降低高爐噸鐵風(fēng)量消耗生產(chǎn)實(shí)踐

李衛(wèi)星

（新余鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司江西新余338001）

降低高爐噸鐵風(fēng)量消耗生產(chǎn)實(shí)踐

李衛(wèi)星

（新余鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司江西新余338001）

對高爐降低噸鐵風(fēng)量消耗的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。認(rèn)為減少漏風(fēng)率，改善原料粒度組成、合理的爐型、合理的布料矩陣、合理的送風(fēng)制度，以及各項(xiàng)操作制度的合理匹配，是高爐低風(fēng)量消耗的主要經(jīng)驗(yàn)。通過采取大批重、高富氧、適當(dāng)噴煤、高頂壓等強(qiáng)化冶煉措施，2013年噸鐵耗風(fēng)量指標(biāo)在低品位大渣比的原燃料條件下達(dá)到國內(nèi)的較好水平。

高爐;低風(fēng)量消耗;措施;操作制度

1 引言

在高爐煉鐵工序能耗中，支出項(xiàng)主要是焦炭和煤粉，以燃料比作為消耗的指標(biāo)。因此過去煉鐵降低能耗的重點(diǎn)主要在降低焦比上即“碳素流”上，從而忽視了風(fēng)、水、汽、電等動力消耗的利用狀況，造成了巨大的動力浪費(fèi)，從而造成煉鐵成本的上升。高爐鼓風(fēng)能耗占煉鐵能耗的10%左右，目前國內(nèi)先進(jìn)企業(yè)的大高爐噸鐵風(fēng)耗在950～1050 m3/t，中小高爐一般在1200 m3/t。最近幾年一些民營企業(yè)達(dá)到了1100左右的較好水平，我廠2012年年均1248 m3/t離先進(jìn)企業(yè)差距很大?，F(xiàn)有4座1250 m3級高爐，其中三座分別建成于2003年、2004年、2005年，均為料車上料模式，2011年淘汰4座300 m3級別高爐新建一座1250 m3現(xiàn)代高爐，并利用新高爐投產(chǎn)之后產(chǎn)能富余之際對投產(chǎn)較早的八號高爐進(jìn)行原地大修。高爐主要參數(shù)見表1。

表1 高爐基本參數(shù)

2013年在為降低生鐵成本，大量使用低品質(zhì)“非主流礦”的情況下，通過各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)步，各項(xiàng)設(shè)計指標(biāo)大幅改善，高爐噸鐵風(fēng)量消耗下降明顯。

2 降低風(fēng)耗的措施

2.1 降低漏風(fēng)率，減少浪費(fèi)

理論上高爐風(fēng)口前燃燒的碳量決定了高爐風(fēng)量消耗的水平，但實(shí)際生產(chǎn)中因送風(fēng)系統(tǒng)和爐體的嚴(yán)密性不夠，造成大量的風(fēng)、煤氣泄漏，不僅造成了能源浪費(fèi)，而且危害到了安全生產(chǎn)甚至發(fā)生惡性事故。傳統(tǒng)高爐漏風(fēng)率在10%左右，現(xiàn)在新建的高爐因工藝質(zhì)量的提高而降低到5%左右，但部分高爐因送風(fēng)系統(tǒng)老化仍達(dá)10%以上。我廠高爐除新建的11#高爐外，其他三座都存在熱風(fēng)總管、圍管開裂漏風(fēng)現(xiàn)狀；吹管因中套變形造成小套變形裝不到位，吹管和小套接合面出現(xiàn)縫隙，風(fēng)口跑風(fēng)，嚴(yán)重時有風(fēng)口燒穿事故發(fā)生，同時因風(fēng)口區(qū)域煤氣濃度增加，容易造成煤氣中毒事故，對安全生產(chǎn)產(chǎn)生影響；膨脹器、波紋管發(fā)紅漏風(fēng)，爐體跑煤氣等。上述現(xiàn)象造成實(shí)際風(fēng)量消耗較理論計算高出很多。為此，我們利用休風(fēng)機(jī)會多次對爐體、熱風(fēng)管道進(jìn)行灌漿，及時補(bǔ)焊開裂點(diǎn)，減少跑風(fēng)、跑氣等。新建的11#高爐和8#高爐利用大修機(jī)會采用了嚴(yán)密性更好的送風(fēng)裝置，有效減少了膨脹器、波紋管發(fā)紅漏風(fēng)現(xiàn)象。建立高爐爐體檢查制度，定期測量中套下沿變形情況，達(dá)到5 cm定期更換，保證小套能裝到位，避免吹管前端跑風(fēng)。

2.2 加強(qiáng)原燃料管理、減少粉末入爐，改善料柱透氣性

（1）針對二鐵廠外購焦、燒結(jié)礦、周邊塊礦品種多，質(zhì)量參差不齊的情況，及時出臺相關(guān)管理制度，制定應(yīng)急預(yù)案。生產(chǎn)中規(guī)定了4座高爐按65%外購焦+35%廠焦的用焦結(jié)構(gòu)，既保證了生產(chǎn)穩(wěn)定，又保障了高爐順行所需求的焦炭質(zhì)量底線。在燒結(jié)礦使用上采用“分灶吃飯”的優(yōu)異待遇，不同質(zhì)量的燒結(jié)礦對應(yīng)不同的高爐，為煉鋼提供不一樣的鐵水，實(shí)現(xiàn)了鐵水分級管理。

（2）粉末對高爐料柱的透氣性影響極大，關(guān)系到高爐順行和頂壓水平的高低。料倉料位低，上料時會增加爐料的摔打力度，造成不必要的爐料破碎。為此建立料倉報警機(jī)制，料倉料位低時向原料反映，及時上料確保倉位始終在一半以上。同時加大篩分設(shè)備的清理頻次，確保篩分后的原料含粉率＜5%。嚴(yán)格控制篩分速度，在保證供料的同時做到篩分效果最好。針對外購焦炭粉末多、水分重的特點(diǎn)，規(guī)定兩小時清理一次焦丁篩，避免結(jié)篩現(xiàn)象，防止大量焦粉入爐。工藝上做到了每日檢測篩分粒度組成，按照粒度組成及時更換該篩，確保爐料粒度組成滿足高爐要求。

2.3 選擇“經(jīng)濟(jì)”冶煉強(qiáng)度

（1）鑒于爐腹煤氣量指數(shù)作為衡量高爐強(qiáng)化程度的指標(biāo)，較冶煉強(qiáng)度更具有代表性、科學(xué)性、邏輯性，因此以最佳爐腹煤氣指數(shù)為依據(jù)，確定了當(dāng)前冶煉條件下最佳的高爐爐腹煤氣指數(shù)（見表2）。

（2）徹底摒棄“產(chǎn)量為王”的操作方針，強(qiáng)調(diào)成本優(yōu)先的理念。

（3）確保爐缸工作活躍、爐型合理、爐溫穩(wěn)定、爐況順行。

（4）制定高爐工長標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)文件，通過加強(qiáng)培訓(xùn)，提高操作技能，爐溫命中率、穩(wěn)定率提高，為爐況穩(wěn)定順行創(chuàng)造條件。

表2 目前的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速和爐腹煤氣指數(shù)

2.4 采用合理的布料矩陣

高爐所用裝料制度是經(jīng)過較精確計算得出的，嚴(yán)格按爐喉等面積計算選定11個布料標(biāo)準(zhǔn)檔位。在開爐裝料時又經(jīng)過實(shí)際測料面，對所測的數(shù)據(jù)經(jīng)過認(rèn)真分析比較討論，議定各檔位的布料傾角，從而確定高爐裝料制度。在生產(chǎn)實(shí)踐中，根據(jù)爐況的變化，逐步調(diào)整完善，使得制度更加合理，礦、焦分布均勻，料層厚度合適，礦焦比適宜，達(dá)到煤氣利用好，焦比低的目的。高爐在裝料制度的調(diào)整上主導(dǎo)思想是保證相對固定的焦炭平臺及中心焦堆大小的前提下，重點(diǎn)對布料帶的礦焦比進(jìn)行調(diào)整。為提高煤氣利用，降低消耗，一直控制倒V型軟融帶，中心氣流強(qiáng)，邊緣氣流控制較死。渣量上升后，料柱透氣性變差，上部裝料制度既要“突出中心，又要兼顧邊緣”，上部調(diào)劑主要采取如下措施：（1）礦焦平臺加寬，礦石平臺由原來的6°增加到8°～10°，焦炭平臺控制在10°～12°；（2）焦炭結(jié)構(gòu)中35%的優(yōu)質(zhì)廠焦最后布料，確保中心透氣性（3）開發(fā)高爐精準(zhǔn)布料技術(shù)，對爐料落點(diǎn)，中心和邊緣礦焦比有嚴(yán)格的要求；（4）適度中心加焦，促進(jìn)邊緣中心兩股氣流合理分布。（5）采用大批重，結(jié)合上料能力及增產(chǎn)的要求，在控制適當(dāng)風(fēng)量、提頂壓的同時，不斷擴(kuò)大批重，批重由2011年的26 t，逐步擴(kuò)大到目前的27～34 t，大批重有利于料層穩(wěn)定，可改善煤氣利用，降低焦比。

2.5 采用合理的送風(fēng)制度

加長風(fēng)口小套尺寸，調(diào)整風(fēng)口面積，確定合理的送風(fēng)參數(shù)。隨著原燃料質(zhì)量下降，高爐風(fēng)口面積呈縮小趨勢，主要操作思想是在控制適當(dāng)冶煉強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，要保證高爐的實(shí)際風(fēng)速和鼓風(fēng)動能，見表3。

表3 風(fēng)口面積和送風(fēng)參數(shù)

2.6 采用合理的熱制度和造渣制度

近年來，由于鋼鐵市場競爭激烈，成本壓力巨大，我廠被迫調(diào)整原料結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)降低成本的目標(biāo)。由此造成渣系中Al2O3上升較多，平均達(dá)15%以上，爐渣性能受到較大影響。通過分析認(rèn)為：我廠渣中MgO在6.5%,鎂鋁比偏低，對爐渣流動性和穩(wěn)定性不利。為改善渣系，降渣中MgO提高至8.5%。2011年前，由于休風(fēng)、慢風(fēng)率較高，為避免爐涼，爐溫保持較高，鐵水[Si]平均在0.5%，物理熱保持在1435℃左右。2012年年以來，我們的操作方針以鐵水物理熱為主，要求物理熱控制在1465±15℃，在保證物理熱充足的前提下，逐步降低鐵水[Si]。實(shí)踐證明，充足的物理熱既有利于改善渣鐵流動性，及時出好渣鐵，又有利于爐況穩(wěn)順，更增強(qiáng)了高爐抵抗突發(fā)事件的能力。

2.7 強(qiáng)化爐前管理

由于品位低，渣量大，必須加強(qiáng)爐前出鐵，及時出凈渣鐵，否則會影響到高爐順行和各項(xiàng)指標(biāo)的進(jìn)步。為此制定爐前作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)爐前交流學(xué)習(xí)，減少人為影響。改善炮泥質(zhì)量的同時增加出鐵爐次，由原來的15爐次，增加到17爐次，保證渣鐵出盡，減少爐內(nèi)渣鐵殘留率，為爐況順行提供保障。

2.8 定期排堿，降低有害元素的危害

由于爐料劣化帶入的有害元素明顯增加，尤其是堿金屬、鋅負(fù)荷（見表4）。堿金屬在高爐中危害很大，它能降低礦石的軟化溫度，使礦石尚未充分還原就已經(jīng)熔化滴落，增加高爐下部直接還原熱量消耗；它能夠引起球團(tuán)的異常膨脹粉化；它能夠強(qiáng)化焦炭的氣化反映能力，降低焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度，造成高爐透氣性惡化，危及高爐冶煉進(jìn)程。同時液態(tài)或固態(tài)堿金屬粘結(jié)在爐墻，既能使?fàn)t墻結(jié)厚，又能直接破壞爐襯。目前主要應(yīng)對手段是：（1）控制較低的爐渣堿度，爐渣（MgO）/（Al2O3）≈0.6～0.7，保證爐渣的穩(wěn)定性和流動性；（2）定期集中排出堿金屬；（3）在保證渣鐵物理熱的基礎(chǔ)上，適當(dāng)降[Si]操作，提高爐溫命中率，降低[Si]標(biāo)準(zhǔn)偏差。

表4 2010～2013年新鋼二煉鐵廠入爐有害元素情況

2.9 高頂壓、高風(fēng)溫、富氧大噴煤

爐頂壓力的提高，縮小了煤氣體積，降低了煤氣流速，從而降低阻損，改善順行，容許高爐接受更多的風(fēng)量，提高產(chǎn)量。一般高爐頂壓提高0.01 MPa，增產(chǎn)率可達(dá)1.1%左右。高爐高壓操作時實(shí)現(xiàn)高爐高效化的重要手段，提高爐頂壓力后高爐操作的主要特點(diǎn)和效果：

(1)降低爐內(nèi)煤氣流速，提高煤氣利用效率及煤粉燃燒效率，降低焦比。據(jù)統(tǒng)計爐頂煤氣CO2含量增加1%，可降低燃料比20 kg/t?，F(xiàn)代高爐爐頂壓力提高到0.15～0.25 MPa時，每提高頂壓0.01 MPa，降低焦比的幅度降到1%以下。

(2)料柱壓力損失減小，高爐順行，增加產(chǎn)量。在現(xiàn)代高爐，每提高頂壓0.01 MPa，增產(chǎn)率為1.1± 0.2%。

(3)有利于低硅冶煉，提高TRT發(fā)電效率。2013年全廠高爐平均頂壓提高0.005 MPa，達(dá)到2012年全國平均水平即0.178 MPa。富氧對高爐增產(chǎn)效果最為明顯。高爐富氧后，單位生鐵的爐腹煤氣體積縮小，煤氣對爐料下降的阻力減小，如果保持原來的煤氣量，就可以增加風(fēng)口前燃燒的碳量，高爐產(chǎn)量自然提高。一般經(jīng)驗(yàn)是富氧率提高1%，在不增加風(fēng)量的前提下，增產(chǎn)率可達(dá)3%。高的風(fēng)溫及高富氧，為提高煤比創(chuàng)造了較好的條件，目前煤比保持在150 kg/ t以上。

3 取得效果

通過全廠的共同努力，不斷探索和實(shí)踐，在原燃料準(zhǔn)備、操作管理、設(shè)備管理、技術(shù)改進(jìn)等方面取得較大的進(jìn)步，噸鐵風(fēng)量消耗水平下降明顯,見表5，達(dá)到了行業(yè)較好水平。

效益計算：2013年我廠年產(chǎn)432萬t生鐵，風(fēng)按0.05元/m3計算，噸鐵降低了風(fēng)耗51m3/t，直接降低了生產(chǎn)成本：4320000×0.05×51=1101.6萬元。

表5 2011～2013年高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

4 結(jié)語

（1）爐況穩(wěn)定是高爐低風(fēng)耗的基礎(chǔ)。目前四座高爐所用原燃料整體水平較差，因此必須保持爐況的穩(wěn)定。

（2）降低漏風(fēng)率，控制適宜的冶煉強(qiáng)度，是高爐穩(wěn)產(chǎn)低風(fēng)耗的原因之一。

（3）維持高爐爐型合理，裝料制度合理，適宜的送風(fēng)制度、熱制度和冷卻制度的調(diào)整以及大批重、高頂壓、高富氧大噴煤等強(qiáng)化冶煉措施的實(shí)行，也是高爐低風(fēng)耗的原因。

【1】周傳典主編，高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊【M】.北京：冶金工業(yè)出版社，2003:362-363.

Production Practice of Reducing the Blast Air Consum ption per Ton of Iron of Blast Furnace

Li Weixing
(XinyuIronandSteelGroupCo.,Ltd.,Xinyu,Jiangxi338001,China)

Experience in reduction of air consumption per ton of iron of blast furnaces is summarized.Reducing air leakage,improving the grain size of raw material,proper furnace type,reasonable bed layout matrix,rational air distribution system and appropriate matching of various operating programs had been major points in reducing air consumption of a blast furnace.By adopting smelting intensifying measures such as large batch production,high oxygen enrichment,appropriate coal injection and high top pressure,the blast air consumption per ton of iron reached relatively high level under the condition of low grade ore and high slag ratio in domestic steel sector in 2013.

blast furnace;low air consumption;measure;operation program

TK229

B

1006-6764（2014）12-0058-04

2014-06-12

李衛(wèi)星（1984-），男，江蘇豐縣人，助理工程師，現(xiàn)從事煉鐵生產(chǎn)現(xiàn)場技術(shù)工作。