安钢2 号高炉低烧结配比生产研究

□ 张 锋

安钢2号高炉（2 800m3）于2016年11月大修开炉复产。2017—2018年大部分时间高炉炉况顺行，产量和各项经济指标维持在较好水平，同时在取暖季环保管控期间炉况出现不同幅度的波动，产量和指标受到较大影响。2号高炉正常生产期间主要使用炉料结构为75%烧结矿、10%球团矿、15%块矿，炉料基本稳定顺行。随着国家环保要求越来越严格，按照污染天气安阳市环保管控方案的要求，安钢3台烧结机至少限制50%产能，严重情况下要求2台烧结机停产。公司烧结矿供应严重不足，高炉不得不面临烧结比例大幅降低的生产条件。为避免大幅降低烧结配比、炉料结构大变造成炉况大幅度波动，2号高炉在2019年进行低烧结配比使用研究攻关，总结低烧结比例生产对高炉的影响，摸索合理的操作模式，使高炉保持低烧结配比条件下的长时间稳定生产，为公司特殊时期平衡烧结矿、实现高炉稳定顺行、创造经济效益提供了宝贵的实践经验。

一、低比例烧结矿使用安排

在环保管控烧结机控产期间，2高炉分阶段降低烧结配比，改变炉料结构，研究炉料的综合冶金性能，主要观察高炉煤气流分布、运行参数、压量关系、操作炉型、燃料比和炉前出铁和铁水质量控制的变化情况，并通过调整装料制度、送风参数、矿批等，总结掌握合理匹配的操作模式，实现高炉稳定顺行。

二、操作参数运行变化

从基本性能来看，与烧结矿相比，球团矿具有品位高、粒度均匀、还原性好等优点。同时也存在一些缺点：一是球团矿易滚动，随着球团矿比例的不断增加，滚动影响越来越明显，影响高炉布料形状、煤气流的稳定性；二是球团矿受热易发生膨胀，影响高炉下料的均匀性，特别是碱金属对球团矿的灾难性膨胀影响，严重影响高炉炉况的稳定；三是球团矿的软化温度较低，造成高炉软融带变厚、上移，严重影响高炉料柱的透气性。

2019年，随着环保管控烧结矿供应变化，总体上看烧结配比不断降低（见图1），在烧结矿供应不足时，分阶段降低烧结矿配比（见表1）。

图1 2019年烧结配比使用情况

表1 高炉分阶段降低烧结配比情况

排除计划休风影响，运行参数变化分析如下：

风量与透气性指数变化见图2。2019年6月18日烧结配比减少后，透气性指数呈现下降趋势且波动较大，风量有小幅度的萎缩，可以看出降低烧结矿配比后，高炉压差升高，透气性恶化，气流不稳定，高炉风量受到一定影响，主要原因是高炉软熔带增厚，整体上移。

图2 高炉风量和透气性指数变化

煤气利用率与热负荷变化见图3。2019年6月18日烧结配比降至66%后，热负荷开始有小幅度上升；2019年8月24日降至62%左右，热负荷继续上升。主要是受烧结配比降低、球团比例升高，以及球团膨胀和滚动对料柱和布料的影响，中心气流受阻，边缘气流不稳，炉墙波动增加。煤气利用率有小幅下降，基本稳定。

图3 高炉煤气利用率和热负荷变化

日产与燃料消耗变化趋势见图4。降低烧结配比后，出现压差升高、风量萎缩、煤气流稳定性下降，高炉降低焦炭负荷应对，煤气利用下降，整体上产量有所下降，焦比上升，燃料比上升。

图4 高炉日产量与燃料消耗变化情况

三、高炉操作调整

1.加强原燃料管理

通过试验研究，对烧结矿配矿进行相应调整，提高烧结矿质量的稳定性，同时将炉渣镁铝比控制在合理范围。加强原燃料质量管控，尽量减少因原燃料质量波动造成炉况波动的情况，发现异常及时现场取样复检。跟踪焦炭、烧结矿每次变料情况，及时查询质量变化，保证成分质量稳定。加强槽下上料管理，在保证供料的前提下，调整筛分速度，提高筛分效果。每班监控原燃料仓位，避免低仓位；做好对料工作，关注炉顶称量值的变化，保证上料的准确性。

2.操作调整

调整布料顺序：主要考虑球团矿滚动的影响，出料过程中把球团仓出料顺序排在中间位置，减少球团滚动对布料料面的影响，从而减轻对高炉煤气分布的影响。

球团矿的受热膨胀和其软化区间变宽、软熔带变厚上移，造成高炉料柱的透气性恶化。尤其是2号高炉用烧结矿配加大量的除尘灰，烧结中的碱金属含量严重超过国家标准值。碱金属会造成球团矿的灾难性膨胀，恶化料柱透气性。高炉调整以疏松中心煤气流、改善料柱透气能力为主。操作上通过对布料矩阵角度和档位的调整，实现高炉炉况稳定顺行。

2019年6月18日高炉降低烧结配比73%～66%，球团比例提升12%～20%，对高炉不利影响显现，压差逐渐升高，透气性恶化，高炉退负荷从5.0逐步退至4.40，疏松整个料柱透气性。2019年6月22日矩阵调整焦炭外档由3.5圈改为3圈、焦炭中心由4.5圈改为5圈（见表2），发展中心煤气流。调整保证了高炉全风量作业，使高炉煤气流保持稳定，消除了塌滑料，实现了高炉的稳定顺行。

2019年8月24日高炉烧结矿配比降至62%，球团配比提高至25%；2019年10月2日球团提高至27%；2019年10月11日球团配比提高至30%。球团矿膨胀裂化、球团矿滚动对布料的影响加剧等原因，导致高炉边缘和中心温度同时下降；同时烧结矿碱金属含量高对球团矿的破坏，导致球团矿异常膨胀，高炉透气性严重变差。高炉压差升高，煤气流不稳定，炉墙开始不稳，热负荷开始频繁波动。高炉调整：在之前的基础上继续视情况疏导中心气流，矿石6档2环改为1环，矿石外档由1圈矿改为3圈（见表2），控制边缘，抑制炉墙波动。

表2 高炉各阶段调整主要使用矩阵

在各阶段低烧结配比使用实践中，通过调整，整体炉况向好，保持了煤气流稳定，高炉稳定顺行，实现了低烧结配比长时间维持稳定的目的。在2019年10月的生产中，2号高炉日产量均能完成厂部下达的计划产量，高炉保持稳定顺行。高炉主要参数与指标见表3。

表3 2019年10月1日—15日高炉主要参数和指标

四、总结

球团矿和烧结矿理化性能差异较大，使用低烧结高球团，高炉炉料软化区间变宽、软熔带变厚，操作炉型变化，炉墙波动变大，边缘热负荷增加。球团矿自身的软化膨胀、烧结带入的碱金属造成的球团灾难性膨胀，均会严重影响高炉料柱的透气性。

球团矿的滚动性造成布料形状不稳定，向中心和边缘的滚动影响高炉煤气流的分布，影响高炉顺行。通过采取调整放料顺行，将球团矿布排在矿带中间减少其滚动，一定程度上可以缓解滚动对高炉炉况的影响。

低烧结配比的使用中，焦炭负荷比较低，燃料比较高。与2018年正常生产对比，燃料比升高50kg/t，生铁成本明显上升。下一步还需要通过总结高炉各项参数变化，持续调整以提高高炉整体的透气性，进一步优化煤气利用，降低高炉燃料消耗。

各阶段高炉实践证明，在烧结比例不断下降，球团矿比例不断升高的情况下，高炉炉况变化逐步恶化，主要体现压差高、透气性差、热负荷升高等特征，通过操作矩阵和焦炭负荷的调整，实现了烧结配比62%的长时间稳定生产。

低烧结配比使用实践，为安钢特殊时期平衡烧结矿、实现高炉稳定顺行、创造经济效益提供了宝贵的实践经验，为今后的低烧结配比生产提供了可靠的操作参考。○