本鋼七號高爐提高煤比生產(chǎn)實踐

供稿| 董 輝

本鋼七號高爐提高煤比生產(chǎn)實踐

供稿| 董 輝

內(nèi)容導(dǎo)讀

本鋼七號高爐以精料為基礎(chǔ)，改進噴吹系統(tǒng)，保證均噴、廣噴，同時通過上下部相結(jié)合，優(yōu)化裝料制度，提高風(fēng)溫并進行高富氧強化冶煉，提高煤粉燃燒率，加強爐前和爐內(nèi)操作，為提高煤比創(chuàng)造前提條件。高爐煤比逐步提高，爐況穩(wěn)定順行，實現(xiàn)高煤比下低成本穩(wěn)定生產(chǎn)。

本鋼煉鐵廠七號高爐(2850m3)由中冶賽迪設(shè)計，自2005年9月開爐以來，曾先后經(jīng)歷單一發(fā)展邊緣氣流和中心氣流，高爐順行狀況一直欠佳，煤比未達到設(shè)計水平。

隨著國際金融危機給鋼鐵行業(yè)帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)以及隨著鋼鐵企業(yè)原燃料價格的日益增長，企業(yè)利潤下降，集團公司面臨降成本壓力。降低生鐵生產(chǎn)成本成為鋼鐵企業(yè)發(fā)展的必然趨勢，噴煤實現(xiàn)以煤代焦是降低焦比的最有效措施，也是高爐強化冶煉及降低冶煉成本的重要途徑。

精料的改進

精料是高爐穩(wěn)定順行和強化冶煉的基礎(chǔ)條件，也是提高煤比的先決條件。

提高原燃料質(zhì)量

隨著煤比的提高、焦比的逐步降低，爐內(nèi)的礦焦比也逐漸升高，料柱透氣性變差，焦炭在爐內(nèi)作為發(fā)熱劑和還原劑的作用被煤粉取代，而焦炭的骨架作用越來越重要；特別是焦炭的冷態(tài)強度和熱態(tài)性能對改善料柱透氣性、透液性及保證爐缸順利排凈渣鐵起著至關(guān)重要的作用。七號高爐的焦炭供給主要由本鋼焦化廠提供，以焦二干熄焦為主，同時以焦化各車間水熄焦及部分外購焦為輔。因此焦炭品種雜，成分不穩(wěn)定，冷、熱態(tài)性能波動大。為提高焦炭的冷、熱強度和降低熱反應(yīng)性，對焦炭集中噴灑鈍化劑，焦炭的CRI提高1.5%～2%，CSR提高2%以上。

燒結(jié)礦主要由一燒和二燒供給，由于近年來燒結(jié)原料進口礦比例不斷增加，燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)逐年升高，入爐后在高爐上部的低溫區(qū)嚴(yán)重破碎、粉化，使料柱的空隙度降低，降低了高爐透氣性指數(shù)。通過對燒結(jié)礦灑CaCl2，燒結(jié)礦的RDI+6.3增加了52.79%，RDI+3.15增 加21.04%，RDI-0.5減少4.98%，其中RDI+3.15指標(biāo)最高達到99.88%。RDI指標(biāo)的改善，高爐塊狀帶粉末量減少，使高爐料柱透氣性提高，有利于高爐順行，風(fēng)量有所提高，灰鐵比降低。

加強入爐原燃料的篩分管理工作，減少粉末入爐

七號高爐燒結(jié)礦設(shè)有振動篩，球團礦未設(shè)振動篩。由于外購球團在原料場漏天堆放，部分自產(chǎn)球團礦也因落地、長時間放置，粉末也較多，不篩分入爐會造成高爐透氣性差、壓量關(guān)系緊張，后改兩個燒結(jié)礦槽裝球團礦進行篩分后入爐。在日常生產(chǎn)中，要求槽下操作工每班清理焦炭篩和燒結(jié)礦篩，并通過調(diào)整給料機閘門，控制篩分速度和排料速度，保證篩盡5 mm以下的粉礦，提高篩分效率。

優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)

正常爐料結(jié)構(gòu)為：先加入68%～70%燒結(jié)礦，然后加入28%球團礦，最后加入2%生礦。由于球團礦具有滾動性且球團礦和塊礦冶金性能差、熔融滴落區(qū)間大，給邊緣煤氣分布和高爐順行帶來影響，因此合理安排球團礦的入爐順序（先加入26%～35%燒結(jié)礦，再加入28%球團礦，然后加入2%生礦，最后再加入32%～35%燒結(jié)礦），既保證邊緣氣流通道穩(wěn)定暢通，爐墻不易黏結(jié)，又能有效控制球團礦向中心滾動。提高燒結(jié)礦堿度，增大球團礦比例，綜合入爐品位達到58.6%～59.3%，綜合入爐品位的提高，為提高煤比創(chuàng)造了條件。

為降低焦炭消耗，選擇13～25 mm小塊焦與礦石一起入爐。小塊焦鋪在料段的前部分，布在爐喉邊緣平臺位置，遠離中心，減少小塊焦對煤氣流分布和中心死焦柱透氣性、透液性的影響，其粒級與礦石粒級相近，既改善礦層透氣性，又不會影響中心焦柱透氣性，同時改善礦石的間接還原，保護大塊焦。

制配煤工藝和噴吹系統(tǒng)的改進

藝生產(chǎn)需求。

降低煤粉灰分和含硫量

煤粉的灰分、含硫量越低，置換比越高。一般煤粉灰分降低1%，置換比提高1.4%～1.5%；含硫量低，噸鐵的硫負荷降低，降低爐渣堿度和渣量，減少熱量消耗。

增大煙煤和無煙煤混噴比例

無煙煤揮發(fā)分低，可磨性和燃燒性差，但發(fā)熱量高；煙煤揮發(fā)分高，可磨性和燃燒性好，但發(fā)熱量低。所以單一噴吹或噴吹哪一種煤都不太經(jīng)濟[1]。因此將兩種煤按一定比例結(jié)合起來混合噴吹。現(xiàn)在七號高爐煙煤的比例達到35%，實現(xiàn)經(jīng)濟噴吹。

實現(xiàn)廣噴、均噴、連續(xù)噴吹

利用熱風(fēng)爐煙氣干燥煤粉，使煤粉水分小于1%；噴煤槍的角度由以前的9°變?yōu)?°，使輸煤系統(tǒng)暢通、均勻。由于高爐定檢周期延長，以及多支煤槍損壞后對高爐圓周方向煤氣流分布造成嚴(yán)重影響，因此七號高爐在保障安全的前提下開始實行在線更換煤槍，給連續(xù)噴吹提高煤比創(chuàng)造了條件；同時加強風(fēng)口和煤槍的巡視，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。自2011年5月以來，連續(xù)七個月未見壞風(fēng)口。

提高噴吹煤粉粒度

從燃燒的角度講，燃燒粒度越小，燃燒率越高。但是粒度過小，磨煤機產(chǎn)量降低，電耗升高?；曳秩埸c低，黏度較大的煤粒度過細，渣化早，容易堵塞噴槍[1]。通過實踐摸索，控制煤粉粒度-200網(wǎng)目比例大于80%，-100網(wǎng)目比例達到100%，避免了煤粉在風(fēng)口結(jié)焦堵槍現(xiàn)象，同時滿足高爐工

上下部相結(jié)合，優(yōu)化爐內(nèi)操作制度

風(fēng)口面積及長度的調(diào)整

七號高爐一直采用大風(fēng)口冶煉，風(fēng)口面積為0.3772 m2，風(fēng)速212 m/s風(fēng)速較低，鼓風(fēng)動能9562 kg·m/s，中心難以吹透，邊緣氣流充分發(fā)展，風(fēng)壓不穩(wěn)、頻繁拔尖、懸料、管道，頻繁壞風(fēng)口，風(fēng)量難以維持在中上限操作，原燃料質(zhì)量一旦轉(zhuǎn)差，特別是焦炭熱態(tài)指標(biāo)變差，就會出現(xiàn)中心氣流發(fā)死，透氣性、透液性變差，高爐順行狀況難以維持。后在休風(fēng)過程中將風(fēng)口面積逐漸縮小到0.3441 m2，風(fēng)速達到242 m/s，鼓風(fēng)動能達到11696 kg·m/s，吹透中心，延長回旋區(qū)長度，促進煤粉燃燒，同時有利于形成穩(wěn)定的渣皮。

裝料制度的調(diào)整

七號高爐在提高煤比的過程中，以“中心氣流為主，兼顧邊緣氣流的發(fā)展”的煤氣分布為主導(dǎo)思想。

（1）擴大礦批，穩(wěn)定焦批，穩(wěn)定氣流的分布

七號高爐的礦石批重維持在56～60 t。隨著冶煉強度的提高，礦石批重偏小，爐頂溫度整體水平偏低，熱交換的次數(shù)多，而且小時料批數(shù)多，料線經(jīng)常趕不上；同時由于批重小，料柱透氣性雖然好，但氣流不穩(wěn)定，煤氣利用差，燃料比高。為穩(wěn)定煤氣流，改善煤氣利用，礦石批重逐步提高到62 t→66 t→72 t→76 t，最高時達到78 t。大批重的使用，提高煤氣利用，同時減少界面效應(yīng)，更有利于氣流的穩(wěn)定。

（2）實行中心加焦，控制中心氣流的強度

中心加焦確保一定的漏斗深度，使軟熔帶中心位置升高，增加焦窗層數(shù)，改善料柱透氣性。七號高爐針對原燃料不穩(wěn)定的特點，實行中心加焦技術(shù)，控制合適的中心焦炭量，從而達到控制合適的中心煤氣流。

（3）調(diào)整布料制度，保證中心氣流的同時兼顧邊緣氣流的發(fā)展

（4）增大礦角差，縮小中心無礦區(qū)，提高煤氣利用

煤氣利用和透氣性是矛盾和統(tǒng)一的關(guān)系，傳統(tǒng)理念認為提高了煤氣利用率，必須惡化了透氣性。如何化解這對矛盾，既提高煤氣利用，又改善透氣性是七爐操作人員研究的重點。七爐通過長期實踐摸索出的布料方式，礦角差由7°增大到8°，80%的礦石布在中間環(huán)帶，料面平臺寬度達到1.4 m，占爐喉半徑的1/3，礦石逐漸平鋪，有利于減少礦石的滾動，達到礦石層的穩(wěn)定分布，隨著料面的下移，礦石逐漸平坦，提高煤氣利用率，控制了中心氣流的寬度；調(diào)整為向內(nèi)拓寬焦炭平臺，中心焦炭的比例由27%增大到31%，在適當(dāng)控制邊緣氣流的同時，保持中心氣流的強度，有利于爐況的長期穩(wěn)定。

高風(fēng)溫冶煉為提高煤比提供必要條件

實行大噴煤以后，風(fēng)口前理論燃燒溫度大幅度降低。根據(jù)經(jīng)驗，每增加煤比10 kg/t，約降低理論燃燒溫度20～25℃，為保證適宜的理論燃燒溫度，加快煤的揮發(fā)物揮發(fā)速度和燃燒速度，就必須通過富氧和提高風(fēng)溫來予以補償。

七號高爐配備三座霍戈文內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，高爐單位爐容的蓄熱面積為80.08 m2。針對本鋼煤氣用量不足、燒爐時間短、風(fēng)溫供給能力不足狀況，七號高爐引進熱煙氣分析儀，通過調(diào)整參數(shù)，使空氣、煤氣配比更加合理，提高了換熱器換熱效果，保證燃燒時間達到90 min鐘，熱風(fēng)爐能夠充分燃燒，拱頂溫度均能達到1280℃，其中3#熱風(fēng)爐爐頂溫度達到1310℃，拱頂溫度提高，送風(fēng)時間增加至100 min；控制好合理的廢氣溫度在380～400℃，基本滿足高爐高風(fēng)溫需求；同時加強設(shè)備的巡檢，強化統(tǒng)一高爐日常操作，提高職工責(zé)任心。

富氧噴煤，提高煤粉燃燒率

富氧率提高1%，理論燃燒溫度提高40～50℃，產(chǎn)量增加4.76%，允許多噴煤粉20～30 kg/ t。高富氧是提高煤比的基礎(chǔ)，也是解決高產(chǎn)量與高煤比冶煉矛盾的主要措施。富氧噴煤必須選擇合適的富氧率，如果富氧率過高，而噴煤量上不去，將導(dǎo)致理論燃燒溫度上升，爐料透氣性、透液性下降；如果富氧率過低，盲目提高噴煤量，將導(dǎo)致煤粉燃燒率下降，燃料比升高。只有保持合適的理論燃燒溫度及穩(wěn)定的爐腹煤氣量，才能使風(fēng)口前煤粉完全燃燒，高爐上下部熱量分布合理[2]。實踐證明，七號高爐煤比在160 kg/t以下時，富氧率控制在3.87%左右，理論燃燒溫度達到2160℃，保證風(fēng)口區(qū)煤粉的充分燃燒。

推行爐溫趨勢化管理，嚴(yán)格工長標(biāo)準(zhǔn)化操作，實行低硅冶煉

冶煉過程中保持充足、穩(wěn)定的爐溫是保證高爐穩(wěn)定順行的基本前提，但是過高的爐溫反而導(dǎo)致高爐焦比和燃料比增高，致使生鐵成本增加。

高風(fēng)溫、高壓、富氧噴煤為冶煉低硅生鐵創(chuàng)造了前提條件，日常生產(chǎn)中生鐵含硅量控制在0.4%～0.5%，鐵水的物理溫度控制1490～1520℃，爐溫的穩(wěn)定為穩(wěn)定煤氣流和爐況創(chuàng)造了條件。在日常生產(chǎn)中通過堅持全風(fēng)溫操作，確保噴煤量的穩(wěn)定，同時合理用風(fēng)，追求風(fēng)量使用的整體性和統(tǒng)一性，避免班次間風(fēng)量使用水平不一致從而導(dǎo)致料批的不穩(wěn)定。

推行爐溫趨勢化管理，嚴(yán)格工長標(biāo)準(zhǔn)化操作。高爐煤比提高后，高爐的熱慣性增大，硅含量的穩(wěn)定性的控制十分重要，日常操作中建立綜合焦比、燃料比滾動計算，嚴(yán)格控制料批在規(guī)定范圍±0.5個之內(nèi)波動；同時根據(jù)生鐵硫含量及爐況順行狀況，選擇合適的爐渣堿度，滿足生鐵質(zhì)量要求，確保爐渣具有良好的流動性，保證高爐順行。

實踐表明，當(dāng)鐵水溫度達到1490℃以上時，生鐵硅含量≥0.4%時，高爐應(yīng)對外界條件變化適應(yīng)能力較強，爐況波動處于可控范圍之內(nèi)。

加強爐前出鐵管理

隨著煤比的逐步提高，渣鐵排放對提高煤比的影響逐漸增大。為了使?fàn)t前工作適應(yīng)高煤比強化冶煉的需要，規(guī)范爐前操作，從抓鐵口冒泥、穩(wěn)定打泥量及爐前設(shè)備的改進開始，加強鐵口的維護。

改用球形炮頭圈，增大炮頭圈與泥套牙子的接觸面，堵鐵口前吹凈牙子，減少冒泥次數(shù)；改善炮泥質(zhì)量，優(yōu)化炮泥組合，提高鐵口耐沖刷性能；鐵口深度由3.0 m提高到3.5 m，保證出鐵安全；通過對液壓泥炮安裝打泥指針，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)打泥操作，實行二次打泥，減少了鐵口過深難開、過淺而引起渣鐵排放不及時甚至高爐減風(fēng)等事故的發(fā)生；盡量縮短出鐵間隔，實行“零間隔”或“重疊出鐵”，及時排放干凈渣鐵；改進鉆頭直徑，由φ55 mm改為φ50 mm，

控制鐵水流速，使高爐時刻處于一種渣鐵排放狀態(tài)；積極協(xié)調(diào)廠調(diào)度和運輸調(diào)度，連續(xù)續(xù)罐出鐵，做到鐵罐不滿不走，大幅度提高鐵罐的利用率，同時減輕運輸勞動強度。

結(jié)束語

煤比提高后，燃料比增高或降低是檢驗提高煤比的效果。七號高爐通過精料管理，改進噴吹系統(tǒng)工藝，實現(xiàn)上下部制度相結(jié)合，優(yōu)化操作制度，提高風(fēng)溫使用水平，最高月風(fēng)溫達到1170℃，并進行高富氧強化冶煉，高爐煤比逐步提高，最高月煤比達到161 kg/t；煤比提高后，燃料比一直穩(wěn)定在530 kg/t，高爐實現(xiàn)高煤比低成本穩(wěn)定生產(chǎn)。

[1] 周傳典. 高爐手冊技術(shù)手. 北京：冶金工業(yè)出版社, 2005：390-392.

[2] 徐紀(jì)山，王紅斌，何小平. 太鋼3號高爐提高煤比的實踐. 煉鐵, 2009(5):30-32.

Practice of Raising BX STEEL No. 4 BF Coal Injection Rate

DONG Hui

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