太钢4号高炉大渣量下高煤比操作

2018-03-29郑强

山西冶金 2018年4期

郑强

（山西太钢不锈钢股份有限公司炼铁厂，山西太原 030003）

在能耗和环境问题日益突出的今天，随着钢铁行业微利时代的到来，原料条件日益恶化，全国炼铁行业渣比升高是普遍的趋势，如何在高渣比条件下提高喷煤比或者确保煤比不降低成为目前高炉炼铁环境下降本增效、提高企业竞争力的重要举措。综合4号高炉的实际情况，煤比的提高受到许多因素的限制：4号高炉热风炉设计风温为1 150℃，料罐的容积限制了矿批最大只能到40 t，槽下的上料能力最大也只能到8批/h，喷煤站的最大能力仅能达到33.5 t/h，富氧量也受到目前条件的限制，最大用量为5 000 m3/h。如何最有效利用当前的设备条件，挖掘目前的最大潜力，确保煤比能够达到当前设备条件下的最大值是山西太钢不锈钢股份有限公司（全文简称太钢）最关心的问题。通过一系列的操作上的改进和一系列的技术攻关，切实确保了在渣量长期高达350 kg/t时，煤比仍然达到了170 kg/t以上并取得了良好的经济效益。

1 操作思路与技术探索

1.1 总体思路

全高炉通过值班工长会议统一思想，贯穿“稳定上部气流，活跃炉缸，保持渣皮的稳定以维持合理的操作炉型”的操作理念，加强高炉内型控制和炉况控制，搞好设备管理工作，降低休风率，延长检修周期，保持炉况长期稳定顺行。在此基础上，通过控制适宜的理论燃烧温度，加强炉尘和沉淀灰的管理，确保煤粉燃烧率，减少未燃煤粉量，控制好炉内煤气的二次分布等措施，确保煤比提高的同时燃料比不异常升高，以保持较高的置换比，从而实现经济效益最大化。

1.2 采取的技术手段

高炉煤比提高后，风口前理论燃烧温度下降；煤滞后时间延长；煤气流分布上，随着煤比上升，煤气发生量增加，煤气流发生再分布，焦窗减小，煤气阻损加大；煤粉利用方面，煤粉置换比将降低。而随着渣量的进一步增加，这些负面影响作用将显著增加。同时，透气透液性能急剧恶化，导致风压升高，高炉接受风量的能力受到影响，冶炼强度将明显降低。针对这些变化，我们技术小组通过有针对性的分析，结合本高炉的实际制约因素进行分析，通过对操作思想的统一和技术上的完善，标准化的管理等一系列行之有效的措施之后，实现了近几年随着渣比的升高而煤比却逐步提高的有利局面，极大的降低了生产成本，取得了较好的经济效益。

1.2.1 控制适宜的理论燃烧温度

由于4号高炉已经经历2次大修，几次大修仅有3号热风炉改造为硅砖热风炉，其余热风炉未进行改造，而热风炉的设计风温仅为1 150℃，且由于富氧率的限制，导致理论燃烧温度长期偏低，仅2 100℃左右，由于操作习惯上的原因，习惯性的采用加湿鼓风，加剧了理论燃烧温度的降低，未燃煤粉增加，以至于煤比长期徘徊在150 kg/tFe左右，之前也曾试图增加煤比，但是一旦增加煤比后，结焦的风口结焦数量、程度就明显增加，同时炉况亦不顺，被迫又将煤比降下去。通过分析，太钢果断采取停止加湿鼓风，除非炉热难行时方可临时调剂用加湿的措施；另外用全富氧量，富氧率由不足0.9%提高到目前的1.7%左右；再就是通过改善热风炉烧炉条件，同时开启2台助燃风机的措施，使高炉送风的平均风温从1 150℃提高到了1 175℃，进一步提高了理论燃烧温度的保障；确保了理论燃烧温度在2 150℃以上，确保了煤粉的充分燃烧和较高的置换比。

1.2.2 采取煤气流分布合理的装料制度

合理的煤气流分布，是炉况稳定顺行的基础。鼓风在进入风口燃烧形成煤气后完成一次分布，到达软熔带后通过焦窗进行第二次分布，在次就是炉顶布料的导向作用完成煤气的第三次分布。这几次煤气分布的平稳过渡和高度方向上梯度变化的均匀性决定了煤气分布是否合理。合理的煤气流在高炉上应表现为炉况稳定、顺行、透气性好且稳定、煤气利用率高、燃料比低、恢复炉况教容易等方面。高炉煤比提高后，能否维持合理的煤气流分布是关键，这就需要通过上下部的调剂来实现。随着冶强的提高，煤比的增加，中心和边沿气流均有所发展，导致煤气利用率下降，燃料比升高，从装料制度上以适当发展边沿、疏导中心为主的装料制度调整为适当压制边沿和中心煤气流的装料制度，使上下部调剂匹配一致，因而保证了煤气利用率一直维持在50%以上水平的同时，炉况长期稳定顺行。

1.2.3 采取多项措施确保煤粉的燃烧率和高置换比

高煤比必须依靠较高的煤粉燃烧率来实现，否则未然煤粉的增加将对高炉冶炼进程带来不利的影响。为提高煤粉燃烧率，太钢主要采取了三项措施：一是提高理论燃烧温度，这通过热风炉操业的精心操作和工艺优化来实现，风温由1 150℃提高到1 175℃；二是增加富氧量，提高风中含氧，促使煤粉燃烧速率加快，减少未然煤粉量。三是加强喷枪管理，确保喷枪全喷率，及时调枪。确保喷枪位置在风口中心，减少风口的磨损，降低休风率。为保证较高的煤焦置换比，太钢采取了二项措施：一是提高顶压，充分挖掘配套设备的潜力。将顶压由185 kPa用到最高顶压195 kPa，通过提高顶压后，炉内煤气流速减缓，压差在高度方向上变化趋于平缓，有利于煤粉的充分燃烧的同时减少了炉尘吹出量，从而使置换比相应提高。二是加强渣铁排放，活跃炉缸。出铁间隔时间由40 min缩短为25～30 min，确保了高炉下部的透气性。

1.2.4 加强炉型管理

合理的操作炉型是高炉长期稳定顺行的基础，合理的操作炉型是高炉稳产、高产、长寿的首要条件，合理的操作炉型就是要求高炉内部形成一层均匀稳定的渣皮，保护高炉内衬的同时使煤气流均匀稳定的沿圆周方向上升，这有利于高炉的顺行和长寿。太钢充分利用现有的监控手段和采取必要的措施来控制合理炉型的形成和保持。一是通过炉顶红外成像和十字测温的综合利用来判断煤气流的分布是否合理，以判断内型是否规整和正常。例如通过十字测温曲线的形状和边沿、中心指数的变化来进行判断，正常情况下太钢要求边沿指数0.8～1.0，中心指数12.0～14.5。二是通过全炉热负荷的趋势情况进行判断，一般要求全炉热负荷控制到50～55 MJ/h，若超出这个范围证明高炉内型变化超出允许值，需通过上下部的调剂使其回复到正常水平。三是通过各层测温电偶的变化来判断。正常的电偶温度趋势应该是在小幅范围内波动，若长期增加或者降低都证明是异常的表现，也必须进行调整以使其回复到正常水平。

1.2.5 加强原燃料管理控制

高煤比对焦炭质量提出了更高的要求，煤比提高后，焦炭的料柱骨架作用更加突出，为保证170 kg/t以上的高煤比，太钢要求焦炭反应后强度必须达到58%以上，若低于该值时，就采取临时下调煤比的措施以保证炉况的顺行，焦炭质量正常后立即恢复。通过采取这些措施，确保了高炉的长期稳定顺行，为高煤比创造了条件。坚持每班检测烧结矿的入炉粒级2次，测得的粒级数据有异常时，与烧结工序相关负责人沟通协调，并及时采取相应的处理措施，以指导烧结和高炉生产。

1.2.6 加强出铁

渣比升高后，高炉反应为透气性差，易憋风，料慢，影响炉况顺行，导致煤比降低，故而要求强化炉前的渣铁排放，以不憋风为前提组织出铁，加强炉前铁口维护工作，确保一次开口成功率，将炉前打铁口间隔时间由40 min减到25～30 min，从而确保炉前渣铁排好出尽，为实现高煤比创造了条件。