梅钢5 号高炉大比例使用外购焦操作实践

董跃玲

梅钢5号高炉于2012年6月投产，有效容积为4070m3，设置36个风口，4个铁口。由于自产焦不足，5号高炉长期用焦结构为75%自产焦+25%外购焦。由于限煤要求不断提高，2018年9月11日7米的2B焦炉停炉，自产焦产能缩减，外购焦使用比例大幅提高。为此， 5号高炉探索了大比例使用外购焦高炉操作。由于没有大比例使用外购焦操作的经验，导致高炉透气性变差，高炉接受风量的能力降低，炉缸活跃性变差，管道、崩滑料次数增多。经过实践，通过采取降低矿焦比、调整上下部制度、控制炉身煤气平均流速、大矿批冶炼技术、控制热制度和造渣制度等措施，高炉接受风量的能力增强，炉缸工作状况逐步改善，高炉利用系数达到正常水平。

1.焦炭结构的变化及对高炉冶炼的影响

1.1 焦炭结构的变化

2018年9月12日，5号高炉入炉焦炭结构进行了较大的调整，外购焦比例由25%提高至50%，最高用至65%。5号高炉使用的外购焦品种为梗阳焦炭和金达焦炭，自产焦、梗阳焦炭及金达焦炭的主要指标，见表1。

1.2 外购焦比例增加后对高炉冶炼的影响

大比例使用外购焦，入炉后对高炉冶炼的影响主要有：

（1）高炉透气性变差。外购焦冷态强度、热态强度均差于自产焦，入炉后在炉内易产生粉末，对高炉的透气性影响较大，高炉接受风量的能力降低，2018年9月-12月中上旬风量低于正常水平200Nm3/min -300Nm3/min，12月中下旬风量水平最低萎缩至正常水平的一半。

（2）炉缸活跃性变差。大比例使用外购焦后，高炉炉内透气性变差，风量萎缩，长期低风量运行，风量不能吹到炉缸中心，导致中心死料柱变大，炉缸活跃性变差，管道、崩滑料次数增多。2018年12月24日炉芯温度由398℃开始下行，2019年5月7日下行至最低207℃。

表1 2018年9月-12月自产焦、梗阳焦炭及金达焦炭的主要指标 %

（3）炉顶温度变低。外购焦水分高，入炉后易直接导致炉顶温度低；炉内透气性变差，风压偏高，间接引起炉顶温度偏低。2018年9月-12月炉顶温度低于正常水平15℃。高炉煤气到达布袋除尘，还有一定的温降，若布袋除尘入口煤气温度低于80°就会凝露，造成布袋糊死，高炉煤气通路受阻，影响高炉生产。

2.外购焦比例提高后的生产操作应对

2.1 原燃料质量管理

（1）控制矿石和焦炭结构调整频次和幅度。5号高炉入炉矿石结构为烧结矿81%-85%+块矿12%-16%+球团矿3%，矿石入炉结构变化会对气流的稳定性、软融带及渣系造成较大的影响。焦炭入炉结构变化会对炉温的控制、煤气流分布造成较大的影响。平衡原燃料物流，矿石结构调整周期＞1月，每次各矿种比例调整幅度≤2%。焦炭结构调整周期＞48小时，每周调整次数≤1次，每次外购焦比例调整幅度≤5%。

（2）增设外购焦脱湿工艺，改善外购焦质量。外购焦水分波动大，影响筛分效果，对高炉炉况造成影响。因此，增设外购焦脱湿工艺，采用热风炉热废气与焦炭进行充分热交换，脱除焦炭水分，使入炉外购焦的质量得到提高。目前正在施工，预计2019年9月投用。

（3）改进块矿筛分，降低入炉粉末。投入离线筛分设备，确保离线筛分效果满足高炉使用标准。形成离线筛分块矿与在线筛分块矿相结合的高炉块矿供给模式，降低块矿入炉粉末，改善高炉透气性。

2.2 降低矿焦比

通过降低矿焦比0.3及以上，焦炭批重提高，焦窗厚度增加，特别是提高了软融带焦窗厚度，改善高炉透气性；矿焦比降低后，喷煤量减少，减少未燃煤粉量，改善炉缸透气性。

2.3 上部制度调整

炉芯温度降低，炉缸活跃性变差后，高炉接受风量能力更差，气流波动大，炉体热负荷剧烈波动。上部制度由“平台+漏斗”模式调整为“中心加焦”模式，中心加焦量25%左右，以中心气流为主，适当抑制边缘气流，布料矩阵由C：1049483736251、O：103938373调整为C：1039383726114、O：103938372，调整后气流稳定性逐步转好，风量逐步恢复至正常水平。

2.4 控制下部送风参数

为了吹透中心，活跃炉缸，5号高炉风速控制在260-270m/s，鼓风动能150-170KJ/s。风口布局为28×130mm+8×125mm，风口面积0.4696m2，当高炉炉况波动、风量减小时，采取堵风口措施，缩小风口面积，确保风速和鼓风动能在要求范围内。

2.5 炉身煤气平均流速控制

根据炉腹煤气量，在炉顶设备允许的条件下，调整炉顶压力，确保炉身煤气平均流速＜3.0m/s。

2.6 大矿批冶炼技术

通过扩大矿批，保证焦窗厚度充足，实际炉腰焦层厚度控制高于200mm，有利于气流的合理分布 。

2.7 热制度和造渣制度的控制

炉渣成分和铁水温度是影响渣铁流动性的因素，所以保持合理的炉渣成分和较高的铁水温度，可以保证渣铁流动性，促进炉缸工作状况的改善。

（1）炉渣控制要求：R21.16-1.20，（Al2O3）≤16%，（MgO/Al2O3）≥0.45。

（2）炉温控制要求：[Si] 0.3-0.5%，铁水温度大于1500℃。

引入综合校正焦比控制炉温，相比燃料比控制炉温，炉温稳定性更强。综合校正焦比将风温、湿份、煤气利用率、烧结矿TFe、渣比、炉身热负荷等影响炉温的因素进行统筹分析。

2.8 生产效果

通过以上实践，5号高炉采用中心加焦后，虽然煤气利用率下降，燃料比上升，但高炉接受风量的能力增强，自2019年5月7日开始，5号高炉炉缸工作状况逐步改善，炉况稳定性逐步提高，炉芯温度逐步回升至正常温度范围，至8月12日炉芯温度达到390℃，见图1。高炉利用系数逐步达到正常水平，见表2[2]。

3.讨论

（1）风速和鼓风动能控制。对于大型高炉而言，由于炉缸直径大，长时间减风，建议风速控制在260m/s-270m/s，鼓风动能150KJ/s-170KJ/s，能够吹透炉缸中心，确保炉缸活跃性。

（2）炉腰焦层厚度控制。若焦窗厚度不足，影响高炉炉内透气性。建议实际炉腰焦层厚度控制高于200mm 。

表2 梅钢5号高炉主要技术指标

图1 2018年9月-2019年8月炉芯温度趋势图 ℃

（3）矿焦比的选择。外购焦比例由25%提高至50%后，对高炉透气性影响较大，建议控制矿焦比低于正常矿焦比0.3及以上。

（4）上部制度的选择。建议上部制度采取“中心加焦”措施，中心加焦量为25%左右，高炉炉况稳定性更强。

（5）热制度和造渣制度的控制。炉缸活跃性变差后，为改善渣铁流动性，建议炉渣控制要求：R21.16-1.20，（Al2O3）≤16%，（MgO/Al2O3）≥0.45。炉温控制要求：[Si] 0.3-0.5%，铁水温度大于1500℃。

4.结语

（1）原燃料质量对高炉透气性影响较大，对炉缸活跃性影响存在一个较长的作用周期。炉缸活跃性变差，易破坏炉内煤气流分布，影响高炉稳定顺行，应重视入炉原燃料质量的管理。

（2）通过降低矿焦比、采用大矿批技术提高焦窗厚度，改善高炉透气性。

（3）采用“中心加焦”上部制度，提高高炉炉况稳定性。

（4）通过下部制度的调整，能够吹透中心，改善炉缸活跃性。

（5）对热制度和造渣制度的控制，可以保证渣铁流动性，有利于渣铁处理，促进炉缸工作状况的改善。

参考文献略