莱钢3200m3高炉提高煤气利用率降低燃料比实践

2013-04-23汤登军

山东冶金 2013年2期

汤登军

（莱芜钢铁集团有限公司银山型钢炼铁厂，山东莱芜 271104）

1 概述

钢铁企业竞争日益加剧，各企业都在努力降低成本。作为钢铁企业的前端流程，高炉铁水生产成本的降低将直接带来钢铁产品成本的降低，提高企业的利润空间。根据生产经验，煤气利用率每提高1%，焦比降低1.2%。提高煤气利用率的途径是合理控制中心和边缘两股气流，延长煤气在高炉内停留的时间，提高间接还原的比例，扩大间接还原区域，降低直接还原度。莱钢型钢炼铁厂3#3200m3高炉2012年以来经过不断摸索与总结，逐步形成了合理的操作制度，煤气利用率达到46.73%，燃料比降低至495kg/t，各项技术经济指标保持了较好水平（见表1）。

表1 2012年1—10月高炉主要经济技术指标

2 高炉提高煤气利用率的前提和基础

2.1 合理的炉料结构

合理的炉料结构应以满足高炉强化冶炼、稳定顺行和提高高炉各项技术经济指标为主，同时兼顾本企业实际炼铁资源的合理调配。根据高炉的生产实践和研究表明，采用高碱度烧结矿配加酸性球团矿和部分块矿是当前我国高炉冶炼炉料结构较为理想的发展模式。目前莱钢3#高炉采用此模式，熟料比稳定在90%以上，为提高煤气利用率、降低燃料比奠定了坚实的基础。

2.2 改善焦炭质量

炉况稳定顺行是提高煤气利用率的前提，而原燃料质量的好坏直接关系到炉况顺行。随着高炉冶炼强度提高及燃料比的下降，焦炭质量对高炉炉况的稳定顺行起关键性作用，改善焦炭质量是提高煤气利用率的必要条件。在公司协调下焦炭质量稳步提升，2012年4月及5月焦炭CRI平均值稳定在68%以上。焦炭质量变化见图1。

图1 2012年1—10月焦炭质量变化情况

3 高炉降低燃料比的冶炼措施

3.1 改善炉缸热状态［1］

3.1.1 保证炉缸热制度

莱钢3#高炉炉缸直径13300mm，死铁层深度3000mm。较深的死铁层有利于缓解炉缸的侵蚀，有利于提高炉缸的蓄热和铁水脱硫。在确定热制度时，充分考虑了多方面的因素。在操作炉型的形成过程中，［Si］含量控制在0.5%～0.7%，同时相应的铁水温度控制在1500～1520℃。随着合理操作炉型的形成与温度、煤气利用的稳定与提高，［Si］含量逐步降低。高炉炉况稳定时，［Si］含量控制在0.30%～0.45%，但铁水温度不随［Si］含量的降低而降低，并规定铁水温度的下限为1500℃，低于此值时要有明显调整措施。除了常规的调剂原则外，尤其要关注昼夜间大气温度、湿度的变化。理论上，1 g湿度影响1kg左右的燃料比，因此当湿度发生变化时，应据此进行燃料比的调整以保证炉温的稳定。另外要特别注意喷吹煤种的变化，每班查询一次喷吹煤的种类、配比、成分，当发生较大变化时及时调剂，保证热制度的稳定。

3.1.2 增加富氧量

高炉喷煤后，理论燃烧温度降低。为保证正常的炉缸热状态，要求有足够的热补偿。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，燃料比上升，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。莱钢3#高炉在保证炉况稳定顺行的前提下将富氧量提至14000m3/h，取得了良好的效果。

3.1.3 提高风温水平

使用高风温已经成为高炉炼铁节能减排、降低燃料比以及提高煤比的主攻方向。莱钢3#高炉采用卡鲁金式热风炉，设计风温水平可以达到1200℃以上。风温的提高，一方面提高了实际风速，活跃了炉缸；另一方面给炉内带来了大量直接热收入，为喷煤提供了热量补偿，保证一定的理论燃烧温度，促进了煤粉的燃烧。3#高炉平均风温水平由原来的1150℃提高到1200℃。

3.2 控制煤气流分布

3.2.1 采用大矿批技术

批重对炉料在炉喉的分布影响很大。批重太小布料不均，小到一定程度，将使边缘和中心无矿石。批重增大，相对加重中心而疏松边缘，而且软熔带气窗增大，料柱界面效应减少，有利于改善料柱透气性。客观上来讲，每座高炉都有一个临界批重，莱钢3#高炉通过对批重进行反复尝试总结，最终确定110 t左右的矿批适合本高炉目前的炉型及原燃料条件。这一批重，一是可以兼顾中心、疏松气流，改善煤气利用；二是随着焦批的增大，焦窗增大，软熔带透气性增加，有利于改善料柱透气性；三是比较适用于3#高炉上料设备的上料能力，提高设备作业效率。

3.2.2 采用合理的中心加焦比例

中心加焦是在高炉中心部位另外填加焦炭来改善炉缸焦炭床充填结构，从而确保倒V型软熔带的稳定存在，以及提高炉缸透气性和透液性。它不仅能够活跃中心，而且能促进顺行，是有利于增产、节焦、长寿的一种综合技术措施，增加高炉吸纳内外部各种矛盾的能力。但过多的中心加焦使得C区焦炭量增加，从而减少了进入燃烧带燃烧的焦炭量，造成燃料比上升。而在目前的原燃料条件下，过低的中心加焦比例又不利于炉况的顺行。3#高炉反复实践，最终将中心加焦比例由25%减至21%，取得了良好的效果。

3.2.3 提高炉顶压力

3#高炉采用高压操作，顶压/风量控制在0.035～0.038。严禁压差超过185 kPa。提高炉顶压力后，使煤气在高炉中停留的时间延长，提高煤气利用，降低入炉燃料比。另外，提高炉顶压力还有利于稳定煤气流，促进高炉稳定顺行，提高煤气利用率。炉顶压力每提高0.1%，降低燃料比0.5%。但炉顶压力绝非越高越好，除了设备因素外，过高的炉顶压力将造成风压的上升，最终造成风速、动能的下降，影响炉缸的工作。因此顶压调剂应以保证风速＞270m/s、动能＞140 kJ/s为基本原则。当负荷较轻，料柱透气性较好时，顶压/风量比值取上限，反之下限。从2011年底开始，3#高炉把顶压逐渐提高至0.225MPa，加强了煤气流的稳定，高炉顺行状况得到一定的改善，为提高煤气利用率创造有利条件。

3.2.4 探索合适的装料制度

随着高炉喷煤比的增加和富氧率的提高，焦炭负荷逐步加重以后，打通中心气流显得尤为重要。经不断摸索，总结出了适合低燃料比条件下的布料矩阵。布料矩阵除最外档和中心档外，中间各档矿和焦的布料圈数保持一致，这样矿焦分布比较均匀，有利于软熔带“焦窗”的透气性。调整布料矩阵对边缘气流抑制时，采用拉大矿带角差，在相同的矿石批重下，较宽的矿石带使矿层变薄，有利于改善料柱透气性，稳定煤气流并提高边缘煤气的利用水平。经过2012年以来的反复摸索、试验，最终确定了目前的装料制度：矿批110 t左右；料线1600mm；布料矩阵为：

其中第4档位的矿石角度比第4档位的焦炭角度大1°，较好地兼顾了边缘气流与中心气流。

3.3 使用合理的造渣制度

较高的炉渣碱度能使炉缸温度充裕，有利于煤粉燃烧，以改善铁水质量，促进高炉顺行。为保证炼出合格生铁以及充足的热量，最终实际终渣碱度控制在1.25左右，三元碱度1.50左右，四元碱度0.95～1.08。炉渣的物理性能与化学成分对冶炼过程影响极大。合理的炉渣成分和性能，有利于炉况顺行和确保铁水质量。为改善炉渣的稳定性和流动性，严格控制镁铝比，渣中MgO/Al2O3＞0.6，大大降低了炉渣黏度，保证了炉渣流动性。

4 焦炭质量波动时的应对措施

1）采用高还原性矿石与高热流比操作，使大量的气体产物CO2在中温区释出，避免与高温焦炭接触，以降低焦炭的溶损反应。3#高炉通过增加富氧率，降低吨铁煤气量来提高炉料与煤气的热流比，目前的吨铁煤气量在1500m3/min左右。

2）使用合理的风速和鼓风动能以避免风口区粉焦上升，采用中心加焦和矿石混装焦丁等疏松中心的装料制度，使料柱透气性得到改善。目前的风速280m/s，鼓风动能1400 kJ/s。随着喷煤量增加，矿焦比增加，料柱透气性变差，压差升高。3#高炉将筛下焦回收再筛分出小焦丁，在矿石中每批料混加2500～3500kg焦丁，焦丁比达到45～55kg/t，有效地改善了料柱的透气性，有利于高炉顺行。

3）采用适宜的理论燃烧温度以避免SiO2大量挥发上升，在低温区凝聚从而堵塞炉料空隙，造成料柱透气性恶化，压差升高。3#高炉目前的理论燃烧温度在2250℃左右，料柱透气性指数长期保持在36以上［2］。

5 强化日常管理工作

3#高炉实施精细管理，统一操作，保证炉况稳定，确保顺行。高炉顺行是取得一切良好指标的前提，大型高炉出铁更是关键。为此，莱钢3#高炉采用零间隔出铁，保证铁口不断流。要求铁口工作时间＞100min后，立即开另一个铁口，真正意义上实现了零间隔、负间隔，为稳定顺行创造了条件；同时，根据冶炼强度的大小及时调整钻头尺寸，由60mm增大到65mm。铁口实行专人负责制，加强铁口维护，确保泥套的完整；稳定、统一打泥量，维持合适的铁口深度，保证铁口合格率。稳定炮泥质量是维护好铁口和出净渣铁的关键，在炮泥质量出现问题后，及时与炮泥生产厂家联系，根据具体情况及时调整炮泥质量，减少因铁口问题引起的高炉休、慢风时间。引入出铁速度这一炉前考核指标，要求出铁速度6～8 t/min，避免高炉憋风。