“平台+漏斗”布料制度在邯钢西区1高炉的应用

2018-01-17张妹英夏万顺

河南冶金 2017年6期

张妹英夏万顺

(河钢集团邯钢公司)

0 前言

邯钢西区1号3 200 m3高炉采用了铜冷却壁、薄壁炉衬、炭砖一陶瓷杯复合炉底、联合软水密闭循环冷却系统、并罐无料钟炉顶等一系列先进、成熟的工艺。

2008年开炉后，由于缺乏大型高炉操作技术及操作经验，在基本操作制度上偏离较远，造成高炉开炉后稳定性较差，炉况波动不断，严重制约了生产顺行和成本的降低。2009年11月开始，高炉转变操作模式和操作理念，引进宝钢“平台+漏斗”布料制度，随后结合1号高炉自身的特点进行了一系列调整和优化，找到了一套适合高炉生产的操作制度，实现了高炉长期稳定顺行，各项经济指标得到了较大的改善。

1 高炉料制的演变

1.1 中心加焦

2008年4月开炉初期，由于冶炼强度不高，高炉处于低水平运行状态，但随着强化冶炼的不断进行，高炉抗干扰性越来越弱，在2009年1月初，因为炉顶环缝调节失常造成高炉出现气流管道后，高炉炉况开始失常，主要表现为不吃风氧，高炉风量加到4 800 m3/min的水平，就开始出现崩料、滑料、气流等现象，边缘气流凌乱，中心气流不开，大的气流管道不断发生。炉况失常致使炉温波动较大，炉况对炉温敏感，上行时易发生悬料。开始认为是高炉炉缸堆积，不活跃，分别采取了加萤石洗炉和锰矿热洗，效果都不明显，同年7月邯宝炼铁2号3 200 m3高炉在开炉后3个月后，也出现了相同的现象，操作者认为是原燃料变差引起的高炉炉况失常，但采取了各种保料措施后仍旧没有效果。

1.2 “平台+漏斗”布料制度的实施

2009年11月，宝钢专家对2号高炉进行了全面诊断，认为高炉基本操作制度偏离大高炉操作理念太远，高炉各项操作制度与3 200 m3高炉特点严重不符，对高炉的操作制度予以了全面否定，尤其是批矿过小，对边缘和中心气流都压制不住，变化料制不能起到调节气流的作用。在专家的指导下开始尝试“平台+漏斗”的布料制度。

1号高炉借鉴2号高炉成功的经验，在2009年12月份也开始尝试“平台+漏斗”的料制，但由于高炉炉况失常近1年的时间，操作炉型变化较大，在经过近一个月的调整后高炉才逐渐稳定下来。

1.3 “平台+漏斗”料制的优化

宝钢专家对邯宝炼铁两座3 200 m3高炉起到了抛砖引玉的作用，在使用了新的布料制度后高炉顺行得到了保障，但高炉在提高冶炼强度和改善各项经济指标上还需要不断的优化。由于高炉操作特性和原燃料条件不同，不同的高炉最优化的布料制度也不同，因此需要在基本料制的基础上，不断摸索更适合高炉自身操作的布料制度。

“平台+漏斗”布料制度的难点在于形成边缘与中心两股相匹配的气流，两股气流的强弱是由料面平台的宽度和漏斗的深度所决定的，要形成合适的两股气流，关键在于控制好料面平台的宽度和漏斗的深度，而料面平台和漏斗的属性是由布料属性来决定的，因此要优化布料制度，就要通过调整布料圈数和布料角度来实现。

在“平台+漏斗”布料制度中布料角度的确立是重要的一个环节，只有确立了合适的布料角度才能确定料面平台的位置，经过两次休风测量炉料落点，确定了高炉炉料打炉墙的布料角度为44 °，给布料角度的制定提供数据支持。在确立了最大的布料角度后，结合边缘和中心气流的运行情况，不断调整矿焦差和布料圈数，期待找到最优化的布料制度。在角差调整上，矿石平台的大小和稳定性相对焦炭来说，由于原料自然堆角的特性更难控制，尤其是在使用和焦碳相同的档位时，矿石的滚动特性对漏斗的影响是负面的，宜堵塞中心，不利于中心气流的稳定，尤其是在原燃料条件不好的情况下，更易出现堵塞中心而造成炉况难行的局面，因此矿角差要小于焦角差，尽量将矿石平台布在焦碳平台之上；在布料圈数调整上，每个档位上布料圈数的设置要大于2～3圈为好，尽量避免单环布料，这样既可以形成稳定的矿焦平台，也利于减少料面堆尖的数量进而降低炉料界面效应。利于增强气流对料面的敏感性，并提高煤气利用率，降低燃料消耗。

表1 高炉料制优化调整

2 “平台+漏斗”料制的日常调剂

2.1 上部调剂

布料环数和矿焦角差是布料制度的基础，基本布料制度确立后，在没有特殊情况下不再进行调整。“平台+漏斗”料制对原燃料条件要求相对较高，难点在于中心气流和边缘气流两股气流的平衡，在操作上要密切关注两股气流的强弱，及时调整避免出现气流一头发展的现象。中心过强，煤气利用率降低，不利于降低燃料消耗，还宜发生炉墙结厚的现象；边缘过强而中心变弱时，压量关系紧张，边缘气流乱串，炉况顺行受到破坏，也不利于高炉长寿。日常操作中可以充分利用料线、矿批、布料角度等手段，实现对炉况的微量调剂，调剂顺序一般为料线-矿批-角度。

通过调整料线，可以改变矿焦平台和布料堆尖的位置，实现对高炉气流分布的微调，用以稳定高炉气流分布和提高煤气利用率水平，改善高炉各项经济指标。配合1号高炉基本的布料角度，实践表明，在冷却壁水温差呆滞下行，边缘气流较重时，上提料线至1.2 m/1.2 m；冷却壁水温差波动，边缘波动气流较强时，降低料线至1.5 m/1.5 m，能有效起到稳定气流的作用。

合适的矿批可以稳定高炉气流的正常分布，保证高炉炉况顺行。大矿批对中心的抑制作用较强，在原燃料条件较好的情况下，增加矿批有利于提高煤气利用率，降低燃料消耗；在原料相对较差的情况下，适当减小矿批，即可以增强中心气流，也能开放边缘，利于高炉形成稳定的两股气流，保证高炉稳定顺行。但值得注意的是下限矿批的使用，当矿批过小时，其对气流的封堵作用明显变弱，表现为煤气利用率下降较多，边缘气流波动大，气流分布对料制的敏感性降低，可控性变差，实践表明1号高炉的合理矿批范围为85 t～91 t。

布料角度的调剂是上部调剂手段中最强的一个，在没有特殊情况下一般要少动或小动。日常调剂时，改变布料角度的大小，可以改变炉料落点及炉料堆尖位置，实现对矿焦平台的位置和漏斗深度的控制，进而实现对煤气分布的微调。生产中结合炉体冷却壁温度情况，在料线调整至极限后仍不能达到预想效果后，再调整角度，角度调整可分为矿焦同扬，同降和错角三种调节方式，一般一次调剂幅度小于0.5°，以避免偏离基本的布料制度。高炉优化后上部日常生产操作参数见表2 。

表2 优化后高炉上部日常生产操作参数

2.2 下部调剂

炉况调剂讲究上下部调剂相结合，没有合理的下部操作参数做基础，高炉上部料制的调剂就无从谈起。“平台+漏斗”布料制度由于其中心是通过“漏斗”来维持的，对下部送风参数的要求更高。高炉在采用“平台+漏斗”料制的初期，对该料制初始气流的分布特点认识不足，认为不带中心焦的炉子中心气流更难以维持，因而过分强调通过增加鼓风动能来开放中心气流，结果造成边缘气流不断变弱中心过于开放，煤气利用率一直低于50%，违背了“平台+漏斗”料制的节约燃料比的初衷，时间长了炉墙开始结厚，炉体水温差一路下行，最低曾达到0.7 ℃，高炉压量关系日趋紧张，各项指标严重下滑，高炉被迫处理炉墙结厚，损失严重。

借鉴国内先进高炉的操作理念，引入高炉炉腹煤气量指数和透气阻力系数来指导高炉炉况调剂。通过对高炉气流深入研究，发现并不是高炉风量越大，鼓风动能越大越利于高炉中心气流的稳定和发展，而是对不同容积的高炉来说存在一个合适的炉腹煤气发生量和承受量，这可以用高炉炉腹煤气指数和和透气阻力系数来衡量，在确立了两者的范围后，就可以确立合适的高炉送风比，实践表明，邯宝1号3 200 m3高炉的送风比宜在1.7～1.8的范围内选择，在原燃料质量相对较好的情况下，送风比宜选择上限水平，在原燃料质量较差的情况下，可以适当降低送风比，通过提高富氧率来调节冶炼强度[3]。确定送风比后，选择好合适的送风面积，控制好鼓风动能，就能控制好中心气流的强弱，研究后认为3 200 m3高炉的鼓风动能在13 000 kg·m/s～14 000 kg·m/s较为合适。在原燃料较差的情况下，通过增加长风口的个数利于形成合适的中心气流，但是在生产中要密切关注边缘气流的分布，在炉墙冷却壁温度大幅下滑时，要果断减少长风口的个数，避免炉墙结厚。2012年至2015年下部调剂主要参数的趋势如图1所示。