田全勝

(河鋼集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠，河北宣化075100)

摘  要  介紹了宣鋼2#高爐為降低燃料比所采取的技術(shù)措施。通過控制爐型參數(shù)，合理的上下部調(diào)劑，低硅冶煉，經(jīng)濟(jì)噴煤，精料技術(shù)，高壓、高風(fēng)溫、高富氧率操作，優(yōu)化爐前出鐵組織等組合措施，宣鋼2#高爐的燃耗大幅下降，焦比降低6kg/t,煤比降低3kg/t,燃料比降低5kg/t,二次能源焦丁配加量提高了4kg/t,風(fēng)溫提高了28℃。在獲得可觀經(jīng)濟(jì)效益的同時，減少了噸鐵碳消耗，降低了環(huán)境污染，得到了很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

關(guān)鍵詞  高爐  燃耗  環(huán)保  冶煉

宣鋼2#高爐自開爐以來，經(jīng)過不斷攻關(guān)，在高爐操作上取得了重大突破。2#高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步優(yōu)化，產(chǎn)量提高，焦比下降，工序能耗降低，這僅是與2#高爐自身以往比較，而與河鋼集團(tuán)內(nèi)部、全國同行業(yè)先進(jìn)水平比較，還有較大的差距，CO2排放量較高，不能實(shí)現(xiàn)低碳煉鐵；各種能源介質(zhì)消耗也有較大的差距。為進(jìn)一步降低高爐燃料消耗，充分利用節(jié)能設(shè)備、節(jié)能工藝，提高二次能源和固體廢棄物的利用，降低煉鐵成本，提高宣鋼公司整體競爭力，2#高爐在操作方面又進(jìn)行了一系列的優(yōu)化，并取得了很好的效果。

1  優(yōu)化高爐操作

1.1  控制爐型，維持高爐長期穩(wěn)定順行

2012年10月份2#高爐轉(zhuǎn)順后，觀察各部溫度的變化，建立符合宣鋼原料條件的爐型的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是進(jìn)入2016年10月份以來，對爐型參數(shù)提出了更高的要求。隨著2#高爐順行期限的延長，不斷對爐型參數(shù)進(jìn)行修正，以保良性循環(huán)。爐型標(biāo)準(zhǔn)見表1。

某項爐型參數(shù)出現(xiàn)跑偏時，通過上部調(diào)劑結(jié)合中部調(diào)劑進(jìn)行調(diào)整，以進(jìn)一步提高爐況的穩(wěn)定性，提高爐況對外圍條件的適應(yīng)能力。延長高爐順行期限是宣鋼2#高爐實(shí)現(xiàn)低碳煉鐵的基礎(chǔ)。

冷卻水量的調(diào)整要求：當(dāng)壁體溫度或水溫差偏離正?？刂茦?biāo)準(zhǔn)及時進(jìn)行水量的增減，保持渣皮相對穩(wěn)定，保持規(guī)整的操作爐型。銅冷卻壁熱面的渣皮保護(hù)層厚度適當(dāng)并穩(wěn)定，能夠減少銅冷卻壁區(qū)域熱損失和保持合理操作爐型。如渣皮結(jié)厚或大量脫落，破壞操作爐型，引起上部散料層溫度波動，容易造成爐況波動，因此，操作爐型管理對保證高爐爐況穩(wěn)定順行具有重要意義。根據(jù)高爐風(fēng)量、爐體各部熱負(fù)荷、水溫差，控制水量3000±200t/h。通過控制操作爐型，保持爐況長期穩(wěn)定順行，并為進(jìn)行低硅冶煉、進(jìn)一步降低燃耗奠定基礎(chǔ)。

2016年冬季燒結(jié)生產(chǎn)使用直供料期間，由于燒結(jié)礦成分波動較大，導(dǎo)致燒結(jié)礦理化性能波動大，使上部溫度波動，爐體熱負(fù)荷升高，及時采取抑制邊緣氣流的上部裝料制度，或邊緣加礦或邊緣減焦，或外揚(yáng)角度，同時減輕焦炭負(fù)荷，改善料柱透氣性，縮小礦批，保證一定的料速，焦比控制在370~380kg,爐型參數(shù)很快回歸正常，爐況快速恢復(fù)。

1.2  高爐下部調(diào)劑

下部調(diào)劑的標(biāo)準(zhǔn)是提高風(fēng)速、提高鼓風(fēng)動能，鼓風(fēng)動能要達(dá)到12000~13500kg·m/s,風(fēng)口回旋區(qū)向爐缸中心延伸，打透中心，均勻爐缸圓周工作，0從高爐下部保證足夠的中心氣流，控制合適的風(fēng)口回旋區(qū)，保證初始煤氣流分布合理，活躍爐缸，提高高爐抵御外圍條件變化的能力。2016年1月份全1開風(fēng)口作業(yè)，風(fēng)口面積0.3248m2,由于鼓風(fēng)動能未能達(dá)到打透爐缸中心的目的，爐況穩(wěn)定性變差，被迫堵一個風(fēng)口作業(yè)，送風(fēng)風(fēng)口面積為0.3153m2,鼓風(fēng)動能達(dá)到了12500~13500kg·m/s,爐缸進(jìn)一步活躍，2#高爐具備了進(jìn)一步降低燃料消耗的條件。

1.3  高爐上部調(diào)劑

高爐裝料制度的作用是根據(jù)送風(fēng)制度，選擇合理布料參數(shù)，使煤氣流分布合理，提高煤氣利用率，形成“平臺+淺漏斗”的料面，既不主張發(fā)展邊緣，也不強(qiáng)調(diào)過分發(fā)展中心。形成有利于高爐穩(wěn)定順行的料面形狀是高爐上部調(diào)劑的目標(biāo)。而料面形狀必須與下部的送風(fēng)制度相匹配才能實(shí)現(xiàn)高爐長期的穩(wěn)定順行。宣鋼2#高爐基本的上部裝料制度是礦批60t,料速54±2批，料線1500mm,裝法為αk42(4)40(3)37.5(2)35(2)J43(3)40(3)37.5(3)34(3.5)27(3.5)。此上部裝料制度特點(diǎn)是邊緣負(fù)荷重，礦批小，料速快，焦比高，煤比低，中心部位焦量多，對外圍適應(yīng)能力不強(qiáng)，爐況穩(wěn)定性不盡人意，進(jìn)一步強(qiáng)化冶煉降低焦比難度較大。

1.4  低硅冶煉

熱渣制度的調(diào)整、控制要求是保證充沛的渣鐵熱量和良好流動性，促進(jìn)爐缸工作的進(jìn)一步改善。宣鋼2#高爐控制鐵水溫度在1490~1510℃，保證了熱量收支平衡和高爐安全運(yùn)行。由于宣鋼入爐原料中TiO2含量相對偏高，據(jù)有關(guān)資料介紹，當(dāng)生鐵中[Ti]含量達(dá)到0.080%以上時將會起到護(hù)爐作用，或多或少的會影響爐缸工作狀態(tài)。為了降低鈦還原帶來的弊端，在保證充沛的渣鐵熱量前提下，降低生鐵含[Si]至0.25%~0.40%(原來為0.35%~0.50%),最大限度地降低生鐵含[Ti],保持良好渣鐵流動性。由于降低了生鐵含[Si]量，為了保證爐缸充沛的熱量，提高爐渣堿度至1.10~1.20倍。

1.5  經(jīng)濟(jì)噴煤

為了實(shí)現(xiàn)低燃料比低碳煉鐵，必須實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)噴煤比，即提高噴煤比不增加燃料比、提高噴煤比高爐除塵灰含碳量不上升。經(jīng)濟(jì)噴煤比是最低焦比、最低燃料比、最高利用系數(shù)下的噴煤比。為了實(shí)現(xiàn)低碳冶煉、經(jīng)濟(jì)噴煤，宣鋼2#高爐富氧率由3.0%提高至3.8%,風(fēng)溫由1100℃提高至1150℃，風(fēng)口前的理論燃燒溫度提高至2350~2400℃之間，為風(fēng)口前的煤粉充分燃燒創(chuàng)造了良好的條件，確保了較高的噴煤置換比。高爐上下部操作制度調(diào)整匹配，氣流分布均勻穩(wěn)定后，在高爐降低焦比過程中，實(shí)現(xiàn)了降低焦比降低燃料比，高爐煤比替代焦比，從而實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)噴煤。

1.6  精料技術(shù)

高質(zhì)量的燒結(jié)礦能較好地滿足高爐生產(chǎn)的要求，為高爐生產(chǎn)提供精料是高爐長期穩(wěn)定順行、降低燃料消耗、實(shí)現(xiàn)低碳煉鐵的物質(zhì)基礎(chǔ)。燒結(jié)生產(chǎn)通過料面壓料，調(diào)整焦粉、煤粉配比以及合適的燃料粒度，制定合理的入燒原料結(jié)構(gòu)，根據(jù)燒結(jié)礦成分微調(diào)高低硅含量的礦粉，以及改善進(jìn)場鈣鎂灰質(zhì)量，保證了燒結(jié)礦成分的穩(wěn)定，進(jìn)而保證了燒結(jié)礦質(zhì)量。通過分析高爐穩(wěn)定順行期間燒結(jié)礦質(zhì)量變化對爐況的影響，連續(xù)統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)，查找對應(yīng)關(guān)系，結(jié)合燒結(jié)生產(chǎn)情況，2016年1月份對燒結(jié)礦成分提出新要求：SiO2含量5.4%~5.8%,FeO含量9.0%~10.0%,燒結(jié)礦堿度2.1~2.3倍。

穩(wěn)定煤粉質(zhì)量。由于煤粉的揮發(fā)分、固定碳波動較大，影響高爐下部熱制度的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響高爐爐況的長期穩(wěn)定性，導(dǎo)致高爐燃料消耗升高，不利于宣鋼2#高爐低碳環(huán)保煉鐵。為了穩(wěn)定煤粉質(zhì)量，與采購分公司、物流公司等單位協(xié)調(diào)，從貨源、進(jìn)廠驗(yàn)質(zhì)、配煤、噴吹等過程加強(qiáng)管理，改造配煤計量等部分設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了煤粉質(zhì)量的改善，穩(wěn)定了煤粉質(zhì)量。

1.7  高壓、高風(fēng)溫、高富氧率操作

2#高爐爐頂壓力215kPa,維持壓差≤170kPa,減緩了爐內(nèi)煤氣流速，進(jìn)一步改善了爐況順行和提高了煤氣能量利用，發(fā)展?fàn)t內(nèi)間接還原，抑制直接還原，減少爐塵吹出量，促進(jìn)爐溫穩(wěn)定并逐步降低，保證高爐進(jìn)一步強(qiáng)化冶煉。

高風(fēng)溫主要是通過廉價的煤氣燃燒獲得的，它增加高爐的下部熱量，并改善煤粉在風(fēng)口前的燃燒狀態(tài)，提高煤粉的置換比，有利于降低高爐的燃料比。為了提高風(fēng)溫，根據(jù)宣鋼煤氣平衡狀況，各高爐按照公司有關(guān)管理規(guī)定按時換爐，如不能按時換爐及時與有關(guān)單位協(xié)調(diào)；利用空氣煤氣雙預(yù)熱，提高煤氣空氣溫度；摻燒轉(zhuǎn)爐煤氣提高煤氣熱值；充分利用自動燒爐技術(shù)，控制合理的空燃比，降低空氣煤氣消耗；加強(qiáng)熱風(fēng)工的技能培訓(xùn)，提高操作水平。

增加富氧率有利于提高噴吹煤粉的燃燒率，減少未燃煤粉對高爐爐況不利影響，降低灰鐵比和燃料比。宣鋼2#高爐富氧率由3.0%提高至3.8%。

1.8  優(yōu)化爐前出鐵組織

為了減緩因鐵口布置造成的爐缸工作不均勻性對高爐降低燃料消耗的影響，通過改造澆筑模具和提高施工質(zhì)量，提高大墩、鐵鉤的使用壽命。熱修補(bǔ)技術(shù)，某一個鐵口連續(xù)出鐵，優(yōu)化出鐵組織和修補(bǔ)大墩，盡量使用1#、3#鐵口或2#、3#鐵口（即南北對出）,減少1#、2#號鐵口同時使用的時間，以進(jìn)一步提高爐缸圓周工作的均勻性，保持爐況長期穩(wěn)定順行。

上述技術(shù)措施的成功實(shí)施，使宣鋼2#高爐爐況穩(wěn)定性明顯改善，實(shí)現(xiàn)了長期穩(wěn)定順行，具備了降低燃料比條件。2#高爐下部送風(fēng)制度部分參數(shù)見表2。

2  發(fā)揮節(jié)能設(shè)備和節(jié)能工藝的作用

宣鋼2#高爐煤氣處理系統(tǒng)采用干法除塵工藝。由于宣鋼2#高爐經(jīng)過系統(tǒng)地調(diào)整后，爐況穩(wěn)定性大大改善，對外圍條件的適應(yīng)能力提高，減風(fēng)現(xiàn)象大大減少，爐頂壓力比較穩(wěn)定，干法除塵余壓發(fā)電設(shè)備(TRT)較濕法的噸鐵發(fā)電量提高，提高了二次能源的利用效率，從根本上解決了二次水污染及污泥處理問題，減少了環(huán)境污染，為進(jìn)一步加快宣鋼節(jié)能減排、建設(shè)環(huán)境友好型企業(yè)起到積極作用。

節(jié)能設(shè)備和工藝的利用有效地降低了高爐能源消耗。由于爐況穩(wěn)定順行，爐頂溫度低于200℃，杜絕了爐頂打水；爐頂布料準(zhǔn)確率提高后，不再用氮?dú)膺M(jìn)行二次均壓。TRT余壓發(fā)電技術(shù)是通過透平機(jī)將高爐爐頂煤氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，再由機(jī)械能轉(zhuǎn)為電能的裝置，是煉鐵余壓利用一項很好的節(jié)能措施。

3  二次能源和固廢的回收利用

高爐除塵灰和煤氣除塵灰中含有大量的碳和鐵元素，重力除塵灰、旋風(fēng)除塵灰經(jīng)過廠內(nèi)運(yùn)輸用于燒結(jié)原料，干法除塵灰經(jīng)過脫鋅后再次返回?zé)Y(jié)原料，不僅節(jié)約了成本，還有效地減少了污染。小塊焦為高爐焦槽下篩網(wǎng)的篩下物，宣鋼2#高爐槽下設(shè)有小塊焦回收系統(tǒng)，粒度大于10mm的小塊焦回收，以礦焦混裝形式入爐回收利用，小于10mm的小塊焦用于燒結(jié)燃料。小塊焦的回收利用是提高煉鐵能源利用率的有效途徑。生產(chǎn)實(shí)踐表明，一定比例的小塊焦使用比例有利于高爐的穩(wěn)定順行。因此，小塊焦的回收利用對高爐冶煉和降低能耗具有明顯的效果。

4  優(yōu)化效果

4.1  提高了TRT發(fā)電量

由于宣鋼2#高爐爐況順行程度明顯改善，爐況順行周期延長，爐頂壓力能維持較高水平并比較穩(wěn)定，有利于提高TRT發(fā)電量，2105年發(fā)電量為28 599.57萬kW·h,2016年發(fā)電量為30106.3萬kW·h,增加發(fā)電量1506.73萬kW·h。

4.2  增加小塊焦消耗

2015年月均外加小塊焦552.44t,2016年月均外加小塊焦722.75t,月均增加170.31t,充分利用了二次能源。

4.3  技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)改善

宣鋼2#高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步改善，見表3。

由表3可以看出，與2015年比較，2016年宣鋼2#高爐利用系數(shù)提高0.003t/m3·d,焦比降低6kg/t,煤比降低3kg/t,燃料比降低5kg/t。2#高爐降低了燃料消耗，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)噴煤，實(shí)現(xiàn)了低碳環(huán)保煉鐵。

5  結(jié)語

通過開展攻關(guān)活動，推動了宣鋼煉鐵技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)管理水平的提高，降低了生鐵成本，減少了CO2、SO2排放。充分利用二次能源和廢棄物，減少場地占用，實(shí)現(xiàn)了低碳環(huán)保煉鐵，實(shí)現(xiàn)了綠色發(fā)展。