配加穆村焦煤的焦炭在濟(jì)鋼3200m3高爐的應(yīng)用

李丙來(lái)

（山鋼股份濟(jì)南分公司 煉鐵廠，山東 濟(jì)南 250101）

1 前 言

為了驗(yàn)證山西焦煤集團(tuán)提供的穆村焦煤對(duì)提升焦炭質(zhì)量的效果，濟(jì)鋼煉鐵廠于2012年11 月26日—12月4日啟動(dòng)鐵焦聯(lián)動(dòng)攻關(guān)試驗(yàn)。在濟(jì)鋼煉鐵廠8#、9#焦?fàn)t配加15%穆村焦煤，相應(yīng)優(yōu)化調(diào)整其他煤種的配比，使焦炭質(zhì)量尤其是熱態(tài)強(qiáng)度得到大幅度的改善；濟(jì)鋼3200 m3高爐在使用該焦炭期間，爐缸中心活性大幅度提升，圓周氣流及操作爐型穩(wěn)定性增強(qiáng)，在焦炭配煤成本升高的情況下，高爐通過(guò)煤氣利用率的提高和焦比的降低，實(shí)現(xiàn)了噸鐵燃料成本降低7.8元的試驗(yàn)效果。

2 焦?fàn)t配煤試驗(yàn)方案

2.1 穆村焦煤質(zhì)量分析

2012年11月26日—12月4日（試驗(yàn)期），共配用穆村焦煤7100 t。該煤種的質(zhì)量指標(biāo)及巖相分析結(jié)果見(jiàn)表1、圖1。由表1、圖1可見(jiàn)，穆村焦煤屬低硫、高變質(zhì)程度、高黏結(jié)指數(shù)、單一性較好的優(yōu)質(zhì)焦煤，但該煤唯一的不足就是灰分偏高，大量配用該煤不利于焦炭灰分的穩(wěn)定控制。

表1 穆村焦煤質(zhì)量、巖相分析結(jié)果

圖1 煤鏡質(zhì)組隨機(jī)反射率分布

2.2 8#、9#焦?fàn)t配煤方案

為了避免焦炭配煤成本上升幅度過(guò)大，對(duì)配煤方案進(jìn)行了優(yōu)化選擇（見(jiàn)表2），在穆村焦煤配加15%的情況下，相應(yīng)減少一類焦煤12%，減少高硫焦煤3%。2012年11月24日11：00開(kāi)始調(diào)整配煤執(zhí)行該方案，2012年11 月26 日7：00±改變配煤的焦炭進(jìn)入3200 m3高爐；12 月5 日00：00 恢復(fù)原配煤方案，試驗(yàn)終止。試驗(yàn)期間結(jié)焦時(shí)間不變。

表2 8#、9#焦?fàn)t試驗(yàn)配煤結(jié)構(gòu)方案 %

濟(jì)鋼3200 m3高爐在正常生產(chǎn)條件下，由于8#、9#焦?fàn)t優(yōu)質(zhì)焦炭產(chǎn)能的限制，需要消耗部分6#、7#焦?fàn)t次優(yōu)質(zhì)焦炭?；鶞?zhǔn)期和試驗(yàn)期兩個(gè)階段6#、7#焦?fàn)t焦炭配煤結(jié)構(gòu)及結(jié)焦時(shí)間維持不變。為了便于分析，分別以基準(zhǔn)期（11 月17—25 日）和試驗(yàn)期（11月26日—12月4日）各9 d的時(shí)間作對(duì)比。

3 焦炭質(zhì)量及高爐應(yīng)用情況

3.1 焦炭質(zhì)量對(duì)比分析

1）8#、9#焦?fàn)t焦炭質(zhì)量見(jiàn)表3。

試驗(yàn)期配加15%穆村焦煤后，相對(duì)基準(zhǔn)期，8#、9#焦?fàn)t焦炭的粒度組成趨向合理，其中40～60 mm 比例上升1.23%，25～40 mm 和≥60 mm 的比例減少，整體粒度上升0.17 mm，泡焦比例雖然增加0.56%，但是焦炭整體粒度趨于均勻，大塊焦減少，焦炭灰白顏色明顯。相對(duì)基準(zhǔn)期，試驗(yàn)期焦炭Ad、St，ad、Vdaf分別下降0.11%、0.02%、0.02%，下降幅度不大；冷態(tài)指標(biāo)變化也不大；但是熱態(tài)指標(biāo)得到明顯改善，CRI下降1.4%，CSR上升0.9%。

2）6#、7#焦?fàn)t焦炭質(zhì)量見(jiàn)表4。

相對(duì)基準(zhǔn)期，試驗(yàn)期6#、7#焦?fàn)t焦炭質(zhì)量整體下滑。試驗(yàn)期焦炭Ad、Vdaf、St，ad分別上升0.21%、0.01%、0.06%；冷、熱態(tài)指標(biāo)大幅度下滑，冷態(tài)指標(biāo)M40下降0.8%，M10上升0.7%；熱態(tài)指標(biāo)CRI 上升1.1%，CSR下降1.6%。

表3 8#、9#焦?fàn)t焦炭質(zhì)量

表4 6#、7#焦?fàn)t焦炭成分及指標(biāo)%

3）綜合焦炭質(zhì)量。3200 m3高爐綜合焦炭配比：基準(zhǔn)期，6#、7#焦?fàn)t焦炭30.7%＋8#、9#焦?fàn)t焦炭69.3%；試驗(yàn)期，6#、7#焦?fàn)t焦炭18.5%（含6#、7#焦?fàn)t落地焦3.4%）＋8#、9#焦?fàn)t焦炭81.5%。兩個(gè)階段綜合焦炭質(zhì)量見(jiàn)表5。

表5 綜合焦炭成分及指標(biāo) %

試驗(yàn)期相對(duì)基準(zhǔn)期綜合焦炭質(zhì)量冷態(tài)指標(biāo)下滑，Ad、St，ad、Vdaf變化不大，但是試驗(yàn)期綜合焦炭的熱態(tài)指標(biāo)上升，CRI降低0.98%，CSR上升0.56%。

3.2 噴吹煤粉質(zhì)量對(duì)比分析

試驗(yàn)期和基準(zhǔn)期噴吹煤粉質(zhì)量對(duì)比見(jiàn)表6。

表6 噴吹煤粉質(zhì)量對(duì)比 %

兩個(gè)階段噴吹煤種配比不變，試驗(yàn)期相對(duì)基準(zhǔn)期固定碳上升0.29%；按固定碳變化1%影響焦比1.2 kg/t計(jì)算，影響焦比僅0.34 kg/t，可以忽略不計(jì)［1］。

3.3 高爐指標(biāo)和操作參數(shù)分析

表7是兩個(gè)階段高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與操作參數(shù)變化。其中焦比降低13 kg/t，煤比上升5 kg/t，合計(jì)燃料比下降8 kg/t。高爐在試驗(yàn)期上部裝料制度未調(diào)整的冶煉條件下，由于焦炭質(zhì)量的好轉(zhuǎn)，高爐操作爐型趨于穩(wěn)定，爐芯溫度逐步上升，爐缸中心活性提升，煤氣通路擴(kuò)大，徑向分布趨于合理，高爐煤氣利用率上升，爐頂溫度下降；兩個(gè)階段造渣制度、熱制度、爐料結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定；試驗(yàn)期由于綜合焦炭熱態(tài)指標(biāo)的改善，高爐在焦比下降的情況下，風(fēng)量上升20 m3/min，透氣性指數(shù)由32.05 m3/（min·kPa）上升至33.03 m3/（min·kPa）；同時(shí)，伴隨富氧率的提升和燃料比的下降，產(chǎn)量升高110 t/d。

表7 高爐指標(biāo)及操作參數(shù)

3.4 試驗(yàn)期焦比和燃料比校正

試驗(yàn)期由于煤氣利用率的上升和爐頂溫度的下降是焦炭質(zhì)量提升后，操作爐型穩(wěn)定、氣流相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)果，并且上部制度未動(dòng)，所以煤氣利用率和爐頂溫度兩個(gè)變量不予考慮。根據(jù)［Si］變化0.1%影響焦比4 kg/t，富氧率變化1%影響焦比0.5%，品位變化1%影響焦比2%，熟料比變化1%影響焦比1.5%［1］，焦比校正情況見(jiàn)表8。

表8 焦比的校正

以上因素的變化，試驗(yàn)期合計(jì)焦比應(yīng)該降低0.71 kg/t，試驗(yàn)期消耗6#、7#焦?fàn)t落地焦3.4%，對(duì)焦比的降低具有負(fù)面作用，兩者抵消，可以不予考慮。因此，試驗(yàn)期在焦炭質(zhì)量好轉(zhuǎn)后，經(jīng)過(guò)校正后焦比仍然是375 kg/t，比基準(zhǔn)期降低13 kg/t；煤比是138 kg/t，比基準(zhǔn)期升高5 kg/t，燃料比513 kg/t，比基準(zhǔn)期降低8 kg/t。

3.5 高爐的燃料成本分析

6#、7#焦?fàn)t焦炭配煤成本為1140元/t，煤耗1.361 t/t，試驗(yàn)期未變；8#、9#焦?fàn)t配煤成本基準(zhǔn)期為1160元/t，試驗(yàn)期為1175 元/t，煤耗均是1.358 t/t。兩個(gè)階段的燃料成本對(duì)比見(jiàn)表9。

表9 燃料成本對(duì)比

配加15%穆村焦煤的8#、9#焦?fàn)t焦炭在3200 m3高爐試驗(yàn)后，因焦比、燃料比的降低，合計(jì)降低燃料成本7.8元/t。

4 高爐爐況的演變

4.1 爐缸的演變

配加15%穆村焦煤的8#、9#焦?fàn)t焦炭自2012年11月26日入爐之后，由于試驗(yàn)期相對(duì)基準(zhǔn)期綜合焦炭質(zhì)量提升，尤其是熱態(tài)指標(biāo)的好轉(zhuǎn)，爐缸中心死焦堆焦炭逐步置換，爐芯焦的透氣透液性提高，爐芯溫度在整個(gè)試驗(yàn)期逐步提升，由11 月25 日的483 ℃上至12 月4 日的504 ℃；煤氣利用率由11 月25 日的48.5%上升至12 月4 日的49.5%；試驗(yàn)期鐵水物理熱指數(shù)相對(duì)基準(zhǔn)期平均上升0.14，出鐵指數(shù)上升0.33，爐缸中心活性逐步提升。

但是自2012年12 月1 日后焦炭質(zhì)量整體呈下滑趨勢(shì)，爐芯溫度、煤氣利用率自12 月1 日出現(xiàn)拐點(diǎn)，基準(zhǔn)期與試驗(yàn)期焦炭質(zhì)量的變化與這兩個(gè)參數(shù)呈明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系（見(jiàn)圖2）。

圖2 兩個(gè)階段的爐芯溫度和煤氣利用率的趨勢(shì)

4.2 高爐操作爐型的演變

高爐爐身中部11 段、爐身上部16 段冷卻壁溫度是操作爐型控制的關(guān)鍵部位，與基準(zhǔn)期對(duì)比，試驗(yàn)期冷卻壁溫度穩(wěn)定性大幅度提升，圓周溫度分布均勻，11 段、16 段平均溫度分別回歸至正常爐型控制標(biāo)準(zhǔn)（130±10）℃和80～90 ℃；11 段、13 段靜壓是氣流控制的關(guān)鍵部位，在整個(gè)試驗(yàn)期兩段靜壓無(wú)波動(dòng)，圓周氣流及操作爐型穩(wěn)定性提升，而在基準(zhǔn)期穩(wěn)定性相對(duì)偏差。

5 結(jié) 論

5.1 焦炭質(zhì)量提升后，有利于高爐操作爐型的穩(wěn)定和提高煤氣利用率，同時(shí)使渣鐵溫度穩(wěn)定性提高，有利于降低燃料比、實(shí)施低硅高熱操作。高爐主要指標(biāo)產(chǎn)量、焦比、燃料比等都達(dá)到了較好水平。

5.2 試驗(yàn)期間，焦炭熱態(tài)指標(biāo)提升后，爐芯溫度上升21 ℃，爐缸活性逐步改善，充分驗(yàn)證了焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度提高與爐芯溫度上升的對(duì)應(yīng)關(guān)系［2］。

5.3 8#、9#焦?fàn)t增加穆村焦煤配比試驗(yàn)后，在抵消焦炭成本上升的因素下，因焦比、燃料比的降低，降低燃料成本7.8元/t。

［1］周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2002：817-821.

［2］唐順兵.焦炭質(zhì)量對(duì)大型高爐穩(wěn)定生產(chǎn)的影響［J］.煉鐵，2011，30（3）：8-13.