山东广富集团2号高炉增产降耗实践

刘吉志，刘玉爱，安仲鑫

（1山东广富集团有限公司，山东 滨州276000；2山东大学 材料科学与工程学院，山东 济南250061）

1　前言

山东广富集团炼铁系统共有2×450 m3+3×750 m3高炉5座，265 m2带式烧结机1台，35 t/h煤粉制粉中速磨1台，入炉焦炭分湿熄和干熄两种，全部由本公司焦化厂供给。高炉入炉料结构为85%烧结矿+15%块矿，富氧率0.54%，热风压力260 kPa，风温1 085℃。因正常生产状态时，烧结矿产量和煤粉无法同时满足5座高炉全负荷作业，致使高炉利用系数仅为3.62 t/（m3·d），煤比仅76 kg/t，焦比490 kg/t。

因山东广富集团高炉在取暖季限产，部分高炉需要停产，此时烧结矿有富余，喷煤制粉供给在产单座高炉量相对增多，故喷煤量有增加的必要；部分高炉停产时炼钢产能随之降低，氧气剩余量也增多，在产高炉可提高富氧率，这就为炼铁系统增产降耗空间的生产实践创造了条件。

通过煤粉代替一部分焦炭以达到节能降耗的目的，但会减少料柱中焦炭量从而降低高炉料柱的透气性。冶炼强度要进一步提高，更需要深入改善原燃料质量，同时配以合适的送风、装料等基本操作制度的调整，以确保炉况的稳定顺行，从而改善煤气利用，实现增产降耗。将煤比的提高与富氧鼓风结合好，不仅只为提高煤粉的燃烧率，还需要保证风口区合理的理论燃烧温度［1-2］。

2　增产降耗保障措施

1）提高入炉品位和改善烧结矿冶金性能。把精料入炉作为前提条件，增加了原料中卡粉配比，把原料中的红矿（电解铝的尾矿）去掉，提高烧结矿的品位和改善强度，并通过合理配矿改善烧结矿的物理冶金性能。2017年9—12月采用的烧结矿成分见表1。

表1　2017年精料成分配比（质量分数）和碱度

2）进一步减少入炉粉末。为提高筛分效率，解决块矿潮湿且含粉较多易堵塞筛网导致粉料难以筛除的状况，把块矿筛由原来的棒条筛改为聚氨酯筛面块矿筛，提高了块矿筛分效率，大幅度减少了入炉粉末总量，改善了料柱透气性。

3）把干湿焦混合入炉改为全干熄焦入炉。高炉限产后，干熄焦产量完全能够满足2号高炉的生产需要。

4）确保和改善煤粉质量。合理控制无烟煤的各项指标，使水分、灰分、挥发分、硫分以及固定碳控制在合理的范围内，同时入厂时严把质量关，确保其成分的稳定性。提高煤粉的细度。因煤粉越细越有利于燃烧，故把煤粉中＜0.074 mm的含量由78%提高到81%，为煤比的提高创造更有利的条件。常用的两类喷吹煤的成分和热值见表2。

表2　喷吹煤的成分和热值

3　增产降耗实践及效果

由于原燃料条件逐步改善，2017年12月3日—2018年1月4日，高炉进行了增产降耗生产试验。

1）发挥配套风机能力，增加入炉风量。外部条件具备后，高炉开始尝试加风，12月3日风压从258 kPa开始，2 d时间内逐步加到280 kPa，风量从1 540 m3/min逐步增加到1 670 m3/min。风量的增加使鼓风动能增加，加大了高炉风口回旋区，也增大了煤气向中心穿透的能力，有利于高炉开放中心气流，改善了炉缸气流分布，高炉产量从1 633 t/d提高到1 803 t/d。

2）提高顶压改善煤气流分布。风量增加后产量随之提高，但随之而来的是边缘小气流增加。分析认为是随风量增加，炉内煤气生成总量增加，高炉横截面上煤气流速加快导致产生局部小气流。故自2017年12月5日开始，逐步提高顶压，确保高炉全压差≤135 kPa。顶压提高后边沿小气流消除，煤气利用也明显改善，燃料比降低，同时渣铁物理热充足，同样的生铁含硅量物理热达到1 490℃以上，进一步进行降低含硅量操作成为可能。

3）上部装料制度调整。鼓风量增加和顶压提高后，及时扩大矿石批重，由原来的16 t调整到17.2 t，并依料速7.5批/h及时调整；在矩阵形式上保证边沿气流，适当增加漏斗边沿布矿，防止煤气流在漏斗边沿发展，从而确保了中心气流，增强了高炉抵抗外界条件波动的能力。

4）提高送风温度。通过提高热风炉拱顶温度（由1 280℃提高到1 320℃），提高废气温度（由原来280℃提高到320℃），改变烧炉方式，缩短换炉时间等一系列措施，使送风平均温度由1 100℃提高到了1 130℃。

5）适当增加富氧量，与提高喷煤量相结合。由于系统富氧量剩余，自2017年12月5日开始，将富氧率自0.54%提高到1.02%，小时煤量由5～6 t提高到9～10 t，煤比由原来的76 kg/t提高到125 kg/t。随着喷煤量的增加，高炉料柱透气性虽有所降低,但由于顶压的提高和入炉料粉末的严格控制，高炉顺行仍旧得到了保障，喷煤和富氧的结合及风温的提高，使炉缸工作状态得到进一步改善。

6）对煤粉喷吹系统实施在线监测。增加喷煤量曲线显示，实时把握喷煤罐压及输送管道压力的变化，及时发现喷煤量的变化，工长随高炉进程适时调整喷吹量。全干焦入炉，保证了焦炭水分的稳定，保持了燃料比的稳定性，更有利于炉况的稳定。

7）强化炉前渣铁排放管理。渣铁是否从炉内及时排放出来，对炉温以及煤气流分布的稳定性有关键影响。随着产量的增加，炉缸工作状态的活跃，渣铁温度提高，热风压力提高，渣铁对铁口通道的冲刷加剧，突出表现为铁口放铁时间缩短，致使铁口见煤气过早，实际铁水排放量与理论产量偏差增大。为解决此问题，自2017年12月10日开始改进炮泥质量，适当增加炮泥碳化硅的含量，由1%提高到2%，提高了铁口抗冲刷能力，同时稳定打泥量以确保合适的铁口深度，强化铁水罐调度管理，在放铁次数并没有增加的情况下，确保了炉缸内渣铁的及时排出，减少了炉渣在炉内的滞留率，确保了良好的炉缸工作状态和合理的初始煤气流分布。

8）高炉试验期间的参数和高炉主要技术指标如表3所示。通过冶强和炉顶压力的提高，2号高炉TRT的日发电量由5.2万kW·h提高到6.0万kW·h，提高了15%，日降低成本0.8万元。

表3　高炉操作试验参数和主要技术指标

4　结　论

4.1精料入炉是实现增产降耗的基本保障。烧结矿品位的提高和良好的冶金性能是实现增产降耗的有利因素。

4.2全部应用干熄焦对高炉稳定顺行起到了关键作用，焦炭质量的改善和稳定是高炉稳定的不可缺因素。

4.3增产降耗必须加强对入炉原料筛分管理，减少入炉粉末有利于强化冶炼。

4.4确保和改善煤粉的质量性能，有利于提高煤粉喷吹量和置换比；提高煤比和富氧相结合有利于保持风口区合理的理论燃烧温度及炉况稳定。

4.5提高炉顶煤气压力，增大矿批装料制度有利于煤气流的稳定，有利于增产降耗。

4.6炉前渣铁排放管理到位是实现高炉炉况稳定和增产降耗的必要条件。