宣鋼2號(hào)高爐高產(chǎn)低耗生產(chǎn)實(shí)踐

張 旭 韓 成 張明剛 秦 愉

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司）

0 前言

宣鋼2號(hào)高爐于2010年9月18日開爐，設(shè)計(jì)爐容為2 500 m3，上料系統(tǒng)采用“PW”并罐無料鐘爐頂設(shè)備，水冷氣封式布料溜槽傳動(dòng)齒輪箱。冷卻系統(tǒng)采用軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)，從爐底到爐喉鋼磚下沿共設(shè)14段冷卻壁，其中爐腹、爐腰、爐身下部區(qū)域采用4段銅冷卻壁，其余均為鑄鐵冷卻壁。2號(hào)高爐共設(shè)置30個(gè)風(fēng)口，3個(gè)鐵口，配置3座內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，預(yù)留第四座熱風(fēng)爐位置。煤氣系統(tǒng)采用重力除塵、旋風(fēng)除塵、布袋干法除塵工藝。

1 生產(chǎn)狀況

宣鋼2號(hào)高爐開爐4天利用系數(shù)便達(dá)到了2.00 t/（m3·d），完成了快速達(dá)產(chǎn)的任務(wù)，但由于受設(shè)備故障、操作思路不統(tǒng)一、原燃料條件不穩(wěn)定等因素的影響，在后續(xù)的生產(chǎn)中未能更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的提升與指標(biāo)的優(yōu)化。為此，高爐工作者們?nèi)翰呷毫Γ诮梃b其他高爐經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，結(jié)合2號(hào)高爐自身的特點(diǎn)，采取了一系列措施來保證高爐的穩(wěn)定順行。

2 主要措施

2.1 改善原燃料條件

2.1.1 改善燒結(jié)礦質(zhì)量

宣鋼2號(hào)高爐爐料結(jié)構(gòu)中70%以上為燒結(jié)礦，因此燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定直接關(guān)系到爐況的穩(wěn)定。通過技術(shù)改進(jìn)，燒結(jié)礦質(zhì)量逐步改善，為高爐提產(chǎn)降耗創(chuàng)造了有利條件。近年來的燒結(jié)礦粒級(jí)參數(shù)變化見表1。

2.1.2 優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)

2號(hào)高爐開爐時(shí)的爐料結(jié)構(gòu)為75%燒結(jié)礦+25%球團(tuán)礦。隨著市場競爭越來越激烈，降本增效成為了首要任務(wù)，入爐原料中用價(jià)格相對(duì)便宜的PB礦代替部分球團(tuán)礦，爐料結(jié)構(gòu)逐步變?yōu)?5%燒結(jié)礦+13%PB礦+12%球團(tuán)礦，由于三種爐料的物理性質(zhì)以及冶金性能存在較大差異，導(dǎo)致軟融帶位置及薄厚程度不穩(wěn)定，影響爐況順行。因此，為保證高爐的穩(wěn)定順行，入爐料結(jié)構(gòu)中PB礦的使用量應(yīng)控制在4%，這樣可以使高爐軟融帶盡量保持穩(wěn)定。

2.1.3 焦炭質(zhì)量管理

宣鋼受焦炭產(chǎn)能的限制，自產(chǎn)焦炭占所用焦炭的比例為60%左右，剩下的40%需要外購。眾所周知，焦炭在高爐中起到了關(guān)鍵的料柱骨架的作用，因此必須改善焦炭質(zhì)量。近年來的焦炭質(zhì)量情況見表2。在自產(chǎn)干焦方面，采取優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)、延長結(jié)焦時(shí)間來改善干焦質(zhì)量，外購焦則由原來的二級(jí)焦變?yōu)橐苯鹦阅芰己玫囊患?jí)焦（如圖1所示）。同時(shí)，提高干熄焦比例，以穩(wěn)定焦炭入爐結(jié)構(gòu)，近年來的焦炭結(jié)構(gòu)比例見表3（由于干熄焦系統(tǒng)4～5月檢修時(shí)間長，所以2018年干焦比例較2017年的降低了10%）。

表2 近年來的焦炭質(zhì)量情況 %

表3 近年來的焦炭結(jié)構(gòu)比例 %

2.2 優(yōu)化操作制度

2.2.1 上部制度的調(diào)整

宣鋼2號(hào)高爐開爐初期，借鑒1號(hào)2 500 m3高爐的經(jīng)驗(yàn)，采取“礦4焦5，礦焦同角”的裝料制度，但利用系數(shù)始終維持在2.25 t/（m3·d）左右，無法進(jìn)一步提高，后采用中心注焦的裝料制度，產(chǎn)量雖然有所提高，但燃耗卻大幅上升，成本壓力加大。2015年3月，通過不斷的摸索與論證，采取了“平臺(tái)+漏斗”的裝料制度，成功實(shí)現(xiàn)了“平臺(tái)穩(wěn)定邊緣，漏斗發(fā)展中心”的目標(biāo)[1]。在此基礎(chǔ)上，遵循“穩(wěn)定邊緣、打開中心，穩(wěn)定中心、照顧邊緣”的方針，逐步優(yōu)化裝料制度，裝料制度的調(diào)整進(jìn)程見表4。礦批則控制在61～62 t，8小時(shí)料速控制在56±1批，即小批快料的模式，一是可以兼顧中心氣流和邊緣氣流，穩(wěn)定煤氣流分布；二是礦批小，礦層薄，可以改善料柱的透氣性；三是較快的料速可以使?fàn)t頂煤氣溫度降低，提高煤氣利用率，從而降低燃耗。

圖1 外購焦質(zhì)量對(duì)比

2.2.2 下部制度的調(diào)整

送風(fēng)制度是否合理直接關(guān)系到爐缸初始煤氣流的分布以及風(fēng)口回旋區(qū)的大小與形狀，決定了爐缸的工作狀態(tài)。因此，風(fēng)口長度由585 mm改為615 mm，角度由斜5°改為斜8°，這樣可以使風(fēng)口前回旋區(qū)向爐缸中心延伸。風(fēng)口面積由最初的0.328 0 ㎡擴(kuò)大至0.339 3 ㎡，實(shí)現(xiàn)大風(fēng)口、大風(fēng)量、高動(dòng)能的目標(biāo)。但是，由于風(fēng)溫水平呈逐年降低的趨勢，為保證鼓風(fēng)動(dòng)能的穩(wěn)定，被迫把風(fēng)口面積逐步縮小至0.324 8 ㎡，以穩(wěn)定爐況。

2.2.3 熱制度和造渣制度的管理

低硅冶煉是提產(chǎn)降耗的一項(xiàng)重要措施，既可以減少渣量和燃耗，縮短冶煉周期，降低成本，又能減少下一道煉鋼工序中氧氣的消耗，為煉鋼降耗提供條件[2]。但需要注意的是，低硅冶煉必須是以合理的爐溫為前提的，不能一味地降低爐溫，否則會(huì)造成軟熔帶不穩(wěn)定，爐況不順，甚至是爐涼。宣鋼2號(hào)高爐的[Si]含量長期控制在0.30%～0.40%，鐵水溫度在1 500 ℃～1 510 ℃，保證了爐缸熱量的穩(wěn)定。二元堿度則控制在1.21～1.23倍，利用充沛的熱量和渣鐵良好的流動(dòng)性來活躍爐缸，防止?fàn)t缸堆積。

2.3 優(yōu)化操作工藝

2.3.1 提高富氧率

富氧鼓風(fēng)是高爐強(qiáng)化冶煉的重要手段，不僅可以有效地提高高爐產(chǎn)量，還可以使?fàn)t內(nèi)高溫區(qū)下移，間接還原區(qū)擴(kuò)大，有利于間接還原的進(jìn)行，同時(shí)還能降低爐頂溫度，減少煤氣量，從而減少爐頂煤氣帶走的熱量，提高熱量的利用率，降低燃耗，且有助于煤比的提高。宣鋼2號(hào)高爐的富氧率逐步提高至5.0%，即富氧量保持在14 500 m3/h，一方面可以彌補(bǔ)因風(fēng)溫降低而造成的理論燃燒溫度的降低，另一方面可以提高煤粉的置換比，從而減少未燃煤對(duì)爐況的影響。

2.3.2 高壓操作

高壓操作有利于穩(wěn)定煤氣流，保證高爐的穩(wěn)定順行，同時(shí)減少瓦斯灰的吹出量，提高生鐵回收，還可以適當(dāng)抑制中心氣流，使煤氣在爐內(nèi)的停留時(shí)間加長，提高煤氣利用率，降低燃耗。經(jīng)驗(yàn)表明，爐頂壓力提高0.1%，焦比則降低0.5%。宣鋼2號(hào)高爐頂壓與風(fēng)量的比值穩(wěn)定在0.043左右，壓差不超185 kPa，實(shí)際風(fēng)速為270～280 m/s，進(jìn)一步穩(wěn)定了爐況。

2.3.3 理論燃燒溫度的控制

適宜的理論燃燒溫度應(yīng)當(dāng)能滿足高爐正常冶煉時(shí)所需的爐缸溫度以及熱量，宣鋼2號(hào)高爐的理論燃燒溫度一般控制在2 250～2 280 ℃，但是由于熱風(fēng)爐格子磚渣化、堵孔、錯(cuò)位等因素影響，造成風(fēng)溫水平的降低（見表5），直接導(dǎo)致風(fēng)口前理論燃燒溫度的降低，爐缸內(nèi)渣鐵熱量不足。經(jīng)驗(yàn)表明，風(fēng)溫降低100 ℃，理論燃燒溫度降低80 ℃；富氧率增加1%，理論燃燒溫度升高40 ℃，因此風(fēng)溫降低后對(duì)高爐操作的影響很大[3]。風(fēng)溫下降后，可以通過提高高爐富氧率來保持理論燃燒溫度的穩(wěn)定，即將富氧率從3.5%提高至5.0%。

表5 2號(hào)高爐風(fēng)溫情況

2.3.4 加強(qiáng)爐型管理

宣鋼2號(hào)高爐開爐已經(jīng)快9年的時(shí)間了，進(jìn)入了爐役中期，應(yīng)把爐型的管理放到日常的工作當(dāng)中。加強(qiáng)爐缸、爐底溫度的監(jiān)測，判斷爐缸碳磚厚度的變化和侵蝕程度，從而實(shí)現(xiàn)高爐的長期安全生產(chǎn)。2016年12月，3號(hào)鐵口區(qū)域的T04083、T04092碳磚的溫度分別升高至642 ℃和597 ℃，嚴(yán)重威脅到了高爐的安全生產(chǎn)。通過采取提高冷卻水流量、提高入爐鈦負(fù)荷、提高爐溫及鐵口深度、降低冶煉強(qiáng)度等一系列措施，至2017年2月，兩個(gè)點(diǎn)的溫度均降到了350 ℃以下，回到了正常水平，保證了高爐的安全生產(chǎn)[4]。護(hù)爐前后爐缸FK系統(tǒng)模擬侵蝕對(duì)比如圖2所示。

圖2 爐缸FK系統(tǒng)模擬侵蝕對(duì)比

2.4 其他措施

2.4.1 提高工長日常操作水平

宣鋼的高爐工長年齡跨度較大，操作水平和理念存在較大的差異，造成三班操作不穩(wěn)定，易造成爐況波動(dòng)。因此，通過組織工長學(xué)習(xí)操作技能，熟悉掌握煉鐵工藝中各環(huán)節(jié)的操作要點(diǎn)，統(tǒng)一操作思路，加強(qiáng)班次之間的交接與協(xié)調(diào)，做到“接好上班，交好下班”，為爐況穩(wěn)定打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4.2 加強(qiáng)出鐵管理

爐前出鐵也是保證高爐穩(wěn)定順行的重要因素，只有及時(shí)打開鐵口，放出爐內(nèi)渣鐵，才不會(huì)發(fā)生爐內(nèi)因渣鐵排放不暢而造成的憋風(fēng)現(xiàn)象。宣鋼2號(hào)高爐共有3個(gè)鐵口，采用“兩用一修”的模式。在鐵口的維護(hù)上嚴(yán)格按照工藝要求操作，即鐵口深度3.0～3.2 m，開口時(shí)間10～15 min，單日出鐵爐次15～16次，穩(wěn)定的出鐵操作為高爐的穩(wěn)定創(chuàng)造了條件。

2.4.3 加強(qiáng)原燃料篩分

受生產(chǎn)條件所限，宣鋼原燃料在運(yùn)輸過程中需要經(jīng)過9條皮帶，約5 km的路程才能達(dá)到槽下料倉，運(yùn)輸路途長，轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)多，造成了原燃料粒級(jí)變差，粉末增多。為此，要求槽下崗位人員按時(shí)查看振動(dòng)篩的工作情況，及時(shí)清理篩網(wǎng)雜物，防止篩網(wǎng)堵塞，提高篩分效率,減少粉末入爐。篩網(wǎng)清理前后的對(duì)比如圖3所示。杜絕低料位現(xiàn)象，要求槽下料位不得低于6 m，避免爐料的二次摔打，工長則定期到槽下看料，觀察原燃料質(zhì)量的變化情況，為高爐操作提供參考。

2.4.4 設(shè)備保障

設(shè)備的正常運(yùn)行是高爐穩(wěn)定順行的根本，是高爐正常生產(chǎn)的重要保障。因此，制定了詳細(xì)的高爐設(shè)備點(diǎn)檢和維修制度，一是崗位人員按照規(guī)定的時(shí)間及路線進(jìn)行點(diǎn)檢，發(fā)現(xiàn)問題或者隱患及時(shí)聯(lián)系檢修人員處理，絕不拖延；二是加快設(shè)備維修進(jìn)度，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障需要處理時(shí)，及時(shí)通知第一責(zé)任人和相關(guān)人員到場處理，力爭在最短的時(shí)間內(nèi)把設(shè)備處理好，減少對(duì)爐況的影響。

圖3 篩網(wǎng)清理前后對(duì)比

3 生產(chǎn)效果

通過采取以上一系列措施，宣鋼2號(hào)高爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了提高，實(shí)現(xiàn)了“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽”的綠色煉鐵，歷年指標(biāo)統(tǒng)計(jì)見表6。

表6 2號(hào)高爐歷年指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

2018年9月15日，第四座熱風(fēng)爐開始建設(shè)，于2018年11月23日正式投入使用，風(fēng)溫水平得到了提高。風(fēng)溫提高后，高爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了顯著的提高。2號(hào)高爐2019年1～8月指標(biāo)統(tǒng)計(jì)見表7，由于2019年3月1日～6日計(jì)劃檢修7 133 min，2019年7月14日～17日計(jì)劃檢修4 202 min，導(dǎo)致高爐利用系數(shù)偏低，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)出現(xiàn)了小幅下滑。

表7 2號(hào)高爐2019年1～8月指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)語

通過加強(qiáng)宣鋼2號(hào)高爐的原燃料管理，通過采取合理的操作制度，加強(qiáng)外圍保障等措施，使高爐的產(chǎn)量水平得到了提高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了明顯的改善，為高爐實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)低耗做出了貢獻(xiàn)，并在很大程度上抵消了外圍因素帶來的不利影響，同時(shí)降低了固體燃料消耗，減少了煙氣的排放量，利于對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)，起到了節(jié)能減排的作用。