八鋼2500m3 高爐提煤比降焦比生產(chǎn)實(shí)踐

王雪超，元婷婷

（新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

八鋼現(xiàn)有3 座爐容為2500m3高爐（A、B、C 高爐）、1 座歐冶爐..因受市場及原料資源等因素制約，2019年之前八鋼高爐焦比在450～460kg/t、噴煤比在90～100kg/t，與同類型先進(jìn)高爐及寶武集團(tuán)內(nèi)部高爐指標(biāo)差距較大。

2015年以來，隨著鋼鐵市場環(huán)境的變化，八鋼高爐開始進(jìn)入經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)模式，實(shí)施“經(jīng)料”方針，入爐鐵品位下降，同時(shí)原料中鋅、堿金屬、鉛等有害元素含量升高，造成煤氣流不穩(wěn)定，掉渣皮現(xiàn)象增多，導(dǎo)致爐缸活躍不夠，高爐焦比最高達(dá)到523kg/t。2019年為了提升八鋼鐵水競爭力，八鋼煉鐵廠技術(shù)人員打破傳統(tǒng)觀念，大膽探索創(chuàng)新，把提煤比、降焦比作為降低鐵水成本、提升鐵水競爭力的重要手段。通過工藝革新、設(shè)備改造、結(jié)構(gòu)優(yōu)化，2019年八鋼高爐焦比最低降至420kg／t 鐵，鐵水成本控制在2075 元/t·鐵，提煤比降焦比的成效顯著。

1 八鋼高爐部分經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

八鋼高爐與韶鋼酒鋼部分經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比見表1。

表1 八鋼高爐部分經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)與韶鋼酒鋼對比

2019年八鋼高爐煤比、焦比指標(biāo)變化見圖1。

圖1 2019年八鋼高爐焦比、煤比技術(shù)指標(biāo)

2 近幾年八鋼高爐冶煉面臨的問題

2.1 爐缸活躍不夠

（1）爐缸物理熱不足。近年來，八鋼煉鐵技術(shù)人員通過對爐缸的監(jiān)控與研究，認(rèn)為爐缸物理熱是否充沛成為爐缸活躍的關(guān)鍵指標(biāo)。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，2013年、2014年高爐鐵水平均溫度只有1475℃、1478℃，個(gè)別異常情況下鐵水溫度最低1395℃，與同級(jí)高爐鐵水物理熱不低于1485℃的要求相比，相差較大。

（2）鐵口之間的鐵量差、溫度差表現(xiàn)明顯。對比A、B、C 高爐的生產(chǎn)實(shí)際情況，爐況順行、爐缸活躍的高爐表現(xiàn)出鐵口鐵量差約在3%，同時(shí)鐵水溫度相差約為10℃。但A 高爐在某一段時(shí)間里，1#、3#溫度偏差可達(dá)到30℃以上。

（3）硫負(fù)荷偏高，脫硫系數(shù)低。普通礦冶煉硫分配系數(shù)Ls 在25～30，因焦炭、煤粉等原料入爐硫含量較高，致使高爐硫負(fù)荷高達(dá)5.5kg/t 以上，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，爐渣堿度、溫度控制較高，鐵水質(zhì)量與優(yōu)化關(guān)鍵經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)相矛盾。

（4）焦炭質(zhì)量與同類型高爐冶煉使用的不同,熱態(tài)強(qiáng)度低,反應(yīng)性高，同時(shí)有害元素、堿金屬負(fù)荷過重，導(dǎo)致焦炭在下降過程中極易破損,碎焦增多。近幾年來，八鋼高爐技術(shù)人員一直致力于低熱態(tài)焦炭應(yīng)用于高爐冶煉，熱態(tài)強(qiáng)度CSR不低于30%，反應(yīng)性約在50%，鋅負(fù)荷控制在600g/t。在這種冶煉條件下，對爐缸的活躍度管控更為重要。

2.2 煤氣氣流不穩(wěn)

煤氣氣流不穩(wěn)主要表現(xiàn)為中心氣流不強(qiáng)，忽隱忽現(xiàn)、邊緣較強(qiáng)，氣流紊亂等情況。在正常生產(chǎn)時(shí)，十字測溫邊緣溫度一般在120～150℃。從現(xiàn)場的觀測來看，煤氣流不穩(wěn)一般會(huì)呈現(xiàn)出邊緣溫度偶爾出現(xiàn)300℃，而其它三個(gè)點(diǎn)也會(huì)出現(xiàn)200℃以上，或者爐頂成像也會(huì)出現(xiàn)中心氣流忽強(qiáng)忽弱，飄散，時(shí)而出現(xiàn)，時(shí)而消失。由于邊緣氣流偏強(qiáng)，氣流比較紊亂，經(jīng)常伴隨著管道行程、崩滑料發(fā)生，高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也隨之惡化。

2.3 有害元素頻繁富集

八鋼使用的鐵料含Zn 高品種較多(7 種），燒結(jié)配礦難度增大，含鋅波動(dòng)頻次增多，高爐Zn 負(fù)荷管控極易失穩(wěn)(0.49～1.1 kg/t)。2017年以來,高爐有害元素Zn 負(fù)荷大幅升高,其中個(gè)別時(shí)間段高爐鋅負(fù)荷最高達(dá)到1.57kg/t，已超出冶金行業(yè)限制標(biāo)準(zhǔn)(0.15kg/t)10 倍。隨著有害元素負(fù)荷的增加，爐況開始出現(xiàn)不順，伴隨有部分風(fēng)口中套上翹，高爐煤氣流失常，爐缸堆積，風(fēng)口大量燒損，休風(fēng)率上升，高爐產(chǎn)量大幅下降（2568t/d），毛焦比上升30kg/t，鐵水成本上升52 元/t·鐵。

2.4 風(fēng)溫水平低

八鋼高爐的熱風(fēng)爐采用旋切頂燃式，設(shè)計(jì)考慮采用摻燒少量焦?fàn)t煤氣燒爐的可能，設(shè)計(jì)最高拱頂溫度1450℃，風(fēng)溫1250℃，由于近幾年高爐送風(fēng)裝置大部分使用年限到期，逐步利用定修、年修進(jìn)行了置換，風(fēng)溫水平下降明顯。2017年、2018年平均風(fēng)溫只有1075℃、1065℃，均遠(yuǎn)低于行業(yè)內(nèi)平均水平。

2.5 工長操作水平不齊

操作技術(shù)人員技能水平、操作經(jīng)驗(yàn)層次不齊。部分新上崗、轉(zhuǎn)崗人員對操作規(guī)范化、科學(xué)化、連續(xù)性認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一，執(zhí)行力不強(qiáng)，導(dǎo)致了對同一種爐況、特殊爐況的整體把握也存在差異。最為嚴(yán)重的是工長對低料線的危害認(rèn)識(shí)不足，受各種內(nèi)部外因素的影響，加減風(fēng)、氧頻繁，或者不能及時(shí)減風(fēng)，對低料線重視程度不夠，長時(shí)間維持低料線生產(chǎn)。

3 提煤比降焦比采取的措施

3.1 改善原燃料質(zhì)量

3.1.1 建立原燃料成分預(yù)警制度

從提高值班工長原料管理意識(shí)著手，制定焦炭、燒結(jié)、煤粉、有害元素成分預(yù)警制度，要求值班工長對原燃料成分進(jìn)行全面跟蹤，并建立數(shù)據(jù)庫，根據(jù)原燃料數(shù)據(jù)變化必須快速啟動(dòng)各預(yù)警措施，確保爐況的穩(wěn)定順行。

3.1.2 原燃料跟蹤管理

原燃料的好壞直接影響高爐的透氣性. 由于鋼鐵生產(chǎn)原燃料品質(zhì)不斷劣化，對入爐礦石主要包括篩網(wǎng)、t/h 值、槽位、成份、粒度、強(qiáng)度等加強(qiáng)管理：礦石振動(dòng)篩網(wǎng)的更換以篩下物的實(shí)際情況為基準(zhǔn)，即篩下物中≥5mm 比例≤5%，超過才更換，更換篩網(wǎng)盡量錯(cuò)開時(shí)間；在不影響振動(dòng)篩的效率增加每槽的切出量210t/h；各槽位保證70%以上，平均槽位不低于75%；平均粒度≮16mm，＜5mm 小粒度比例最好不超過3.5%，塊礦粉灰量控制在一定量，不能過大。對入爐焦炭主要包括槽位、成分、粒度、強(qiáng)度等管理：所有焦炭槽位≮80%；灰分≤12%，固定碳≥87%；焦炭平均粒度≥50mm，粒度小于15mm 的占比≤3%。

3.2 優(yōu)化高爐操作管理

3.2.1 上下部制度合理調(diào)整，穩(wěn)定煤氣流分布

調(diào)整煤氣流分布，主要是合理選擇風(fēng)口面積，通過調(diào)整礦石和焦炭布料檔位、布料圈數(shù)以及礦石批重等。根據(jù)冶煉強(qiáng)度和高爐爐型，確定合適的風(fēng)口面積。風(fēng)口面積對初始煤氣流分布有相當(dāng)大的影響，根據(jù)近幾年的操作實(shí)踐，一般控制風(fēng)口流速265～270m/s，鼓風(fēng)動(dòng)能10000～11000kg.m/s，可以保證足夠的中心氣流和適宜的邊緣氣流, 達(dá)到合理初始煤氣流合理分布?？刂坪线m頂壓，通過計(jì)算以及結(jié)合三高爐爐型、歷史風(fēng)量和氧量實(shí)績，選擇高利用系數(shù)的風(fēng)口面積為0.33m2。

3.2.2 穩(wěn)定操作，避免急劇改變爐腹煤氣量、TF 值

在操作上盡量穩(wěn)定風(fēng)溫，降低鼓風(fēng)濕份，調(diào)劑好爐況、爐溫，降低高爐燃料比、噴煤量，從而減少爐腹煤氣量，控制TF 值，盡量避免大幅增加風(fēng)溫、噴煤量等使?fàn)t腹煤氣量或TF 值急劇上升的操作。

3.2.3 控制和穩(wěn)定適宜的造渣制度。

爐渣良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)高爐穩(wěn)定、順行和高利系數(shù)的重要保證，必須根據(jù)原燃料條件，控制和穩(wěn)定合理的爐渣成分、堿度和渣量。三高爐爐渣成分目標(biāo)是：二元堿度C/S 1.32±0.02，Al2O3≯13.5%，渣比≯400kg/t。當(dāng)爐渣中Al2O3增加時(shí)，特別含量大于13.5%，即適當(dāng)調(diào)整MgO 含量，一般控制在8%。

3.2.4 加強(qiáng)對影響爐溫外圍因素的監(jiān)控并及時(shí)調(diào)劑

除了操作和爐況本身熱利用狀況之外，還有一些外圍因素，如冷卻系統(tǒng)狀況等對爐溫也有較大的影響，必須注意監(jiān)控。

對冷卻系統(tǒng)的監(jiān)控，有三種現(xiàn)象可以初步判斷爐體冷卻系統(tǒng)可能有漏水：（1）補(bǔ)水時(shí)間明顯偏快。高爐爐體冷卻方式是純水密閉循環(huán)系統(tǒng)，水位下降時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)水，當(dāng)冷卻系統(tǒng)漏水時(shí)，補(bǔ)水時(shí)間明顯偏快；（2）爐頂H2含量明顯上升。在原燃料成分沒有變化、計(jì)量正常、沒有增加爐頂H2含量的爐溫調(diào)劑動(dòng)作時(shí)，若冷卻系統(tǒng)漏水，爐頂H2含量就會(huì)上升；（3）局部爐墻總是不夠穩(wěn)定、局部鐵口鐵水溫度總是較其他鐵口明顯偏低。

3.2.5 確定高爐爐缸預(yù)警指標(biāo)

結(jié)合高爐近幾年生產(chǎn)實(shí)際情況，建立高爐預(yù)警機(jī)制，提高對爐缸的管控能力，穩(wěn)定爐況。

死料堆的疏泄能力即透液性、空隙度使用死料堆活性指數(shù)（DCI）來定量描述。DCI 基于觀察到在鐵液與焦炭接觸不好的情況下，通過經(jīng)驗(yàn)公式來直接反應(yīng)出爐缸的工作狀態(tài)。DCI 定義：

式中：Thm鐵水溫度，℃；Si、P、S、Mn 生鐵中的成分；[C]為生鐵中的含碳值；R2為爐渣堿度CaO/SiO2，倍；常數(shù)690 是單位溫度下的變化因子。

對于容積在2000～4300m3的高爐，DCI 的變化范圍在150～250，DCI 越大，表明死料柱的疏泄能力就越強(qiáng)。根據(jù)數(shù)據(jù)周期統(tǒng)計(jì)，對爐缸的活躍程度進(jìn)行預(yù)警。

3.3 嚴(yán)格控制有害元素入爐量

高爐操作中對有害元素的監(jiān)控尤為重要，八鋼的原料條件入爐鋅負(fù)荷及堿金屬負(fù)荷均高于行業(yè)參考值，八鋼在長期的大高爐操作過程中通過建立入爐有害元素堿金屬、氧化鋅監(jiān)督控制機(jī)制，每周對入爐原料的鋅含量及堿金屬含量每月進(jìn)行跟蹤，監(jiān)控要求Zn 負(fù)荷≤0.65kg/t，堿金屬負(fù)荷≤5kg/t，及時(shí)通報(bào)并調(diào)整操作，從而有效控制堿金屬和入爐鋅負(fù)荷，并根據(jù)數(shù)據(jù)制定排鋅排堿計(jì)劃。八鋼入爐料堿金屬、硫負(fù)荷見表2。燒結(jié)礦中TiO2含量下降，鈦負(fù)荷在8kg 以下；入爐Zn 負(fù)荷在450～600g/t，煤氣系統(tǒng)排Zn 與同期偏低。

表2 八鋼高爐入爐料堿金屬、磷、硫負(fù)荷

3.4 提高操作水平，確保爐況穩(wěn)定順行

以問題為導(dǎo)向在煉鐵生產(chǎn)系統(tǒng)建章立制。為了規(guī)范高爐管控，制定了《高爐監(jiān)控與診斷管理辦法》；為預(yù)防冬季生產(chǎn)失常，制定《鐵前冬季生產(chǎn)方案》；為有效控制入爐原料中的有害元素的可控性，制定了《有害元素控制與管理標(biāo)準(zhǔn)》《保供預(yù)警機(jī)制》《耐材管理辦法》等。修訂工藝技術(shù)規(guī)程16個(gè)、修訂技術(shù)條件24個(gè)。以工藝紀(jì)律、專項(xiàng)管理制度檢查為抓手，強(qiáng)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理制度的執(zhí)行力，確保這些制度辦法及標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)到位，通過規(guī)范化的管理，實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行。

建立鐵前雙重預(yù)警機(jī)制。通過多種形式、多層級(jí)的機(jī)制預(yù)警，做到事事有人管，件件有落實(shí)，管理人員有責(zé)任，主要領(lǐng)導(dǎo)有指導(dǎo)，全方位、無死角的“保姆式”服務(wù)保供機(jī)制初步形成。

4 效果

（1）2019年鐵水綜合還原成本2075 元/t·鐵，實(shí)現(xiàn)年初“跑贏大盤、超越自我”的目標(biāo)，八鋼鐵水成本排名居全國前列。

（2）2019年燃料消耗下降。焦炭負(fù)荷明顯上升，最高時(shí)達(dá)到4.5t/t，達(dá)到歷史最好水平，比近幾年正常生產(chǎn)提高了0.2t/t。綜合焦比下降了10kg/t，扣除入爐礦石品位下降0.1%的影響，實(shí)際綜合焦比下降了12kg/t。

（3）高爐產(chǎn)量提升，總產(chǎn)量比2017年、2018年提高4.5%、6.1%。

（4）風(fēng)口小套損壞數(shù)量下降。2019年三座高爐全年損壞小套190 件，較2018年、2017年降低86件、37 件。

（5）在高爐爐況穩(wěn)定順行后，爐缸冷卻壁熱流強(qiáng)度保持了相對穩(wěn)定狀態(tài)，沒有出現(xiàn)大幅度波動(dòng)，保持了生產(chǎn)穩(wěn)定的狀態(tài)。同時(shí)高爐冷卻壁熱流溫度也保持了相對的穩(wěn)定，渣皮形成動(dòng)態(tài)平衡。

（6）爐前出鐵管理得到大幅改善。南北場鐵口的鐵量差、溫度偏差逐步減小，最好時(shí)候平均溫差差僅8℃，一邊出鐵一邊出渣、鐵口卡焦的現(xiàn)象鮮有發(fā)生，同時(shí)鐵水深度均能維持在3200～3400mm，鐵口合格率達(dá)到100%。

5 結(jié)束語

降低高爐綜合焦比是一個(gè)系統(tǒng)工程，不能僅僅依靠設(shè)備技術(shù)改進(jìn)、簡單的工序輔助，需要精細(xì)化管理，標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)。以高爐為核心，提升鐵前生產(chǎn)的組織管控，才能實(shí)現(xiàn)高爐穩(wěn)、生產(chǎn)穩(wěn)、效益好的局面。高爐工長良好的操作水平，技術(shù)人員科學(xué)管控意識(shí)，是實(shí)現(xiàn)高爐穩(wěn)操作，降低高爐綜合焦比的基本保障。認(rèn)真執(zhí)行高爐的各項(xiàng)預(yù)警制度，實(shí)現(xiàn)高爐長周期、高水平的穩(wěn)定順行。