安钢2000 m3级高炉提高煤比的措施

李胜杰 吴铿 于海彬 倪碧帅

(1.北京科技大学；2.安阳钢铁股份有限公司)

安钢2000 m3级高炉提高煤比的措施

李胜杰1，2吴铿1于海彬2倪碧帅1

(1.北京科技大学；2.安阳钢铁股份有限公司)

安钢2000 m3级高炉采取了改进喷煤设备，改善原燃料条件、优化高炉操作、提高风温、富氧喷煤等措施，使得煤比大幅度提升、焦比显著下降。

高炉 焦比 喷煤 富氧

0 前言

高炉富氧喷煤不仅能大幅度降低入炉焦比，减少对日益匮乏的焦煤资源的依赖，而且有利于改进冶炼工艺——可以扩展风口前的回旋区、缩小呆滞区、降低风口前的理论燃烧温度[1]，是降低生产成本、改善高炉冶炼过程的有效手段，已成为高炉炼铁技术进步的重要内容。

1 概况

安钢现有2000 m3级高炉两座 (8号、9号高炉)。8号高炉于2005年10月15日点火开炉，9号高炉于2007年6月28日点火开炉，两座高炉相配套的喷煤系统也在高炉投产不久后投入使用。两座高炉共用一个3#煤场，其喷煤系统总工艺如图1所示。

图1 安钢2000 m3级高炉喷煤工艺图

煤粉制备及喷吹系统按烟煤和无烟煤混合喷吹设计，制粉系统为三个系列 (一台60 t/h中速磨煤机，两台40 t/h中速磨煤机)；喷吹系统采用“两罐并列 +喷吹总管 +炉前分配器”喷吹形式。

2 提高煤比的主要措施

安钢2000 m3级高炉自从点火开炉以来，煤比逐渐提高。8号高炉开炉后第6个月份 (2006年4月份)煤比达到 79 kg/t，由于有了 8号高炉实践的经验，9号高炉开炉后第3个月份 (2007年9月份)煤比达到105 kg/t，但是与设计要求仍有很大的差距，因此安钢在实际生产过程中，不断摸索和总结，从改进喷煤设备性能、优化高炉操作制度、喷吹煤种和控制烟煤无烟煤配比等方面入手，逐步提高高炉煤比。

2.1 对喷煤系统的改进

高炉喷煤工艺虽然已比较成熟，但在具体流程、工艺参数以及设备配置等方面，还存在许多需要改进和完善的地方。安钢2000 m3级高炉自喷煤系统投产以来，在实际生产过程中产生许多新的问题，主要表现为：制粉能力不足、喷吹煤量无法达到设计要求等。安钢逐步对喷煤系统进行了大规模的设备改进，主要包括喷吹系统部分管道线路、制粉系统部分设备和喷吹系统部分设备等，如图2、图3所示。

通过技术改进，改善了现有工艺和设备中的制约因素，提高了系统的可靠性和自动控制能力，为高炉进一步提高煤比、降本增效打下了良好基础[2]。

图2 受料斗改造示意图

图3 喷吹罐改造图

2.2 强化精料管理，优化炉料结构

提高煤比必须以精料为基础[3]。精料要求提高入炉矿石的品位，提高熟料比，稳定入炉料的成分，筛除入炉料的粉末等。随着煤比的逐步提高，焦比的逐步降低，料柱中的矿焦比扩大，焦炭的骨架作用重要性相对提高，焦炭的质量必须优先得到保证。

1)严格执行各项制度，强化原燃料现场管理，杜绝混料和搀杂现象。8号和9号高炉使用的焦炭分别由三炼焦和四炼焦提供，烧结矿分别由360 m2和400 m2烧结机生产。安钢成立铁前攻关小组，定期抽查烧结矿强度及焦炭强度，对铁前系统制定铁前异常指标反馈制度，一旦检查站检验出指标超出表1中所规定范围，必须立即反馈给高炉。值班工长必须密切关注企业信息化系统所提供的各种信息，根据检查站反馈的铁前异常质量指标，及时掌握原燃料尤其是焦炭质量的变化。值班工长可以根据这些信息，及时调整高炉操作。

表1 铁前异常指标反馈制度 ％

2)加强高炉槽下筛分工作，严格控制给料器闸门开度，控制料流速度，延长筛分时间，定期清筛和更换，尽可能降低入炉含粉率。把烧结矿振动筛筛孔从5mm改为8mm，入炉烧结矿＜5mm的比例由原来的 8.3％降至4.8％。

3)对烧结矿进行卤化物喷洒，提高烧结矿强度和降低低温还原粉化率。

4)完善焦丁回收制度，在矿石中配加适量焦丁，提高高炉料柱的透气性。现在 8号高炉配加焦丁稳定在1000 kg/批，9号高炉配加焦丁稳定在 800 kg/批。

5)安钢2000 m3级高炉炉料结构一直采用烧结矿 +酸性球团 +生矿模式，炉料结构为 70％烧结矿+25％进口球团矿 +5％南非块矿。两座高炉配加强度较好的进口球团，尽量避免使用强度较差的国内球团；配加高品位进口块矿，既改善了炉渣性能，又获得了良好的指标和效益。高炉炉料结构的优化，保证了高煤比操作的物质条件，同时也为降低焦比提供了基础保证。

2.3 上、下部调剂相结合

通过上下部调剂可以形成合理的煤气流分布，改善料柱透气性，提高炉况稳定性和大喷煤量的接受能力，从而提高煤比。

1)下部调剂。下部调剂主要是送风制度的调节，使初始煤气流分布合理，炉缸工作均匀活跃，热量充沛、稳定。经一段时间的摸索，安钢2000 m3级高炉都基本找到适合本高炉的风口布置及进风面积。目前 8号高炉使用的风口有两种：110mm和120mm；进风面积为：0.3129 m2。9号高炉使用的风口有三种：110mm、120mm和130mm；进风面积为：0.3437 m2。每座高炉大小风口相互搭配，圆周方向煤气流均匀稳定，炉况顺行，为进一步提高冶炼强度创造了条件。

2.4 高顶压操作

高顶压降低煤气流在炉内的流速，增加煤气流与矿石的接触时间，提高了煤气流能量的利用[4]。喷煤以后，料柱中矿/焦比上升，料柱透气性变差，喷煤量变大时，炉内未燃煤粉增加，恶化炉内料柱的透气性。因此，喷煤后压差升高.同时入炉焦炭数量减少，炉料重量上升，有利于炉料下降，允许适当的高压差。两座高炉煤比与炉顶压力的关系如图4所示。此时适当地提高顶压，降低压差，有利于炉料下降和煤比提高。安钢2000 m3级高炉根据原燃料和操作要求，在根据炉况灵活调节顶压的同时，适当地提高了炉顶压力。日常调剂实行稳定高顶压操作，稳定了炉况，提高了煤比，降低了焦比。

图4 安钢2000 m3级高炉煤比与炉顶压力的关系

2.5 提高风温，增加富氧量，提高煤粉置换比

高炉喷煤以后，理论燃烧温度降低，为保证正常的炉缸热状态，要求足够的热补偿，高风温和富氧都有助于提高理论燃烧温度[5]。提高煤粉置换比，改善高炉喷吹效果和保证高炉在大喷煤时长期稳定、顺行和高产[6]。此外，随着喷煤量的上升，在其他条件不变的情况下，风口区域未燃煤粉增多，不仅大大降低煤粉燃烧率，还会使高炉透气性变差，引起高炉难行，而富氧有利于煤粉燃烧率的提升，同时富氧是强化冶炼、提高产量的手段。两座高炉在保证炉况稳定顺行的前提下，将富氧率维持在2.0％～3.0％，风温1170℃以上。

2.6 无烟煤和烟煤混合喷吹

无烟煤挥发分低，可磨性和燃烧性不好，但是含碳量高，发热值高，因此其煤焦置换比较高；烟煤挥发性高，可磨性和燃烧性好，成本较无烟煤低，但是它的发热值低，爆炸性较强，对安全条件要求比较严格，因此，单喷任何一种都不经济[7]。同时，从炉况角度出发，烟煤中挥发物高，可提高燃烧率，而其分解热也大于无烟煤，可更快的降低理论燃烧温度，这样就可更快提高风温，增大富氧率。烟煤中 (H2+ CO)高，能改善煤气还原性，降低其黏度，有利于矿石的间接还原，进而降低焦比。此外，高挥发性能带来更多的煤气量，从而增加鼓风动能，也有利于发展中心气流。通过试验得出，安钢合理的配煤比为：无烟煤∶烟煤 =2∶1，两者的配合促进了风温、富氧率与煤比的大幅度提高。

2.7 组织好外围生产

煤比提高后，软熔带焦窗变薄，下部压差升高，恶化炉缸透气、透液性，必须抓好炉前工作，及时出净渣铁[8]。通过加强对出铁正点率、出铁均匀率、日出铁次数和铁口深度的考核，使铁口工作大为好转。随着富氧率提高，冶炼强度提高，高温区下移，要求工长和配管工密切注视炉身温度变化，采取适合高炉炉身中上部冷却强度，同时加强风口检查。通过强化喷吹操作，减少喷煤倒罐时间和减少煤量波动，做到均匀、稳定的喷吹，为高炉顺行，煤比提高创造了良好的外围条件。

3 效果分析

经过采取上述 7个方面的措施，安钢2000 m3级高炉的煤比已经稳定在130 kg/t左右，焦比得到大幅度的降低，大大降低了生产成本。安钢 8号、9号高炉喷煤初期的主要经济技术指标见表2、表3。

表2 安钢 8号高炉2006年2～6月份主要经济技术指标

表3 安钢9号高炉2007年 7～11月份主要经济技术指标

由表2可以看出，8号高炉自2006年2月份到6月份煤比从18 kg/t增加到137 kg/t，同时焦比下降到404 kg/t，利用系数明显增加。由表3可以看出，9号高炉自2007年 7月份到11月份，煤比从3 kg/t逐渐增加到139 kg/t，A钢和B钢常化板的垂直 TD面的 EBSD微观织构组织。A钢和B钢常化退火后基本保留了热轧时形成的中心部位的组织，而次表层和表层晶粒发生了再结晶长大。常化板的组织和织构梯度减小。常化板织构主要集中在{001}〈ffff890〉和{001}〈ffff880〉之间以及{110}〈001〉上。常化后织构的总体强度下降，高斯强度减弱。常化后A试样{110}〈112〉＞织构取向消失，B试样的{110}〈112〉取向密度减弱。

4)分析了常化后A和B试样在α取向线、ε取向线和γ取向线上织构密度变化规律。常化后 A试样α取向线上{001}〈0〉取向密度减小，{110}〈0〉取向密度增大；ε取向线上高斯织构取向密度增大；γ取向线上{111}2〉织构取向密度增大。常化后B试样α取向线上取向密度值下降；ε取向线上高斯取向密度略增大，其它取向密度减小； γ取向线上γ纤维织构取向密度减小。

[1]何忠治.电工钢(上册)[M].北京：冶金工业出版社，1997：1-5.

[2]王小燕.CSP工艺开发电工钢的现状及其优势[J].中国冶金，2005，15(12)：39-43.

[3]卢凤喜.国内电工钢的生产现状与发展趋势.新技术新工艺，2006(5)：73-74.

[4]仇圣桃，项利，岳尔斌，等.薄板坯连铸连轧流程生产取向硅钢技术分析[J].钢铁，2008，43(9)：1-3.

[5]陈卓.国内电工钢生产走势和市场展望[J].冶金信息导刊，2003(06)：6-8.

[6]李长生，于永梅，汪水泽，等.连铸连轧生产电工钢板的工艺技术优势[J].现代制造工程，2007(9)：9-12.

[7]M.Fromm ert，C.Zobrist.Texturemeasurem ent of grain-orien ted electrical steels after secondary recrystallization[J].Journal ofmagnetism andM agneticM aterials，2008，320：657-660.

[8]李长生，于永梅，杨华，刘相华，王国栋.薄板坯连铸连轧 Fe-3.2Si％硅钢板的试验模拟研究.河南冶金，2008，16(4)：10-13.

选择自动模式后，现场操作箱都无法进行操作。当坯料调运至上料辊道后，操作员在HM I上手动对中，然后在定尺规格内按照要求输入定尺，点击HMI自动启动按钮，PLC程序将控制所有辊道及单体设备的自动运行，实现母坯的定位切割、子坯依次去毛刺及自动推钢、堆垛的功能，其流程如图3所示。

图3 自动切割控制流程

HMI上还绘制有液压系统的画面，可以远程启、停液压站，包括液压系统的报警信号等，同时为保证安全生产，在HM I上单独制作一个急停按钮，一旦生产过程中出现事故，按下急停按钮，所有辊道及液压设备全部停止工作，只有在事故处理完毕后，再次按下急停按钮，可继续自动生产。

3.3 系统使用效果

二次切割系统投用后，班产量已经达产，火切机的割缝控制在 8mm左右，定尺精度保证在10mm以内，毛刺去除率达到了98％，达到了设计要求，，从辊道自动启动开始，全程无需操作人员干预，整个连续切割生产过程稳定、高效。

4 结论

此次离线二次切割项目对于切割机板坯的定位采用了先进的激光测距系统，与使用升降挡板定位相比，具有定尺切割精度高的优点；同时此次选用的切割机不带传统的汽缸压下装置，在定位的同时就计算了切割枪避辊的位置，与带压下装置的火切机相比，完全避免了切割辊道的情况，保护了设备。同时选用的摆锤式去毛刺机，可以在辊道正常运行的情况下，实现头、尾毛刺的去除工作，并且去毛刺率可达到98％以上，与刮刀式去毛刺机相比，具有去毛刺效率高，时间短的优势。系统投用后，在较短的时间内达到了设计的产能。

5 参考文献

[1]廖常初主编.S7-300/400 PLC应用技术.北京：机械工业出版社，2005：71-73

[2]苏昆哲主编.深入浅出西门子W inCC V6.北京：航空航天大学出版社，2004：102-112

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M EASURES O F INCREASING COAL INJECT I ON RAT I O AT2000m3BF IN ANGANG

L i Shengjie1，2W u Keng1Yu Haibin2N iB ishuai1(1.University of Science and Techno logy Beijing；2.Anyang Iron＆Steel Stock Co.，L td)

The coal ratio and coke ratio of2000 m3BF in Angang have been enor mously increased and decreased by adop ting som emeasures of develop ing equipm ents of PC I，imp rovingmaterial quality，op tim izing BF operation，enhancing blast temperature and PC I enriched w ith oxygen.

blast fu rnace coke ratio pulverized coal injection(PC I) oxygen enrichm en t

2009—11—23