萊鋼4#1 080 m3高爐提升產(chǎn)量操作實(shí)踐

王志剛，宮學(xué)鋒

（山鋼股份萊蕪分公司，山東 濟(jì)南 271104）

1 前言

山鋼股份萊蕪分公司（簡(jiǎn)稱萊鋼）4#1 080 m3高爐采用美固美特澆筑爐缸，自2018年3月31日投產(chǎn)以來(lái)，高爐逐步強(qiáng)化，產(chǎn)量、質(zhì)量穩(wěn)步提升。分析2020年以來(lái)的生產(chǎn)條件，高爐高效生產(chǎn)的有利因素主要包括：480 m2燒結(jié)礦面臨投產(chǎn)，燒結(jié)礦質(zhì)量好轉(zhuǎn)；高爐穩(wěn)定順行模型已經(jīng)建立，高爐能保持長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行；爐前渣鐵排放和主控室能夠協(xié)調(diào)配合等。不利因素：噴煤量受限，爐溫平衡難度大；鐵水罐緊張形勢(shì)依舊嚴(yán)峻；自產(chǎn)焦不足，外購(gòu)焦質(zhì)量不穩(wěn)定；環(huán)保限產(chǎn)，原燃料質(zhì)量階段性波動(dòng)等。通過(guò)上述分析，可基本確認(rèn)高爐外部生產(chǎn)條件趨于好轉(zhuǎn)，具備進(jìn)一步提升產(chǎn)能的潛力。

2 高爐提升產(chǎn)量的措施

2.1 優(yōu)化風(fēng)口布局

爐況穩(wěn)定順行，是優(yōu)化高爐操作參數(shù)的基礎(chǔ)。中心氣流與邊緣氣流的合理分布，是高爐順行、指標(biāo)優(yōu)化的基礎(chǔ)；下部調(diào)劑是高爐維持長(zhǎng)周期穩(wěn)定的關(guān)鍵，是上部調(diào)劑的基礎(chǔ)。4#高爐爐缸尺寸參照2012年圖紙，爐缸縮減25 m3，致使開(kāi)爐后壓量關(guān)系緊張，鐵前頻繁出現(xiàn)風(fēng)壓高、頂溫不可控問(wèn)題。鑒于爐缸縮減，首先更換4個(gè)Φ465×110風(fēng)口；后期生產(chǎn)中渣中鋁較高及渣比較高，逐步將Φ115的風(fēng)口全部替換成Φ110的風(fēng)口，風(fēng)口長(zhǎng)度未調(diào)整，風(fēng)口面積長(zhǎng)期保持在0.170 9 m2。2019年7月原燃料條件發(fā)生變化，渣比下降，高爐加減風(fēng)頻繁，壓量關(guān)系偏緊，高爐穩(wěn)定性較差。7月6日休風(fēng)時(shí)增加3個(gè)Φ 465×110的風(fēng)口，Φ465×110的風(fēng)口總數(shù)7個(gè)，風(fēng)口面積0.170 9 m2未變，高爐穩(wěn)定性提高，加減風(fēng)次數(shù)減少。2019年11月提升煤比至180～185 kg/t，熱風(fēng)風(fēng)壓提升至310 kPa，壓量關(guān)系緊張，加減風(fēng)比較頻繁，燃耗上升，操作燃料比上升10 kg/t左右，故將風(fēng)壓逐步降至295～300 kPa。分析認(rèn)為，風(fēng)口面積偏小，故12月18日將4個(gè)Φ465×110風(fēng)口更換為Φ465×115，風(fēng)口面積擴(kuò)大到0.174 5 m2，至此，風(fēng)壓在310 kPa左右可以長(zhǎng)期保持，壓量關(guān)系寬松。由于風(fēng)口調(diào)整，冷卻壁波動(dòng)幅度較大，水溫差3.0～3.5℃，邊緣氣流較盛，基于規(guī)整爐墻的考慮，前期未大幅度調(diào)整，待冷卻壁波動(dòng)幅度趨于一致后，逐步擴(kuò)角度，降料線，水溫差下降至2.5℃左右，高爐煤比到達(dá)185～190 kg/t，產(chǎn)量（2 750～2 800）t/d的情況下，爐況保持穩(wěn)定，燃料比（505～510）kg/t。2020年3月10日定修時(shí)，將鐵口方向的1#、17#風(fēng)口由Φ480×110更換為Φ465×110。風(fēng)口調(diào)整后，Φ465和Φ480風(fēng)口均勻分布。此次調(diào)整后，根據(jù)爐況表現(xiàn)，a角擴(kuò)大至38.5°，料線由1.40 m調(diào)整至1.45 m。

2.2 實(shí)施三保方針

高爐正常生產(chǎn)時(shí)，爐內(nèi)應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行“保中心，保熱量，保透指”的三保方針，加強(qiáng)爐況的穩(wěn)定性調(diào)劑。保熱量，即保持渣鐵熱量達(dá)到1 480℃，渣鐵流動(dòng)性良好，加速爐缸的消化進(jìn)程；保透指，即保持寬松的壓量管理，透指大于14，嚴(yán)格控制上限風(fēng)壓；保中心，保持中心氣流暢通，實(shí)現(xiàn)“兩條腿”走路，保持正常生產(chǎn)。下部調(diào)劑是基礎(chǔ)，通過(guò)下部送風(fēng)制度的調(diào)整使風(fēng)口回旋區(qū)的形狀適合高爐生產(chǎn)實(shí)際，進(jìn)而使?fàn)t缸煤氣流分布合理，為爐況的穩(wěn)定順行打下基礎(chǔ)。

2.3 降低焦比

改造噴吹管道，提升噴吹量，為煤比提升創(chuàng)造條件。2020年4月份以來(lái)，由于燒結(jié)礦緊張，燒結(jié)比例62%左右，理論渣比310～320 kg/t，較2019年380～400 kg/t相比，渣比下降明顯，爐內(nèi)憋渣鐵情況緩解。2020年以來(lái)受?chē)姶盗肯拗疲?月份開(kāi)始進(jìn)行噴吹管道改造，將噴煤主管道高爐側(cè)由Φ80 mm改為Φ108 mm，噴吹量由22～23 t/h提升到25～26 t/h，為焦比降至315 kg/t創(chuàng)造條件。

原燃料條件好轉(zhuǎn)，特別是配加480燒結(jié)礦后，壓量關(guān)系寬松，為加負(fù)荷奠定了基礎(chǔ)。480燒結(jié)礦外觀質(zhì)量及粒度優(yōu)于105燒結(jié)礦，高比例配加后，壓量關(guān)系顯得比較寬松，熱風(fēng)壓力下降5～10 kPa，透指基本保持在15以上。分析透指下降的根本原因在于480燒結(jié)礦冶金性能好，軟熔區(qū)間較窄，使得料柱透氣性更好，壓差下降。

邊緣煤氣流保持穩(wěn)定，水溫差2～2.5℃，利于渣鐵熱量的保持，從而實(shí)現(xiàn)降耗的目的。通過(guò)擴(kuò)大布料角度，使用大礦批、高頂壓等一系列措施，水溫差逐步降低至2.5～3.0℃調(diào)劑，高爐燃耗、指標(biāo)保持較好。

保持渣系的穩(wěn)定，概括為降R2，穩(wěn)R4，穩(wěn)定MgO/Al2O3比。通過(guò)配加蛇紋石將R4保持在1.0左右，控制MgO/Al2O3比值0.55左右，爐渣的流動(dòng)性和穩(wěn)定性趨好。

2.4 加強(qiáng)爐缸和爐型日常維護(hù)

良好的爐缸狀態(tài)、規(guī)整的爐型，是保持高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)。高爐日常操作以保持寬松的壓量關(guān)系、合攏可控的頂溫、均勻的探尺工作狀態(tài)為目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)的微調(diào)，做到有問(wèn)題早發(fā)現(xiàn)、早分析、早處理。高爐日常管控應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下參數(shù)。

冷卻壁溫度變化。各層冷卻壁溫度相對(duì)均勻，波動(dòng)要小而一致。若出現(xiàn)大幅度劇烈波動(dòng)，應(yīng)及時(shí)對(duì)原燃料、渣鐵排放和爐溫情況予以判斷，使壓量關(guān)系盡可能寬松，從而使氣流穩(wěn)定，冷卻壁趨于穩(wěn)定。

在線水溫差檢測(cè)要均勻，且范圍合理。水溫差若周向偏差較大，爐墻可能不規(guī)整，有局部掛結(jié)跡象，要分析原因。水溫差波動(dòng)范圍要合理。冷卻壁水溫差直接反映出高爐邊緣氣流的熱交換量，若水溫差過(guò)高，邊緣氣流盛，燃耗上升；若水溫差過(guò)低，邊緣容易結(jié)厚，壓量關(guān)系緊張，爐況也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，因此需要摸索合理范圍。4#高爐水溫差操作范圍在2.0～2.5℃，爐況穩(wěn)，燃耗低，質(zhì)量好。一字測(cè)溫邊緣要可控，中心保持暢通，中心點(diǎn)溫度是邊緣點(diǎn)溫度的5～7倍，中心點(diǎn)是次中心點(diǎn)的1.5～1.7倍，兩邊的溫度分布相對(duì)一致，Z值2.0左右，W值0.45左右。探尺工作要相對(duì)均勻，不能忽快忽慢，存有崩料風(fēng)險(xiǎn)。爐頂溫度合理可控，隨布料均勻性波動(dòng)。

2.5 穩(wěn)定熱制度

為保持熱制度穩(wěn)定，4#高爐熱量調(diào)劑的目標(biāo)是鐵水Si含量0.35%～0.40%，物理熱1 480～1 500℃。

2.5.1 造渣制度的調(diào)整

煉鐵先煉渣。造渣制度上，爐內(nèi)要求增加一類鐵，減少二類鐵，杜絕三類及號(hào)外，并適當(dāng)控制特類鐵；爐外要求渣鐵流動(dòng)性好，主溝前端3 m內(nèi)及渣溝不結(jié)殼，不上漲。為減少爐缸爐渣吸熱，適當(dāng)提高二元堿度，兼顧四元堿度，提高爐渣熱焓，日常操作中控制二元堿度1.2左右，四元堿度1.0左右，關(guān)注渣中MgO/Al2O3和Al2O3的含量，盡量保證鎂鋁比達(dá)到0.5，可通過(guò)配加蛇紋石或者白云石來(lái)進(jìn)行調(diào)劑，配加量可根據(jù)實(shí)際化驗(yàn)數(shù)據(jù)和爐外渣鐵的流動(dòng)性情況進(jìn)行微調(diào)。

2.5.2 硅硫及物理熱的平衡

充足穩(wěn)定的爐溫和較好的渣系是保證高爐穩(wěn)定順行的前提，4#高爐在2020年1月嘗試將鐵水Si含量由0.35%提高至0.40%～0.45%，物理熱由1 470℃提高到1 490～1 500℃。爐渣流動(dòng)性良好，但是鐵水Si含量較高，經(jīng)常達(dá)到0.7%左右，偏差較大。通過(guò)微上調(diào)堿度，目標(biāo)鐵水Si含量0.40%，將熱量降至1 470～1 480℃，爐溫穩(wěn)定性好轉(zhuǎn)。在渣鐵流動(dòng)性較好的情況下，壓量關(guān)系比較平穩(wěn)，爐缸狀態(tài)較好。分析確認(rèn)在熱制度保持上應(yīng)以鐵水Si含量0.35%～0.40%為基礎(chǔ)，熱量1 480℃為目標(biāo)，保證良好的渣鐵熱量和流動(dòng)性，參考生鐵質(zhì)量情況，對(duì)堿度和渣系進(jìn)行微調(diào)，從而更好的保證鐵水化學(xué)成分和熱量。

2.5.3 提升理論燃燒溫度

2019年11月初，煤比170～175 kg/t，氧氣較低，T理2 150℃左右，鐵水Si含量合適，物理熱偏低。后提氧至4 500～5 000 m3/h，T理達(dá)到2 200℃以上，渣鐵熱量得到了提升。當(dāng)煤比達(dá)到190 kg/t以上時(shí)，特別是噴吹蘭炭后：一是要求熱風(fēng)爐換爐后風(fēng)溫需達(dá)到1 220℃以上；二是富氧嚴(yán)格控制使用下限，保證T理2 200℃左右。

2.5.4 穩(wěn)定燃料比

燃料比是保證爐溫及熱制度穩(wěn)定的基礎(chǔ)。在爐況順行的基礎(chǔ)上，要求調(diào)劑煤量均衡，特別是當(dāng)前配加120料場(chǎng)外購(gòu)焦，外購(gòu)焦和自產(chǎn)焦頻繁轉(zhuǎn)換，要對(duì)焦炭料流的波動(dòng)及時(shí)補(bǔ)償，確保負(fù)荷穩(wěn)定；對(duì)渣鐵樣及時(shí)判斷，對(duì)上個(gè)班的燃料比變化、爐溫趨勢(shì)、渣鐵排放情況要綜合分析，確保爐溫的穩(wěn)定。

2.6 渣鐵排放

隨著負(fù)荷加重和煤比提升，為保持煤粉燃燒率，T理≥2 200℃，富氧量由3 500～4 000 m3/h提升到5 500～6 000 m3/h，改進(jìn)后產(chǎn)量提升較多。為此，要加強(qiáng)爐前生產(chǎn)組織管理，細(xì)化渣鐵排放管理：出鐵時(shí)間按70±10 min控制；配罐后10 min內(nèi)打開(kāi)鐵口；鐵后流鐵時(shí)間≤10 min；加強(qiáng)工長(zhǎng)、爐前和調(diào)度室之間的信息溝通，合理控制爐內(nèi)風(fēng)、氧水平；加強(qiáng)緊急狀態(tài)下的預(yù)案管控，樹(shù)立止損意識(shí)，防止事故擴(kuò)大化；制定開(kāi)口機(jī)定位裝置，降低高產(chǎn)狀態(tài)下的減風(fēng)堵口風(fēng)險(xiǎn)。延長(zhǎng)主溝的使用壽命，改變以往“一大澆+小套澆”的生產(chǎn)模式，每次檢修徹底將主溝耐材清理干凈，最大限度進(jìn)行澆筑，保證耐材的使用強(qiáng)度，從而將主溝壽命維持在55～60 d的水平，通鐵量15萬(wàn)t左右，在確保主溝安全運(yùn)行的情況下減少休風(fēng)率。

3 改進(jìn)效果

系列優(yōu)化改進(jìn)措施實(shí)施后，4#高爐產(chǎn)量指標(biāo)提升顯著，且在穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)基礎(chǔ)上其他生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)也穩(wěn)步提升（見(jiàn)表1）。

表1 2020年高爐生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)

4 結(jié)語(yǔ)

穩(wěn)定入爐原燃料質(zhì)量，是高爐強(qiáng)化提升產(chǎn)能的基礎(chǔ)。通過(guò)優(yōu)化高爐操作制度，抑制邊緣煤氣流，上下部相匹配，摸索合理的操作爐型，保持爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，降焦比提煤比，在爐況順行的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)指標(biāo)的提升，均可有效提升產(chǎn)量。管理水平的進(jìn)步，開(kāi)展低硅優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)、提高入爐風(fēng)溫、降低工藝休慢風(fēng)率等工作的開(kāi)展，均有利于推進(jìn)產(chǎn)量提升。