高爐復(fù)合式多環(huán)布料探索與實(shí)踐

任利民牛衛(wèi)軍，2周志雄付林林韓宏君司力功

(1.安陽鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司;2.武漢科技大學(xué))

高爐復(fù)合式多環(huán)布料探索與實(shí)踐

任利民1牛衛(wèi)軍1，2周志雄1付林林1韓宏君1司力功1

(1.安陽鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司;2.武漢科技大學(xué))

針對(duì)永通公司兩座無料鐘高爐使用球團(tuán)礦配比較高的爐料結(jié)構(gòu)，探索了無料鐘爐頂?shù)牟剂喜僮鞣椒?，通過使用復(fù)合式多環(huán)布料，高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯改善。

高爐 復(fù)合式 多環(huán)布料

0 前言

安鋼集團(tuán)永通公司現(xiàn)有兩座中小型高爐，分別為1號(hào)高爐420 m3;2號(hào)高爐580 m3。其中2號(hào)高爐在2007年首次建成，為永通公司歷史上第一座無料鐘爐頂高爐;1號(hào)高爐在2010年大修時(shí)也改為無料鐘爐頂?shù)男问健勺郀t爐料結(jié)構(gòu)中球團(tuán)礦配比較高，對(duì)高爐無料鐘布料提出了較高的要求。永通公司通過對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外部分高爐高配比球團(tuán)條件下的布料調(diào)整，不斷探索與實(shí)踐，找出了適合永通公司爐料結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的高爐布料方式，在高爐上使用組合式多環(huán)布料裝料制度。兩年來的生產(chǎn)實(shí)踐表明，高爐充分發(fā)揮了無料鐘爐項(xiàng)的優(yōu)勢(shì)，風(fēng)壓和風(fēng)量關(guān)系改善，煤氣利用率提高，綜合焦比降低，實(shí)現(xiàn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯改善。

1 高爐爐料結(jié)構(gòu)

各鋼鐵廠的情況和礦源不同決定了其不同的高爐爐料結(jié)構(gòu)。國(guó)外歐美高爐球團(tuán)礦使用比例一般都較高，其中一部分高爐使用熔劑型球團(tuán)礦，如美國(guó)AK Steel公司Ashland.KY廠Amanda高爐熔劑球團(tuán)礦比例為90%以上;另一部分高爐以酸性球團(tuán)礦為主，配比一般在70%以上［1］。

永通公司原料系統(tǒng)現(xiàn)有兩臺(tái)39 m2燒結(jié)機(jī)，三座8 m2球團(tuán)豎爐。燒結(jié)產(chǎn)能嚴(yán)重不足，而且燒結(jié)小粒度組成偏高和轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度差(見表1)，均不能滿足煉鐵高爐需要。高爐爐料結(jié)構(gòu)，一直是采取高配比球團(tuán)礦的形式，正常情況下球團(tuán)礦比例在45%左右，有時(shí)甚至達(dá)到50%以上(見表2)。

2 無料鐘布料的方法探索

表1 永通公司燒結(jié)礦小粒度組成及轉(zhuǎn)鼓指數(shù)

表2 永通公司高爐爐料結(jié)構(gòu)

2.1 無料鐘布料要求

無料鐘高爐布料原則:布料平臺(tái)+中心漏斗的料面形狀［2］。在高爐設(shè)備、原燃料和下部條件一定時(shí)，高爐順行好壞主要由裝料制度決定。對(duì)于控制高爐煤氣流，要求高爐布料實(shí)現(xiàn):“控制邊緣，打開中心，穩(wěn)定中心，照顧邊緣”，這個(gè)思路便于高爐保持長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，提高抵抗原燃料變化的能力，維護(hù)合理操作爐型和長(zhǎng)壽生產(chǎn)，也是優(yōu)化指標(biāo)的基礎(chǔ)。

2.2 使用高配比球團(tuán)礦的布料特點(diǎn)

球團(tuán)礦具有粒度均勻、滾動(dòng)性好、堆角小的特點(diǎn)，在高爐內(nèi)的分布與燒結(jié)礦有不同之處。對(duì)于燒結(jié)礦，正裝發(fā)展中心，倒裝發(fā)展邊緣;但是當(dāng)使用高配比球團(tuán)礦時(shí)，一般出現(xiàn)以下現(xiàn)象:

1)球團(tuán)礦易滾向高爐中心，易加重中心的礦焦比。這一傾向隨球團(tuán)礦配比進(jìn)一步增大而更明顯。

2)隨球團(tuán)礦配比增多，邊緣區(qū)域礦焦比降低，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)布料料層傾斜角降低。從而使邊緣的煤氣流增加。

這種爐料結(jié)構(gòu)下，尤其在爐料粒級(jí)普遍偏小，在使用傳統(tǒng)的無料鐘布料制度時(shí)，由于球團(tuán)礦的滾動(dòng)性和穿越性好，以及爐料成分和質(zhì)量波動(dòng)，導(dǎo)致高爐邊緣氣流和中心氣流穩(wěn)定性差，爐況經(jīng)常產(chǎn)生波動(dòng)，塌滑料、懸料、甚至爐況失常較多，致使高爐的生產(chǎn)一直處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，各項(xiàng)指標(biāo)也難以持續(xù)優(yōu)化。

2.3 傳統(tǒng)無料鐘布料分析

使用傳統(tǒng)的高爐無料鐘布料制度時(shí)，都是從最外環(huán)開始布料，然后由外到里分為幾個(gè)環(huán)帶(即α角)，分別按既定的圈數(shù)布料，爐料在爐內(nèi)初始分布如圖1所示。

圖1 高爐無料鐘多環(huán)布料爐料在爐內(nèi)初始分布

球團(tuán)礦自然堆角小，僅24°～27°，而燒結(jié)礦自然堆角為31°～35°［3］。因球團(tuán)礦滾動(dòng)性好，安息角小，使?fàn)t料在高爐布料時(shí)易于布向中心和邊緣，當(dāng)球團(tuán)礦作為高爐主要爐料時(shí)會(huì)引起高爐料層分布不均勻，會(huì)造成高爐兩股煤氣流逐漸減弱。

料罐往爐內(nèi)放料時(shí)，由于漏斗效應(yīng)，粒度較小，密度較大的球團(tuán)礦和小粒度的燒結(jié)礦先入爐，而粒度較大的燒結(jié)礦和密度小的焦丁后入爐。如果按照傳統(tǒng)無料鐘布料，以料制為例，爐料在爐內(nèi)爐喉分布的狀況如圖2所示。

圖2 在傳統(tǒng)無料鐘布料時(shí)爐料在爐內(nèi)的分布示意

使用傳統(tǒng)布料制度時(shí)，高爐原料粒度較大的容易滾向中心，這樣對(duì)保持中心氣流的暢通有利。但是，邊緣的爐料穩(wěn)定性很差，礦焦比不穩(wěn)定，這就造成邊緣氣流不穩(wěn)定。尤其在爐料粒度組成變差，或上落地料時(shí)，邊緣容易壓死，這時(shí)候去調(diào)整邊緣氣流，很容易產(chǎn)生“一壓就死，一放就穿”的兩難處境，高爐操作調(diào)整難度較大。

3 復(fù)合式多環(huán)布料制度的應(yīng)用與實(shí)踐

3.1 復(fù)合式多環(huán)布料方式的確定

針對(duì)兩座高爐自身設(shè)計(jì)情況及現(xiàn)有高爐原燃料特點(diǎn)，分析高爐開爐以來的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)比兄弟廠家的成功生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐，摸索出了適合永通公司爐料結(jié)構(gòu)的布料新技術(shù):復(fù)合式多環(huán)布料制度，即擯棄了傳統(tǒng)的無料鐘爐頂布料第一環(huán)先布最外環(huán)、然后由外及里的布料方式，采用先布中間環(huán)帶，然后再布最外環(huán)→中間環(huán)帶→里環(huán)→中間環(huán)帶的復(fù)合式布料方式，操作方式是把粉末和小粒度爐料布到中間環(huán)帶，減少爐料粒級(jí)和堆角對(duì)爐料在爐內(nèi)的分布影響，便于形成合理的料面形狀，使上部裝料制度與高爐各項(xiàng)操作制度相匹配，穩(wěn)定邊緣和中心兩股煤氣流，既保證了高爐的穩(wěn)定順行，又利于提高煤氣利用率，達(dá)到了降低燃料比的目的。

3.2 復(fù)合式多環(huán)布料方式的實(shí)際應(yīng)用

圖3 使用復(fù)合式布料時(shí)爐料在爐內(nèi)的分布示意

復(fù)合式布料制度能很好的解決了球團(tuán)配比高的問題。由于先布中間礦帶，起到了阻擋的作用，減少球團(tuán)的滾動(dòng)，邊緣礦量就很穩(wěn)定，穩(wěn)定了邊緣礦焦比，而且粒度也不是最小的。粉末和小粒度爐料布到中間平臺(tái)，把較好的爐料布到高爐焦炭平臺(tái)的邊緣和中心，來保證穩(wěn)定的邊緣氣流、強(qiáng)勁有力的中心氣流，從而提高高爐的適應(yīng)能力。這種方式布料相對(duì)于傳統(tǒng)式布料的另一個(gè)顯著應(yīng)用效果就是:消除了誤操作和設(shè)備故障情況時(shí)布料對(duì)爐況的不利影響，當(dāng)手動(dòng)下料和α角故障時(shí)，布料程序都是執(zhí)行的第一環(huán)，這樣如果用傳統(tǒng)布料方式，所有的礦一下子全布到邊緣，很有可能把邊緣氣流壓死導(dǎo)致爐況難行，甚至懸料。但是用復(fù)合式布料制度后就很好地避免了這個(gè)問題，最大程度彌補(bǔ)了手動(dòng)下料或布料圈數(shù)不精確給高爐帶來的影響。

4 實(shí)踐效果分析

通過對(duì)高爐布料方式的不斷探索，1號(hào)和2高爐高爐均改為復(fù)合式多環(huán)布料。以2號(hào)高爐為例，裝料制度由改為后，高爐使用了復(fù)合式多環(huán)布料裝料制度后，高爐煤氣流逐漸趨于穩(wěn)定，塌滑料現(xiàn)象大大減少，高爐風(fēng)壓風(fēng)量平穩(wěn)，爐況穩(wěn)定順行，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)得到明顯改善。永通公司2號(hào)高爐爐布料制度調(diào)整前后經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見表3。

表3 永通公司2號(hào)高爐爐布料制度調(diào)整前后經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

由表3可以看出，2號(hào)高爐應(yīng)用復(fù)合式多環(huán)布料裝料制度后，高爐利用系數(shù)提高0.06 t/m3·d，綜合焦比降低10 kg/t，煤氣利用CO2提高0.78%。另外，還降低了爐體溫度，減少了冷卻壁的損壞率，利于延長(zhǎng)高爐壽命。

5 結(jié)語

針對(duì)高配比球團(tuán)礦爐料結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，通過分析高爐無料鐘布料的特點(diǎn)，探索限制性影響因素，應(yīng)用復(fù)合式多環(huán)布料裝料制度，提高了永通公司高爐適應(yīng)高配比球團(tuán)礦爐料結(jié)構(gòu)的能力。

應(yīng)用復(fù)合式多環(huán)布料制度，有利于高爐在爐內(nèi)形成合理的料面形狀，使上部裝料制度與高爐各項(xiàng)操作制度相匹配，穩(wěn)定邊緣和中心兩股煤氣流，維護(hù)高爐穩(wěn)定順行。實(shí)踐表明，通過應(yīng)用復(fù)合式多環(huán)布料制度使高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到明顯改善。

［1］易可.國(guó)內(nèi)外高爐球團(tuán)礦使用比例.燒結(jié)球團(tuán)，2008，33(4):53.

［2］杜鶴桂，郭可中.高爐無鐘布料的重要環(huán)節(jié)—平臺(tái)的形成［J］.煉鐵，1995，14(3):33－36.

［3］周傳典主編.高爐生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2003:45.

EXPLORATION AND PRACTICE ON COMPOSITE MULTI－CIRCLE DISTRIBUTION OF BLAST FURNACE

Ren Limin1Niu Weijun1，2Zhou Zhixiong1Fu Linlin1Han Hongjun1Si Ligong1
(1.Anyany Iron and Steel Group Co.，Ltd;2.Wuhan University of Science and Technology)

In view of the burden structure with high ratio pellet used in the two blast furnaces with bell－less top，material distribution without bell is explored.The main technical and economic indexes are improved significantly on the basis of composite type multi－circle distribution.

blast furnace composite type multi－circle distribution

2012—1—16