鞍鋼提高高爐利用系數(shù)生產(chǎn)管理實踐

曾宇，李建軍，劉德輝，謝明輝，李曉春，高德庫，佟敏英

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠 ，遼寧 鞍山114021）

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠（以下簡稱煉鐵總廠）現(xiàn)有大型高爐8座，其中3200 m3高爐4座，2580 m3高爐4座。由于有4座高爐的爐缸存在不同程度的隱患，為保證安全生產(chǎn)，高爐降低冶煉強度，高爐群平均利用系數(shù)降低，很難達到2.1 t/（m3·d）的水平。相比國內(nèi)如武鋼、沙鋼等企業(yè)高爐利用系數(shù)長期在 2.1 t/（m3·d）以上的水平，生產(chǎn)效率存在差距。2017年下半年，煉鐵總廠對高爐平均利用系數(shù)低的原因進行了分析，通過采取原燃料指標量化管理、高爐爐型診斷管理、高爐操作科學(xué)管理等措施，在同等原燃料條件下，優(yōu)化了內(nèi)部操作體系，提高了高爐群平均利用系數(shù)。

1 高爐利用系數(shù)低的原因分析

1.1 原料條件

煉鐵總廠高爐的用料結(jié)構(gòu)主要為燒結(jié)礦+球團礦+外購塊礦，其中外購塊礦比例不超過10%。共有燒結(jié)機7臺，360 m2燒結(jié)機3臺，265 m2燒結(jié)機2臺，328 m2燒結(jié)機2臺，其中6臺燒結(jié)機的配料使用混勻料場。4座3200 m3高爐采用單一燒結(jié)礦入爐。4座2580 m3高爐中，7#高爐、11#高爐原料條件較好，使用單一料種燒結(jié)礦；5#高爐作為平衡燒結(jié)礦的調(diào)劑爐，經(jīng)常變更燒結(jié)礦的品種，甚至長時間同時使用兩種燒結(jié)礦；4#高爐使用東鞍山燒結(jié)礦，由于沒有綜合料場，來料指標穩(wěn)定性較差，堿度、FeO等關(guān)鍵指標穩(wěn)定性不好，對爐況的長周期穩(wěn)定順行帶來了一定的負面影響。

煉鐵總廠燒結(jié)產(chǎn)能水平與高爐消耗水平基本一致，當燒結(jié)機進行較長時間的檢修時，為應(yīng)對燒結(jié)礦產(chǎn)量降低造成的原料缺口，高爐將大比例使用料場存儲的落地料。落地原料受空間限制及篩分能力不足等因素的影響，會造成入爐原料的堿度、FeO、準粉末（粒度＜5 mm）等指標變差，高爐入爐風(fēng)量減少，利用系數(shù)降低。

1.2 操作爐型

煉鐵總廠高爐受原料穩(wěn)定性差的影響，有4座高爐存在爐身或爐缸的隱患，因此，煤氣流的控制方面更側(cè)重于中心氣流，中心加焦量多，中心區(qū)域的布焦炭量達到焦炭總量的25%～30%，多時甚至達到35%。噴吹煤粉過程中，未燃煤粉很容易集中到死料堆內(nèi)形成低透液區(qū)域，以及集中到死料堆表面附近氣流不活躍的固定料層中，引起粉末在死料堆的積蓄，使死料堆的透氣性、透液性變差，進而造成死料堆溫度降低，導(dǎo)致爐渣黏度增加和死料堆透液性進一步降低，最終鐵水和爐渣無法透過死料堆，集中地沿著死料堆的表面滴落、下降，使得進入爐缸邊緣的渣鐵流量增加，加劇料柱惡化的同時，增加了渣鐵在爐缸邊緣的環(huán)流，使爐缸活躍性下降［1］，中心氣流受阻，邊中氣流分布比例失衡，順行狀態(tài)變差，導(dǎo)致高爐利用系數(shù)降低。

1.3 操作管理

煉鐵總廠高爐的操作管理實行爐長負責(zé)制，高爐中夜班的操作參數(shù)由爐長制定、倒班作業(yè)長執(zhí)行。由于人員能力與經(jīng)驗的限制，爐況操作存在判斷失誤、操作不當、調(diào)整滯后，煤氣流變化后參數(shù)控制不合理等問題。人為因素造成爐況波動，高爐利用系數(shù)降低。

2 改進措施

2.1 原燃料指標量化管理

（1）中間指標管理。密切跟蹤燒結(jié)機、堆取料機的運行狀態(tài)，跟蹤生產(chǎn)過程中的中間指標（如熔劑粒度、燃料粒度、返礦粒度等），一旦中間指標出現(xiàn)異常，及時對異常參數(shù)的形成原因進行分析，形成整改方案并實施，最終完成整改，做到 “早動、少動”，減小燒結(jié)礦質(zhì)量的波動幅度，提高燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定性，為高爐長期穩(wěn)定順行創(chuàng)造條件。

（2）篩分管理。加強對槽下爐料的篩分管理，調(diào)小漏嘴，篩子振動幅度3.5～4 mm，減小料流速度，在滿足高爐上料的前提下，盡量延長篩分時間，提高篩分效果，嚴格控制小于5 mm粉末的入爐量，提高料柱的透氣性。

（3）分級入爐。燒結(jié)礦粒度差距大將會導(dǎo)致爐料的孔隙度降低，劣化料柱的透氣性，影響高爐的順行狀態(tài)［1］。對入爐燒結(jié)礦實施分級管理，有助于改善高爐料柱透氣性。通過增加篩子，對成品燒結(jié)礦按粒度區(qū)間進行區(qū)分，將大約占總量的20%～25%、粒度范圍在5～12 mm的燒結(jié)礦進行分槽管理，獨立上料。在一個布料周期內(nèi)，按一定的大小粒比例、使用兩種不同粒度的燒結(jié)礦，縮小同一批爐料的粒度差，改善整個料柱的透氣性。

（4）料場管理。按質(zhì)量對落地料進行分區(qū)管理，開停機料與不合格品作為雜料存放，其它物料按種類分堆存放。高爐有計劃地使用開停機料與不合格品料，減小用量，降低影響。當高爐大量補充落地料時，嚴格禁止使用開停機料與不合格品料。

2.2 高爐爐型診斷管理

通過對高爐開展爐型診斷管理，查找操作爐型的不合理因素，分析其形成原因，從源頭進行治理，保證操作爐型合理。高爐爐型診斷管理主要分爐缸管理、爐身管理和礦石平臺寬度管理三個部分。

（1）爐缸管理。爐缸管理的核心工作內(nèi)容是保持爐缸的活躍性，確保爐芯區(qū)域不會發(fā)生中心堆積現(xiàn)象。爐缸管理是高爐實現(xiàn)長周期穩(wěn)定順行的前提，活躍的爐缸是高爐長期穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)。為了保證爐缸長期的工作狀態(tài)，主要開展三方面的工作：一是強化鐵水溫度管理，在2580 m3高爐爐況無大波動的情況下，鐵水溫度不允許低于1 490℃，通過保持渣鐵足夠的過熱度，確保其流動性；二是通過縮小風(fēng)口面積，提高風(fēng)速，增加回旋區(qū)長度，縮小爐缸中心的焦堆區(qū)域，改善爐缸中心區(qū)域的透氣性和透液性；三是在中心氣流可以滿足高爐順行要求的前提下，降低中心加焦的比例，減小中心焦堆的大小，避免中心焦堆過大而導(dǎo)致爐缸活躍性下降。

（2）爐身管理。爐身管理的核心工作內(nèi)容是實現(xiàn)圓周溫度場的科學(xué)分布，確保爐墻邊緣位置不會發(fā)生結(jié)厚現(xiàn)象。爐身管理是高爐實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，邊緣溫度場的穩(wěn)定是高爐取得較好經(jīng)濟指標的基礎(chǔ)。邊緣溫度場的穩(wěn)定主要取決于邊緣爐料的落點和邊部礦焦比。煉鐵總廠有多座高爐的熱負荷穩(wěn)定性不好，存在異常波動現(xiàn)象，其主要原因在于邊緣的起始布料角度不準確，落點距爐墻位置未達到理想狀態(tài)。布料角度小，落點距爐墻位置遠，爐料向外側(cè)滾動，邊緣爐料結(jié)構(gòu)不受控；布料角度大，爐料落點打爐墻后反彈，距爐墻邊緣位置形成堆尖，爐料無法布到指定的理想位置。兩種布料的情況都無法獲得穩(wěn)定的邊緣氣流通道。煉鐵總廠通過對各高爐落料點位置進行計算，對其布料的起始角度進行了調(diào)整，布料落點位置與爐墻的距離控制在100 mm以內(nèi)。各高爐布料起始角度調(diào)整前后的數(shù)據(jù)見表1。調(diào)整后爐身熱負荷的穩(wěn)定性明顯得到提升。

表1 各高爐布料起始角度調(diào)整前后對比 （°）

（3）礦石平臺寬度管理。礦石平臺寬度管理的核心工作內(nèi)容是保持合適的平臺寬度，通過合適的平臺寬度選擇，確定合適的無礦區(qū)面積，確保中心氣流順暢，在生產(chǎn)順行的情況下，實現(xiàn)取得較好經(jīng)濟指標的目標。礦石平臺的寬度決定了礦石軟熔帶徑向的寬度以及無礦區(qū)的大小，是高爐初始煤氣流二次分布是否合理的決定性因素。平臺過寬，無礦區(qū)小，風(fēng)口前端阻力增加，風(fēng)口回旋區(qū)與礦石布料平臺的寬度不匹配，中心氣流受到抑制，不利于高爐順行；反之，平臺寬度過窄，則會出現(xiàn)中心過吹現(xiàn)象，消耗大幅度升高。只有平臺寬度合適，高爐才會取得較好的技術(shù)經(jīng)濟指標。通過對3200 m3高爐熱負荷與礦石平臺寬度的離散關(guān)系進行分析，得出礦石平臺寬度為1.3 m時，熱負荷彌散區(qū)間最小，最有利于邊緣氣流的穩(wěn)定。3200 m3高爐熱負荷與礦石平臺寬度的關(guān)系見圖1。

圖1 3200 m3高爐熱負荷與礦石平臺寬度的關(guān)系

2.3 高爐操作科學(xué)管理

煉鐵總廠各高爐操作按照“一爐一策”的方針進行管理。根據(jù)各高爐不同的用料結(jié)構(gòu)、爐缸炭磚侵蝕程度、設(shè)備狀態(tài)、操作爐型等條件，綜合判斷，制定高爐操作方針。針對炭磚侵蝕較為嚴重的高爐，通過合理組織出鐵、控制適宜的冶煉強度、不出鐵鐵口定期養(yǎng)護等方式，保證高爐在一個穩(wěn)定的利用系數(shù)水平長期運行，減少爐況波動。高爐參數(shù)控制方面，日常操作參數(shù)由爐長負責(zé)制定，制定好后，由廠調(diào)度室值班長負責(zé)對高爐煤氣流變化參數(shù)進行動態(tài)跟蹤，實現(xiàn)了高爐操作參數(shù)控制的合理性，大幅度提高操作的準確性。人員管理方面，實行高爐中夜班操作指導(dǎo)上墻管理，定期組織主要操作崗位人員進行事故預(yù)案學(xué)習(xí)，通過學(xué)習(xí)，不斷提高操作技能，完善預(yù)案，提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)對事故的控制能力，將事故處理在萌芽狀態(tài)，避免擴大。

3 生產(chǎn)效果

煉鐵總廠自2017年下半年采取改進措施后，鐵前工作實現(xiàn)了全面提升。原料系統(tǒng)嚴抓過程管理，跟蹤中間指標，改善了高爐入爐原料水平。上料系統(tǒng)更加注重篩分的效率，大幅降低了入爐準粉末的含量，提高了入爐爐料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為高爐系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。通過開展高爐爐型診斷管理，量化高爐邊緣溫度場的控制區(qū)間以及圓周工作的均勻度，有針對性地匹配系統(tǒng)參數(shù)，對爐況進行調(diào)整，實現(xiàn)了高爐群長時間的穩(wěn)定順行，產(chǎn)能穩(wěn)步提升。2015.01～2018.05高爐平均利用系數(shù)如圖2所示。

由圖2可以看出，2015.01～2017.05高爐平均利用系數(shù)穩(wěn)定性不好，波動區(qū)間大，低的時候不到1.9 t/（m3·d），高的時候甚至超過2.2 t/（m3·d），整體水平在 2.1 t/（m3·d）以下。 2017.06～2018.05 高爐采取改進措施后，利用系數(shù)穩(wěn)定運行在2.1 t/（m3·d）以上的水平，取得了良好的效果。

圖2 2015.01～2018.05高爐平均利用系數(shù)

4 結(jié)語

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠從原料條件、操作爐型和操作管理三個方面分析了高爐群平均利用系數(shù)低的原因，采取了原燃料指標量化管理、高爐爐型診斷管理、高爐操作科學(xué)管理等措施，在原燃料條件不變的情況下，明顯提高了高爐群平均利用系數(shù)，由不足 2.1 t/（m3·d）穩(wěn)定地提升至2.1 t/（m3·d）以上的水平，改進效果良好，實現(xiàn)了高爐長期穩(wěn)定順行。由此可見，在高爐生產(chǎn)中，當原燃料結(jié)構(gòu)發(fā)生微小變化時，可以通過合理組織生產(chǎn)、科學(xué)管理，實現(xiàn)高爐長周期、高效、穩(wěn)定運行。