天钢1号高炉提高煤比实践

2019-11-09秦洪涛

天津冶金 2019年5期

秦洪涛

（天津钢铁集团有限公司，天津300301）

0 引言

天钢1号高炉有效容积为2 000 m3，采用新日铁外燃式热风炉，共设有28个风口，3个铁口。2019年3月16日，自2018年冬季限产开炉后5天实现了快速达产，又通过优化高炉操作、改善原燃料质量、提高风温等措施提高煤比，降低焦比，使高炉实现了高产低耗的目标。高煤比促进了高炉强化冶炼，并取得了良好的技术经济指标，主要的技术经济指标见表1。

表1 1号高炉的主要技术指标

1 提高煤比的主要措施

1.1 优化炉料结构，实现精料入炉

高炉生产“七分原料，三分操作”。原燃料质量是高炉稳定顺行和提高煤比的基础。基于该理论，天钢1号高炉严抓原燃料质量管理，要求当班工长必须保证看料2次，做好对比，当原燃料有变化时要及时做好应对，防止对炉况产生大的影响；加强了烧结矿筛分管理，在每个烧结筛的上给布料板上加装挡板控制料流速度，严格控制排料t/h值＜130，以保证筛分效果，严格控制入炉粉末率；要求矿槽岗位工每班至少清理两遍筛网，尤其是杂矿筛。特别是在雨季时，矿筛极易堵塞，对于湿泥多的入炉料，要在筛网上给和下给加焦炉煤气火烘烤，将湿泥烤干，从而尽量保证筛分效果。

1.1.1 稳定烧结矿成分

天钢1号高炉的炉料结构为烧结+球团+块矿，烧结矿配比≧70%，熟料比保证≥80%。烧结矿占比在70%以上，因此烧结矿的质量好坏对高炉顺行起到了关键作用。天钢1号高炉非常注重烧结矿的成分稳定性，这样可以稳定渣系，为高炉顺行和提高煤比创造了条件。高炉烧结矿成分见表2。

表2 1号高炉烧结矿成分 /%

1.1.2 加强监控焦炭质量

煤比提高后，焦炭的料柱骨架作用显得异常重要，这是因为对料柱的透气性有了更高的要求，当焦炭质量下降时，焦炭在炉内粉化严重，料柱骨架作用势必会恶化，最终导致料柱透气性变差，炉况顺行受影响，从而限制了煤比的提高。天钢1号高炉用的焦炭均为外购焦，焦炭成分和质量的稳定性得不到保证，因此，加强对焦炭质量的监控非常重要。在实际生产中，要求每个班都要密切关注焦炭粒度，及时调整闸门开度，保证筛分；每个班都要烤焦炭水分，对应及时调整焦炭负荷，避免水分变化造成炉况波动。天钢1号高炉使用焦炭包括干熄焦和湿焦，湿焦主要有旭阳、宏忠和三直3种。天钢1号高炉焦炭的质量指标见表3。

表3 1号高炉焦炭指标 /%

1.2 喷吹混合煤

天钢1号高炉采用烟煤和无烟煤混合喷吹。烟煤优点是挥发分高，燃烧性好，但发热值低；无烟煤的优点是发热值高，但挥发分低，燃烧性不好。烟煤和无烟煤混喷有利于提高煤比和置换比。烟煤中含有一定量的水分，在风口燃烧带分解，可以促进燃烧。适当提高喷吹煤粉挥发分的含量，能够提高煤粉的燃烧率，有利于煤比的提高。对于煤粉粒度，要求粒度越小越好，能够提高煤粉燃烧率，但粒度过小，会导致磨煤机电耗增加，不太经济。根据经验，煤粉粒度-200目应在70%以上，而天钢1号高炉的煤粉粒度基本在65%左右，还有待提高。煤粉成分及粒度见表4。

表4 1号高炉煤粉成分与粒度 /%

1.3 优化高炉操作

1.3.1 大矿批

随着煤比的提高，炉内料柱透气性逐渐变差。喷吹量增加后，炉内焦炭量相对减少，O/C上升，软熔带焦窗变薄，对气流通过形成了较大的阻力。为减小煤气流通过的阻力，就需要增加焦炭层在炉喉的厚度，以保证一定的软熔带焦窗厚度。而焦层厚度取决于焦批的大小。采用大矿批后确保了焦层厚度，提高了炉内透气性，稳定了气流，有利于高炉顺行。天钢1号高炉的矿石批重基本保持在55 t/批左右，焦批基本保持在11 t/批左右。

1.3.2 高压操作

提高煤比以后，料柱中O/C比上升，加之未燃烧的煤粉量增加，恶化了料柱透气性，从而导致压差升高。由于炉内焦炭的数量减少，炉料重量上升，有利于炉料下降，允许适当高压差。而高顶压有利于降低煤气流在炉内的流速，增加了煤气流与矿石的接触时间，有利于间接还原的进行。因此，天钢1号高炉在日常操作中提高顶压并稳定在200 kPa，压差控制在165 kPa以内。

1.3.3 稳定高风温和提高富氧率

高炉喷吹煤粉后，风口前理论燃烧温度会降低，而高炉要求有适宜的理论燃烧温度来保证炉缸的热状态，根据经验，理论燃烧温度在2 200～2 350℃为最佳，提高风温和富氧都有利于理论燃烧温度的提高。在风温的使用上，兼顾了送风装置的安全，天钢1号高炉风温基本稳定在1 200℃。在富氧的使用上，天钢1号高炉的富氧量已稳定在12 000 m3/h，富氧率达到了3.85%。每增加1%富氧率，煤比可以相应提高15～20 kg/t，当高炉富氧率达到3.5%以上时，煤粉置换比可提高到0.95～0.1，富氧的效益增加。天钢1号高炉风温使用情况见图1，富氧率见图2。

1.3.4 严格控制炉温

日常操作方针中，含硅量是0.35%～0.45%，物理热要求1 500℃左右，实际生产中严格按照标准化操作，杜绝炉温波动大而影响炉况顺行。并建立了考核制度，对硅含量超出操作方针的按级做出相应考核。

图2 1号高炉3～7月富氧率趋势图

1.3.5 制定合理的操作制度，维持合理的气流分布

高炉稳定顺行的基础是获得合理的煤气流分布，而要取得合理的煤气流分布，在调剂上就要采取上下部调节相结合的方法。煤比提高后，炉腹煤气量增加，边缘气流发展，中心气流相对变弱，对于下部调剂，就需要适当的缩小风口面积，以达到发展中心，适当抑制边缘气流的目的。天钢1号高炉28个风口均采用500 mm的长风口，27个直径120 mm和1个直径130 mm的风口，风口面积为0.3185 m2。在上部制度上，天钢1号高炉采取增加中心焦量、加大边缘负荷、矿焦层同时外移平铺的方法，有利于开放中心气流，抑制并稳定边缘气流。天钢1号高炉的布料矩阵为角差为 11.5°，其中角度根据炉况需要不断调剂，总的来说最大角稳定在41°～42°。尤其是6，7月份进入雨季，入炉粉末率增多，料柱透气性明显变差，总体压差升高，风量萎缩，这时就总体缩小角度，保证两股气流畅通，有利于高炉顺行。

1.4 细化操作，加强炉前出铁管理

提高煤比后，天钢1号高炉作业区加强了对炉内的管理工作，要求炉内工长精细化操作，每小时必须看风口，提前判断炉况走向，及时调整；正常情况下，每小时的喷煤量只允许调整一次，且后半小时不得调整，避免因调整喷煤量而导致喷煤压力波动，从而影响高炉顺行。

提高煤比后，高炉压差升高，炉缸透气、透液性恶化，出铁前炉缸内渣铁液面的上升，往往会造成憋压，导致风量萎缩，因此及时出净炉内渣铁尤为重要。高炉对炉前工作提出了更高的要求：（1）铁口深度严格控制在2 800 mm左右；（2）炉前操作要精心，减少冒泥次数，避免因冒泥导致铁口变浅、难开，从而引起炉内憋压；（3）灵活控制铁间隔和钻头，开口后1h不下渣时，要及时打开第二个铁口重叠出铁；（4）加强了对炮泥质量的管理，当有的炮泥质量出现问题时，与质量好的炮泥掺和使用或直接停用，避免因炮泥质量不好导致铁口难开；（5）对开口机进行改造，将开口时用的压空改为压力更高的氮气，这样更有利于钻铁口时炮泥末的吹出，提高了开口成功率。