降低高炉吨铁风量消耗生产实践

李卫星

（新余钢铁集团有限责任公司江西新余338001）

降低高炉吨铁风量消耗生产实践

李卫星

（新余钢铁集团有限责任公司江西新余338001）

对高炉降低吨铁风量消耗的经验进行了总结。认为减少漏风率，改善原料粒度组成、合理的炉型、合理的布料矩阵、合理的送风制度，以及各项操作制度的合理匹配，是高炉低风量消耗的主要经验。通过采取大批重、高富氧、适当喷煤、高顶压等强化冶炼措施，2013年吨铁耗风量指标在低品位大渣比的原燃料条件下达到国内的较好水平。

高炉;低风量消耗;措施;操作制度

1 引言

在高炉炼铁工序能耗中，支出项主要是焦炭和煤粉，以燃料比作为消耗的指标。因此过去炼铁降低能耗的重点主要在降低焦比上即“碳素流”上，从而忽视了风、水、汽、电等动力消耗的利用状况，造成了巨大的动力浪费，从而造成炼铁成本的上升。高炉鼓风能耗占炼铁能耗的10%左右，目前国内先进企业的大高炉吨铁风耗在950～1050 m3/t，中小高炉一般在1200 m3/t。最近几年一些民营企业达到了1100左右的较好水平，我厂2012年年均1248 m3/t离先进企业差距很大。现有4座1250 m3级高炉，其中三座分别建成于2003年、2004年、2005年，均为料车上料模式，2011年淘汰4座300 m3级别高炉新建一座1250 m3现代高炉，并利用新高炉投产之后产能富余之际对投产较早的八号高炉进行原地大修。高炉主要参数见表1。

表1 高炉基本参数

2013年在为降低生铁成本，大量使用低品质“非主流矿”的情况下，通过各项技术进步，各项设计指标大幅改善，高炉吨铁风量消耗下降明显。

2 降低风耗的措施

2.1 降低漏风率，减少浪费

理论上高炉风口前燃烧的碳量决定了高炉风量消耗的水平，但实际生产中因送风系统和炉体的严密性不够，造成大量的风、煤气泄漏，不仅造成了能源浪费，而且危害到了安全生产甚至发生恶性事故。传统高炉漏风率在10%左右，现在新建的高炉因工艺质量的提高而降低到5%左右，但部分高炉因送风系统老化仍达10%以上。我厂高炉除新建的11#高炉外，其他三座都存在热风总管、围管开裂漏风现状；吹管因中套变形造成小套变形装不到位，吹管和小套接合面出现缝隙，风口跑风，严重时有风口烧穿事故发生，同时因风口区域煤气浓度增加，容易造成煤气中毒事故，对安全生产产生影响；膨胀器、波纹管发红漏风，炉体跑煤气等。上述现象造成实际风量消耗较理论计算高出很多。为此，我们利用休风机会多次对炉体、热风管道进行灌浆，及时补焊开裂点，减少跑风、跑气等。新建的11#高炉和8#高炉利用大修机会采用了严密性更好的送风装置，有效减少了膨胀器、波纹管发红漏风现象。建立高炉炉体检查制度，定期测量中套下沿变形情况，达到5 cm定期更换，保证小套能装到位，避免吹管前端跑风。

2.2 加强原燃料管理、减少粉末入炉，改善料柱透气性

（1）针对二铁厂外购焦、烧结矿、周边块矿品种多，质量参差不齐的情况，及时出台相关管理制度，制定应急预案。生产中规定了4座高炉按65%外购焦+35%厂焦的用焦结构，既保证了生产稳定，又保障了高炉顺行所需求的焦炭质量底线。在烧结矿使用上采用“分灶吃饭”的优异待遇，不同质量的烧结矿对应不同的高炉，为炼钢提供不一样的铁水，实现了铁水分级管理。

（2）粉末对高炉料柱的透气性影响极大，关系到高炉顺行和顶压水平的高低。料仓料位低，上料时会增加炉料的摔打力度，造成不必要的炉料破碎。为此建立料仓报警机制，料仓料位低时向原料反映，及时上料确保仓位始终在一半以上。同时加大筛分设备的清理频次，确保筛分后的原料含粉率＜5%。严格控制筛分速度，在保证供料的同时做到筛分效果最好。针对外购焦炭粉末多、水分重的特点，规定两小时清理一次焦丁筛，避免结筛现象，防止大量焦粉入炉。工艺上做到了每日检测筛分粒度组成，按照粒度组成及时更换该筛，确保炉料粒度组成满足高炉要求。

2.3 选择“经济”冶炼强度

（1）鉴于炉腹煤气量指数作为衡量高炉强化程度的指标，较冶炼强度更具有代表性、科学性、逻辑性，因此以最佳炉腹煤气指数为依据，确定了当前冶炼条件下最佳的高炉炉腹煤气指数（见表2）。

（2）彻底摒弃“产量为王”的操作方针，强调成本优先的理念。

（3）确保炉缸工作活跃、炉型合理、炉温稳定、炉况顺行。

（4）制定高炉工长标准化作业文件，通过加强培训，提高操作技能，炉温命中率、稳定率提高，为炉况稳定顺行创造条件。

表2 目前的标准风速和炉腹煤气指数

2.4 采用合理的布料矩阵

高炉所用装料制度是经过较精确计算得出的，严格按炉喉等面积计算选定11个布料标准档位。在开炉装料时又经过实际测料面，对所测的数据经过认真分析比较讨论，议定各档位的布料倾角，从而确定高炉装料制度。在生产实践中，根据炉况的变化，逐步调整完善，使得制度更加合理，矿、焦分布均匀，料层厚度合适，矿焦比适宜，达到煤气利用好，焦比低的目的。高炉在装料制度的调整上主导思想是保证相对固定的焦炭平台及中心焦堆大小的前提下，重点对布料带的矿焦比进行调整。为提高煤气利用，降低消耗，一直控制倒V型软融带，中心气流强，边缘气流控制较死。渣量上升后，料柱透气性变差，上部装料制度既要“突出中心，又要兼顾边缘”，上部调剂主要采取如下措施：（1）矿焦平台加宽，矿石平台由原来的6°增加到8°～10°，焦炭平台控制在10°～12°；（2）焦炭结构中35%的优质厂焦最后布料，确保中心透气性（3）开发高炉精准布料技术，对炉料落点，中心和边缘矿焦比有严格的要求；（4）适度中心加焦，促进边缘中心两股气流合理分布。（5）采用大批重，结合上料能力及增产的要求，在控制适当风量、提顶压的同时，不断扩大批重，批重由2011年的26 t，逐步扩大到目前的27～34 t，大批重有利于料层稳定，可改善煤气利用，降低焦比。

2.5 采用合理的送风制度

加长风口小套尺寸，调整风口面积，确定合理的送风参数。随着原燃料质量下降，高炉风口面积呈缩小趋势，主要操作思想是在控制适当冶炼强度的基础上，要保证高炉的实际风速和鼓风动能，见表3。

表3 风口面积和送风参数

2.6 采用合理的热制度和造渣制度

近年来，由于钢铁市场竞争激烈，成本压力巨大，我厂被迫调整原料结构以实现降低成本的目标。由此造成渣系中Al2O3上升较多，平均达15%以上，炉渣性能受到较大影响。通过分析认为：我厂渣中MgO在6.5%,镁铝比偏低，对炉渣流动性和稳定性不利。为改善渣系，降渣中MgO提高至8.5%。2011年前，由于休风、慢风率较高，为避免炉凉，炉温保持较高，铁水[Si]平均在0.5%，物理热保持在1435℃左右。2012年年以来，我们的操作方针以铁水物理热为主，要求物理热控制在1465±15℃，在保证物理热充足的前提下，逐步降低铁水[Si]。实践证明，充足的物理热既有利于改善渣铁流动性，及时出好渣铁，又有利于炉况稳顺，更增强了高炉抵抗突发事件的能力。

2.7 强化炉前管理

由于品位低，渣量大，必须加强炉前出铁，及时出净渣铁，否则会影响到高炉顺行和各项指标的进步。为此制定炉前作业标准，加强炉前交流学习，减少人为影响。改善炮泥质量的同时增加出铁炉次，由原来的15炉次，增加到17炉次，保证渣铁出尽，减少炉内渣铁残留率，为炉况顺行提供保障。

2.8 定期排碱，降低有害元素的危害

由于炉料劣化带入的有害元素明显增加，尤其是碱金属、锌负荷（见表4）。碱金属在高炉中危害很大，它能降低矿石的软化温度，使矿石尚未充分还原就已经熔化滴落，增加高炉下部直接还原热量消耗；它能够引起球团的异常膨胀粉化；它能够强化焦炭的气化反映能力，降低焦炭反应后强度，造成高炉透气性恶化，危及高炉冶炼进程。同时液态或固态碱金属粘结在炉墙，既能使炉墙结厚，又能直接破坏炉衬。目前主要应对手段是：（1）控制较低的炉渣碱度，炉渣（MgO）/（Al2O3）≈0.6～0.7，保证炉渣的稳定性和流动性；（2）定期集中排出碱金属；（3）在保证渣铁物理热的基础上，适当降[Si]操作，提高炉温命中率，降低[Si]标准偏差。

表4 2010～2013年新钢二炼铁厂入炉有害元素情况

2.9 高顶压、高风温、富氧大喷煤

炉顶压力的提高，缩小了煤气体积，降低了煤气流速，从而降低阻损，改善顺行，容许高炉接受更多的风量，提高产量。一般高炉顶压提高0.01 MPa，增产率可达1.1%左右。高炉高压操作时实现高炉高效化的重要手段，提高炉顶压力后高炉操作的主要特点和效果：

(1)降低炉内煤气流速，提高煤气利用效率及煤粉燃烧效率，降低焦比。据统计炉顶煤气CO2含量增加1%，可降低燃料比20 kg/t。现代高炉炉顶压力提高到0.15～0.25 MPa时，每提高顶压0.01 MPa，降低焦比的幅度降到1%以下。

(2)料柱压力损失减小，高炉顺行，增加产量。在现代高炉，每提高顶压0.01 MPa，增产率为1.1± 0.2%。

(3)有利于低硅冶炼，提高TRT发电效率。2013年全厂高炉平均顶压提高0.005 MPa，达到2012年全国平均水平即0.178 MPa。富氧对高炉增产效果最为明显。高炉富氧后，单位生铁的炉腹煤气体积缩小，煤气对炉料下降的阻力减小，如果保持原来的煤气量，就可以增加风口前燃烧的碳量，高炉产量自然提高。一般经验是富氧率提高1%，在不增加风量的前提下，增产率可达3%。高的风温及高富氧，为提高煤比创造了较好的条件，目前煤比保持在150 kg/ t以上。

3 取得效果

通过全厂的共同努力，不断探索和实践，在原燃料准备、操作管理、设备管理、技术改进等方面取得较大的进步，吨铁风量消耗水平下降明显,见表5，达到了行业较好水平。

效益计算：2013年我厂年产432万t生铁，风按0.05元/m3计算，吨铁降低了风耗51m3/t，直接降低了生产成本：4320000×0.05×51=1101.6万元。

表5 2011～2013年高炉主要技术经济指标

4 结语

（1）炉况稳定是高炉低风耗的基础。目前四座高炉所用原燃料整体水平较差，因此必须保持炉况的稳定。

（2）降低漏风率，控制适宜的冶炼强度，是高炉稳产低风耗的原因之一。

（3）维持高炉炉型合理，装料制度合理，适宜的送风制度、热制度和冷却制度的调整以及大批重、高顶压、高富氧大喷煤等强化冶炼措施的实行，也是高炉低风耗的原因。

【1】周传典主编，高炉炼铁生产技术手册【M】.北京：冶金工业出版社，2003:362-363.

Production Practice of Reducing the Blast Air Consum ption per Ton of Iron of Blast Furnace

Li Weixing
(XinyuIronandSteelGroupCo.,Ltd.,Xinyu,Jiangxi338001,China)

Experience in reduction of air consumption per ton of iron of blast furnaces is summarized.Reducing air leakage,improving the grain size of raw material,proper furnace type,reasonable bed layout matrix,rational air distribution system and appropriate matching of various operating programs had been major points in reducing air consumption of a blast furnace.By adopting smelting intensifying measures such as large batch production,high oxygen enrichment,appropriate coal injection and high top pressure,the blast air consumption per ton of iron reached relatively high level under the condition of low grade ore and high slag ratio in domestic steel sector in 2013.

blast furnace;low air consumption;measure;operation program

TK229

B

1006-6764（2014）12-0058-04

2014-06-12

李卫星（1984-），男，江苏丰县人，助理工程师，现从事炼铁生产现场技术工作。