摘  要  為在長周期穩(wěn)定順行的情況下，尋求指標(biāo)的進(jìn)一步突破，馬鋼各級技術(shù)人員通過探索大礦批的使用，合理調(diào)整上下部制度，加強爐前出鐵活躍爐缸等手段，不斷優(yōu)化改進(jìn)操作管理制度，從而使B高爐在穩(wěn)定順行的前提下實現(xiàn)月均全焦負(fù)荷4.80，月均煤比170kg/t以上，月均產(chǎn)量9000t/d以上的突破，各項指標(biāo)都取得了較大的進(jìn)步。

關(guān)鍵詞  穩(wěn)定順行  大礦批 鐵次 煤比 

馬鋼新區(qū)B高爐（4000m3）從2007年5月24日投產(chǎn)以來，不斷探尋適合自身的操作管理制度，通過多年的努力，已逐漸形成以“高爐長周期穩(wěn)定順行為核心，持續(xù)降本增效為目標(biāo)”的操作管理理念，取得了較好的效果，并與2016年12月24日實現(xiàn)了穩(wěn)定順行1000天的突破。但與國內(nèi)同類型高爐相比，礦批的使用一直偏小，煤比偏低，為尋求進(jìn)一步的突破，各級技術(shù)人員通過與國內(nèi)外先進(jìn)同行的交流學(xué)習(xí)，研討和論證，從2017年8月開始在B高爐開展大礦批冶煉及與之相適應(yīng)的操作的技術(shù)探索。

1  合適礦批冶煉的探索

研究表明高爐煤氣在軟熔帶中幾乎全部從“焦窗”中通過，焦炭的批重的大小決定了軟熔帶的高度和“焦窗”的厚度，從而直接影響軟熔帶的透氣性，因此“焦窗”厚度對改善整體料柱的透氣性十分重要[1]。而在同等負(fù)荷條件下，礦批越大代表焦批越大，因此，大礦批的使用是增大焦批的重要手段。

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著煤氣利用情況。礦石 批重選擇必須遵循以下原則：第一，有利于爐況順行；第二，煤氣利用率高；第三，爐墻熱負(fù)荷較低[1]。從而達(dá)到高爐高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽、高效生產(chǎn)的目的。合理的礦批選擇應(yīng)該根據(jù)不同高爐的生產(chǎn)特點結(jié)合原燃料條件不斷探索，同時可以通過礦石批重特性曲，計算出高爐的臨界礦批[2]。通過計算可得B高爐的批重特征曲線如圖1所示。

根據(jù)文獻(xiàn)表明[2]，可將上述曲線劃分為三個區(qū)：激變區(qū)、緩變區(qū)以及微變區(qū)；其中激變區(qū)礦批小于98t/ch，在此區(qū)域內(nèi)礦批波動對爐內(nèi)氣流影響大，爐況難以穩(wěn)定，同時煤氣利用率相對較低；因此在正常生產(chǎn)情況下，礦批不宜選在此范圍內(nèi)。礦石批重在微變區(qū)（礦批大于116t/ch）時，爐內(nèi)氣流不會因礦批的變化而又劇烈的反應(yīng)，在該區(qū)域內(nèi)礦批的大小氣流影響相對較小，煤氣流穩(wěn)定，有利于形成相對穩(wěn)定的軟熔區(qū)，對高爐的穩(wěn)定順行、改善煤氣利用率均有重要作用，但受原燃料條件限制較強，操作實踐也表明只有在2017年12月焦炭粒度上升后才實現(xiàn)使用115t/ch以上的礦批高爐穩(wěn)定且隨著礦石的批重過大時，容易導(dǎo)致入原燃料入爐粉末量的增加，堵塞氣流通道，導(dǎo)致爐況失常，因此理論上，批重大小應(yīng)盡量選擇在緩變區(qū)內(nèi)特別是原燃料條件不是非常好的情況下，既有利于高爐的順行，又有利于煤氣流熱能及化學(xué)能的利用。

2016年11~12月以及2017年7~8月B高爐與韓方合作進(jìn)行礦↓礦↓焦↓分割布料操作實踐，期間高爐礦批保持在110t/ch以上，在合作結(jié)束后繼續(xù)采用大礦批的思路，礦批大小從之前的最高109t/ch（不能長時間穩(wěn)定），提升到118t/ch，并長時間穩(wěn)定在110t/ch以上，大大增加了軟熔帶的“焦窗”厚度（如下表所示）。實踐證明大礦批使用后，爐況穩(wěn)定性明顯好轉(zhuǎn)，高爐指標(biāo)穩(wěn)定提升，煤比穩(wěn)定在160kg/tfe以上。

2  上下部制度的調(diào)整

2.1  上部制度的調(diào)整優(yōu)化

B高爐自2014年7月開始取消中心加焦，布料模式由“中心加焦”向“平臺加漏斗”的方式轉(zhuǎn)變，消除了之前高爐過分依賴中心氣流的現(xiàn)象，而導(dǎo)致邊緣氣流長期過弱的現(xiàn)象。平臺加漏斗的布料模式是以中心氣流為主的同時，兼顧發(fā)展邊緣氣流的發(fā)展。日常操作中通過對比十字測溫各環(huán)帶的溫度，以及Z、W值的變化等來判斷兩道氣流的強弱；通過調(diào)整布料角度、環(huán)數(shù)等參數(shù)，使兩道氣流分布合理。2017年下半年，隨著B高爐煤比的不斷上升，邊緣氣流有增強趨勢，上部調(diào)整上通過提高邊緣負(fù)荷與礦焦距爐墻距離來穩(wěn)定邊緣氣流。四班操作通過觀察氣流變化，靈活調(diào)整料線，控制邊緣氣流。

2.2  下部制度的選擇

（1）風(fēng)口面積及風(fēng)速的選擇

下部調(diào)節(jié)對風(fēng)口回旋區(qū)的大小起決定作用，而回旋區(qū)的形狀和大小決定著爐缸初始煤氣流的分布，回旋區(qū)的深度越大，煤氣越向中心擴(kuò)展，爐缸徑向的溫度均勻性越好。B高爐根據(jù)實際爐況調(diào)整風(fēng)口面積的大小，與風(fēng)量使用相配合，使鼓風(fēng)動能保持在130~140kj/s的水平，實際風(fēng)速控制在260~270m/s，避免過高或過低的風(fēng)速及鼓風(fēng)動能對回旋區(qū)焦炭的影響。

（2）爐腹煤氣量的控制

隨著B高爐負(fù)荷增加，煤比不斷提升，為保證煤粉在高爐內(nèi)的燃燒率，必須保持足夠的氧過剩系數(shù)。因此，隨著煤比的提升，B高爐富氧率由2.5%逐步提高到4.0%左右，保證了氧過剩系數(shù)在1.05以上，提高了煤粉的燃燒率。同時，由于煤比和氧量的上升，爐腹煤氣量必然有所增加，高爐采取以氧換風(fēng)的方式來保持爐腹煤氣量的相對穩(wěn)定，隨著煤比上升，入爐風(fēng)量由6600-6650m3/min降低至6550m3/min左右，保證了爐腹煤氣量指數(shù)在62左右，與國內(nèi)的資料所述控制爐腹煤氣量指數(shù)在58-66[3]較為合適相適應(yīng)。

2.3  出鐵優(yōu)化，活躍爐缸

出鐵制度穩(wěn)定是影響渣液面的穩(wěn)定的關(guān)鍵性因素，保持合理的出鐵時間和重疊時間可以保持渣液面的穩(wěn)定進(jìn)而保持煤氣流一次分布的穩(wěn)定，B高爐自投產(chǎn)以來出鐵制度不斷地在摸索改進(jìn)中，但是單爐出鐵時間不穩(wěn)定，堵口重開現(xiàn)象多，日均爐次偏多，鐵口深度變化大等現(xiàn)象一直得不到解決。這種情況不僅增加了爐前工的勞動強度，而且對鐵口的維護(hù)，爐缸的工作狀態(tài)也會造成較大的影響，極大地限制了高爐的指標(biāo)提升及節(jié)能降耗；同時，頻繁的堵口重開對環(huán)境保護(hù)也不利。近年來B高爐為改善爐前出鐵，活躍爐缸，主要采取了以下措施。

（1）改變出鐵制度，縮小鉆桿直徑。從2017年下半年開始，隨著高爐各項指標(biāo)的提升，原有正間隔的出渣鐵制度已經(jīng)無法滿足高爐出鐵需求，同時由于水泵房冷卻能力有限，高爐冷卻水進(jìn)水溫度大幅上漲，直接影響到爐缸冷卻系統(tǒng)的冷卻能力，高爐爐缸各層側(cè)壁溫度升高，對爐缸的安全生產(chǎn)造成了不利的影響。為增加單爐鐵口出鐵時間，減少爐缸鐵水環(huán)流，高爐逐步縮小鉆桿直徑；同時增加出鐵重疊時間，保證渣鐵液面的相對穩(wěn)定。此外，由于鉆桿縮小，在鐵口深度不變的情況下，打泥量相對減少，可以減少進(jìn)入爐缸的泥量，對活躍爐缸有利。

（2）增加中心焦炭粒度，增強死料柱的透氣及透液性。一般認(rèn)為，爐缸內(nèi)鐵水流動方式有兩種，即透過死料堆流動和繞著死料堆流動。而死料堆滲透性較好時，通過死料堆流動的鐵水就更多，相應(yīng)地爐缸內(nèi)環(huán)流就會減少，這樣可以延緩鐵水爐缸側(cè)壁的侵蝕，增加高爐的使用效率。而中心死料堆的透液性的好壞很大程度上取決于入爐焦炭的粒度，中心焦炭粒度越大，相應(yīng)的死料柱粒度也會增加，對改善爐缸工作狀態(tài)起到積極的作用。

馬鋼的焦炭粒度（48.5mm左右）在國內(nèi)處于偏小的水平，2016年12月開始，在現(xiàn)有焦炭基礎(chǔ)上，通過調(diào)整1B、2B焦炭篩板的齒間距，將布入中心的焦炭粒度增加至50mm以上，很大程度地提高了中心死料柱粒度，增加了死料柱的透氣、透液性，對改善爐缸的工作狀況起到了積極的作用。

上述措施實施以后，爐缸工作狀態(tài)明顯好轉(zhuǎn)，鐵口出鐵時間明顯增加，堵口重開現(xiàn)象基本消除，日均鐵次由2016年上半年之前的日均12爐下降至目前的10爐左右，如下圖所示，為穩(wěn)定氣流及指標(biāo)提高打下了基礎(chǔ)。

3  量化精料管理

資料[4]顯示高爐渣量大，爐缸死料柱焦層中爐渣的積聚量增大，從而會影響高爐下部的煤氣流分布和風(fēng)口煤氣流向中心區(qū)的穿透。正因如此，國外高爐高煤比時也特別強調(diào)對渣比的控制，在高爐利用系數(shù)2.0左右時渣比一般在260-280kg/t。寶鋼高爐在噴煤比不斷提高的過程中，入爐渣量也在不斷地下降，在噴煤比200kg/t以上時，入爐渣比控制在270kg/t以下。如果考慮大噴煤時產(chǎn)生的未燃煤粉使軟熔帶焦窗的透氣性變差，它對上升煤氣流的不良作用被等量視作初渣，那么總的“渣量”也在320-340kg/t，稱為“概念渣比”。

通過對馬鋼B高爐的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸得出了渣比、概念渣比與煤比的關(guān)系，若保持概念渣比350kg/t（寶鋼332kg/t）進(jìn)行維持核算，則可得到以下煤比(PCR)和渣比(SV)對應(yīng)關(guān)系公式：

SV = 350 - 0.35×PCR

通過計算可得出B高爐不同煤比下所對應(yīng)的渣比情況（如表2）：

比較表2及圖3可以看出，從2017比基本相適應(yīng)，為煤比的提高創(chuàng)造了有利的原料條件。燃料方面則在正常保供的條件下，隨著負(fù)荷的提年至今渣比整體維持在285-294kg/tfe的水平，概念渣比穩(wěn)定在350kg/tfe的水平，與前面統(tǒng)計回歸的數(shù)據(jù)相高通過延長結(jié)焦時間來提高焦炭的熱態(tài)性能，為提煤比創(chuàng)造燃料條件。

4  處理效果

經(jīng)過近半年時間的努力，B高爐在礦批的使用上取得了較大的進(jìn)步，有之前的103-105t/ch左右提升到現(xiàn)在基本穩(wěn)定在110t/ch以上，及時在爐況波動情況下仍然能夠保持在108t/ch以上的礦批。同時，負(fù)荷、煤比產(chǎn)量都得到了很大的提升。具體指標(biāo)如下表3。

5  結(jié)語

(1）下部調(diào)整，在負(fù)荷煤比的提高的條件下，穩(wěn)定爐腹煤氣量使?fàn)t腹煤氣指數(shù)穩(wěn)定在58-59的水平，以減少爐腹煤氣量增加對一次氣流分布的影響，同時通過以氧換風(fēng)使氧過剩系數(shù)達(dá)到1.05左右，增加煤粉的燃燒率。同時配合上部料線及角度的調(diào)整，使邊緣氣流隨煤比的變化控制在合適范圍。使兩道氣流分布合理化。

（2）礦批達(dá)到115-119t/ch，根據(jù)資料顯示我們的礦批可以控制在112-124t/ch的范圍，從礦批調(diào)整對氣流的影響來看，B高爐目前的礦批仍處于礦批的緩變區(qū)，可以進(jìn)一步增大礦批，得到合適穩(wěn)定的 “焦窗”厚度，穩(wěn)定煤氣流分布。

（3）通過增加中心焦炭的粒度，增強死料柱的透氣、透液性，改善爐缸工作狀態(tài)，同時縮小鉆桿保證出鐵時間，減少爐次，降低消耗，保持渣鐵液面的相對穩(wěn)定，為指標(biāo)提升創(chuàng)造條件。

（4）通過對歷史數(shù)據(jù)的總結(jié)回歸，找出了渣比與煤比的關(guān)系，160-170kg/tfe的煤比渣比在285-290kg/tfe的水平，B高爐實際渣比基本控制在這個控制范圍，為煤比提高創(chuàng)造了條件，煤比進(jìn)一步提高渣比也應(yīng)進(jìn)一步降低，同時結(jié)焦時間的延長提高了焦炭的熱態(tài)強度，有利于指標(biāo)的提高。

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