宋  杰  李名華

（萍安鋼公司  湘東煉鐵廠）

摘  要  萍鋼為提高高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)對(duì)4號(hào)高爐采取強(qiáng)化原燃料管理、優(yōu)化高爐操作制度、改進(jìn)噴吹煤質(zhì)量、低風(fēng)溫情況下高富氧操作和控制一定的氧過(guò)剩系數(shù)等措施，使得4號(hào)高爐煤比得到大幅度提高，2020年9月份以后煤比達(dá)到160kg/t以上。其中，2021年1月份煤比為175kg/t。

關(guān)鍵詞  提高煤比  低風(fēng)溫  高富氧

1  前言

萍鋼4號(hào)高爐（450 m3）于2010年11月建成投產(chǎn)。自2015年以后隨著淘汰產(chǎn)能推進(jìn)，萍鋼自產(chǎn)焦及三臺(tái)燒結(jié)機(jī)相繼停產(chǎn)，原燃料結(jié)構(gòu)及質(zhì)量不斷下滑。焦炭全部采用外購(gòu)焦，機(jī)燒配比僅能維持60%，塊礦比例高達(dá)19%，另外球式熱風(fēng)爐蓄熱球已使用4年以上，蓄熱球板結(jié)嚴(yán)重，蓄熱能力下降，風(fēng)溫近期已不足1000℃。爐況雖順，但指標(biāo)劣化，產(chǎn)能下降，煤比水平整體偏低，長(zhǎng)年噸鐵煤比都在140 kg/t以下，對(duì)生產(chǎn)成本造成較大的影響。經(jīng)分析認(rèn)為，造成這種問(wèn)題的主要原因是高爐操作思想未能及時(shí)跟進(jìn)，滿(mǎn)足于順行、低產(chǎn)、高消耗。2020年根據(jù)4號(hào)高爐冶煉條件，不斷總結(jié)操作經(jīng)驗(yàn)，積極攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了高爐在爐況順行的基礎(chǔ)上通過(guò)優(yōu)化各項(xiàng)影響提高煤比的技術(shù)措施，使噴煤比逐步提高至噸鐵175kg水平。

2  提高煤比的措施

2.1  加強(qiáng)原燃料管理

精料是高爐取得穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)大噴煤強(qiáng)化冶煉的基本條件。2015年以后4號(hào)高爐精料水平逐步呈下降趨勢(shì)，入爐綜合品位降至55%，渣比上升至390 kg/t。同時(shí)，使用高鋅原料冶煉，鋅負(fù)荷長(zhǎng)期在2.0kg/t以上。為緩解原燃料質(zhì)量劣化給高爐爐況的穩(wěn)定順行造成的不利影響，主要采取了以下措施：

（1）對(duì)燒結(jié)工序提出要求，入爐燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度不得低于74%，含粉不得高于5.0%，并盡量保持化學(xué)成分穩(wěn)定。（2）在焦炭使用方面，盡量穩(wěn)定各種外購(gòu)焦配比，不能隨意變更。（3）及時(shí)掌握原燃料質(zhì)量信息變化，自動(dòng)辦公軟件MES系統(tǒng)隨時(shí)更新原燃料質(zhì)量信息，并形成最新配料單，提醒工長(zhǎng)配料是否需要調(diào)整。（4）加強(qiáng)篩網(wǎng)管理。加強(qiáng)對(duì)槽下篩網(wǎng)的監(jiān)控，對(duì)發(fā)現(xiàn)斷齒及磨損較大的篩網(wǎng)及時(shí)更換處理，同時(shí)要求每2h清理一次篩網(wǎng)，雨天清理篩網(wǎng)次數(shù)增加，保證篩分效果。塊礦與熱球混合使用，改善塊礦篩分效果。（5）嚴(yán)格控制礦石、焦炭過(guò)篩速率，全部控制在＜10 kg/s，保證篩分效果，減少入爐粉末。（6）加強(qiáng)倉(cāng)位管理，生產(chǎn)時(shí)為避免倉(cāng)位落差大而造成爐料破碎粉化現(xiàn)象，要求高爐各料倉(cāng)倉(cāng)位不低于0.7倉(cāng)。

2.2  優(yōu)化高爐操作制度

應(yīng)用合理的上下部調(diào)劑手段，同時(shí)兼顧熱制度及造渣制度，保持四大制度相互適應(yīng)，是爐況順行，并提高煤比得以強(qiáng)化的基本保障。

（1）下部制度的優(yōu)化。汲取多年的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，4號(hào)高爐改變了大風(fēng)口、長(zhǎng)風(fēng)口操作的理念，改用短風(fēng)口，較小風(fēng)口面積，使用大風(fēng)量來(lái)活躍高爐爐缸、兼顧中心的操作指導(dǎo)思想。風(fēng)口長(zhǎng)度由340mm縮短到320mm，風(fēng)口面積由0.135m2縮小到0.123m2，風(fēng)量由1600m3/min提高到1650m3/min 左右，爐腹煤氣量由 85m/min以下提高到90m/min以上。經(jīng)過(guò)半年多的生產(chǎn)實(shí)踐，4號(hào)高爐抗外界干擾的能力增強(qiáng)，爐缸工作狀況逐步改善，爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定性得以提高。2020年下半年，隨著噴煤比的大幅度提高，4號(hào)高爐始終保持爐腹煤氣量指數(shù)在90m/min 左右操作，有效保證了高煤比條件下?tīng)t況穩(wěn)定運(yùn)行的能力，尤其爐缸工作狀況良好。

（2）上部制度的優(yōu)化。匹配好上下部制度，可達(dá)到煤氣流分布合理、爐況穩(wěn)定順行、煤氣利用改善的目的。上部采用大角度超多環(huán)布料，礦角38*2 36*2 34*2 31.5*2 29.5*2，焦角39*2 37*2 34.5*2 31.5*2 27*2，在擴(kuò)大礦石角度、增加布料檔位的過(guò)程中，煤氣利用逐步上升。隨著焦炭負(fù)荷的增加，擴(kuò)大礦批保證了焦窗厚度，減少了混合料層的界面效應(yīng)，同時(shí)采用高頂壓操作，爐頂壓力由155kPa提高到165kPa，消弱了大風(fēng)量、高渣比、高煤比操作帶來(lái)的高壓差效應(yīng)。4號(hào)高爐礦石批重已增至17.5t，裝料制度基本在基準(zhǔn)布料矩陣上微調(diào)，確保了高煤比條件下煤氣流分布的合理性。

（3）穩(wěn)定適宜的爐溫及渣系控制。充足穩(wěn)定的爐溫及良好的渣系是保證高煤比條件下?tīng)t況穩(wěn)定順行的基本前提。生產(chǎn)中4號(hào)高爐[Si]含量控制在0.40%～0.60%，鐵水溫度1470～1490℃?？紤]到4號(hào)高爐渣比較高，生產(chǎn)時(shí)在保證四元堿度基本穩(wěn)定的情況下，控制爐渣二元堿度處于下限水平（1.20左右），這在不影響爐渣脫硫能力的同時(shí)，改善了爐渣流動(dòng)性能，緩解了渣比高的負(fù)面影響，在操作過(guò)程中做到“微調(diào)、早調(diào)、少調(diào)”，提高爐溫、堿度的穩(wěn)定性，對(duì)爐況穩(wěn)定順行、提高噴煤比操作起到了積極作用。

2.3  優(yōu)化噴吹用煤

高爐噴吹用煤應(yīng)能滿(mǎn)足高爐工藝的要求，有利于擴(kuò)大噴煤量和提高置換比，達(dá)到經(jīng)濟(jì)噴煤的目的。 

（1）優(yōu)化無(wú)煙煤質(zhì)量。高爐噴吹煤粉主要質(zhì)量指標(biāo)有灰分、揮發(fā)分、硫含量等?；曳指邥?huì)使高爐渣量增加，不利于煤比的提高，而且置換比降低，達(dá)不到經(jīng)濟(jì)噴煤的效果，無(wú)煙煤灰分控制在13% 以?xún)?nèi)。通常采用含碳量高、發(fā)熱值高、硫低的無(wú)煙煤可獲得良好的噴吹效果。高爐增加煤比后，噴煤制粉能力必須滿(mǎn)足高爐需要，適當(dāng)提高煤粉可磨系數(shù)。

（2）控制好煤粉細(xì)度及水分。適宜的煤粉細(xì)度及水分，有利于煤粉充分燃燒，提高煤粉利用率和置換比，減少未燃煤的不良行為，同時(shí)還防止煤粉過(guò)細(xì)導(dǎo)致煤粉過(guò)早渣化堵塞煤槍的發(fā)生，改善噴煤的作業(yè)環(huán)境。萍鋼4號(hào)高爐混合煤粒度＜0.074mm占80%左右，水分控制在1%以?xún)?nèi)。 

2.4  低風(fēng)溫情況下高富氧操作

風(fēng)溫是活躍爐缸最經(jīng)濟(jì)的重要熱源，也是影響煤粉燃燒率的關(guān)鍵。隨著高爐噴吹煤量的加大，必須跟上熱補(bǔ)償，而最直接最經(jīng)濟(jì)的熱量來(lái)源就是風(fēng)溫。雖然低風(fēng)溫是當(dāng)前萍鋼4號(hào)高爐生產(chǎn)的不利因素，但不是制約提高煤比的限制性環(huán)節(jié)。為提高煤粉的燃燒效果，全風(fēng)溫操作的情況下，小時(shí)富氧量由5000m3/h提高到6500m3/h，一方面加速了煤粉的燃燒，降低了未燃煤的不良效應(yīng)，提高了煤粉的利用率；另一方面解決了煤比提高后理論燃燒溫度降低的問(wèn)題。

2.5  保證較高的氧過(guò)剩系數(shù)

為充分提高煤粉的燃燒效果，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)氧過(guò)剩系數(shù)不應(yīng)低于1.15。因?yàn)槊悍壑刑嫉臍饣俣扰c氣相中氧的濃度成正比，隨著氧濃度的提高，將加快氧向碳表面的擴(kuò)散速度，使反應(yīng)速度加快，煤粉燃燒率提高。萍鋼4號(hào)高爐富氧率控制在5.0-5.5%左右，計(jì)算結(jié)果表明，在目前煤比175kg/t的情況下，氧過(guò)剩系數(shù)能保證在1.25的較高水平。

2.6  控制好理論燃燒溫度

理論燃燒溫度過(guò)低或過(guò)高對(duì)高爐冶煉都沒(méi)有好處。理論燃燒溫度過(guò)低，會(huì)造成爐缸熱量不足，煤粉燃燒不完全，煤粉利用率降低，未燃煤增加惡化料柱透氣性、透液性，對(duì)保持爐況順行、進(jìn)一步提高煤比操作不利。過(guò)高的理論燃燒溫度雖然能使煤粉燃燒更加完全，但引起高爐下部壓降增加，甚至發(fā)生懸料的危險(xiǎn)，最終導(dǎo)致?tīng)t況不順，很難保持高煤比操作。為此，4號(hào)高爐在富氧率5.0-5.5%和全風(fēng)溫操作的情況下，保持理論燃燒溫度介于2100～2150℃，以達(dá)到穩(wěn)定爐況，促進(jìn)大噴煤的效果。

2.7  保證風(fēng)口均噴、勻噴

在一定送風(fēng)條件下，鼓風(fēng)含氧量是固定的，分擔(dān)到每個(gè)風(fēng)口的含氧量也是一定的。若噴槍受堵塞或不噴吹，將造成其他風(fēng)口煤量增加，氧過(guò)剩系數(shù)降低，一方面導(dǎo)致煤粉燃燒率大幅降低，未燃煤增多，惡化高爐順行，另一方面造成爐缸初始煤氣流分布變化較大，引起爐況失衡。因此，隨著噴煤的提高，保證風(fēng)口均噴、勻噴顯得非常重要。高爐生產(chǎn)中除了噴煤工按時(shí)檢查煤槍噴吹狀況外，一方面確保送風(fēng)風(fēng)口全噴煤，另一方面校正噴槍位置，避免磨風(fēng)口現(xiàn)象。 

2.8  強(qiáng)化出鐵管理

在渣鐵處理方面，加強(qiáng)爐前對(duì)鐵口的維護(hù)，保證鐵口合格率，提高出鐵正點(diǎn)率，及時(shí)出凈渣鐵 ，避 免渣鐵不凈引起熱制度波動(dòng) ，影響爐況順行。（1）選擇質(zhì)量較好的炮泥，統(tǒng)一三班打泥量，保證鐵口合格率。（2）日出鐵爐次由17爐增加至18爐，為增加富氧，提升煤比創(chuàng)造條件。（3）及時(shí)對(duì)罐，出鐵間隔時(shí)間控制在30分鐘以?xún)?nèi)，出鐵前后料速均勻才是出鐵正常的標(biāo)志。

2.9  高煤比操作休復(fù)風(fēng)應(yīng)對(duì)

萍鋼4號(hào)高爐提高煤比后，遇到短期休風(fēng)或長(zhǎng)期休風(fēng)，不需要在休風(fēng)前進(jìn)行提前停煤或低煤比操作，待爐前渣鐵排放干凈，準(zhǔn)備休風(fēng)時(shí)，同時(shí)停煤停氧即可。復(fù)風(fēng)后，只要爐況順行，料線正常開(kāi)始走動(dòng)，迅速恢復(fù)噴煤、富氧，按照正常煤比操作。高爐休復(fù)風(fēng)操作，不刻意降低煤比操作，更有利于參數(shù)穩(wěn)定，促進(jìn)爐況快速恢復(fù)。

2.10  提高煤比過(guò)程進(jìn)行效果評(píng)價(jià)

提高煤比的過(guò)程也是效果不斷評(píng)價(jià)的過(guò)程，為進(jìn)一步提高煤比提供依據(jù)。主要評(píng)價(jià)方法：（1）爐況順行穩(wěn)定，氣流分布合理，爐缸工作活躍。（2）計(jì)算噴煤置換比在0.70以上，提高煤比能夠降低生鐵成本。（3）計(jì)算理論燃燒溫度及氧過(guò)剩系數(shù)在正常范圍。（4）布袋灰碳含量無(wú)明顯上升趨勢(shì)，控制在20%以?xún)?nèi)。

2.11  效果

萍鋼4號(hào)高爐通過(guò)采取多項(xiàng)措施，實(shí)現(xiàn)了高煤比操作，2020年9月份以后煤比保持在160kg/t以上，2021年1月份煤比水平高達(dá)175kg/t，高爐利用系數(shù)呈上升趨勢(shì)。

3  結(jié)語(yǔ)

（1）原燃料質(zhì)量較差，爐料結(jié)構(gòu)不合理，努力做好精料入爐工作，是確保爐況穩(wěn)定順行，提高煤比強(qiáng)化冶煉的基礎(chǔ)。 

（2）采取合適的上下部調(diào)劑，兼顧適宜的熱制度及造渣制度，保持各制度相互適應(yīng)，達(dá)到煤氣流分布合理、爐缸活躍、爐況穩(wěn)定順行的目的，為實(shí)現(xiàn)提高煤比、降低燃料比操作的提供條件。

（3）改進(jìn)煤粉質(zhì)量，在低風(fēng)溫情況下，控制好氧過(guò)剩系數(shù)及適宜的理論燃燒溫度等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，是進(jìn)一步提高煤比的重要手段。

（4）做好基礎(chǔ)性管理工作，強(qiáng)化爐前出渣鐵，提高煤比過(guò)程進(jìn)行效果評(píng)價(jià)，等為提高煤比操作提供了有力保障。

4  參考文獻(xiàn)

[1] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社， 2003.

[2] 王筱留.高爐生產(chǎn)知識(shí)問(wèn)答[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[3] 韓光友.馬鋼2號(hào)高爐提高煤比操作實(shí)踐[M].山東：山東冶金，2014.