漢鋼1號高爐提高煤氣利用率生產實踐

卞衛(wèi)新， 王志軍

（陜西鋼鐵集團漢中鋼鐵有限責任公司， 陜西　勉縣　724200）

生產實踐·應用技術

漢鋼1號高爐提高煤氣利用率生產實踐

卞衛(wèi)新， 王志軍

（陜西鋼鐵集團漢中鋼鐵有限責任公司， 陜西勉縣724200）

針對漢鋼1號高爐煤氣利用率較低的狀況，分析1號高爐原燃料條件，并提出提高煤氣利用率的生產措施。漢鋼經過對1號高爐不斷摸索與總結，逐步形成了合理的操作制度，煤氣利用率由43.18%逐步上升到45.8%，燃料比相應地由539kg/t逐步降低至511kg/t，各項技術經濟指標保持了較好水平。

大型高爐煤氣利用率低燃料比

陜西鋼鐵集團漢中鋼鐵有限責任公司（全文簡稱漢鋼）1號高爐于2011年11月23日投產。高爐有效容積1 080 m3，設有20個風口、2個鐵口、3座頂燃式熱風爐，采用串罐式無料鐘爐頂、炭磚陶瓷杯爐底爐缸結構、全干法布袋除塵、軟水密閉循環(huán)冷卻、嘉恒法渣處理、煤氣空氣雙預熱、TRT余壓發(fā)電等先進技術設備。因原燃料條件影響，高爐煤氣利用率較低，燃料比偏高（見表1）。

表1　漢鋼1號高爐經濟指標

1　原燃料條件

1.1焦炭

焦炭的骨架作用是所有原料都不能替代的，而焦炭的強度高低對料柱的透氣性和透液性影響很大[1]。良好的焦炭質量特別是良好的焦炭高溫性能（焦炭反應性和焦炭反應后強度）為提高煤氣利用率奠定了基礎。漢鋼1號高爐長期使用一級焦配加二級焦（見表2），且焦炭質量波動大，對提高煤氣利用率制約較大。

1.2煤粉

無煙煤揮發(fā)分低，可磨性和燃燒性不好，但含碳量高，因此其煤焦置換比較高；煙煤揮發(fā)性高，可磨性和燃燒性好，成本較無煙煤低，但發(fā)熱值低，爆炸性較強，對安全要求比較嚴格，因此單噴任何一種煤都不經濟[2]。漢鋼1號高爐采取煙煤和無煙煤混合噴吹，即75%煙煤+25%無煙煤。

表2　焦炭質量指標　%

1.3原料

1.3.1燒結礦

漢鋼燒結廠目前使用1臺265 m2的燒結機，生產高堿度燒結礦（其指標如下頁表3所示），直供1號高爐。燒結礦主要指標控制w（FeO）=8%～10%，R2=1.8±0.05。

1.3.2球團礦

玩轉礦質量指標見下頁表4。

2　提高煤氣利用率的生產措施

2.1爐內操作

2.1.1裝料制度

在以前的操作中，1號高爐強調發(fā)展中心氣流，雖然形成了較強的中心氣流，但不穩(wěn)定，并且煤氣利用不佳，造成燃料比升高。從2015年12月初開始配合送風制度不斷調整裝料制度（見下頁表5）。

第一階段（12月初）：向外沿推一檔礦焦，疏導中心氣流。由于1號高爐設計爐腹角偏大，邊緣煤氣流容易發(fā)展。通過不斷摸索實踐，將礦焦角同時擴大，使邊緣爐料形成一定寬度的平臺。適當加重邊緣，既可減少邊緣煤氣對爐墻的破壞作用，有利于高爐長壽，又可改善煤氣分布，提高煤氣利用率[3]。

表3　燒結礦質量指標

表4　球團礦質量指標%

表5　1號高爐料制變化情況

第二階段（12月12日）：取消焦炭次中心環(huán)。原本計劃減少中心焦比例，但由于此階段原燃料條件惡化，爐況不穩(wěn)，為保證高爐順行，中心焦比例加大。

第三階段（12月15日—22日）：逐步減少中心焦炭。通過第二階段的調整，形成了較強的中心煤氣流，且原燃料條件好轉，于是逐步將中心焦減少至3環(huán)。此階段爐溫自動上行，綜合負荷多次增加。

2.1.2送風制度

2.1.2.1風口面積

針對原燃料條件較差、爐缸不活躍的情況，利用10月和12月的檢修機會分兩次將1號高爐風口面積縮小至0.202 3 m3（見表6），以增加鼓風動能。風速由原來的168 m/s提高到179 m/s，鼓風動能由原來的4 946 kg·m/s提高到5 585 kg·m/s。通過提高鼓風動能，使風口回旋區(qū)長度增加，更有利于吹透中心，減小爐缸死料柱體積，改善爐缸中心的透氣性和透液性。

2.1.2.2噴煤富氧

受煤種限制及煤粉粒度影響，常會使煤粉燃燒率及置換比降低，導致煤氣利用率下降，燃料比升高，而且這種情況往往伴隨著爐塵的增加而增多。因此如何減少未然煤粉是保持高煤比條件下提高煤氣利用率的關鍵問題[4]。

表6　1號高爐風口面積調整及送風參數變化情況

選擇合適的煤比噴煤，以煤代焦，可大大減少焦炭灰分中SiO2參加反應的時間和數量，達到抑制硅還原的效果。風口前理論燃燒溫度過高，會使SiO大量揮發(fā)，不利于降硅，噴煤恰是調節(jié)風口前論燃燒溫度的重要手段。通過實踐，確定將1號高爐煤比控制在130 kg/t。

2.1.2.3風溫

1號高爐的熱風爐使用了預熱器（利用燒爐煙氣對助燃空氣和煤氣進行預熱），選取兩燒一送的送風制度且嚴格控制每班換爐次數，控制空氣過剩系數為1.05～1.1，解決了高風溫供應問題，同時不斷改進送風裝置，以滿足高風溫輸送的要求，逐步將風溫由1 100℃提高到1 200℃，直接增加了高爐熱量收入。

2.1.3熱制度

統(tǒng)一三班操作，嚴格控制w［Si］=0.3%±0.05%，保證鐵水溫度＞1 460℃。

1）實施定風量操作。當壓量關系發(fā)生變化時，首先分析爐溫、堿度的變化趨勢，再分析原燃料情況，最后分析設備、出鐵、槽下篩分及稱量準確性等外圍情況的變化，找到影響風量變化的根本原因，對癥下藥，在最短時間內將風量恢復到規(guī)定的風量區(qū)間里。

2）分析半小時料速，加快則說明爐溫下行，減慢則說明爐溫上行。

3）觀察風口工況、明亮程度、均勻狀況及轉動情況判斷爐溫走勢。

4）觀察出鐵過程，取鐵樣分析爐溫變化趨勢可知，在爐缸工作正常情況下，后期爐溫低于前期爐溫說明爐溫下行，后期爐溫高于前期爐溫說明爐溫上行。

5）分析渣鐵排放情況，即鐵量差。理論出鐵量大于實際出鐵量，爐溫會上行；反之下行。

2.1.4造渣制度

合適的爐渣堿度能使爐缸溫度充裕，有利于煤粉燃燒，以改善鐵水質量，促進高爐順行[5]。為保證合格的生鐵以及充足的熱量并兼顧爐況順行，將1號高爐終渣堿度控制在1.15左右，將三元堿度控制在1.35左右。為改善爐渣的穩(wěn)定性和流動性，嚴格控制鎂鋁比，將渣中m（MgO）/m（Al2O3）控制在0.55左右。

2.1.5操作爐型控制

操作爐型的穩(wěn)定與否對提高煤氣利用率起決定作用。操作爐型的管理主要有爐體溫度和水溫差的管理[6]。

2.1.5.1爐身溫度的控制

在日常操作中，時刻關注1號高爐爐身溫度變化，尤其是第5段—第7段這三段冷卻壁的溫度變化，注意渣皮的脫落和形成對爐況的影響，做到早預見、早調劑。

2.1.5.2水溫差的控制

按軟水溫度38～42℃和冷卻水溫差4～5℃建立高爐熱流強度報警機制。

2.2爐外管理

2.2.1原燃料管理

做好原燃料入爐前的準備工作，做到精料入爐。

1）堆新吃舊。先將進廠原燃料存放于料場，達到一定儲量后再混勻使用，促使成分穩(wěn)定，并延長穩(wěn)定周期，減少高爐變料次數。

2）使用班產燒結礦及球團礦，盡量避免班產礦落地造成的自然粉化和二次粉化。

3）強化篩分工作，減少粉末入爐。將梳齒篩改為棒條篩，改善篩分效果，在焦丁振篩落料口處安裝導料板以分流，提高振篩篩面利用率；強化清篩工作，采用空振清篩和人工定期清篩（2 h一次）相結合的清篩方式，保證篩分效果。

4）嚴格控制振料速度。在振篩不間斷工作狀態(tài)下，以能夠滿足上料速度的最小速度控制振料速度。

5）杜絕空倉或低料位倉打料。從料位到達料倉容積的70%開始打料，降低爐料落差，避免產生粉末。

2.2.2爐前管理

強化爐前出鐵管理，及時排凈渣鐵。首先，統(tǒng)一三班打泥量和開鐵口操作步驟、方法，使用同一規(guī)格的鉆頭，嚴格按照標準進行開鐵口的操作；其次，優(yōu)化生產組織，控制出鐵時間間隔在25 min以內；最后，實時監(jiān)測兩個鐵口出鐵量，當鐵量差超過50 t時，果斷采取有效措施保證兩個鐵口出鐵均勻。

2.2.3設備維護管理

推行TPM設備管理，TPM即全員生產維修。設備點檢采取三方分工，全員參與設備點檢，運用設備點檢實行設備包機制度，實施定檢定修制度。根據設備使用周期定期維護、維修或更換，避免或減少突發(fā)設備故障，促進生產穩(wěn)定。

3　效果分析

3.1煤氣流分布穩(wěn)定、合理和煤氣利用率得以提高

通過對上下部調劑及對高爐操作制度的調整，1號高爐煤氣分布更趨于合理，煤氣利用率穩(wěn)固提高（見圖1）。爐喉紅外監(jiān)控顯示中心高溫區(qū)域明顯減小，形成穩(wěn)定、較強的中心氣流。

圖1　2015年漢鋼1號高爐煤氣利用率

3.2主要經濟指標得以改善

在現有的原燃料條件下，通過對1號高爐操作制度的不斷優(yōu)化，使風口工作均勻、爐缸活躍、渣鐵流動性良好。從十字測溫上看，邊緣氣流得到合理抑制，中心氣流穩(wěn)定；從爐身溫度曲線上看，爐身溫度波動小，操作爐型穩(wěn)定合理。高爐的各項經濟指標也在不斷提升（見下頁表7）。

4　結論

1）提高煤氣利用率是以高爐順行為基礎、以降低燃料比為目的的。

2）在外圍條件不適合強化冶煉時，不可盲目強化，否則不但指標不會改善，還會引起爐況失常。

表7　漢鋼1號高爐主要經濟指標

3）堅持精料方針，調整風口面積和布局、匹配適合的冶煉參數，控制合理的操作爐型是提高煤氣利用率的關鍵，設備和外圍條件的穩(wěn)定是重要保障。

4）在高爐冶煉最佳參數和制度上，只有不斷摸索調整，才能不斷突破。漢鋼1號高爐的冶煉指標仍與行業(yè)先進有很大差距，需繼續(xù)摸索。

[1]周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012：86.

[2]張海濱，吳鏗，周翔，等.煤粉特性及配煤的研究[J].煉鐵，2009，28（4）：33-34.

[3]劉云彩.高爐布料與煤氣分布[J].煉鐵，2011，30（2）：19-21.

[4]殷歡.馬鋼2 500 m3高爐提高煤氣利用率的措施[J].煉鐵，2003，22（增刊）：21-24.

[5]湯登軍.萊鋼3 200 m3高爐提高煤氣利用率降低燃料比實踐[J].山東冶金，2013，3（2）：1-3.

[6]羅銘，古勇合，桂小娟.新鋼提高2 500 m3高爐煤氣利用率的操作實踐[J].冶金叢刊，2013（4）：27-31.

（編輯：胡玉香）

Production Practice of Improving the Utilization Rate of Coal Gas in the 1#Blast Furnace of Han Steel

BIAN Weixin，WANG Zhijun
（Hanzhong Iron and Steel Co.，Ltd of Shaanxi Iron&Steel Group，Mianxian Shaanxi，724200）

Through continuous exploration and summary，the No.1 blast furnace of Han Steel gradually formed a reasonable operating system and the utilization rate of gas gradually increased from 43.18%to 45.8%.The fuel ratio lowered from 539 kg/t to 511 kg/t.The technical and economic indicators maintain a good level.

last furnace（BF），utilization rate of BF gas，low fuel ratio

TF544

A

1672-1152（2016）04-0084-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.29

2016-05-16

卞衛(wèi)新（1984—），男，助理工程師，現從事高爐煉鐵工藝管理工作。