夏建國(guó)   宋  文

(寶武集團(tuán)鄂城鋼鐵公司)

摘 要 鄂鋼6號(hào)高爐因大量使用品位低、有害元素高的原料,導(dǎo)致操作爐型發(fā)生變化,爐況頻繁波動(dòng),煤氣流分布不穩(wěn)。從上部調(diào)劑、下部調(diào)劑、精料方針和加強(qiáng)日常管理等方面進(jìn)行調(diào)整,使高爐恢復(fù)順行,煤氣流分布合理。自2017年4月開(kāi)始,6號(hào)高爐各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有較大提升,且能長(zhǎng)期穩(wěn)定在較好水平,煤氣利用率提高至48%以上,燃料比下降到520kg/左右。

關(guān)鍵詞  高爐 操作制度 上部調(diào)劑 下部調(diào)劑 煤氣流分布

鄂鋼6號(hào)高爐(1800m3) 2013年4月投產(chǎn)后,爐況順行。但在2015年鋼鐵行業(yè)困難時(shí)期,因大量使用品位低、有害元素高的原料,爐內(nèi)堿金屬和Zn有害元素富集,導(dǎo)致操作爐型發(fā)生變化,自2016年4月起,爐況頻繁波動(dòng),煤氣流分布不穩(wěn),之前的操作制度嚴(yán)重不適應(yīng)高爐生產(chǎn)。

1  爐況波動(dòng)的表征及原因

1.1  爐況波動(dòng)的表征

6號(hào)高爐爐況波動(dòng)的主要表征如下【1】:

(1)煤氣流分布不穩(wěn),爐體熱負(fù)荷波動(dòng)大,爐身渣皮頻繁脫落,冷卻壁水溫差頻繁超過(guò)7℃;

(2)風(fēng)壓不穩(wěn)、風(fēng)量經(jīng)常萎縮,探尺走勢(shì)較差;

(3)爐墻溫度大幅度波動(dòng),每日三次以上的邊沿管道,透氣性指數(shù)劇烈波動(dòng);

(4)爐缸工作狀況變差,兩鐵口出鐵不均勻,出鐵時(shí)間變短,鐵口維護(hù)難度增加;

(5)鐵水溫度下降,鐵水物理熱與鐵水[Si]動(dòng)大且難以控制;

(6)焦比和燃料比大幅度升高,產(chǎn)量下降;

(7)風(fēng)口小套破損率明顯上升;

(8)爐況穩(wěn)定性差,主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差(見(jiàn)表1)。

1.2  爐況波動(dòng)的原因

(1)燒結(jié)礦粒級(jí)偏小(小于10mm的燒結(jié)礦占35%以上),且料罐下沿到布料溜槽礦焦落點(diǎn)凈高8.5m,造成在槽下經(jīng)過(guò)篩分處理后的原料在爐頂再次摔打,入爐料粒級(jí)變小,影響料柱透氣性。

(2)6號(hào)高爐采用光面溜槽,且轉(zhuǎn)速較快(6s/圈),觀察布料時(shí)有1/3原料拋灑到溜槽外,不是沿著溜槽布在矩陣要求的圓弧上。

(3)6號(hào)高爐軟水冷卻能力不足,僅滿足高爐理論熱負(fù)荷。在實(shí)際生產(chǎn)中邊沿氣流一旦偏多,爐壁熱負(fù)荷升高時(shí),會(huì)引起軟水進(jìn)水溫度升高,造成渣皮脫落后再次形成穩(wěn)定渣皮時(shí)間較長(zhǎng),致使操作爐型經(jīng)常發(fā)生變化,出現(xiàn)邊沿局部氣流不足或過(guò)多而易形成管道。

2  操作制度的調(diào)整

在爐況波動(dòng)時(shí),高爐操作制度的調(diào)整是以煤氣流分布為核心。而調(diào)整煤氣流分布的方式主要有三種:一是疏松邊沿穩(wěn)定中心;二是疏松中心穩(wěn)定邊沿;三是同時(shí)疏松邊沿與中心。最終需煤氣流分布與原料、爐型相匹配,從而使?fàn)t況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。結(jié)合上述原因分析,6號(hào)高爐操作制度的調(diào)整采取“活躍中心、穩(wěn)定邊沿”的指導(dǎo)思想。

2.1  上部調(diào)劑

利用休風(fēng)時(shí)機(jī)觀察爐況波動(dòng)時(shí)料面如圖1 (a)所示,其對(duì)應(yīng)的爐喉煤氣流分布如圖1(b)所示。該類(lèi)型煤氣流分布是邊沿和中心兩股氣流相對(duì)均勻,在原料質(zhì)量好時(shí),煤氣利用率較高,各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好(如2016年1月);在原燃料質(zhì)量差時(shí),中心氣流易減弱,邊沿氣流增加,出現(xiàn)管道和爐缸中心堆積,爐況順行變差乃至失常(如2016年2月)。

在“活躍中心、穩(wěn)定邊沿”指導(dǎo)思想落實(shí)過(guò)程中,布料制度有代表性的調(diào)整過(guò)程見(jiàn)表2。調(diào)整后的爐頂料面,逐步向如圖1(c)所示演變,最終形成如圖1(d)所示的爐喉煤氣流分布,即合適的平臺(tái)寬度和較深的漏斗型料面[2),邊沿氣流穩(wěn)定,中心氣流充沛的適應(yīng)6號(hào)高爐操作爐型的煤氣流分布類(lèi)型。

2017年4月,利用休風(fēng)機(jī)會(huì),檢測(cè)出6號(hào)高爐料線1.5 m時(shí)礦焦碰撞點(diǎn)溜槽傾角為38.5o因而最大傾角按37.5o-38.5o來(lái)調(diào)整布料矩陣。經(jīng)過(guò)多次小幅度調(diào)整矩陣,最終形成了較為適合6號(hào)高爐當(dāng)前爐型的基礎(chǔ)裝料制度:礦批56t,角差9.5o/12.5o料線1.5m,布料矩陣見(jiàn)表3。該矩陣使用后管道消除,冷卻壁水溫差穩(wěn)定在3.5 ~5.0℃,渣皮穩(wěn)定,煤氣利用率提高。

2.2  下部調(diào)劑

隨著布料矩陣的優(yōu)化,下部送風(fēng)制度、熱制度要與上部裝料制度相匹配。

(1)送風(fēng)制度。風(fēng)量逐漸增大,易出現(xiàn)中心過(guò)吹、煤氣利用率低等負(fù)面效應(yīng),故維持合適的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能至關(guān)重要。為此,擴(kuò)大進(jìn)風(fēng)面積,增加富氧和提高煤比相結(jié)合,控制合適的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能。

將3個(gè)原戴有內(nèi)徑90mm內(nèi)襯的風(fēng)口小套恢復(fù)成內(nèi)徑120mm,進(jìn)風(fēng)面積由0.279m2逐步增加到0.294 m2(見(jiàn)表4),風(fēng)量由4200 m/min增大到4400 m/min,實(shí)際風(fēng)速250m/s以上,礦批擴(kuò)大至56t,穩(wěn)定氣流,提高煤氣利用率。

(2)熱制度。爐缸工作均勻、活躍是爐況順行、煤氣流分布穩(wěn)定的保證[3]。6號(hào)高爐活躍爐缸的措施主要是維持爐缸熱量的充沛和合適的爐渣堿度,嚴(yán)守中型高爐鐵水物理熱不低于1470℃的下限,1490- 1510℃是經(jīng)濟(jì)而合適的溫度區(qū)間,防止連續(xù)熱量不足引起爐缸堆積而造成爐況波動(dòng),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行低硅治煉。

降低[Si]含量,可使高爐高產(chǎn)、節(jié)焦、低耗、降低生鐵成本;同時(shí)可減少轉(zhuǎn)爐渣量,取得良好經(jīng)濟(jì)效益。降低[Si]含量的方法: ①降低焦比,減少焦炭灰分入爐,提高礦石入爐品位,減少入爐Si0,量,降低硅源;②選用高頂壓、大富氧等有利于高溫區(qū)下移的措施和操作制度,保證爐缸熱量及鐵水溫度,減少sio2的還原。具體措施:①爐頂壓力由2016年的220kPa提高到現(xiàn)在的230kPa: ②在原料條件穩(wěn)定爐況順行的情況下提高焦炭負(fù)荷,由2016年最好的4.2左右提高到現(xiàn)在的4.5左右,并能長(zhǎng)期保持③提高富氧率,由2016年的2.3%左右提高到現(xiàn)的3.5%左右。經(jīng)這些調(diào)整后,6號(hào)高爐現(xiàn)在生鐵[Si]長(zhǎng)期穩(wěn)定在0.3% ~0.4% ,爐渣堿度控制在1.21左右,保證渣鐵流動(dòng)性良好的同時(shí)提高生鐵質(zhì)量。

2.3  精料方針

高爐煉鐵通過(guò)長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐得出“七分原料,三分操作”的理念,充分說(shuō)明入爐原燃料對(duì)高爐生產(chǎn)的重要影響,確保高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行,強(qiáng)化精料方針尤為重要。這段時(shí)間以來(lái),主要采取以下措施提高入爐原燃料質(zhì)量:①增加燒結(jié)優(yōu)質(zhì)煤比例,采用厚料層低料速,提高燒結(jié)礦質(zhì)量;2原料場(chǎng)對(duì)塊礦進(jìn)行篩分后再帶入礦倉(cāng),減少入爐塊礦粉末;③督促現(xiàn)場(chǎng)均勻帶礦和均勻用礦,確保帶料時(shí)礦倉(cāng)高度4m以上,減少原料入倉(cāng)時(shí)的摔打;④優(yōu)化焦化配煤結(jié)構(gòu),提高焦炭質(zhì)量,要求焦炭M10由7.0%左右降低到6.0%左右。

2.4  加強(qiáng)日常管理

(1)爐外管理。隨著爐況的穩(wěn)定,高爐日產(chǎn)量逐步提高,爐外及時(shí)出盡渣鐵變得尤為重要。制訂爐外鐵口維護(hù)相關(guān)獎(jiǎng)懲制度,加強(qiáng)泥套的管理和維護(hù),杜絕冒泥現(xiàn)象,確保鐵口深度在2.8~3.0m,不能隨意減少打泥量,確保泥包穩(wěn)定。2017年5月通過(guò)環(huán)保炮泥的引進(jìn)和使用,炮泥質(zhì)量得以改善,出鐵時(shí)間延長(zhǎng),出鐵次數(shù)由每班5爐減少至4爐,炮泥使用單耗降低30%左右,既改善了爐前出鐵環(huán)境,又降低了爐前勞動(dòng)強(qiáng)度。

(2)減少休風(fēng)率。加強(qiáng)設(shè)備管理、推進(jìn)風(fēng)口煤槍改進(jìn),降低高爐休風(fēng)率。針對(duì)高爐生產(chǎn)節(jié)奏快、原燃料運(yùn)輸線路長(zhǎng)、設(shè)備關(guān)鍵部件工作環(huán)境惡劣等特點(diǎn),從自身實(shí)際出發(fā),加強(qiáng)設(shè)備管理,減少因設(shè)備故障導(dǎo)致的休風(fēng)。①?gòu)?qiáng)化設(shè)備專(zhuān)檢人員責(zé)任意識(shí),為高爐設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障;②利用生產(chǎn)間隙,對(duì)有隱患的設(shè)備進(jìn)行更換及處理,如利用周末時(shí)間對(duì)相下返礦4號(hào),5號(hào)皮帶機(jī)座進(jìn)行更換,效果良好,確保了槽下上料系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行;③合理利用生產(chǎn)間隔，對(duì)爐前開(kāi)口機(jī)鏈帶及夾鉗進(jìn)行更換處理,確保爐前設(shè)備生產(chǎn)順暢;④熱風(fēng)爐煤氣預(yù)熱器兩端插盲板并組織焊補(bǔ),減少煙氣中CO含量等。

同時(shí),對(duì)關(guān)鍵設(shè)備建立檔案,定期維保更換,如爐頂布料溜槽磨損的及時(shí)更換,槽下主供料皮帶磨穿漏料的更換等,截至2017年8月,因設(shè)備原因影響的無(wú)計(jì)劃休風(fēng)為零。另外,通過(guò)對(duì)近兩年風(fēng)口小套破損統(tǒng)計(jì)和分析,發(fā)現(xiàn)高爐風(fēng)口小套破損80%以上是煤粉沖刷導(dǎo)致的。煤粉沖刷小套主要原因是煤槍受熱變形彎曲,煤槍口偏向風(fēng)口小套內(nèi)壁,使部分煤粉摩擦風(fēng)口小套內(nèi)壁而刷破。為此采取以下措施:①用外徑25 mm的厚壁煤槍替換外徑16mm的薄壁煤槍提高煤槍耐熱性;②在煤槍尾部額外接入中壓氮?dú)?增加煤槍內(nèi)氮?dú)饬坷鋮s煤槍,減少煤槍變形; ③要求配管工多巡視風(fēng)口,發(fā)現(xiàn)煤槍刷套及時(shí)調(diào)整;④引進(jìn)尾部有耐磨料的風(fēng)口小套,減少風(fēng)口小套磨破的發(fā)生?，F(xiàn)在每月因更換風(fēng)口小套而休風(fēng)的時(shí)間不超過(guò)3h。

3  生產(chǎn)效果

通過(guò)上下部調(diào)劑,形成了中心氣流較強(qiáng),邊沿氣流穩(wěn)定的適合6號(hào)高爐的煤氣流類(lèi)型,自2017年4月開(kāi)始,6號(hào)高爐各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有較大提升,且能長(zhǎng)期穩(wěn)定在較好水平。尤其是5-7月西區(qū)焦化干焦?fàn)t檢修時(shí)期,6號(hào)高爐使用50%水熄焦+10%落地焦配40%干熄焦的原燃料結(jié)構(gòu)(水熄焦、落地焦水分重,M40和熱強(qiáng)度比干熄焦差)。在此情況下，堅(jiān)決執(zhí)行以“活躍中心、穩(wěn)定邊沿”的指導(dǎo)思想,在摸索出的基礎(chǔ)矩陣上進(jìn)行小幅度調(diào)整,穩(wěn)定煤氣流分布,確保高爐穩(wěn)定、順行、高產(chǎn)、低耗。2017年1-8月高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表5

4  結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)不斷摸索、分析、總結(jié),鄂鋼6號(hào)高爐探索出與爐型相匹配的操作制度,煤氣流分布得以優(yōu)化,高爐風(fēng)量、透氣性及鼓風(fēng)動(dòng)能相應(yīng)提高。高爐風(fēng)量由2016年的4200 m3/min提高到2017年8月的4400m3/min以上,煤氣利用率上升到48.8%以上,燃料比下降到520kg/t左右,達(dá)到了1800 m3高爐基本的操作水平,形成了穩(wěn)定的平臺(tái)加漏斗型料面。在目前的原燃料條件下,6號(hào)高爐各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了較好水平。

5  參考文獻(xiàn)

[1]  柏德春,陳開(kāi)泉,廖經(jīng)文,等,韶鋼3200 m3高爐煤氣流分布控制的優(yōu)化[J].煉鐵,2013,32(3):46-48.

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