降低1#高爐燃料消耗的生產(chǎn)實(shí)踐

陳 艷，張文政，宋恩城，董冠求

（天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津301500）

0 引言

天津天鋼聯(lián)合特鋼有限公司（下稱天鋼聯(lián)合特鋼）煉鐵廠配備三座1 080 m3高爐及相關(guān)配套設(shè)施，年產(chǎn)鐵400萬噸。每座高爐設(shè)有20個(gè)風(fēng)口、2個(gè)出鐵口、3座頂燃式熱風(fēng)爐，上料系統(tǒng)采用料車斜橋上料，裝料系統(tǒng)設(shè)施采用串罐無料鐘爐頂，煤氣系統(tǒng)采用重力除塵器加布袋除塵。目前天鋼聯(lián)合特鋼1#1 080 m3高爐燃料消耗達(dá)到545 kg/t，比其他兩座高爐燃耗明顯偏高，相比國內(nèi)同類型的高爐燃耗也是偏高。為此，煉鐵廠成立了1#高爐降低燃耗的攻關(guān)小組，組織對1#高爐燃耗高的原因進(jìn)行了系統(tǒng)分析，制定了相應(yīng)的措施，通過生產(chǎn)實(shí)踐證明了技術(shù)措施的合理性和有效性。

1 影響1#高爐燃料消耗的因素分析

1.1 入爐焦炭品種的影響

天鋼聯(lián)合特鋼沒有焦化廠，所用焦炭全部依賴外購，焦炭的種類受價(jià)格、產(chǎn)能、物流、倉儲(chǔ)能力等影響，導(dǎo)致進(jìn)廠燃料的種類不均，沒有形成合理的庫存結(jié)構(gòu)。同時(shí)由于供應(yīng)部門在同類焦炭中選擇性價(jià)比合適的焦炭，采購節(jié)奏受市場的影響較大，有時(shí)為了滿足生產(chǎn)使用量，不得不增加焦炭的廠家，從而使焦炭的種類繁多，品質(zhì)不一，給生產(chǎn)組織帶來很大的影響。

1.2 風(fēng)溫使用水平低

天鋼聯(lián)合特鋼1#高爐的熱風(fēng)溫度使用水平較低，普遍處于1 150～1 170℃之間。目前熱風(fēng)爐換爐都是采用冷風(fēng)充壓方式。造成熱風(fēng)爐每次換爐充壓，引起冷風(fēng)風(fēng)壓下降約12 Kpa左右，入爐總風(fēng)量減少約2 000 m3，換爐前與換爐末期，風(fēng)溫有時(shí)波動(dòng)達(dá)100℃以上，此過程相當(dāng)于高爐減風(fēng)生產(chǎn)，且日均操作32次左右，如遇爐況異常，將加劇爐內(nèi)操作困難，影響和制約高爐的順行和穩(wěn)產(chǎn)。

1.3 富氧率較低

富氧鼓風(fēng)的重要意義在于提高利用系數(shù)，高爐富氧鼓風(fēng)之后，能提高高爐風(fēng)口前的燃燒溫度，加快燃燒反應(yīng)過程，降低焦比，提升高爐噴吹煤比，增加鐵水產(chǎn)量。但由于動(dòng)力廠制氧能力低，產(chǎn)生的氧氣優(yōu)先滿足煉鋼使用，剩余氧氣供煉鐵使用，導(dǎo)致高爐富氧率波動(dòng)較大，不能滿足高爐強(qiáng)化冶煉的需要。

1.4 噴煤比較低

近年來焦炭與煤粉的價(jià)格差異不斷增大，提高高爐噴吹煤量，以煤粉替代部分價(jià)格昂貴的焦炭，可有效的降低鐵水制造成本，但目前1#高爐噴煤比保持在130 kg/t，與行業(yè)先進(jìn)噴煤指標(biāo)150 kg/t相比存在一定的差距。

2 降低高爐燃料消耗的措施

2.1 優(yōu)化焦炭結(jié)構(gòu)

針對天鋼聯(lián)合特鋼采購的焦炭種類繁多，品質(zhì)不一等問題，煉鐵廠將1#高爐所需的進(jìn)廠焦炭分成主焦與混焦兩類，主焦為性價(jià)比高，供應(yīng)量相對大的焦炭，比例為65%。經(jīng)與供應(yīng)廠家協(xié)商，要求主焦供應(yīng)廠家能夠滿足我公司對其焦炭的需求；同時(shí)并將混焦的供應(yīng)廠家數(shù)由以前的14家縮減到9家，優(yōu)化了混焦的焦炭種類。通過對進(jìn)廠焦炭量的調(diào)整以及焦炭種類的優(yōu)化，在保證1#高爐長期穩(wěn)定順行的前提下，確定出焦炭質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)以及最佳配比，達(dá)到了降低焦比的目的。

2.2 提高熱風(fēng)溫度

2.2.1 控制空燃比

提高熱風(fēng)爐的燃燒效率最為關(guān)鍵的是控制空燃比（助燃空氣流量與煤氣流量之比），合適的空燃比可使燃料充分燃燒，提高煤氣的燃燒溫度，同時(shí)可以降低熱風(fēng)爐的燃耗。因此、為了提高煤氣的燃燒的火焰溫度，減少煤氣的消耗，聯(lián)合特鋼煉鐵廠為1#高爐引進(jìn)了“熱風(fēng)爐自動(dòng)燃燒優(yōu)化系統(tǒng)”，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)節(jié)煤氣和空氣比例，從而達(dá)到優(yōu)化燒爐的目的，既保證了風(fēng)溫穩(wěn)定在1 200℃，又節(jié)省了煤氣消耗。另外為實(shí)現(xiàn)空燃比穩(wěn)定在0.6～0.8之間，這就要求助燃風(fēng)機(jī)的風(fēng)量調(diào)整也要及時(shí)和穩(wěn)定，為此，煉鐵廠在原有風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上加裝了變頻調(diào)控系統(tǒng)，將助燃風(fēng)壓力波動(dòng)控制在目標(biāo)值±2 Kpa范圍內(nèi)。

2.2.2 空氣、煤氣雙預(yù)熱技術(shù)改造

熱風(fēng)溫度是高爐廉價(jià)的熱源，熱風(fēng)溫度帶入的熱量占高爐總能量的20%左右。根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，熱風(fēng)溫度每提高100℃（在950℃～1 300℃風(fēng)溫范圍內(nèi)），入爐焦比下降8～20 kg/t。煉鐵廠通過在1#高爐實(shí)施熱風(fēng)爐自動(dòng)燒爐控制和空氣、煤氣雙預(yù)熱技術(shù)改造，使1#高爐熱風(fēng)溫煤氣燃燒溫度穩(wěn)定提高，熱風(fēng)溫度平均控制在1 185℃以上，達(dá)到了提高入爐熱風(fēng)溫的目的。

2.2.3 采用壓縮空氣對熱風(fēng)爐充壓

采用了壓縮空氣對熱風(fēng)爐換爐過程進(jìn)行充壓，避免了原冷風(fēng)充壓時(shí)的冷風(fēng)壓力和流量的短時(shí)降低帶來的不利影響。壓縮空氣充壓優(yōu)點(diǎn)：

（1）避免了原充壓方式的相對減風(fēng)過程，相對提高了高爐冶煉強(qiáng)度和生鐵產(chǎn)量；

（2）送入高爐風(fēng)壓風(fēng)量穩(wěn)定，有利于高爐穩(wěn)定順行和特殊爐況的處理；

（3）由于高爐冷風(fēng)壓力與充入熱風(fēng)爐的壓縮空氣壓力相近，從而實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)壓力變化更小，真正實(shí)現(xiàn)了無擾動(dòng)換爐。

2.3 提高富氧技術(shù)

經(jīng)天鋼聯(lián)合特鋼與外部制氧企業(yè)協(xié)調(diào)，新建一座40 000 m3空分裝置，提高了氧氣的供應(yīng)能力，滿足了高爐強(qiáng)化冶煉的需要。富氧率提高以后主要優(yōu)勢表現(xiàn)為：

（1）有利于高爐強(qiáng)化冶煉。高爐富氧率提高后，使高內(nèi)焦炭燃燒增強(qiáng)，加速了爐內(nèi)的反應(yīng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，富氧率每提高1%，產(chǎn)量能提高3%。

（2）有利于提高噴吹煤粉的使用量。提高高爐富氧率，使風(fēng)口理論燃燒溫度升高，在保證高爐順行的前提下，可提高高爐煤比，減少焦炭的用量，降低了焦比。

（3）有利于高爐爐況的穩(wěn)定順行。這主要是高爐下部富氧后，燃燒反應(yīng)加劇，使高爐下部空間增加，有利于高爐加風(fēng)，也有利于高爐爐料的順行下降。

（4）煤氣的利用率提高。高爐富氧提高后，使?fàn)t頂煤氣的溫度降低，同時(shí)，由于風(fēng)量的減少使煤氣中的N2量相對減少，CO、H2增多，有效提高煤氣的發(fā)熱量。

2.4 提高噴吹煤比技術(shù)

提高噴吹煤粉的比例后，由于煤粉在高爐風(fēng)口前燃燒，能夠降低風(fēng)口處的理論燃燒溫度，有利于高爐提高富氧和熱風(fēng)溫度的使用。同時(shí)提高煤粉噴吹量，能夠提高風(fēng)口的鼓風(fēng)動(dòng)能，有利于吹透高爐中心，提高高爐爐缸中心溫度，有利于中心發(fā)展[2]。

另外，提高煤粉噴吹量后降低焦炭的透氣性，使高爐煤氣通過焦窗時(shí)受阻，使熱風(fēng)壓力提高，壓差變大，有利促進(jìn)間接還原反應(yīng)發(fā)展，抑制直接還原反應(yīng)，從而降低燃料消耗。

在生產(chǎn)過程中，我們要加強(qiáng)對噴煤的檢查頻次，降低噴煤槍堵槍的發(fā)生，穩(wěn)定高爐爐況，為提高噴吹量奠定基礎(chǔ)。同時(shí)還要研究如何保證煤粉在風(fēng)口前充分燃燒，否則過量的煤粉進(jìn)入高爐會(huì)導(dǎo)致高爐料柱透氣性變差，對高爐穩(wěn)定順行造成不利影響。

3 降低1#高爐燃料消耗的效果

天鋼聯(lián)合特鋼煉鐵廠通過上述工藝技術(shù)措施的實(shí)施，目前1#高爐爐況穩(wěn)定順行，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)相比公關(guān)前明顯得到改善：噴煤比從157 kg/t提升到170 kg/t，燃料消耗由545 kg/t降至520 kg/t，生鐵產(chǎn)量3 719 t/d提高至3 976 t/d，煤氣利用率由的40%上升到44%左右，煤氣的穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)。

4 結(jié)語

為促進(jìn)1#高爐降本增效目標(biāo)的落實(shí)，天鋼聯(lián)合特鋼煉鐵廠成立了1#高爐降低燃耗的攻關(guān)小組，通過對存在問題的系統(tǒng)分析，查找了1#高爐燃耗高的問題，并有針對性的制定了一系列技術(shù)措施。

通過1#高爐優(yōu)化高爐上部裝料制度、改善焦炭入爐質(zhì)量和結(jié)構(gòu)、提高高爐入爐熱風(fēng)溫度、提升高爐富氧比率和增加煤粉噴吹比例等技術(shù)措施的實(shí)施，使1#高爐實(shí)現(xiàn)了降低燃耗的攻關(guān)目標(biāo)，高爐爐況穩(wěn)定順行，生鐵產(chǎn)量得到穩(wěn)步提高，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益得到明顯改善。生產(chǎn)實(shí)踐證明，1#高爐降燃耗攻關(guān)的技術(shù)措施科學(xué)、有效，并且有推廣價(jià)值，可以應(yīng)用于其他高爐的生產(chǎn)實(shí)踐中。