天鋼1號(hào)高爐提高煤比實(shí)踐

秦洪濤

（天津鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300301）

0 引言

天鋼1號(hào)高爐有效容積為2 000 m3，采用新日鐵外燃式熱風(fēng)爐，共設(shè)有28個(gè)風(fēng)口，3個(gè)鐵口。2019年3月16日，自2018年冬季限產(chǎn)開爐后5天實(shí)現(xiàn)了快速達(dá)產(chǎn)，又通過優(yōu)化高爐操作、改善原燃料質(zhì)量、提高風(fēng)溫等措施提高煤比，降低焦比，使高爐實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)低耗的目標(biāo)。高煤比促進(jìn)了高爐強(qiáng)化冶煉，并取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，主要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

表1 1號(hào)高爐的主要技術(shù)指標(biāo)

1 提高煤比的主要措施

1.1 優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)精料入爐

高爐生產(chǎn)“七分原料，三分操作”。原燃料質(zhì)量是高爐穩(wěn)定順行和提高煤比的基礎(chǔ)?；谠摾碚?，天鋼1號(hào)高爐嚴(yán)抓原燃料質(zhì)量管理，要求當(dāng)班工長必須保證看料2次，做好對(duì)比，當(dāng)原燃料有變化時(shí)要及時(shí)做好應(yīng)對(duì)，防止對(duì)爐況產(chǎn)生大的影響；加強(qiáng)了燒結(jié)礦篩分管理，在每個(gè)燒結(jié)篩的上給布料板上加裝擋板控制料流速度，嚴(yán)格控制排料t/h值＜130，以保證篩分效果，嚴(yán)格控制入爐粉末率；要求礦槽崗位工每班至少清理兩遍篩網(wǎng)，尤其是雜礦篩。特別是在雨季時(shí)，礦篩極易堵塞，對(duì)于濕泥多的入爐料，要在篩網(wǎng)上給和下給加焦?fàn)t煤氣火烘烤，將濕泥烤干，從而盡量保證篩分效果。

1.1.1 穩(wěn)定燒結(jié)礦成分

天鋼1號(hào)高爐的爐料結(jié)構(gòu)為燒結(jié)+球團(tuán)+塊礦，燒結(jié)礦配比≧70%，熟料比保證≥80%。燒結(jié)礦占比在70%以上，因此燒結(jié)礦的質(zhì)量好壞對(duì)高爐順行起到了關(guān)鍵作用。天鋼1號(hào)高爐非常注重?zé)Y(jié)礦的成分穩(wěn)定性，這樣可以穩(wěn)定渣系，為高爐順行和提高煤比創(chuàng)造了條件。高爐燒結(jié)礦成分見表2。

表2 1號(hào)高爐燒結(jié)礦成分 /%

1.1.2 加強(qiáng)監(jiān)控焦炭質(zhì)量

煤比提高后，焦炭的料柱骨架作用顯得異常重要，這是因?yàn)閷?duì)料柱的透氣性有了更高的要求，當(dāng)焦炭質(zhì)量下降時(shí)，焦炭在爐內(nèi)粉化嚴(yán)重，料柱骨架作用勢必會(huì)惡化，最終導(dǎo)致料柱透氣性變差，爐況順行受影響，從而限制了煤比的提高。天鋼1號(hào)高爐用的焦炭均為外購焦，焦炭成分和質(zhì)量的穩(wěn)定性得不到保證，因此，加強(qiáng)對(duì)焦炭質(zhì)量的監(jiān)控非常重要。在實(shí)際生產(chǎn)中，要求每個(gè)班都要密切關(guān)注焦炭粒度，及時(shí)調(diào)整閘門開度，保證篩分；每個(gè)班都要烤焦炭水分，對(duì)應(yīng)及時(shí)調(diào)整焦炭負(fù)荷，避免水分變化造成爐況波動(dòng)。天鋼1號(hào)高爐使用焦炭包括干熄焦和濕焦，濕焦主要有旭陽、宏忠和三直3種。天鋼1號(hào)高爐焦炭的質(zhì)量指標(biāo)見表3。

表3 1號(hào)高爐焦炭指標(biāo) /%

1.2 噴吹混合煤

天鋼1號(hào)高爐采用煙煤和無煙煤混合噴吹。煙煤優(yōu)點(diǎn)是揮發(fā)分高，燃燒性好，但發(fā)熱值低；無煙煤的優(yōu)點(diǎn)是發(fā)熱值高，但揮發(fā)分低，燃燒性不好。煙煤和無煙煤混噴有利于提高煤比和置換比。煙煤中含有一定量的水分，在風(fēng)口燃燒帶分解，可以促進(jìn)燃燒。適當(dāng)提高噴吹煤粉揮發(fā)分的含量，能夠提高煤粉的燃燒率，有利于煤比的提高。對(duì)于煤粉粒度，要求粒度越小越好，能夠提高煤粉燃燒率，但粒度過小，會(huì)導(dǎo)致磨煤機(jī)電耗增加，不太經(jīng)濟(jì)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，煤粉粒度-200目應(yīng)在70%以上，而天鋼1號(hào)高爐的煤粉粒度基本在65%左右，還有待提高。煤粉成分及粒度見表4。

表4 1號(hào)高爐煤粉成分與粒度 /%

1.3 優(yōu)化高爐操作

1.3.1 大礦批

隨著煤比的提高，爐內(nèi)料柱透氣性逐漸變差。噴吹量增加后，爐內(nèi)焦炭量相對(duì)減少，O/C上升，軟熔帶焦窗變薄，對(duì)氣流通過形成了較大的阻力。為減小煤氣流通過的阻力，就需要增加焦炭層在爐喉的厚度，以保證一定的軟熔帶焦窗厚度。而焦層厚度取決于焦批的大小。采用大礦批后確保了焦層厚度，提高了爐內(nèi)透氣性，穩(wěn)定了氣流，有利于高爐順行。天鋼1號(hào)高爐的礦石批重基本保持在55 t/批左右，焦批基本保持在11 t/批左右。

1.3.2 高壓操作

提高煤比以后，料柱中O/C比上升，加之未燃燒的煤粉量增加，惡化了料柱透氣性，從而導(dǎo)致壓差升高。由于爐內(nèi)焦炭的數(shù)量減少，爐料重量上升，有利于爐料下降，允許適當(dāng)高壓差。而高頂壓有利于降低煤氣流在爐內(nèi)的流速，增加了煤氣流與礦石的接觸時(shí)間，有利于間接還原的進(jìn)行。因此，天鋼1號(hào)高爐在日常操作中提高頂壓并穩(wěn)定在200 kPa，壓差控制在165 kPa以內(nèi)。

1.3.3 穩(wěn)定高風(fēng)溫和提高富氧率

高爐噴吹煤粉后，風(fēng)口前理論燃燒溫度會(huì)降低，而高爐要求有適宜的理論燃燒溫度來保證爐缸的熱狀態(tài)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，理論燃燒溫度在2 200～2 350℃為最佳，提高風(fēng)溫和富氧都有利于理論燃燒溫度的提高。在風(fēng)溫的使用上，兼顧了送風(fēng)裝置的安全，天鋼1號(hào)高爐風(fēng)溫基本穩(wěn)定在1 200℃。在富氧的使用上，天鋼1號(hào)高爐的富氧量已穩(wěn)定在12 000 m3/h，富氧率達(dá)到了3.85%。每增加1%富氧率，煤比可以相應(yīng)提高15～20 kg/t，當(dāng)高爐富氧率達(dá)到3.5%以上時(shí)，煤粉置換比可提高到0.95～0.1，富氧的效益增加。天鋼1號(hào)高爐風(fēng)溫使用情況見圖1，富氧率見圖2。

1.3.4 嚴(yán)格控制爐溫

日常操作方針中，含硅量是0.35%～0.45%，物理熱要求1 500℃左右，實(shí)際生產(chǎn)中嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化操作，杜絕爐溫波動(dòng)大而影響爐況順行。并建立了考核制度，對(duì)硅含量超出操作方針的按級(jí)做出相應(yīng)考核。

圖2 1號(hào)高爐3～7月富氧率趨勢圖

1.3.5 制定合理的操作制度，維持合理的氣流分布

高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)是獲得合理的煤氣流分布，而要取得合理的煤氣流分布，在調(diào)劑上就要采取上下部調(diào)節(jié)相結(jié)合的方法。煤比提高后，爐腹煤氣量增加，邊緣氣流發(fā)展，中心氣流相對(duì)變?nèi)酰瑢?duì)于下部調(diào)劑，就需要適當(dāng)?shù)目s小風(fēng)口面積，以達(dá)到發(fā)展中心，適當(dāng)抑制邊緣氣流的目的。天鋼1號(hào)高爐28個(gè)風(fēng)口均采用500 mm的長風(fēng)口，27個(gè)直徑120 mm和1個(gè)直徑130 mm的風(fēng)口，風(fēng)口面積為0.3185 m2。在上部制度上，天鋼1號(hào)高爐采取增加中心焦量、加大邊緣負(fù)荷、礦焦層同時(shí)外移平鋪的方法，有利于開放中心氣流，抑制并穩(wěn)定邊緣氣流。天鋼1號(hào)高爐的布料矩陣為角差為 11.5°，其中角度根據(jù)爐況需要不斷調(diào)劑，總的來說最大角穩(wěn)定在41°～42°。尤其是6，7月份進(jìn)入雨季，入爐粉末率增多，料柱透氣性明顯變差，總體壓差升高，風(fēng)量萎縮，這時(shí)就總體縮小角度，保證兩股氣流暢通，有利于高爐順行。

1.4 細(xì)化操作，加強(qiáng)爐前出鐵管理

提高煤比后，天鋼1號(hào)高爐作業(yè)區(qū)加強(qiáng)了對(duì)爐內(nèi)的管理工作，要求爐內(nèi)工長精細(xì)化操作，每小時(shí)必須看風(fēng)口，提前判斷爐況走向，及時(shí)調(diào)整；正常情況下，每小時(shí)的噴煤量只允許調(diào)整一次，且后半小時(shí)不得調(diào)整，避免因調(diào)整噴煤量而導(dǎo)致噴煤壓力波動(dòng)，從而影響高爐順行。

提高煤比后，高爐壓差升高，爐缸透氣、透液性惡化，出鐵前爐缸內(nèi)渣鐵液面的上升，往往會(huì)造成憋壓，導(dǎo)致風(fēng)量萎縮，因此及時(shí)出凈爐內(nèi)渣鐵尤為重要。高爐對(duì)爐前工作提出了更高的要求：（1）鐵口深度嚴(yán)格控制在2 800 mm左右；（2）爐前操作要精心，減少冒泥次數(shù)，避免因冒泥導(dǎo)致鐵口變淺、難開，從而引起爐內(nèi)憋壓；（3）靈活控制鐵間隔和鉆頭，開口后1h不下渣時(shí)，要及時(shí)打開第二個(gè)鐵口重疊出鐵；（4）加強(qiáng)了對(duì)炮泥質(zhì)量的管理，當(dāng)有的炮泥質(zhì)量出現(xiàn)問題時(shí)，與質(zhì)量好的炮泥摻和使用或直接停用，避免因炮泥質(zhì)量不好導(dǎo)致鐵口難開；（5）對(duì)開口機(jī)進(jìn)行改造，將開口時(shí)用的壓空改為壓力更高的氮?dú)?，這樣更有利于鉆鐵口時(shí)炮泥末的吹出，提高了開口成功率。

2 結(jié)語

天鋼1號(hào)高爐所用焦炭都來自外購，質(zhì)量不穩(wěn)定，尤其旭陽和干焦的熱性能不太好，三直的冷強(qiáng)度較差，成為了煤比再提高的限制條件。

天鋼1號(hào)高爐所用的煤粉粒度＜200目的煤粉占比偏低，要繼續(xù)挖潛，以保證煤比的穩(wěn)定性。

高爐穩(wěn)定順行是提高煤比的前提條件，要以精料為基礎(chǔ)，嚴(yán)格控制入爐粉末率，加強(qiáng)上下部調(diào)劑相結(jié)合，保持煤氣流的合理分布，開放中心，穩(wěn)定邊緣，保證高爐穩(wěn)定順行。

爐內(nèi)工長要細(xì)化操作，密切關(guān)注外圍變化，嚴(yán)格執(zhí)行高爐作業(yè)區(qū)的管理制度，為煤比的穩(wěn)定和再提高創(chuàng)造條件。