高爐高比例蘭炭噴吹條件下提高煤比實(shí)踐

張均賓，劉春偉，宮學(xué)峰

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司，山東 萊蕪271104）

1 前 言

山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠(chǎng)為達(dá)到國(guó)家政策要求，完成煤炭消耗指標(biāo)，2020 年開(kāi)始探索用蘭炭末替代高爐噴吹煤。自2020年5月初開(kāi)始，蘭炭配加比例在6 月底已達(dá)到47%。隨著蘭炭的高比例配加，煉鐵廠(chǎng)逐步摸索設(shè)備改造和高爐參數(shù)調(diào)整，煤比逐步提升，特別是4#高爐月平均煤比指標(biāo)達(dá)到200 kg/t，并長(zhǎng)期保持在190～200 kg/t，燃料比控制在525 kg/t以?xún)?nèi)。

2 噴吹蘭炭條件下的可行性分析

2.1 蘭炭噴吹的特點(diǎn)

蘭炭（又稱(chēng)半焦、焦粉）結(jié)構(gòu)為塊狀，粒度一般在0～80 mm，顏色呈淺黑色。蘭炭具有低灰、低硫、低磷、低鋁、高固定炭比、高化學(xué)活性、高比電阻等特點(diǎn)。蘭炭固定炭高，在高爐內(nèi)可作為熱量、還原劑、滲碳劑，替代焦炭節(jié)焦降耗。蘭炭低灰、低硫的特性，在提高高爐產(chǎn)量、降低焦比、減少脫硫能耗等方面能發(fā)揮良好效果。蘭炭的高化學(xué)活性，能對(duì)大塊焦炭起到很好的保護(hù)作用，減小碳消耗，在提高高爐的透氣性、鐵礦石的還原率、高爐的生產(chǎn)能力方面也有積極的作用。高爐噴吹蘭炭最大的制約點(diǎn)就是制粉難，易磨損噴吹管道和風(fēng)口小套，造成休風(fēng)機(jī)率增加。

2.2 提煤比的可行性條件分析

4#爐噴吹管道改造后噴吹量提升，焦炭質(zhì)量比較穩(wěn)定，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，3 月10 日定修合茬，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)。通過(guò)105燒結(jié)礦和480 燒結(jié)礦對(duì)比看，480 燒結(jié)礦外觀(guān)質(zhì)量及粒度要優(yōu)于105燒結(jié)礦。高比例配加后，壓量關(guān)系顯得比較寬松，數(shù)據(jù)對(duì)比熱風(fēng)壓力下降5～10 kPa，透氣性指數(shù)較以往上升。分析認(rèn)為，透氣性指數(shù)變好的根本原因在于480燒結(jié)礦冶金性能好，軟熔區(qū)間較窄，從而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)4#高爐近幾年來(lái)的調(diào)整發(fā)現(xiàn)，水溫差在2016 年以前經(jīng)常性3～4 ℃波動(dòng)，冷卻壁波動(dòng)幅度大，損壞的幾率大。2016年5月，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。2019年下半年以來(lái)，通過(guò)下部風(fēng)口的調(diào)整和上部料制的探索，結(jié)合爐況的實(shí)際表現(xiàn)，水溫差2～2.5 ℃更利于爐況的穩(wěn)定、渣鐵熱量的保持和指標(biāo)的提升。特別是4#高爐2019年12月18日更換4個(gè)Φ465×115風(fēng)口，3月 10 日縮短 2 個(gè)風(fēng)口為 Φ465×110（原 Φ480×110）后，a角由最初的 37～37.5°擴(kuò)大到 39～39.5°，料線(xiàn)由1.4 m調(diào)整至1.45～1.5 m使用，爐況穩(wěn)定性提高。

保持渣系的穩(wěn)定，概括為降R2，穩(wěn)R4，穩(wěn)定MgO/Al2O3。5 月份以來(lái)，入爐料硫負(fù)荷降低，鐵水硫較低，硫低于0.01%較多，容易粘溝。因此，摸索降低配料堿度，R2自5月中旬以來(lái)逐步由1.32降低至1.16。R2降低后，考慮爐渣的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，通過(guò)配加蛇紋石將R4保持在1.0 左右，并嚴(yán)格控制MgO/Al2O3為0.5 左右。生產(chǎn)中關(guān)注渣溝及主溝的爐渣流動(dòng)性，并保證渣鐵熱量達(dá)到1 480 ℃左右。

3 煤比提升后分析

3.1 技術(shù)指標(biāo)

（1）煤比提升幅度較大，但燃耗保持總體穩(wěn)定，在可控范圍內(nèi)上升，實(shí)現(xiàn)了提煤降耗增產(chǎn)的目的。

（2）煤比提升后，爐況保持相對(duì)穩(wěn)定。壓量關(guān)系保持相對(duì)平穩(wěn)，崩塌料較少，冷卻壁相對(duì)穩(wěn)定，渣鐵熱量保持良好。

（3）高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)良好，產(chǎn)量、質(zhì)量得到提升，煤比連續(xù)保持在190～200 kg/t，且燃耗水平?jīng)]有大幅度上升。

3.2 工藝操作

（1）爐前生產(chǎn)壓力大，未凈爐次增多。隨著負(fù)荷的加重，煤比的提升，為保持煤粉燃燒率，T理≥2 200 ℃，富氧量由原先的3 500～4 000 m3/h提升到目前的5 500～6 000 m3/h。產(chǎn)量的提升導(dǎo)致未凈爐次增多，爐前操作與管理顯得尤為突出。為此，車(chē)間加強(qiáng)爐前生產(chǎn)組織管理，采取勞動(dòng)競(jìng)賽，制定相關(guān)措施，細(xì)化渣鐵排放管理。具體措施：①出鐵時(shí)間按70±10 min 控制；②配罐后10 min 內(nèi)打開(kāi)鐵口；③鐵后流鐵時(shí)間≤10 min；④盡可能放滿(mǎn)罐，提高鐵水罐的利用率；⑤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；⑥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；⑦研制開(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)。實(shí)踐證明，爐前生產(chǎn)組織通過(guò)以上措施的實(shí)施，取得了一定的效果。

（2）中心氣流變?nèi)酢Ｗ? 月10 日以來(lái)，高爐一字測(cè)溫中心點(diǎn)溫度頻繁降至200 ℃以?xún)?nèi)，爐內(nèi)成像系統(tǒng)看不到中心氣流。分析認(rèn)為中心氣流的消失，根源上是中心區(qū)域積渣，煤氣流受阻，造成中心不聚集。而造成積渣的原因有兩個(gè)方面：一是渣比上升，未凈爐次增加，爐內(nèi)受憋幾率增加；二是外購(gòu)焦粒度小、偏碎，造成中心死角堆變大，外購(gòu)焦水分較自產(chǎn)干熄焦大，水分蒸發(fā)，料柱上部水膜效應(yīng)。通過(guò)縮小礦布料角差，減少中心負(fù)荷，中心氣流有好轉(zhuǎn)。6 月上旬通過(guò)布料矩陣的調(diào)整發(fā)現(xiàn)，礦角差由9°縮小到7.5°，透指上升至16～17，壓量關(guān)系寬松，但燃耗上升10～15 kg/t，渣鐵熱量不好保。為此，在保證爐況順行的基礎(chǔ)上，提煤降耗增產(chǎn)，從以下幾個(gè)方面摸索參數(shù)：①降低渣比。鑒于當(dāng)前70%～73%的燒結(jié)配比，渣比345 kg/t，計(jì)劃調(diào)整蛇紋石為白云石，燒結(jié)比例能降低4%～6%，渣比下降12～15 kg/t。②提高鼓風(fēng)動(dòng)能，摸索現(xiàn)有渣比下的頂壓參數(shù)。原鼓風(fēng)動(dòng)能8 500 N·m/s，通過(guò)調(diào)整參數(shù)后提高到9 500 N·m/s，穩(wěn)定了中心。③中心溫度控制在450 ℃左右的布料制度。3—4 月份為了排鋅排堿，中心溫度控制在550 ℃左右，燃耗達(dá)到了522 kg/t，上升了10 kg/t左右。④出凈渣鐵是關(guān)鍵，爐前組織尤為重要。雨季生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)增大，采取適當(dāng)退負(fù)荷、降煤比、減氧量的措施，優(yōu)化爐前生產(chǎn)組織。

3.3 需要改善的問(wèn)題

加強(qiáng)鐵水罐的組織調(diào)配，進(jìn)一步減緩爐前渣鐵排放的壓力。鐵后待罐時(shí)間超出25 min 的還是偏多，4 個(gè)罐出鐵的爐次偏多。主要原因鐵水罐周轉(zhuǎn)慢，拉重對(duì)空沒(méi)有足夠的鐵水罐。未凈堵口頻次多，爐內(nèi)憋渣鐵風(fēng)險(xiǎn)大。

焦炭質(zhì)量需要得到長(zhǎng)期的保證，不光是理化性能指標(biāo)，外觀(guān)的粒度也需要加強(qiáng)入廠(chǎng)管理。根據(jù)5月份以來(lái)長(zhǎng)期配加120料場(chǎng)外購(gòu)焦的表現(xiàn)來(lái)看，高煤比狀態(tài)下，小粒度焦炭的長(zhǎng)期配加會(huì)造成中心死角堆的變大，不利于爐缸良好狀態(tài)的保持和氣流的穩(wěn)定。

管道磨損壓力大。4#高爐噴吹蘭炭以來(lái)，車(chē)間要求配管工區(qū)加強(qiáng)看風(fēng)口頻次，30 min/次，并要求及時(shí)調(diào)整噴槍角度，并針對(duì)不好調(diào)整的噴槍及時(shí)予以更換，降低磨損風(fēng)口的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

燒結(jié)礦質(zhì)量的提升為高爐指標(biāo)提升創(chuàng)造了條件，高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行的保持在原燃料好轉(zhuǎn)的情況下有機(jī)結(jié)合。通過(guò)對(duì)噴吹系統(tǒng)的改造，提升噴吹能力，控制蘭炭噴吹條件下的風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)優(yōu)化爐前渣鐵排放和爐型維護(hù)，從而推動(dòng)高爐蘭炭噴吹條件下大煤比的順利實(shí)現(xiàn)。