概況

由中冶京誠工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)的天鋼3 200 m3高爐爐型為矮胖型，高徑比為2.15，共32個(gè)風(fēng)口，4個(gè)鐵口，鐵口夾角為39.375°。爐底采用水冷炭磚爐底、爐缸采用陶瓷杯等先進(jìn)技術(shù)，爐體為全冷卻壁設(shè)計(jì)薄壁爐襯，其中爐腹、爐腰及爐身下部共5段銅冷卻壁。冷卻系統(tǒng)采用軟水閉路循環(huán)冷卻，爐頂為PW公司串罐式無鐘爐頂，INBA法水沖渣工藝，及4座俄國卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐等先進(jìn)設(shè)備。2006年5月2日，3 200 m3高爐送風(fēng)點(diǎn)火開爐投產(chǎn)，開爐順利，但一直維持較低冶煉強(qiáng)度。2009年邀請(qǐng)寶鋼專家組專家來2#高爐幫助調(diào)整爐況，同時(shí)派爐內(nèi)操作人員到寶鋼學(xué)習(xí)、交流，經(jīng)過近一年的反復(fù)學(xué)習(xí)、摸索，汲取爐況波動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合寶鋼先進(jìn)的操作理念和天鋼自身的原燃料條件，摸索出了一套適合天鋼原料特點(diǎn)的高爐操作制度，使3 200 m3高爐2010年各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)大幅度改善，打破了3 200 m3高爐長期處于低水平生產(chǎn)并且容易波動(dòng)的局面，保證了爐況長期穩(wěn)定順行。

2 強(qiáng)化冶煉措施

2.1 抓好精料工作

（1) 抓好焦炭篩分

焦粉入爐過多會(huì)影響高爐整體料柱的透氣性，致使壓損過高，影響風(fēng)量的增加，不利于高爐長期順行。3 200 m3高爐加強(qiáng)入爐料的管理，2010年2月份，焦炭預(yù)篩分投入，減少了高爐焦篩的篩分壓力，入爐粉末明顯減少。同時(shí)對(duì)焦篩進(jìn)行改造，焦炭篩網(wǎng)從28 mm到現(xiàn)在25 mm。焦篩改造后效果比較明顯，使槽下焦炭原先小于25 mm大約占25%，到現(xiàn)在大約占5%。為了充分利用好當(dāng)前的焦炭，高爐增加對(duì)小焦炭的用量，入爐小焦丁比從20 kg/t增加到30 kg/t。結(jié)果證明，加大對(duì)焦炭的分級(jí)入爐，有利于改善料柱的透氣性和透液性，降低料柱壓差，使高爐順行、穩(wěn)定。高爐焦炭和礦石倉均為雙層篩網(wǎng)，通過增加下料閘門，可以控制料流的大小，既滿足了生產(chǎn)供料量，又使?fàn)t料充分通過雙層篩網(wǎng)，保證篩分效果。中控程序上通過排料延時(shí)的方法，使入爐料混勻，減少了原料入爐時(shí)的邊界效應(yīng)。嚴(yán)格控制焦炭粉末率，對(duì)焦炭槽下振動(dòng)篩要求每班進(jìn)行四次清篩工作，減少焦粉入爐。

（2) 燒結(jié)礦實(shí)行T/H值管理

對(duì)高爐入爐料進(jìn)行精細(xì)管理，確保精料入爐。通過控制下料閘門及加裝料流擋板等措施，控制燒結(jié)礦的過篩量，保證燒結(jié)礦的充分過篩效果。要求燒結(jié)礦的T/H值（小時(shí)過篩量)＜120，在中控室電腦增加了實(shí)時(shí)曲線圖，并納入全員投入產(chǎn)出管理進(jìn)行考核;每天對(duì)篩分情況進(jìn)行抽查，并抓好篩網(wǎng)的清堵工作，使篩分率提高，降低了入爐料的粉末。

（3) 優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)

為降低噸鐵成本，對(duì)高爐采取了合理的爐料結(jié)構(gòu)，同時(shí)兼顧高爐順行情況，在減少球團(tuán)的同時(shí)，增加塊礦的使用量，提高入爐品位，減少渣比。爐料結(jié)構(gòu)為：燒結(jié)礦75%（最低)+烏球13%+塊礦12%，充分保證入爐品味大于57%。在造渣制度上，由于原燃料經(jīng)常變化，尤其燒結(jié)的變化較大，工長每班最少看料兩次，密切關(guān)注焦炭水分和燒結(jié)礦的變化，燒結(jié)堿度波動(dòng)大時(shí)，及時(shí)進(jìn)行校料，保證爐渣堿度的穩(wěn)定。同時(shí)，關(guān)注渣中Al2O3的變化，在渣中Al2O3高時(shí)，Al2O3上升到16.5%，保證高爐充足的熱量以利于渣的流動(dòng)性，同時(shí)關(guān)注MgO的變化影響。

（4) 提高原料進(jìn)廠質(zhì)量

2009年，公司原料部對(duì)焦炭質(zhì)量嚴(yán)格考核，煉鐵廠生產(chǎn)技術(shù)科對(duì)焦炭監(jiān)督取樣，焦炭各種指標(biāo)與2009年相比有了較大的變化，冷熱強(qiáng)度的提高也為高爐技術(shù)的攻關(guān)奠定了基礎(chǔ)。2009年5月份后，公司購買了優(yōu)質(zhì)的卡拉加斯礦粉，使得燒結(jié)礦品位及融滴性能有了大幅提高，使得燒結(jié)礦品位在2009年8月份后突破了57%，在2010年2月份出現(xiàn)了58%。入爐品位的提高使得渣鐵比大幅下降，促進(jìn)了高爐料柱的透氣性，為高爐強(qiáng)化冶煉奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 提高壓差，加大風(fēng)量

高爐操作觀念對(duì)煉鐵技術(shù)的進(jìn)步起著十分重要的作用，決定了高爐操作者在所允許的范圍內(nèi)能采取的措施和調(diào)節(jié)的方向。以前受原燃料條件等其它因素的制約，3 200 m3高爐一直維持低水平順行的思路，通過與寶鋼專家的交流，意識(shí)到高爐需要在一定的高強(qiáng)度上才能保證長期穩(wěn)定順行。2010年初對(duì)3 200 m3高爐進(jìn)行了大膽嘗試，突破原來的操作思維，采取了許多有益于強(qiáng)化冶煉的措施。

以前為了防止心壓差過高引起爐況不順，探尺走不好甚至引起懸料，經(jīng)常將壓差控制在160 kPa左右。2010年初改變傳統(tǒng)觀念，在保持爐況穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)上，將壓差提高到185 kPa以下，控制并維持在上限，爐況整體上保持穩(wěn)定順行。壓差提高后，風(fēng)量由原來的5 900 m3/min增加到現(xiàn)在的6 200 m3/min，提高了入爐的實(shí)際風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，保證了中心氣流的穩(wěn)定，促進(jìn)了爐缸的活躍，另一方面也有利于煤氣流的合理分布。風(fēng)量加大、料速加快使產(chǎn)量又上了一個(gè)臺(tái)階。

2.3 提高爐頂壓力

根據(jù)理論計(jì)算，爐頂壓力每提高0.01 MPa，可增加冶煉強(qiáng)度2%左右，提高爐頂壓力，高爐工作空間壓力也隨之提高，煤氣體積縮小流速降低，壓差損失也隨之降低，從而促進(jìn)高爐順行。3 200 m3高爐在設(shè)備允許的范圍內(nèi)逐步提高爐爐頂壓力。高爐在強(qiáng)化冶煉的過程中,爐頂壓力從原來的220 kPa提高到235 kPa，進(jìn)一步提高了高爐煤氣利用率，為強(qiáng)化冶煉奠定了基礎(chǔ)。

2.4 合理的上下部調(diào)劑

2009年3 200 m3高爐爐況一直不穩(wěn)定，邀請(qǐng)寶鋼專家組來3 200 m3高爐幫助調(diào)整爐況，下部調(diào)劑利用休風(fēng)機(jī)會(huì)將原來8個(gè)?140 mm的風(fēng)口全部換成?130 mm的風(fēng)口，縮小了風(fēng)口面積，提高了標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，保證中心氣流的穩(wěn)定。調(diào)整前和調(diào)整后參數(shù)對(duì)比見表1。最初上部采取寶鋼無中心加焦的裝料制度，見表2，爐況一直處于波動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)常造成管道和懸料。后結(jié)合寶鋼先進(jìn)的操作理念和天鋼自身的原燃料條件，摸索出了一套適合天鋼原料特點(diǎn)的高爐裝料制度，見表3，基本上確立了邊緣平臺(tái)+中心漏斗+少量中心焦的布料模式。同時(shí)引進(jìn)寶鋼高爐各項(xiàng)操作參數(shù)，尤其是Z、W、Z/W值對(duì)兩股煤氣流的匹配起到了關(guān)鍵的作用。在保證中心煤氣流的基礎(chǔ)上采用了大礦批增加料層厚度，并適當(dāng)抑制邊緣氣流的布料制度，獲得了合理的煤氣流分布，爐況基本能保證穩(wěn)定順行。當(dāng)然，生產(chǎn)工作在不斷進(jìn)行中，影響爐況的各種因素也在不斷變化中，操作制度也不是一成不變的，要在生產(chǎn)實(shí)際中根據(jù)不斷變化的實(shí)際爐況，不斷改善、完善現(xiàn)有的操作制度。

表1 調(diào)整前后參數(shù)對(duì)比

表2 寶鋼裝料制度

表3 天鋼現(xiàn)裝料制度

2.5 高富氧大噴煤、高風(fēng)溫和加濕鼓風(fēng)相結(jié)合

富氧大噴吹是高爐強(qiáng)化冶煉的重要標(biāo)志。天鋼3 200m3高爐噴煤系統(tǒng)采用新型總管+分配器，濃相輸送煤粉濃度監(jiān)測等新技術(shù)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測每根煤槍的噴煤量，發(fā)現(xiàn)有賭槍的情況及時(shí)處理。既提高了噴煤量，又使煤粉在高爐內(nèi)均勻分布，有利于煤氣流分布合理，保證了高爐的穩(wěn)定順行。2009年，天鋼3 200 m3高爐逐步提高風(fēng)溫的使用水平，4座卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐采用空氣煤氣雙預(yù)熱系統(tǒng)，保證了穩(wěn)定的高風(fēng)溫操作，實(shí)施快速燒爐法，增加換爐次數(shù)，保證高風(fēng)溫。2009下半年開始給高爐裝上加濕設(shè)備，同時(shí)認(rèn)識(shí)到鼓風(fēng)加濕的重要性，為高富氧后維持穩(wěn)定的風(fēng)口前理論燃燒溫度創(chuàng)造了條件，并按照風(fēng)口前理論燃燒溫度的合理范圍操作鼓風(fēng)濕度。以上先進(jìn)的設(shè)備為高爐強(qiáng)化冶煉提供了保證，3 200 m3高爐逐步將煤比提高到150 kg/tFe，富氧率達(dá)到3%的水平，風(fēng)溫基本維持在1 200℃。2010年4月，3 200 m3高爐主要操作指標(biāo)創(chuàng)開爐以來歷史最好水平，實(shí)現(xiàn)了高效煉鐵的技術(shù)效果，見表4。

2.6 保護(hù)合理的操作爐型

合理的操作爐型是高爐順行的保障，操作爐型不規(guī)矩，高爐難以維持順行，更不利于技術(shù)指標(biāo)的創(chuàng)新。3 200 m3高爐強(qiáng)化后尤其重視爐型的管理，強(qiáng)化后邊緣氣流容易發(fā)死，通過裝料制度調(diào)整控制合適的邊緣溫度，防止銅冷卻壁波動(dòng)造成渣皮脫落破壞爐型，同時(shí)又要預(yù)防爐墻結(jié)厚造成爐況波動(dòng)。高爐休風(fēng)裝料采取了寶鋼的高爐休風(fēng)減礦管理模式，休風(fēng)減礦率的選擇應(yīng)根據(jù)具體休風(fēng)的時(shí)間長短，做到認(rèn)真、謹(jǐn)慎、合理，否則減礦率過高會(huì)造成不必要的成本上升而且復(fù)風(fēng)后爐溫高，[Si]長時(shí)間降不下來，爐墻脫落，高爐整體熱量上升，引起冷卻壁破損。而減礦率過低會(huì)造成爐缸虧熱，送風(fēng)后爐溫低下，影響順利加風(fēng)，進(jìn)一步影響產(chǎn)量。2010年，3 200 m3高爐打破了以前長時(shí)間休風(fēng)大幅度提高焦比的方式，為長時(shí)間休風(fēng)快速恢復(fù)爐況提供了保障。通過以上措施，3 200 m3高爐操作爐型得到了控制，強(qiáng)化冶煉得以順利進(jìn)行，促使高爐各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)更上一個(gè)新臺(tái)階。

表4 天鋼3 200 m3高爐2010年1～6月主要技術(shù)指標(biāo)

各種措施的實(shí)施相互制約又相互影響，壓差和頂壓的提高促使入爐風(fēng)量加大，保證了爐缸的活躍性，同時(shí)煤氣量增大有利于爐墻的沖刷，保持了合理的操作爐型。高富氧和大噴吹有利于降低焦比，同時(shí)下料速度加快，下料速度加快對(duì)爐墻結(jié)厚也有一定的抑制作用。適宜的風(fēng)口面積會(huì)在一定程度上抵消原燃料變化影響和其它不利因素給高爐帶來的波動(dòng)。以上各種措施相互促進(jìn)，保證了3 200 m3高爐長期穩(wěn)定順行。通過操作技術(shù)優(yōu)化，3 200 m3高爐指標(biāo)取得了質(zhì)的飛躍，特別是產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)歷史性突破，焦比、煤比、燃料比等主要技術(shù)指標(biāo)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，見表5。

3 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

3.1 嚴(yán)格控制壓差在規(guī)定范圍內(nèi)，禁止長時(shí)間高壓差操作，壓差控制以調(diào)整氣流為主，擺脫以前爐況波動(dòng)就提焦比的思想，用調(diào)整上部料制來適應(yīng)當(dāng)前的原燃料的變化對(duì)高爐的影響。

3.2 保證充足的熱量是一切調(diào)整和順行的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在糾正了以前靠低爐溫維持順行的思想，鐵水溫度都控制在1 510℃以上，同時(shí)控制好適宜的堿度，出現(xiàn)變化及時(shí)調(diào)整，減少高爐波動(dòng)。

表5 天鋼3 200 m3高爐前后的主要操作參數(shù)比較

3.3 在操作理念上，擺脫之前低水平維持順行的思路，意識(shí)到高爐需要在一定高的強(qiáng)度上才能保證長期穩(wěn)定順行。

3.4 在管理上，統(tǒng)一四班操作，從作業(yè)區(qū)到各班工長現(xiàn)在已經(jīng)意識(shí)到高爐風(fēng)量需要維持在一個(gè)較高的水平。目前的平均風(fēng)量已達(dá)到6 200 m3/min，比以前上升約300 m3/min。各班工長都具有較強(qiáng)的加風(fēng)意識(shí)，在作業(yè)區(qū)制定風(fēng)量目標(biāo)，盡量達(dá)到目標(biāo)風(fēng)量。在操作上，作業(yè)區(qū)放開管理，工長的操作空間進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)工長的水平提高有很大的作用。

3.5 在產(chǎn)量上升的過程中，吸取了以前的經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格控制鐵口深度、出鐵正點(diǎn)率，杜絕出現(xiàn)因?yàn)闋t前出鐵影響高爐順行的情況，為高爐的進(jìn)一步上強(qiáng)度創(chuàng)造了條件。

4 存在的不足

4.1 爐況到目前為止仍在不斷調(diào)整過程中，在上強(qiáng)度的過程中仍有一些問題需要解決?，F(xiàn)在的原燃料對(duì)應(yīng)3 200 m3高爐仍不適應(yīng)，煤氣利用在45%～46%還可以承受，若要再上指標(biāo)，進(jìn)一步降焦比、提煤比需要原燃料的改善來支持，對(duì)高爐順行和進(jìn)一步控制成本有影響。

4.2 高爐泵站的冷卻能力偏弱，當(dāng)發(fā)生壁體脫落時(shí)，不能及時(shí)將進(jìn)水溫度及時(shí)控制在規(guī)定數(shù)值內(nèi)，在氣溫低時(shí)還可勉強(qiáng)堅(jiān)持，到夏季對(duì)安全生產(chǎn)將有較大的影響，存在安全隱患，同時(shí)對(duì)高爐的穩(wěn)定順行也不利。

4.3 爐前出鐵產(chǎn)量提高后，現(xiàn)有的炮泥質(zhì)量不能滿足正常的鐵口深度，爐前鐵口的壓力較大，需要較好的炮泥來保證鐵口深度。現(xiàn)在到出鐵后期，渣流偏大導(dǎo)致出現(xiàn)泡沫渣，嚴(yán)重時(shí)需要帶鐵堵口，否則易造成高爐憋渣，影響高爐順行，不利于強(qiáng)化冶煉。

4.4 礦槽的各種篩子仍存在不合理的地方，在日常生產(chǎn)中，篩子的點(diǎn)檢、清理存在一定的困難，還需要進(jìn)一步的改造。

4.5 目前焦炭水分值采取人工設(shè)定值，焦炭的中子水測定不準(zhǔn)，使入爐的焦炭量不能隨焦炭的含水量變化，經(jīng)常造成熱量的不穩(wěn)定，引起爐況波動(dòng)，不利于操作技術(shù)的優(yōu)化。

Optimization of TISCO 3 200 m3BF Operation Technology

Yao hongxin,Yang Xiaodong,Zhang Guozhong,Xu Wei

TISCO 3 200 m3BF had been maintained in a working state of low level since start-up.In order to change the state,strengthened measures of focusing on high quality burden,attempting a charging system suitable to TISCO BF,increasing the pressure difference between top of BF and the furnace and adopting big blasting flow rate with enriched oxygen and humidified blasting were taken after a study of the advanced experience and operating concept on BAOSTEEL was carried out.Good smelting results were obtained and all indices of TISCO 3 200 m3BF promoted to the front rank domestically.

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（收稿 2011－07－28 責(zé)編 趙實(shí)鳴)

姚紅新，男，2005年畢業(yè)于內(nèi)蒙古科技大學(xué)冶金工程專業(yè)，現(xiàn)任天津鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵廠3 200 m3高爐工長。