长钢1080m3高炉干湿焦转换冶炼实践

2019-12-03曹锋

中国钢铁业 2019年9期

曹锋

首钢长钢现有两座高炉在线运行，每座高炉有效容积1080m3，设计有2个出铁场（一用一备），20个风口。高炉正常生产使用全干熄焦，受焦化系统产能限制，一旦遇到干熄焦系统检修，高炉就必须被迫掺用部分湿熄焦甚至全部使用全湿熄焦冶炼，届时，有可能会造成炉况和炉温波动。

1.湿熄焦与干熄焦性能的对比

湿熄焦与干湿焦因生产工艺不同，除焦炭水分相差较大外，其余各项指标性能上较干熄焦也都明显差别，对高炉冶炼产生不利影响。见表1。

（1）由于焦炭在焦炉进行干熄焦生产时，在预存段会有保温的作用（相当于焖炉），而当在温度的均匀化、残存的挥发分在析出的过程中焦炭成熟度会进一步提高，从而消除生焦。

（2）焦炭从炭化室被推出后，温度约1000℃，由于喷水快速降温冷却，湿熄焦内部的结构会产生较大的热应力，使得网状的裂纹增多，易碎裂为小块焦。在干熄焦的过程中，焦炭被缓慢冷却，从而降低了其内部的热应力，使得网状的裂纹变少，焦炭的机械强度得到提高。

（3）焦炭在干熄焦炉里进行向下的流动时，由于受到机械力的作用，使其结构脆弱的部分和生焦会变成焦粉而被筛除，不会影响焦炭的性能，焦炭的稳定性得到提高。

（4）湿熄焦时，因水分蒸发，焦炭的表面、气孔内会有碱金属的盐基物质沉积，而干熄焦则不会有沉积，从而使得干熄焦的反应性偏低。

2.干湿焦转换对高炉冶炼的影响

焦炭在高炉冶炼过程中的作用主要是热源、还原剂、料柱骨架。在高炉风口的前端，焦炭与鼓风中的氧发生燃烧反应后产生煤气，同时放出大量的热量。煤气在上升过程中不断将热量传递给高炉炉料，同时参与高炉内部的各种物理、化学反应。焦炭呈多孔状，约占高炉整个料柱体积的30%-50%，对改善高炉料柱透气性起着决定性的作用，随着高炉大型化和采取喷吹煤粉替代部分焦炭，焦炭对料柱透气的作用更显突出。

在干湿焦转换的过程中，一方面焦炭水分的急剧波动，会造成高炉热制度的失常，恶化炉况，造成生产不稳。另一方面湿熄焦的冷态强度、反应性、热强度等指标都有较大幅度的下降，会严重导致高炉料柱透气性恶化，煤气利用变差，影响高炉顺行，甚至引起高炉炉缸堆积。因此，干湿焦转换必然对高炉冶炼行程产生较大影响，操作者必须有足够的重视和有效的手段，以最大限度地保证炉况的稳定顺行。

3.转换前准备工作

（1）高炉作业区通过优化操作，确保高炉炉况顺行，炉缸活跃，透气性良好等。

（2）生产技术科、高炉作业区对焦炭计量称和槽下工艺称进行校验，确保称量准确。

表1 干湿熄焦与干熄焦性能比较

（3）设备材料科和高炉作业区对焦炭料仓、振动筛、称量等设备进行检查，确保转换期间运行正常，防止在干湿焦搭配使用时出现故障。

（4）安全环保科和高炉作业区对热风炉排放在线检测仪器进行检查，确保工作正常，并对可能发生短时间超标的情况制定应对措施。

（5）生产技术科、安全环保科、除尘喷煤作业区针对干熄焦倒运过程扬尘问题，制定细化应对方案，杜绝无组织排放。

表2 焦炭成分对燃料比的影响

表3 装料调整情况

表4 送风调整情况

4.干湿焦转换的应对措施

4.1 热制度调整防止炉凉

稳定而充沛的热制度是高炉稳定顺行的基础。湿熄焦比干熄焦炭水分急剧增加的同时焦炭冷态强度、反应性、热强度等指标明显下降，这对高炉负荷带来了较大的波动，这次干湿焦转换过程中，我们全面考虑干、湿熄焦质量指标的差异和及使用比例情况，精密计算退负荷的的幅度，将生铁含[si]标准由0.25%-0.50%提高到0.3%-0.6%，物理热由1480℃提高到1500℃，保证了炉缸有充足的热量，避免了因干湿焦转换导致炉凉而对炉况稳定和气流分布造成影响。见表2。

4.2 装料制度调整保证气流分布合理

装料制度是高炉重要的调剂手段，决定着煤气流分布、煤气利用率以及高炉顺行状态。100%干湿焦转换后除焦炭水份、灰分、硫均会升高、热态性能和冷态指标会大幅降低，会导致气流分布不均，中心不畅从而引发炉况失常。此次干湿焦转换在装料制度的选择上，采取打开中心、照顾边缘保证两道煤气流的原则，保证了煤气流分布得到了有效疏导和控制，炉况保持炉况稳定顺行的状态。见表3。

4.3 送风制度调整保证足够的动能

送风制度调整以坚持高炉全风为原则，保证足够的鼓风动能，实现活跃炉缸的目的。我们高度重视高炉的鼓风动能参数，根据干湿焦转换情况和炉况变化，及时调整风量水平，确保高炉适宜的风速和鼓风动能吹透中心，活跃炉缸。同时在日常操作上适当降低压差水平，由165kpa降低到160kpa,使风量与料柱透气性相匹配，避免因高炉局部过吹发生管道，使高炉炉况顺行得到有效保障，炉缸工作活跃。见表4。