本钢7号高炉提高煤气利用率的实践

供稿|林铁森，谢孔明 / LIN Tie-sen, XIE Kong-ming

本钢7号高炉于2005年9月开炉，有效容积为2850 m3，共设30个风口。采用了诸多新技术，主要有串罐无料钟炉顶、新INBA法水冲渣、铜冷却壁、比肖夫煤气清洗系统、软水密闭循环系统、高炉余压发电(TRT)等。

7号高炉自开炉以来，高炉煤气利用率始终在43%~45%之间徘徊，为进一步提高煤气利用率，降低生铁成本，2012年4月在操作上采取各种有效措施对提高煤气利用率进行了技术攻关，高炉煤气利用率逐步达到48.5%~49%国内领先水平，燃料比逐步下降每吨铁到495~510 kg。

限制因素分析

高炉煤气自炉缸风口区产生向上运动与下降的炉料相互接触，把煤气的热能和化学能传给炉料，完成冶炼过程。煤气流携带的热能和化学能，在与固体炉料和液态渣铁逆向运动中完成动量传递和热量传递，它决定着煤气化学能和热能的利用效率。炉料下降与上升煤气流相互运动是否顺畅，煤气流分布是否合理等将直接影响高炉活跃状态、料柱透气性和透液能力。这些因素将直接影响到高炉铁水的生产成本，在高炉生产实践中提高煤气利用率的意义至关重要。

未燃煤粉对煤气利用率的影响

7号高炉目前煤比在每吨铁165 kg左右，在高煤比冶炼条件下，未燃烧的煤粉量增加并吸附在炉料表面和沉积在焦窗中，特别是沉积在中心部位，会严重恶化炉料透气性，造成中心气流受阻，边缘气流发展和炉况不顺。影响煤气流的合理分布和炉料的顺利下降，导致煤气利用率降低、燃料比升高。7号高炉采取高富氧率、高风温和合理的理论燃烧温度、广喷和均喷等技术措施，进一步提高煤粉燃烧率。

提高煤气利用率对顺行的影响

高压差与煤气利用率是对立统一的。一方面，没有压差就没有煤气利用率，保持高煤气利用率需要有一定的压差。但炉内压差升高后，炉料下降的阻力将增加，这样不利于高炉顺行。为此我们采取适当扩大风口面积，并配合上部疏导边缘，增加鼓风动能，保证中心和边缘两股气流的发展，在保证高炉顺行的基础上提高煤气利用率和降低燃料消耗。

原燃料质量与煤气利用率的关系

原燃料质量对高炉煤气分布的影响体现在：一是原燃料粒度，原燃料粒度越小越不均匀，对煤气的阻力越大，越易引起煤气分布紊乱；二是原料的低温还原粉化性能，球团矿的还原膨胀性能，这在炉内中、低温区引起原料粒度的变化，从而引起煤气分布紊乱；三是原料荷重还原软熔性能含铁料的品位，它决定着高炉冶炼过程中的软熔带的位置，形状和厚度。四是焦炭的高温冶金性能，焦炭高温冶金性能差导致炉内软熔带以下焦炭粒度过小，增加渣铁在焦炭中的滞留时间，煤气难于透过滴落带，易导致下部煤气分布紊乱。

提高煤气利用率的措施

通过不断优化装料和送风制度，采取一些强化手段，如高风温(1200~1205 ℃)，高富氧率(3.99%以上)，稳定高顶压操作(225 kPa)，大矿批冶炼(矿石批重83 t、焦炭批重16.3 t)，大喷煤技术(煤比每吨铁165~170 kg)等，无疑对提高煤气利用率起到了关键作用。在高炉稳定顺行前提下，进一步提高煤气利用率，为此，采取了相应措施。

以精料为基础，减少入炉原料粉末和稳定原燃料成分波动

精料是高炉稳定顺行和强化冶炼的基础，同时也是提高煤气利用率的重要条件。煤气利用率提高后，炉内压差升高，为保持炉况顺行，加强入炉原燃料管理，减少粉末和成分波动至关重要。

◆ 加强烧结矿筛分工作，减少粉末入炉

7号高炉炉料结构为64%烧结矿，29%球团矿，7%天然块矿，其中烧结矿主要是烧结机面积为75 m2和265 m2两种烧结矿。经过烧结、破碎、运输和落下装入烧结矿槽易产生粉末，8个烧结矿槽和5个焦槽均设有振动筛，在日常生产中，每班定期检查及时清理振动筛，以提高筛分效果。

◆ 稳定入炉原料成分

烧结矿主要来自本厂自产75 m2和265 m2两种烧结矿，采取1~6号矿槽主要装75 m2烧结，7~8号矿槽主要装265 m2烧结。265 m2烧结矿每批稳定在25 t左右。焦炭采用本钢焦化厂焦二干熄焦和老炉大块水熄焦混合使用。这两种焦的水分、强度差别很大，采取焦二生产的焦炭装在1～3号焦槽、老炉焦炭装在4~5号焦槽，并按比例均匀筛分。采取上述措施有效遏制了因成分波动造成炉况不顺的因素。

装料制度的调整

以稳定焦炭平台为基础，合理确定矿焦环数和布料圈数。在中心气流不变的情况下，边缘气流略有发展。十字测温中心温度稳定在600 ℃左右，边缘温度控制在90~120 ℃之间，边沿气流稳定了，炉墙渣皮稳定，从而达到煤气流的合理分配，提高煤气利用率降低燃料比和焦比。

矿角差为9.5°，在布料时将焦丁和球团布在边缘，避免了向中心滚动和滑移。煤气流分布稳定，煤气通过环带和边缘的阻力减小，在大矿批下炉况能够长期稳定顺行。

送风制度的调整

7号炉以前是以中心加焦为主，配合小风口径，营造出强烈的中心气流，煤气利用程度不高，导致高炉焦比和燃料比高。在提高煤气利用过程中采取的减少中心加焦比例，适当放开边缘的过程中，适当扩大风口面积，并配合上部疏导边缘气流，增加鼓风动能，保证中心气和边缘两股气流存在。

◆ 合理选择风口面积

为了增加风口回旋区的深度，增加鼓风动能，活跃炉缸。7号高炉重新调整风口布局及长度，所用风口为14个直径为125 mm的风口和16个直径为120 mm的风口，风口面积为0.3528 m2，实际风速210~220 m/s。

提高煤粉燃烧率

实现风口全开，均匀喷吹

7号高炉喷吹系统采用双系列、双罐并列、两根喷吹主管加两个分配器喷吹工艺，在喷吹主管上采用二次补气对喷煤量进行调节，可以完成对煤量的微调，力争做到每小时煤量波动稳定在0.3 t以内，达到均匀喷吹的目的。7号高炉设有30个风口，在喷吹煤粉时，尽量力争全部风口喷吹。

混合煤喷吹

由于无烟煤挥发分低，燃烧性不好，但发热值较高，喷吹无烟煤安全问题容易解决。缺点是煤质差，不易燃烧，影响煤粉燃烧率。烟煤挥发分高，可磨性和燃烧性好，但发热值较低。因此，单喷任何一种煤粉都不经济。因此，我们采取了在无烟煤中配入一定比例的烟煤，混合煤的可磨性好，制粉能力得到提高，同时也降低了磨煤能耗。具体措施是控制好配煤比例、制粉温度，使煤粉粒度控制在合理范围内。7号高炉采用混合喷吹(30%烟煤，70%无烟煤)，效果良好。

合理使用焦丁

在矿批中配加一定比例的小块焦(每批料1.3 t)，并把其布在边缘，焦丁比稳定在35~40 kg/t 。小块焦起到改善边缘煤气流的作用，同时还能降低软熔带的压差，改善料柱的透气性。

效果分析

7号高炉通过调整操作制度、高风温和大煤比等技术措施，强化高炉冶炼和工艺管理，煤气利用率稳定提高，焦比逐步降低，见表1。

表1 2011年~2013年指标

结束语

提高煤气利用率是以高炉顺行为前提，以降低燃料比为目的。本钢7号高炉生产实践证明：通过采取大矿批、高风温、高顶压、富氧大喷煤等综合技术措施，以发展中心气流稳定环带的方针，保证中心和边缘两股气流合理分布。有效保证了炉况长期稳定顺行，实现了煤气利用率的稳步提高，燃料比逐步降低至495 kg/t，大大降低了炼铁生产成本。