摘 要    對宣鋼2000m3高爐的冶煉技術(shù)進步進行了總結(jié)。通過加強原燃料管理，優(yōu)化操作制度、實施高富氧、高頂壓，強化出鐵組織，細化原燃料管理等手段，實現(xiàn)了爐況穩(wěn)定順行，技術(shù)指標(biāo)大幅提升。

關(guān)鍵詞  高爐  操作制度  富氧  技術(shù)進步

THE TECHNICAL PROGRESS OF XUAN′STEEL 2000m3 BLAST FURNACE 

Li Lijie

(Xuan′steel of HBIS 075100)

Abstract: Blast furnace technology progress are summarized. By strengthening the original fuel management, optimize the operating system,,oxygen enrichment, high top pressure and other means, realize the stable furnace condition along the line, economic and technical indexes increase greatly.

Key Words: blast furnace method for operating blast furnace oxygen enrichment technological progress

1  概述

宣鋼2000m3高爐為擴容改造高爐,于2011年6月11日點火開爐，由于原燃料不穩(wěn)定、高爐上下部制度不匹配，高爐的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)完成情況較差，其中高爐有效利用系數(shù)2013年至2015年分別為2.22t/m3.d、2.19t/m3.d、2.19t/m3.d，對應(yīng)燃料比分別完成573kg/t、551kg/t、544kg/t。2015年10月 16日停爐中修，主要檢修項目更換第5段(風(fēng)口帶)和第9段、第10段三段冷卻壁、南北兩個鐵口組合磚拆除重新澆筑。2016年3月 1日點火開爐，五天達產(chǎn)達效， 2016年利用系數(shù)為2.29t/m3.d，焦比368kg/t, 煤比134kg/t，燃料比534kg/t。相比較中修前，高爐利用系數(shù)有所升高，但焦比高、煤比低的問題仍未得到有效解決。2017年通過優(yōu)化上下部制度、實施低硅冶煉、提高煤比、強化出鐵組織等操作技術(shù)的實施，3#高爐實現(xiàn)了長周期的穩(wěn)定順行，高爐主要技經(jīng)指標(biāo)顯著提高，日產(chǎn)突破4900t/d，月平均日產(chǎn)最高5000t以上，高爐焦比由368kg/t下降至353kg/t，下表1為高爐主要技經(jīng)指標(biāo)對比。

2  主要技術(shù)進步

2.1  加強原燃料管理

2.1.1  改善焦炭質(zhì)量

焦炭質(zhì)量的變化對高爐煉鐵指標(biāo)的影響率在35%左右，占精料技術(shù)水平的影響率的一半。大型高爐料柱高，煤比高、風(fēng)溫高，焦炭在高爐內(nèi)的料柱骨架作用越顯重要，焦炭的性能決定了爐料的透氣性、渣鐵的滲透性，決定了高爐的強化程度。2015年10月3#高爐開始配吃干焦，比例為75%自產(chǎn)濕焦加25%干焦，2016年中修后干焦配比增至30%，后逐步增至40%。2017年公司逐步調(diào)整焦炭配煤比，降低濕焦硫份，焦炭質(zhì)量得以明顯改善，高爐透氣性提高，吃風(fēng)能力增強，下表2為宣鋼3號高爐濕焦理化指標(biāo)。

2.1.2  穩(wěn)定燒結(jié)礦質(zhì)量

高爐的爐料結(jié)構(gòu)燒結(jié)礦約占80%，2016年燒結(jié)礦的平均品位為54.5%，2017年平均品位提高到55.0%。高爐槽下應(yīng)用計算機自動稱量、自動補償，實現(xiàn)拉料準(zhǔn)確，利用每一次休風(fēng)機會，對計量秤進行校驗，并對槽下篩網(wǎng)定期更換。同時加大礦篩震動頻率，調(diào)整料流控制，保證最大限度的篩分干凈，每班工長定期檢查，確保篩分效果。

2.1.3  加強燒結(jié)礦噴CaCl2管理

為改善燒結(jié)礦低溫還原粉化指標(biāo)，使用氯化鈣粉劑配制成氯化鈣溶液，燒結(jié)車間在成品皮帶表面按2.5 Kg/t的量進行了噴灑。根據(jù)供料情況，控制好加藥量，確保連續(xù)均勻噴灑，每班記錄好噴灑時間。提高了燒結(jié)礦的低溫還原性，高爐內(nèi)爐料下降過程中，減少了其風(fēng)化，改善了料柱透氣性。

2.1.4  采用配吃小礦技術(shù)

2016年3月開爐后，料柱透氣性提高，吃風(fēng)能力增強，同時高爐配加干焦比例穩(wěn)定在30%。抓住爐況穩(wěn)定、燒結(jié)礦和焦炭質(zhì)量提升、高爐料柱透氣性明顯改善的有利時機，2017年大膽嘗試配加小礦。經(jīng)過近一年的運行實踐，高爐配加小礦后，不僅保持了高效穩(wěn)定，而且提高了煤氣利用，降低了噸鐵風(fēng)耗，產(chǎn)量穩(wěn)步增加。

2.2  操作制度的改進

2.2.1  優(yōu)化送風(fēng)制度

2014年6月至2015年10月中修停爐前，高爐堅持小風(fēng)口面積，提高動能，吹透中心。但由于計劃和非計劃休風(fēng)次數(shù)多、時間長，爐缸狀態(tài)沒有大的改觀。2016年3月中修開爐以后，爐況穩(wěn)定順行，冶強逐步提高，利用定修機會逐步擴大風(fēng)口面積，滿足高爐強化需求，高爐冶強（的）大幅提高，下圖1為高爐2014年至2017年風(fēng)口面積變化圖。

采用與爐型相匹配的下部送風(fēng)制度，使初始煤氣流分布更加合理。利用定修機會逐步擴大風(fēng)口面積，滿足高爐強化需求，高爐冶強（的）大幅提高。中修開爐風(fēng)口面積為0.2945m2，利用定修機會，逐步擴風(fēng)口面積至0.3054m2，同步風(fēng)量上加至4150m3/min，風(fēng)速和鼓風(fēng)動能分別升高至265s和12000kg.m/s，爐況保持了穩(wěn)定高產(chǎn)狀態(tài)，圖2和圖3分別為3號高爐2016年中修開爐以后風(fēng)量和實際風(fēng)速、鼓風(fēng)動能趨勢圖。

2.2.2  采用合理的熱制度

堅持低硅冶煉，嚴(yán)格保證爐缸熱儲備，在日常操作過程中要注重控制爐溫的穩(wěn)定率，嚴(yán)格四班操作，在保證鐵水溫度不低于1490℃的前提下，取控制中下限，防止出現(xiàn)高爐溫難行，控制[Si]0.25%~0.35%，其成為穩(wěn)定爐況和降低燃料比的有效手段。圖4為高爐2016年3月至2017年12月間[Si]和鐵水溫度趨勢圖。

2.2.3  優(yōu)化裝料制度

對高爐操作而言，形成平臺加漏斗的料面是追求的目標(biāo)，其基本特征是保證一定的邊緣平臺，中心較窄的漏斗狀，以達到煤氣利用率高，爐型穩(wěn)定的目的。當(dāng)原燃料或其它條件發(fā)生變化，爐況出現(xiàn)波動時，相應(yīng)的對布料矩陣進行調(diào)整，當(dāng)爐況轉(zhuǎn)好后，恢復(fù)到以前的布料矩陣。3#高爐堅持“平鋪+漏斗”的上部裝料制度，提高煤氣利用率，在保證中心氣流穩(wěn)定的前提下，根據(jù)原燃料條件的變化，逐步調(diào)整料制平鋪料面，合理匹配邊緣與中心兩條煤氣流，裝法調(diào)為  ，料柱透氣性指數(shù)較之前穩(wěn)定性明顯提高，煤氣利用率穩(wěn)定在45%以上，焦炭負荷達到4.5，焦比降至345kg/t，煤比提至155kg/t，燃料比530kg/t。2017年3月學(xué)習(xí)寶鋼操作理念，大膽嘗試，進一步優(yōu)化上部裝料制度，逐步同角平鋪上部制度為  ，然后通過優(yōu)化中心氣流  ，上部溫度進一步規(guī)整，煤氣利用得以提高，燃料比逐步降至525 kg/t。

2.2.4  大礦批技術(shù)的應(yīng)用

礦批的大小直接影響高爐煤氣流的分布，而煤氣流的分布又影響煤氣利用率。合理礦批的選擇應(yīng)該依據(jù)礦石批重特性曲線，并在實踐中結(jié)合原燃料條件探索適宜的礦批。臨界礦批的計算可以采用文獻中的公式計算，計算得到高爐的批重特性曲線如圖5所示。依據(jù)圖5所示的批重特性曲線，可以劃分為三個區(qū)域，即“激變區(qū)”、“緩變區(qū)”和“微變區(qū)”?！凹ぷ儏^(qū)”批重小于55t，在該區(qū)域內(nèi)煤氣變化劇烈，不易穩(wěn)定氣流，容易出現(xiàn)小管道或氣流，爐況穩(wěn)定性差，煤氣利用率最低?！拔⒆儏^(qū)”，即批重大于60t，隨批重的加大，煤氣流變化不敏感，但過大時使煤氣通路堵塞，導(dǎo)致爐況失常。理論上礦批應(yīng)選擇在接近“微變區(qū)”的“緩變區(qū)”內(nèi)，在該區(qū)域內(nèi)，隨批重的加大，高爐煤氣流穩(wěn)定性提高，煤氣利用率逐步提高，焦比下降。

2016年上半年礦石批重穩(wěn)定在55t~56t，2016年9月份始通過上下部制度調(diào)整和攻關(guān)，礦石批重逐步加至58t，高爐穩(wěn)定性提高，利用系數(shù)提升至2.35，至2017年高爐礦批穩(wěn)定在58-59t，利用系數(shù)突破至2.5，焦比和燃料比逐步降低。高爐2016-2017年擴礦批前后產(chǎn)量對比見圖6。

2.3  強化高爐噴煤、富氧

對于同樣的體積的鼓風(fēng)，因含氧量的增加可以多燃燒碳素，生成的煤氣量也增加，因而冶煉強度提高，產(chǎn)量增加。3號高爐2015年富氧率為2.8%，2016年提高至3.7%，2017年提高至4%,富氧量增加后。改善了煤粉在爐內(nèi)的燃燒條件，可以提高煤粉燃燒率，為爐內(nèi)增加噴煤量，提高煤比，降低焦比提供了可靠保證。同時有利于使用高風(fēng)溫，穩(wěn)定風(fēng)口前理論燃燒溫度，長期保持在2250~2300℃，保證了風(fēng)口前煤粉的燃燒。由于煤比提高，相應(yīng)加重焦炭負荷，提高煤氣利用率，實現(xiàn)了焦比的降低。圖7為2016年與2017年焦比與煤比變化的趨勢圖。

2.4  采用高頂壓操作

爐頂壓力每提高1kpa，可提高冶煉強度2%左右。頂壓的提高相應(yīng)增加了風(fēng)量，延長了煤氣在爐內(nèi)停留的時間，改善了煤氣利用，促進間接還原，有利于氣流的穩(wěn)定。中修前頂壓在205~208kpa，中修后頂壓提高到210~215 kpa左右，爐頂煤氣中的CO2有了較大的提高，降低了入爐焦比。同時使用風(fēng)量的增加，提高了風(fēng)速和鼓風(fēng)動能，有利于活躍爐缸，也有利于煤氣流的合理分布，下圖8為2016年與2017年煤氣利用率比較趨勢圖。

2.5  加強出鐵組織管理

中修對鐵口進行了整體澆筑，厚度達到2.8米，鐵口深度易控制，使鐵口工作大為好轉(zhuǎn)，消除了鐵口孔道竄煤氣，出鐵噴濺等狀況，為強化冶煉創(chuàng)造了條件。隨著礦批、負荷的增加，料柱透氣、透液能力下降，憋風(fēng)現(xiàn)象增多，爐外加強了出鐵組織，細化管理，要求間隔35min打開鐵口，控制單爐鐵量400t左右，出鐵時間要求80~100min，下渣60~80min，鐵水流速4.6~5.0t/min，伴隨產(chǎn)量提升至5000t/d，出鐵流速相應(yīng)上漲至4.8~5.2t/min。由于渣鐵排放均勻，鐵量偏差小，壓量關(guān)系運行平穩(wěn)，平均風(fēng)量水平達到4100~4200m3/min，下料順暢，爐內(nèi)憋風(fēng)減風(fēng)現(xiàn)象消除，為爐內(nèi)攻關(guān)創(chuàng)造了前提條件。

2.6  做好高爐爐型管理和維護

2.6.1  制定高爐日常爐型控制管理標(biāo)準(zhǔn)

合理的爐型是高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)。3號高爐以爐缸溫度為重點，結(jié)合銅冷卻壁及鑄鐵冷卻壁溫度變化趨勢，判斷高爐活躍狀態(tài)和氣流分布。嚴(yán)格控制冷卻水壓力和流量，穩(wěn)定冷卻強度，采取適當(dāng)抑制邊緣氣流，開放中心氣流，保護爐墻。摸索制定爐型控制標(biāo)準(zhǔn)，對應(yīng)調(diào)整制度。參考爐況穩(wěn)定順行，中心邊緣氣流較匹配，各項指標(biāo)均處于穩(wěn)定時期，制訂爐型管理標(biāo)準(zhǔn)如下表3、表4：

2.6.2  爐體跑煤氣處理

在中修改造過程中由于是冬季施工，爐體灌漿和噴涂受氣溫影響，局部耐材沒有達到飽滿充實的工作狀態(tài)。隨著爐腹煤氣量的增加，竄煤氣的情況越發(fā)嚴(yán)重，導(dǎo)致局部氣流存在，限制了燃料比的降低，和利用系數(shù)的提高。2017年3月9日利用計劃檢修對爐體9、10、11、12、13段進行了灌漿處理，9月3日利用計劃檢修補焊九十段跑煤氣套管150根，對爐體9-13段進行灌漿。經(jīng)過兩次休風(fēng)處理，跑煤氣點得到了遏制，燃耗下降。

2.6.3  監(jiān)測手段恢復(fù)

3#高爐由于爐缸區(qū)域電偶燒損較多，鐵口區(qū)域較多溫度點無法恢復(fù)，且水溫差在線監(jiān)測近期無法正常使用，在高爐長期高產(chǎn)的前提下，為保證高爐爐缸工作安全，借鑒邯鋼高爐經(jīng)驗，利用定修在爐缸南北鐵口上下各加裝了8根電偶，共計16根，恢復(fù)了水溫差在線監(jiān)測。

3  結(jié)語

3.1  根據(jù)高爐自身特點，制定適合本高爐特點的操作方針，是高爐長期穩(wěn)定和順行的關(guān)鍵。3.2  維持合理的操作爐型，是高爐技術(shù)突破和安全生產(chǎn)的保證。

3.3  在現(xiàn)有條件下，加強和完善基礎(chǔ)管理，全面細致的工作，是高爐指標(biāo)上臺階的重要措施。