趙前林

（新鋼集團(tuán)一鐵廠）

摘  要  本文對(duì)新鋼9號(hào)高爐在低能耗生產(chǎn)實(shí)踐方面進(jìn)行總結(jié)。新鋼9號(hào)爐于2012年建成投產(chǎn)，在9號(hào)爐的生產(chǎn)實(shí)踐中逐步開創(chuàng)了燒結(jié)篩分管理、增加焦礦混裝焦丁量、提高熱風(fēng)爐送風(fēng)溫度、煤氣利用率不斷提高（最高可達(dá)54.2%）、噴煤量持續(xù)加大、高爐焦比和綜合燃料比大幅降低。并且9號(hào)爐在日常生產(chǎn)操作中實(shí)行規(guī)范化科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)了高爐噸鐵能耗不斷降低，建成投產(chǎn)至今新鋼9號(hào)爐取得了很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益（在同類型高爐生產(chǎn)中屬于高產(chǎn)低耗的典型代表）。

關(guān)鍵詞  2500m3高爐  低能耗煉鐵

1  前言

我國正處于社會(huì)的高速發(fā)展階段，對(duì)一般鋼鐵建材和特種鋼材的需求量極大，因此鋼鐵行業(yè)被譽(yù)為國家的脊梁，對(duì)國家發(fā)展的重要性不言而喻。同時(shí)鋼鐵企業(yè)又是高能耗的傳統(tǒng)工業(yè)，具調(diào)研可得煉鐵過程中所消耗的能量已經(jīng)占到鋼鐵企業(yè)全部能耗的50%以上。與此同時(shí)如何利用現(xiàn)有高爐進(jìn)行高效低能耗生產(chǎn)成了煉鐵行業(yè)工作者們的一大難題，也有許多冶金行業(yè)工作者對(duì)高爐的低能耗冶煉提出了眾多優(yōu)化方案。本文以新鋼9號(hào)高爐生產(chǎn)實(shí)踐為例，其高爐有效容積2500m3，共3個(gè)鐵口，30個(gè)風(fēng)口（其中7#、13#、19#、27#風(fēng)口直徑為110mm，其余為120mm），共配置3座頂燃式熱風(fēng)爐及其配套設(shè)施。新鋼9號(hào)爐從2012年投產(chǎn)至今，高爐一直保持長期穩(wěn)定順行生產(chǎn)，并在9號(hào)爐的歷年生產(chǎn)實(shí)踐中結(jié)合了高爐裝料制度、造渣制度、送風(fēng)制度和熱制度摸索出了一整套的高爐工長生產(chǎn)操作制度，有效地降低9號(hào)爐的噸鐵能耗量，提高了高爐順行穩(wěn)定性。其中高爐的配套系統(tǒng)還包括煤氣干法除塵技術(shù)（重力除塵器與布袋除塵）、爐頂余壓發(fā)電技術(shù)（TRT）、環(huán)保型明特法水渣處理系統(tǒng)、槽下環(huán)保型燒結(jié)篩與焦炭篩等。目前9號(hào)爐的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)（2014-2020年）見表1。

根據(jù)上表數(shù)據(jù)分析可得：從九號(hào)爐建成投產(chǎn)至今，在燒結(jié)礦入爐品位提升不大、原燃料質(zhì)量均非最優(yōu)的條件下，其生產(chǎn)中的綜合燃料比卻不斷降低，冶煉強(qiáng)度不斷提高，使得噸鐵能耗不斷降低，這充分體現(xiàn)出了低能耗煉鐵技術(shù)的可行性和優(yōu)越性。

2  降低高爐能耗的主要措施

2.1  降低高爐燃料比措施

2.1.1  入爐焦炭的精準(zhǔn)管理

眾所周知焦炭在爐內(nèi)起著發(fā)熱劑、還原劑、高爐料柱的骨架以及滲碳劑四大作用，其中焦炭作為高爐料柱的骨架的作用具有不可替代性，同時(shí)燃料（主要為焦炭）帶入的S量占高爐全部S量的80%，因此入爐焦炭的質(zhì)量好壞直接決定了高爐能否順行的關(guān)鍵因素，高爐冶煉的噸鐵成本和品質(zhì)等級(jí)也主要受入爐的焦炭量的影響。為了使高爐獲得足夠的燃燒物理熱，保持爐缸活躍性，同時(shí)控制其冶煉成本。9號(hào)爐在焦炭的使用過程中精益求精，通過高爐檢測數(shù)據(jù)的不斷反饋和爐溫走勢判斷，根據(jù)爐況合理加減其焦炭負(fù)荷，最終達(dá)到低焦比高產(chǎn)量的實(shí)際生產(chǎn)效果。新鋼9號(hào)爐的入爐焦炭一共可分為三種：6m廠焦（占60%）、4.3m廠焦（占30%）、外購焦（占10%），其中6m廠焦和4.3m廠焦皆為干熄焦，少量外購焦為濕焦。為了嚴(yán)格管理入爐焦炭的質(zhì)量，新鋼9號(hào)爐所使用的焦炭都是直接由焦化廠經(jīng)皮帶運(yùn)輸至槽下篩分倉內(nèi)（嚴(yán)禁避免焦炭落地），減少了焦炭運(yùn)輸過程中的二次粉化及受潮，其6m焦和4.3m焦的成分可見下表2。

由上表可得：9號(hào)爐所使用的焦炭質(zhì)量在國內(nèi)同等級(jí)高爐中屬于中等質(zhì)量水平，其入爐原燃料并無優(yōu)勢。

2.1.2  燒結(jié)礦入爐品位控制

燒結(jié)礦質(zhì)量的好壞與高爐冶煉進(jìn)程及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有密切的關(guān)系，從燒結(jié)礦化學(xué)成分對(duì)高爐冶煉的影響來看，燒結(jié)礦品位越高越有利于提高生鐵產(chǎn)量，降低焦比。如硫等有害雜質(zhì)元素則越低越好；由此可以看出保證入爐料批含鐵量穩(wěn)定是穩(wěn)定高爐爐溫的基礎(chǔ)，而爐溫穩(wěn)定又是高爐順行、獲得良好冶煉效果的前提。而新鋼9號(hào)爐的入爐含鐵原料主要為新鋼公司燒結(jié)廠所生產(chǎn)的堿性燒結(jié)礦，其次為酸性球團(tuán)礦和少量塊礦。為保證高爐的穩(wěn)定順行需對(duì)入爐原料從燒結(jié)廠時(shí)便開始對(duì)燒結(jié)礦的品位、粒度分布進(jìn)行精密地追蹤控制，包括在燒結(jié)原料進(jìn)行換堆操作時(shí)預(yù)先告知高爐操作人員，并要求燒結(jié)廠做好穩(wěn)定燒結(jié)礦化學(xué)成分及粒度的相關(guān)措施，確保出廠燒結(jié)礦的穩(wěn)定性。新鋼9號(hào)爐入爐燒結(jié)礦與同行業(yè)燒結(jié)礦的質(zhì)量對(duì)比如表3所示。

2.2  優(yōu)化上部調(diào)節(jié)（穩(wěn)定裝料制度，不斷優(yōu)化布焦、布料角度）

通常上部調(diào)節(jié)具有滯后性，所以這種調(diào)節(jié)方式在高爐生產(chǎn)操作中并不常用。目前新鋼9號(hào)爐的裝料制度已基本確定（料線為1.3m，布焦時(shí)間控制在98s左右，布礦時(shí)間在83s左右），沒有特殊情況不會(huì)作出大的調(diào)整。9號(hào)爐設(shè)有完善且相對(duì)獨(dú)立的槽下和供料系統(tǒng)（上料班）能高效地發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，該班主要分為兩個(gè)部分：一是設(shè)在主控室的供料操作班，其功能是根據(jù)高爐工長的指示對(duì)入爐料批和爐頂布料做出調(diào)整，主要管理供料主皮帶及爐頂設(shè)備；二是槽下巡檢班，其作用是巡檢槽下20個(gè)振動(dòng)篩及對(duì)應(yīng)料倉的工作情況確保振動(dòng)篩正常工作，并實(shí)時(shí)監(jiān)控料倉料位情況與槽下皮帶運(yùn)行狀況。在上料過程確保供料正常不會(huì)影響到高爐的日常生產(chǎn)時(shí)，布焦、布料的時(shí)間和角度決定了料層的均勻與否，進(jìn)而影響料層的透氣性及高爐煤氣流分布，對(duì)高爐穩(wěn)定作業(yè)與低能耗冶煉具有重大意義。其中9號(hào)爐的布焦、布料檔位、布料角度如表4所示。

2.3  穩(wěn)定爐溫，降低焦比

根據(jù)9號(hào)高爐噴煤生產(chǎn)實(shí)踐可得：高爐的穩(wěn)定、煤氣利用率的高低都與高爐值班工長對(duì)爐溫平穩(wěn)的把控有直接的關(guān)系。當(dāng)高爐增加煤比到一定量的時(shí)候會(huì)存在鐵水物理熱不足的情況。為解決因混合煤粉揮發(fā)分高、熱值低等造成高爐增加煤比而導(dǎo)致的鐵水物理熱下降問題，把原來的無煙煤與煙煤的比值調(diào)整為6:4，此比例的煤粉成分達(dá)到揮發(fā)分1.6％、水份7.62％、發(fā)熱值7350J/kg（大卡），通過不斷地優(yōu)化調(diào)整高爐噸鐵燃料消耗同比節(jié)約了5.6kg/t，有效降低了煉鐵焦比。在生產(chǎn)中通常以鐵水中的硅含量高低作為爐溫的主要判斷依據(jù)，但爐溫的反應(yīng)通常需要1-2個(gè)班的時(shí)間才能反應(yīng)出來，所以要求工長能夠?qū)t溫走勢提前判斷，調(diào)整過程中避免大的波動(dòng)減少對(duì)爐況的影響。

2.4  富氧鼓風(fēng)，提高煤氣利用率

新鋼9號(hào)爐在實(shí)際生產(chǎn)操作過程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)高爐噴吹煤粉量達(dá)到某一臨界值時(shí)，因爐內(nèi)氧含量不足使得噴吹進(jìn)入的燃料無法完全燃燒，煤粉隨煤氣流上升到料層中，進(jìn)而惡化料層透氣性破壞煤氣流分布。因?yàn)楦郀t噴吹富氧鼓風(fēng)可以提高高爐內(nèi)的氧含量，同時(shí)提升燃料的理論燃燒溫度，提高了煤氣利用率。使得9號(hào)爐在單位時(shí)間內(nèi)的生鐵產(chǎn)量大大提高，也解決了限制高爐煤粉噴吹量這一難題。

目前新鋼9號(hào)爐的富氧量根據(jù)操作方針維持在12600-13000m3/h，保證了高爐順行及生產(chǎn)效能最大化。

3  高爐實(shí)行低能耗冶煉生產(chǎn)操作，科學(xué)生產(chǎn)管理

新鋼高爐煉鐵在實(shí)際生產(chǎn)中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)：想要高爐獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)的前提是高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行并在一定的成本控制下，新鋼9號(hào)爐也對(duì)這一生產(chǎn)技術(shù)理念持續(xù)不斷地進(jìn)行改進(jìn)并獲得較好的收益。在高爐重要的工長崗位便有嚴(yán)格的崗位要求，其中規(guī)定了工長的日常組織生產(chǎn)操作方針為：控制風(fēng)量4840-4870m3/min，煤比155+5kg/t；富氧12600-13000m3/h；生鐵硅含量[Si]=0.4-0.5%；生鐵硫含量[S]＜0.040%；物理熱1500-1520℃；R4=0.98-1.01倍；鐵口深度3000-3200mm；出鐵間隔＜10min；操作時(shí)應(yīng)根據(jù)廠內(nèi)的生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃：包括產(chǎn)量、焦比、煤比、頂壓、富氧量配給、風(fēng)壓限制等；冶煉鐵水的品種；原燃料條件和性質(zhì)；設(shè)備能力及狀況；操作爐型；氣溫和大氣濕度等。并且每一班皆嚴(yán)格按照此操作方針對(duì)高爐進(jìn)行小范圍的調(diào)控，讓高爐爐維持穩(wěn)定的高冶強(qiáng)、低焦比的生產(chǎn)狀態(tài)，同時(shí)在交接班時(shí)告知本班的操作情況作為下一班的爐況評(píng)估根據(jù)。這種科學(xué)的生產(chǎn)管理制度和交接班制度讓接班工長能在最短時(shí)間內(nèi)最大限度的了解高爐運(yùn)行狀況，并作出正確的調(diào)整保證生鐵質(zhì)量與產(chǎn)量。與此同時(shí)規(guī)定在應(yīng)對(duì)高爐突發(fā)狀況（如風(fēng)口燒穿、風(fēng)管燒穿、停風(fēng)等）時(shí)的應(yīng)急預(yù)案必須是每個(gè)工長都能熟練掌握，以便將危險(xiǎn)發(fā)生時(shí)工長能及時(shí)做出應(yīng)對(duì)措施將事故損傷控制在最低范圍內(nèi)。特別是對(duì)用焦成本進(jìn)行精益管理，在冶煉過程中減少高爐熱損失使高爐冶煉的用焦成本控制在350kg/t左右。

4  實(shí)施低能耗生產(chǎn)技術(shù)管理效果

通過采取以上的各種節(jié)能生產(chǎn)工藝和人員設(shè)備的科學(xué)化管理，9號(hào)爐爐況愈加穩(wěn)定，投產(chǎn)至今還未出現(xiàn)一次重大生產(chǎn)事故，與此同時(shí)相比其他等級(jí)高爐生產(chǎn)過程中的設(shè)備故障率和生產(chǎn)事故率也降低了許多。2020年11月期間新鋼9號(hào)爐維持了長期的穩(wěn)定順行，平均日產(chǎn)量在6500t以上。在入爐礦石品位、焦炭質(zhì)量皆處于同行業(yè)中等水平的情況下，高爐實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)低耗。

5  結(jié)語

（1）同等級(jí)別的高爐在同等原燃料質(zhì)量的生產(chǎn)條件下，高爐的生產(chǎn)效能的大小受高爐操作者的影響是巨大的，即使入爐原燃料質(zhì)量不如同等高爐，高爐本身也具備低能耗生產(chǎn)的優(yōu)化空間。以新鋼9號(hào)爐生產(chǎn)實(shí)踐為例，在入爐平均品位只有55.86%的情況下，其高爐的利用系數(shù)能達(dá)到2.601t/m3，500kg/t的燃料比。

（2）高爐的長期穩(wěn)定順行是實(shí)行高產(chǎn)低耗工藝的基礎(chǔ)，而科學(xué)化的生產(chǎn)管理可有效保持高爐長期穩(wěn)定順行。通過不斷優(yōu)化高爐生產(chǎn)制度，調(diào)整富氧率提高煤氣利用率和煤粉燃燒率來降低高爐的燃料比，減少焦炭用量，最終使高爐達(dá)到高產(chǎn)低耗的目的。

6  參考文獻(xiàn)

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