3 200 m3高炉入炉焦炭低成本优化

李宏飞，崔金丽

（天津钢铁集团有限公司，天津300301）

3 200 m3高炉入炉焦炭低成本优化

李宏飞，崔金丽

（天津钢铁集团有限公司，天津300301）

为降低3 200m3高炉铁水成本，天钢将现有3种焦炭进行分析对比，进行了干熄焦、捣固焦单品种控制比例实验和3种焦炭搭配比例实验。通过观察判断炉况、分析调整操作、核算铁水成本，确定了适合天钢的入炉焦炭结构。经实践检验，采用顶装湿熄焦40%+捣固湿熄焦40%+干熄焦20%的入炉焦炭结构，既能保证高炉稳定顺行对焦炭质量的要求，又能降低入炉焦炭成本，是天钢高炉炼铁焦炭低成本优化的较好选择。

高炉；焦炭结构；捣固焦；干熄焦；低成本；优化

1　引言

近十年来，我国钢铁业扩张迅速，造成行业产能严重过剩。在资源匮乏、环保投入逐渐加大的严峻形势下，钢铁企业的利润空间被极度压缩，降低生产成本的压力越来越大。在钢铁企业中，炼铁成本占产品成本70%以上，如何降低生铁生产成本成为钢铁企业生存的关键，而燃料成本又占吨铁成本的30%以上，因此，降低燃料成本是降低炼铁成本的有效手段。焦炭是高炉炼铁不可或缺的燃料，在冶炼过程中主要有还原剂、提供热量、高炉骨架和渗碳作用［1］。随着高炉大型化和富氧喷煤技术的提高，焦炭骨架作用愈加明显，因此焦炭品质对于高炉非常重要。基于对焦炭品质的要求，在市场条件好时，国内大部分钢铁企业的大型高炉基本全部使用干熄焦来保证入炉焦炭质量，尤其是宝钢、武钢等先进企业，利用优良品质的干熄焦来创造先进的经济技术指标。在钢铁行业产能过剩，成本压力大时，一味使用干熄焦，并不符合钢铁市场和成本压力的要求，部分高炉开始逐渐使用品质较差的湿熄焦炭、捣固焦炭来降低燃料成本，如唐钢，首钢等。

在当前严峻的钢铁市场情况下，必须以降低成本为主导思想，这就不可避免地使用低品质焦炭，同时受优质炼焦煤资源减少的影响，焦炭质量的下降也是钢铁行业的普遍趋势。如何合理使用价格较低、品质较差的焦炭或搭配使用不同种类的焦炭，在保证高炉稳定顺行基础上，降低高炉炼铁燃料成本，是炼铁工作的一大问题。目前，一些企业开始寻求合理的焦炭质量与炼铁成本的平衡关系，天钢高炉从2014年就开始研究针对各种高炉炉况条件下的不同种类焦炭合理搭配比例，确定了以干熄焦、顶装湿熄焦和捣固焦为主的焦炭结构方案，根据不同类型焦炭的特点，制定实验方案，做到特性配合互补，通过实验推断和实际生产，总结出既能保证高炉稳定顺行，又能使燃料成本最优的焦炭配比优选方案。

2　天钢使用的焦炭情况及存在的问题

2.1焦炭情况

天钢没有自己的焦化厂，高炉所使用的焦炭全部为外购，主要是顶装湿熄焦、干熄焦和捣鼓湿熄焦。顶装湿熄焦用量最大，主要以天钢附近的三煤气公司的焦炭为主，还有部分山西焦炭，其中三煤气焦炭质量变化较大，尤其是水分含量较高且波动较大，最大水分相差5%以上；干熄焦化学成分与湿熄焦接近，冷、热强度指标明显改善，可使高炉透气性指数提高，炉内易接受高风温，焦炭负荷加重，喷煤量提高，质量上完全满足大型高炉的使用，但受资源和价格限制，不能大量使用，因为由高炉指标改善带来的成本降低无法抵消焦炭价格上升引起的成本上升，所以要适量搭配使用；捣固焦堆密度大，粒度偏小，冷态强度好，但实际热态强度较差，使用效果有好有坏，需要高炉操作制度的相应调整。一般来说，3种焦炭中干熄焦价格最高，捣固焦最低。

2.2存在的问题

在3种焦炭的使用上，天钢高炉曾经全部使用湿熄焦，高炉可以基本保证顺行，但燃料比的波动较大，同时高炉的抗波动能力很弱，外围波动极易引起高炉的波动。在目前成本压力较大的情况下，失常一次带来的损失很大，成本会大幅上升，所以保证高炉的稳定顺行是降低成本工作的基础。干熄焦的使用能有效提高焦炭的整体质量，曾经用量在50%左右，高炉顺行情况明显好转，抗波动能力明显提高，同时也能提高煤气利用率，降低燃料比，但铁水成本有一定升高，经济上不合算。捣鼓湿熄焦受制作工艺影响，密度较大，气孔率较低，大量使用会导致焦层厚度变小，影响高炉透气性和透液性，但捣固焦同时具有质量较稳定，水分波动小的特点，合理利用并配合高炉操作制度的调整，也能达到良好的使用效果。因此入炉焦炭合理的搭配比例是炼铁研究的重点工作。

3　天钢焦炭的低成本优化实践

针对天钢的焦炭情况，需要研究不同种类焦炭、不同配比下的指标和成本情况，找出指标与成本的最优平衡点。因为干熄焦价格最高，捣固焦价格最低，所以2014年天钢高炉针对干熄焦最低配比、捣固焦最高配比和各种焦炭不同配比进行实验，研究合理的入炉焦炭结构，结合当时高炉的经济技术指标和成本情况，进行比较分析，确定高炉的最优焦炭配比。

3.1干熄焦的使用实验

天钢在2014-01—03期间进行了湿熄焦搭配干熄焦的实验。根据之前的经验，干熄焦使用50%就能明显改善高炉顺行和指标，但考虑成本因素，希望尽量减少干熄焦的用量。设计方案将干熄焦配比控制在40%～10%。实验过程中，1月前期控制在40%，后逐渐减少用量，到2月份最低降低到10%，再根据当时的高炉炉况条件；3月份逐渐又回到20%。表1是2014-01—03期间相关指标的月平均值及当月高炉炉况。

表1　2014-01—03期间干熄焦配比及高炉主要操作参数和燃料成本

从表1和实际生产情况来看：使用顶装湿熄焦加干熄焦时，1月前期使用40%，后逐渐减少到20%，月平均为29%，炉况顺行情况良好，干熄焦对于改善入炉焦炭的整体质量还是有明显作用的；干熄焦使用在20%以下时，高炉顺行情况明显变差，失常的概率很大，所以需要一定量的干熄焦来保证高炉的顺行。虽然1月干熄焦比例较高，但炉况顺行较好，2月干熄焦下降到月平均14.6%，虽然焦炭价格下降，但焦炭质量的变差导致炉况失常，焦炭用量和成本大幅上升。通过干熄焦的工业实验，在目前天钢的焦炭使用中，干熄焦的比例应保证在20%以上，配比过低对炉内焦炭整体质量影响较大，高炉生产中失常的概率较大，不能满足生产需要。

3.2捣固焦使用实验

近年来，随着炼焦肥煤资源日益匮乏，提高捣固焦用量有利于扩大炼焦煤资源，降低炼焦生产配煤成本。面对成本压力，高炉提高配加价格较低的捣固焦比例有利于降低生铁成本［2］。

2014-04—06期间，在进行过干熄焦实验后，对高炉进行了针对捣固焦使用的实验，从以前的捣固焦使用经验上来看，超过50%会严重影响高炉的顺行，因此将捣鼓焦使用配比定在10%～50%，其余配比为干熄焦和顶装湿熄焦基本为各一半。同时根据之前使用捣鼓焦的经验，在操作制度上进行了相应的调整，捣固焦的比例在4月份开始，首先从10%开始实验，逐渐增加，5月份增加到45%，高炉出现不顺性的情况后，又逐渐减少用量。通过3个月的统计，主要数据如见表2。

表2　2014-04—06期间捣固焦配比及高炉主要操作参数

从表2中可以看出，捣固焦实验阶段炉况基本顺行良好，能保证高炉的稳定顺行，比干熄焦实验阶段高炉炉况明显改善，但使用过高后，超过40%之后，高炉炉况出现问题，压差高，抗波动能力差，所以通过实验可以看出，捣固焦降低高炉成本必须在40%范围内。

3.33种焦炭的配比实验

在经过干熄焦和捣固焦的实验后，依据实验数据逐渐确定了每种焦炭的使用范围，使用的配比均能达到高炉稳定顺行的需要，通过实验找出成本最低的配比，在7月至10月开始进行了3种焦炭不同配比的实验，焦炭配比基本原则为干熄焦控制在20%以上，捣固焦为40%以内。具体的统计值及燃料成本见表3。

表3　2014-07—10期间焦炭配比及燃料成本

从表3可以看出，干熄焦使用在20%～30%之间时捣固焦使用40%左右，入炉焦炭的质量能保证高炉的稳定顺行。表4为7月至10月的高炉主要经济技术指标。

表4　几种焦炭配比下高炉指标对比

从4组焦炭配比方案下的高炉指标来看，顶装湿熄焦40%+捣固焦40%+干熄焦20%搭配方案最优，既能保证高炉的稳定顺行，同时燃料成本也最优。因为烧结矿、块矿和煤粉的质量波动，也会对高炉生产造成很大影响，需要通过优质焦炭的使用消除影响，所以高炉焦炭配比结构不是固定不变的，应该适应外围条件的变化不断调整，使炉况处于一个可控的范围。

4　高炉使用效果

实验后，高炉开始使用顶装湿熄焦40%+捣固焦40%+干熄焦20%搭配方案，从2014年12月开始，高炉的各项指标逐渐改善，成本逐渐下降，降低成本效果明显。表5为2014-12—2015-05期间的高炉主要指标和成本。

表5　2014-12—2015-05期间高炉指标及成本

5　结论

大型高炉可以使用40%的捣鼓焦降低入炉焦炭成本，通过工艺技术的操作调整，能有效降低高炉燃料成本，且能满足大型高炉对焦炭质量的要求。

为了确保高炉的稳定顺行，入炉焦炭的整体质量要有一定的保障，因此，入炉焦炭中干熄焦的配比不能低于20%。

目前天钢高炉焦炭最佳配比为：顶装湿熄焦40%+捣固湿熄焦40%+干熄焦20%搭配，炼铁的燃料成本为最优。

高炉的烧结矿出现波动时或设备出现问题引起炉况波动时，可以通过增加干熄焦的比例来提高入炉焦炭的品质，改善高炉炉况，保证高炉顺行。

［1］王筱留.钢铁冶金学：炼铁部分［M］.北京：冶金工业出版社，2008.

［2］周师庸.探讨现行高炉焦炭质量指标模拟性的积极意义［J］.钢铁，2000，35（20）：1.

Low Cost Optim ization of 3 200m3BF Charged Coke

LIHong-feiand CUIJin-li
（Tianjin Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Tianjin 300301，China）

In order to reducemolten iron cost for 3 200m3BF，Tiangang compared and analyzed three types of existing coke and conducted controlled proportion experiments of single type coke of dry quenching coke and tamping coke and blended proportion experiments of three types.An appropriate charged coke structure for Tiangang was determined by observing and judging furnace conditions，analyzing and adjusting operation and calculating the cost formolten iron.Practice proved that a charged coke structure of 40%top loading wet quenching coke+40%tampingwet quenching coke+20%dry quenching coke，ensuring the requirementon coke quality by BF stable and smooth running and at the same time reducing the cost for charged coke，was a good choice for the low cost optimization of iron-making in Tiangang.

Blast Furnace；coke structure；tamping coke；dry quenching coke；low cost；optimization

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.04.003

2016-03-15

2016-04-12

李宏飞（1980—），男，山西介休人，硕士，工程师，主要从事炼铁方面的研究工作。