我国3000m3-4000m3高炉生产指标浅析

2018-05-05周东东

中国钢铁业 2018年3期

姜曦周东东张明杨斌

1.序言

随着高炉大型化速度的加快，3000m3以上大高炉的生产运行情况越来越受到行业的关注[1-2]。重点针对大型高炉生产指标、原燃料指标、操作参数等进行分析，可以有效地节能降耗，以利于企业互相借鉴，针对自身的生产实际制定适合自身高炉的冶炼方案。

本文根据中国钢铁工业协会高炉生产技术专家委员会2016年对我国3000m3-4000 m3高炉的月度生产技术指标的统计数据，选取19座3000m3-4000m3高炉（除文中各图分析中编号为2#的包钢4号高炉容积为3000m3外），编号1#、3#到19#均为3200m3高炉，分别为华菱7号、梅钢4号、韶钢8号、马钢4号、鞍钢1号、鞍钢2号、鞍钢3号、武钢5号、武钢6号、武钢7号、济钢4号、莱钢3号、邯钢8号、本钢北营新1号、本钢北营新2号、唐钢3号、唐钢4号及兴澄高炉。19座该级别的高炉煤比较低，燃料比较高，煤气利用率有继续提高的潜力。渣比较高，可通过降低烧结矿比例及提高块矿比例等炉料结构优化措施来实现。见表1。

2.2016年3000m3-4000m3级高炉生产实绩

2.1 生产指标

2.1.1 高炉利用系数

19座3000m3-4000m3高炉的炉容与利用系数见图1，平均炉容为3189.47m3，平均利用系数为2.17t/(m3·d)，比2015年同级别高炉低0.14t/(m3·d)，比同期4000m3以上高炉的利用系数高0.11t/(m3·d)，生产效率相对大容积高炉高[3]。

2.1.2 入炉焦比和燃料比

从图2可以看出，19座3000m3-4000m3高炉平均入炉焦比为392.96kg/t、平均煤比为136.44kg/t、平均吨铁能耗为387.43kgce/t。焦比比2015年同级别高炉高13.95kg/t，煤比低3.82kg/t。3000m3-4000m3高炉的平均入炉焦比较同期4000m3以上高炉的入炉焦比高了44.05kg/t，煤比低了19.54kg/t，吨铁能耗高了2.48kgce/t。个别3000m3-4000m3高炉入炉焦比达到450kg/t以上，煤比低于100kg/t。由此可见，3000m3-4000m3高炉的入炉焦比较高，煤比较低，还有继续开展以煤代焦、降低成本的空间[4]。

2.1.3 送风制度

由图3(a)可知，我国3000m3-4000m3高炉的吨铁耗风量层次不齐，平均吨铁风量为1167.78m3/t，平均富氧率为2.87%，平均风温为1174.69℃。其中风温2015年同级别高炉低13.68℃，武钢6号高炉的吨铁耗风量最低，唐钢3号高炉吨铁耗风量最大。图3(b)所示为高炉风压及压差的关系图，从图中可知，各高炉风压和压差差别较大，平均风压为377.20kPa，平均压差为162.41kPa，其中鞍钢1号和唐钢3号高炉的压差最低。

表1 2016年19座3000m3-4000m3高炉各指标平均值

图1 高炉的炉容和利用系数

图2 焦比、燃料比和能耗

2.2 原燃料指标

2.2.1 焦炭及煤粉质量

2016年19座高炉喷吹煤粉的灰分与挥发分见图4(a)，煤粉灰分平均为10.23%，挥发分为16.26%，煤粉灰分比2015年同级别高炉高0.32%。3000-4000m3高炉对焦炭的质量要求较高[5]，图4(b)为19座高炉所使用焦炭灰分和含硫，灰分平均为12.29%，含硫量为0.76%，焦炭灰分比2015年同级别高炉高0.08%。3000m3-4000m3高炉焦炭的含硫量比4000m3以上高炉使用的焦炭含硫高0.07%，除此之外，其他指标与4000m3以上高炉接近，说明我国的炼焦技术得到了提高，对高炉的节能降耗也起到了积极的作用。图5为2016年3000m3-4000m3高炉的M40及M10，M40平均为88.67%， M10平均为9.97%。

3.高炉指标优化的建议

2.2.2 原料配比及入炉品位

图3 3000m3-4000m3高炉的送风参数

图4 2016年3000m3-4000m3高炉的焦炭及煤粉质量

图5 2016年3000m3-4000m3高炉焦炭强度和平均粒径

图6(a)为2016年19座3000m3-4000m3高炉的炉料结构比例图，烧结矿、球团矿及块矿的平均比例分别为75.94%、15.28%、8.78%，炉料结构与2015年同级别高炉相近。烧结矿比例比4000m3以上高炉高4.07%，球团矿比例比低3.84%。图(b)为入炉原料的铁料含铁品位及吨铁矿耗，其平均值分别为58.32%、1651.01kg/t。3000m3-4000m3高炉应适当的提高入炉原料含铁品位，以减少吨铁渣量，降低焦比及燃料消耗。铁料含铁品位比2015年同级别高炉提高0.3%。

2.3 操作参数

2.3.1 铁水成分及铁水温度

图7为3000m3-4000m3高炉铁水质量图，铁水含硅量及铁水温度平均值分别为0.46%、1502.32℃。高炉生铁一级品率是指生铁含硅量大于0.25%，含硫量小于0.030%的生铁占所有生铁的比例。图8为3000m3-4000m3高炉铁水含硫量和一级品率，其平均值分别为0.025%、76.77%。除铁水含硅量比4000m3以上高炉高0.03%外，其他指标持平。

2.3.2 渣量及二元碱度

图9为2016年19座3000m3-4000m3高炉的平均渣量及二元碱度分别为328.17kg/t、1.18。渣量比2015年同级别高炉低15.29 kg/t，但比大高炉高28.77kg/t。与国外高炉相比[3]，我国的高炉渣量偏大。

2.3.3 炉顶煤气利用率

煤气利用率与高炉的吨铁燃料比有着直接的关系，煤气利用率高时，吨铁燃料比降低，反之亦然。图10为2016年19座3000m3-4000m3高炉的煤气利用率及燃料比平均值分别为46.50%、529.92 kg/t。煤气利用率比2015年同级别高炉高0.18%，比4000m3以上高炉低1.9%，燃料比2015年同级别高炉高10.66 kg/t，比4000m3以上高炉高17.48 kg/t。3000 m3-4000 m3高炉应提高煤气利用率，降低燃料比。

3.1 优化炉料结构

图6 2016年3000-4000m3高炉的原料配比及含铁品位

图7 铁水含硅量和铁水温度

图8 含硫量和一级品率

图9 炉渣渣量和二元碱度

图10 燃料比和煤气利用率

我国的炉料结构主要以烧结矿与球团矿为主，块矿所占的比例较少。由于生产烧结矿的工序能耗较高，因此可适当提高球团矿的比例。建议有条件的高炉应逐步摸索提高球团矿的入炉比例至20%以上，提高含铁炉料的品位、减少渣量、减少焦炭消耗。本钢北营两座高炉炉料中没有块矿，鞍钢3座高炉的块矿比例低于5%。建议我国3000m3-4000m3高炉的块矿比例提高至10%以上。

3.2 提高煤气利用率

我国3000m3-4000m3高炉的煤气利用率与国外先进高炉相比有一定的差距[3][5]。这不利于高炉长寿、节能降耗、降低吨铁生产成本，也不利于生产优质的铁水及提高企业的竞争力。建议各个企业从原燃料管理及筛分、高炉的稳定性、精细化操作等方面入手，狠抓管理与精细化操作，切实提高高炉的煤气利用率。

3.3 提高铁水质量

由于炼钢钢水对铁水具有继承性，因此，铁水质量的好坏间接决定着钢铁产品质量的好坏，同时铁水质量不稳定也对炼钢的过程的工序能耗、冶炼控制及成本降低具有较大的影响。我国钢铁工业正值转型升级的关键时期，提高铁水质量对各个钢铁企业具有重要的现实意义。由分析可知，我国3000 m3-4000 m3高炉的铁水一级品率较低，建议通过加强原料管理、提高风口前理论燃烧温度、活跃炉缸、提高炉渣碱度等综合措施，切实降低铁水的硫含量，进一步提高铁水质量。