王連昌  盧保軍  楊  雷

(山東鋼鐵集團日照有限公司）

摘  要  山鋼日照公司1號5100m3高爐開爐一年后，為提高煤氣利用率、降低高爐燃料比，開展了中心加焦布料模式的摸索。經(jīng)過調(diào)整原中心焦炭角度，逐步形成“平臺+漏斗”的布料模式，煤氣利用率提高到50%以上，燃料比降低到500kg/t以下，取消中心加焦實踐取得成功。

關(guān)鍵詞  大型高爐  中心加焦  煤氣利用率  燃料比

山鋼日照公司1號高爐，有效容積5100m3，爐缸直徑14.6m，死鐵層深度3.6m，高爐設(shè)4個鐵口，采用雙矩形出鐵場，兩出鐵場對稱布置。每個出鐵場設(shè)有兩個鐵口，每個鐵口設(shè)有獨立的液壓泥炮、液壓開鐵口機、液壓移蓋機、鐵水?dāng)[動溜槽，泥炮和開口機同側(cè)布置。1號爐于2017年12月18日送風(fēng)點火。2018年1月13日，日產(chǎn)量突破萬噸。2018年1月平均日產(chǎn)9784.7 t/d，爐況穩(wěn)定順行。

山鋼日照公司是山鋼集團新建基地，設(shè)備從投產(chǎn)到穩(wěn)定運行需要時間磨合。在設(shè)備磨合期間，穩(wěn)定的外圍條件無法得到有效保障。為了減少外圍波動對高爐的影響，1號高爐采用中心加焦布料模式開爐，并在開爐后持續(xù)采用該布料模式生產(chǎn)。開爐達產(chǎn)順利，爐況持續(xù)穩(wěn)定順行，2018年主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)見表1。2018年1號高爐燃料比517.3kg/t，煤氣利用率46.7%，較國內(nèi)先進指標(biāo)有較大差距。

1  取消中心加焦前高爐狀態(tài)

2019年以來，1號高爐爐況順行程度良好，經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)見表2。1～4月平均燃料比514.3kg/t，煤氣利用率46.5%。由于中心加焦，中心煤氣流旺盛，2018年1月～2019年4月中心溫度平均610.1℃，布料前中心溫度可達850℃以上。在長期高溫煤氣流沖刷和烘烤下，布料溜槽平均使用壽命167.7天，遠(yuǎn)低于設(shè)計壽命300天。圖1為使用220天布料溜槽破壞狀況，由圖1可以看出由于長期的高溫烘烤和熱震，溜槽結(jié)構(gòu)螺栓已經(jīng)全部斷裂滑脫，溜槽有隨時斷裂的危險。鑒于高爐指標(biāo)和設(shè)備情況，決定采取去中心加焦模式的布料制度。

2  取消中心加焦的過程

在學(xué)習(xí)和借鑒了其他鋼鐵企業(yè)去中心加焦的經(jīng)驗后，1號高爐開始進行去中心加焦模式的摸索。經(jīng)過討論和研究，4月24日開始進入去中心加焦進程。之前1號高爐基本布料矩陣為：C10（2）9（3）8（3）7（3）6（3）5（2）4（2）1（4）O10（2）9（3）8（3）7（3）6（2）5（2），其中心焦比例為18.2%，邊緣焦炭比例為22.7%，雙開氣流模式。

去中心加焦模式開始后，逐步增大內(nèi)環(huán)焦角度，內(nèi)環(huán)焦角度11°→23°；適當(dāng)加重邊緣負(fù)荷，邊緣焦炭比例22.7%→19%；逐步減少內(nèi)環(huán)焦炭比例，18.2%→9.5%；視透氣性差逐步縮小礦矩陣角差，礦矩陣角差11°→9°。到5月2日，布料矩陣調(diào)整為：C9（4）8（3）7（3）6（3）5（3）4（3）3（2）O9（2）8（3）7（3）6（3）5（2）。

在此過程中，爐況表現(xiàn)較差，入爐風(fēng)量和煤氣利用率波動劇烈，入爐風(fēng)量和煤氣利用率趨勢見圖2所示。壓量關(guān)系穩(wěn)定性差，為了控制壓差在合理范圍內(nèi)，頻繁加減風(fēng)，冷風(fēng)流量每小時平均6341～7438m3/min。爐體靜壓波動頻繁，每次靜壓突升都伴隨有管道氣流，導(dǎo)致煤氣利用率波動劇烈。維持到5月4日，爐況沒有根本性好轉(zhuǎn)，為保證計劃休風(fēng)順利進行，被迫改回原中心加焦布料矩陣。

5月8日8:00～5月9日16:00計劃檢修32小時，復(fù)風(fēng)直接采用去中心加焦矩陣： C9（4）8（3）7（3）6（3）5（3）4（3）3（2）O9（2）8（3）7（3）6（3）5（2）4（1）。

較5月2日矩陣，內(nèi)環(huán)焦角度23°→17°；提高內(nèi)環(huán)焦比例9.5%→19%；增大礦矩陣角差9°→11°。

復(fù)風(fēng)順利，4小時風(fēng)量加全，壓量關(guān)系穩(wěn)定。經(jīng)過3個冶煉周期后，十字測溫顯示中心溫度240℃，次中心環(huán)平均溫度210℃，溫度差偏小，爐內(nèi)反應(yīng)中心漏斗較淺，中心氣流偏弱。5月10日13:00礦石布料角度外推1°，并分兩次外推內(nèi)環(huán)焦角度17°→19°，至5月18日，矩陣調(diào)整為：C9（4）8（3）7（3）6（3）5（3）4（3）3（2）O9（2）8（3）7（3）6（3）5（2）4（1）。

5月14日以后，隨著取消中心加焦進程的持續(xù)進行，煤氣利用率呈明顯上升趨勢，由46.5%上升到50.5%，入爐大焦比由345kg/t下降到314kg/t，燃料比由513kg/t下降到485kg/t，煤氣利用率及燃料比推移圖如圖3所示。冷風(fēng)流量由7280m3/min提高到7450m3/min，高爐壓差由196.6kPa下降到179.6kPa，高爐冷風(fēng)流量與壓差推移圖如圖4所示。隨著煤氣利用率提高，入爐風(fēng)量的增加，中心溫度由475℃下降到315℃，具體曲線如圖5所示。

中心加焦取消后，高爐冷風(fēng)風(fēng)量持續(xù)維持±7450m3/min，煤氣利用±50.5%，入爐燃料比±485kg/t，日產(chǎn)量±10500t，高爐經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)有很大提升，達到國內(nèi)先進水平。高爐順行程度較取消中心加焦前有很大提高，取消中心加焦實踐取得成功。

3  取消中心加焦所采取的措施

3.1  優(yōu)化原燃料質(zhì)量

原燃料是高爐冶煉的基礎(chǔ)。質(zhì)量優(yōu)良且穩(wěn)定的原燃料是高爐生產(chǎn)順行、指標(biāo)先進的基礎(chǔ)和客觀要求。尤其是大型高爐，對原燃料條件的要求更為苛刻。

（1）提高焦炭質(zhì)量

焦炭是高爐的骨架，焦炭的優(yōu)劣是取消中心加焦的關(guān)鍵。焦化部以高爐為中心，通過配加優(yōu)質(zhì)焦煤、優(yōu)化配煤方案、優(yōu)化結(jié)焦時間等一系列措施，使焦炭質(zhì)量長期保持優(yōu)良和穩(wěn)定，焦炭指標(biāo)見表3。2019年焦炭灰分穩(wěn)定在12.5%，CSR穩(wěn)定在±74%，M40穩(wěn)定在90.5%以上。焦炭成分持續(xù)穩(wěn)定，避免了高爐因焦炭質(zhì)量波動而波動。

（2）提高燒結(jié)入爐品位

燒結(jié)礦品位的提升可以大幅降低渣比，改善軟熔帶透氣性，提高爐缸透液性。入爐綜合品位的提高還有利于降低高爐燃料比，保證爐況順行。2019年燒結(jié)礦指標(biāo)見表4，燒結(jié)通過優(yōu)化混勻料配比，在堿度基本保持穩(wěn)定的前提下，燒結(jié)礦品位由5月份之前的56.7%提高到57.39%。

3.2  優(yōu)化裝料制度

在原燃料質(zhì)量提高的同時，通過優(yōu)化裝料制度，保證入爐料在爐喉分布合理。

（1）優(yōu)化生礦平鋪率

生礦是高爐使用的料種中最難還原的，如果布在邊緣會有很強的抑制邊緣氣流的作用。在氣流轉(zhuǎn)換的過程中要保持足夠暢通的邊緣氣流，避免因中心氣流減弱，而邊緣氣流也被抑制導(dǎo)致爐況難行。通過優(yōu)化生礦平鋪率，保證生礦布在礦帶的中間部位，避免對邊緣和中心煤氣流產(chǎn)生抑制，保證氣流轉(zhuǎn)換過程順利進行。

（2）優(yōu)化焦丁平鋪率

高爐焦丁是隨礦石進入料罐，布入爐內(nèi)的。焦丁可以改善所布位置的透氣性，有利于提高局部環(huán)帶的透氣性。通過調(diào)節(jié)焦丁的平鋪率，使焦丁盡量布在礦帶邊緣的位置，有利于疏松邊緣氣流，保證氣流轉(zhuǎn)換過程的順利進行。

3.3  優(yōu)化送風(fēng)制度

取消中心加焦布料制度的調(diào)整會引起煤氣流的氣流的重新分布，調(diào)整送風(fēng)制度迎合煤氣流的重新分布，可以使煤轉(zhuǎn)換更加順暢，直接的影響高爐去中心焦的進程，決定氣流轉(zhuǎn)換的成功。在去中心加焦過程中調(diào)整送風(fēng)制度的措施主要有：

（1）減小爐腹煤氣量

在去中心焦過程中，由于料柱透氣性分布發(fā)生變化，如果爐腹煤氣量增加會導(dǎo)致煤氣流分布失常，導(dǎo)致爐況進程的難行。所以在去中心加焦的初期，爐內(nèi)采用了適當(dāng)減少入爐風(fēng)量、降低爐內(nèi)壓差的措施，來減少爐腹煤氣量，使煤氣流轉(zhuǎn)換正常的進行。

（2）適當(dāng)增加富氧率

由于減風(fēng)，高爐產(chǎn)量會受到較大的影響。為了避免高爐產(chǎn)量降低帶來的爐缸工作狀態(tài)變差，高爐提高富氧率，由2.5%提高到3.5%，在不增加入爐風(fēng)量的前提下保證了高爐產(chǎn)量。

（3）增大風(fēng)口面積、縮短風(fēng)口長度

增大風(fēng)口面積縮短風(fēng)口長度可以發(fā)展高爐邊緣氣流，有效降低爐內(nèi)壓差，形成通暢的煤氣通道，可以保證煤氣流轉(zhuǎn)換的順利進行。利用5月8日計劃檢修，風(fēng)口面積由0.4899㎡增加到0.4964㎡，長度由683mm縮短到645mm。

3.4  優(yōu)化爐前出鐵制度

快速有效的出凈渣鐵是保證爐缸工作狀態(tài)和維持爐內(nèi)壓量關(guān)系的重要基礎(chǔ)。因為經(jīng)常出現(xiàn)虧渣鐵導(dǎo)致爐內(nèi)壓差上升，爐內(nèi)被迫減風(fēng)，所以優(yōu)化了爐前出鐵制度：

（1）改對角線兩個鐵口出鐵為三個鐵口出鐵。

針對高爐爐缸直徑較大、爐缸透液性差導(dǎo)致爐缸內(nèi)死區(qū)較多的問題，改變原來對角線出鐵的模式為三個鐵口輪流出鐵。三個鐵口出鐵最大限度的減少了爐缸內(nèi)的死區(qū)，保證了爐缸的工作狀態(tài)。

（2）降低出鐵速度，延長重疊出鐵時間，保證出凈查鐵。

針對鐵口容易噴濺、放鐵時間偏短的問題，逐步縮小了鉆頭的直徑，鉆頭直徑由72.5mm減小到55mm。降低出鐵的速度，延長出鐵時間，使?fàn)t缸死區(qū)內(nèi)的渣鐵有足夠的時間滲透到鐵口區(qū)域，從而排出爐外。同時采取重疊出鐵來延長有效出鐵時間，保證爐內(nèi)渣鐵生成速度和排放速度持平。全天出鐵時間由原來的1440min提高到1750min，有效避免了虧渣鐵現(xiàn)象的發(fā)生。

4  取得的效果

通過去中心加焦，高爐各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)得到了很大的提高，其中高爐產(chǎn)量、入爐焦比和燃料比更是達到了國內(nèi)大型高爐的先進水平，高爐取消中心加焦前后的主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)見表5。取消中心加焦實踐取得成功。

5  結(jié)語

（1）在原燃料條件允許的情況下，取消中心加焦可以取得良好的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)，有效的降低高爐鐵水的冶煉成本；

（2）高爐布礦矩陣角度差應(yīng)有一個較合適的數(shù)值，對于1號高爐，角差＜10°會導(dǎo)致爐內(nèi)壓差升高，煤氣流分布紊亂；

（3）取消中心加焦時，應(yīng)保持足夠的內(nèi)環(huán)焦比例，在中心漏斗周圍形成焦墻，避免過多礦石滾入中心；

（4）煤氣利用率的提高有利于降低爐頂溫度，在減少熱量損失的同時可以保護爐頂設(shè)備，延長設(shè)備使用壽命。