八钢2500m3 高炉提煤比降焦比生产实践

王雪超，元婷婷

（新疆八一钢铁股份有限公司炼铁厂）

八钢现有3 座炉容为2500m3高炉（A、B、C 高炉）、1 座欧冶炉..因受市场及原料资源等因素制约，2019年之前八钢高炉焦比在450～460kg/t、喷煤比在90～100kg/t，与同类型先进高炉及宝武集团内部高炉指标差距较大。

2015年以来，随着钢铁市场环境的变化，八钢高炉开始进入经济生产模式，实施“经料”方针，入炉铁品位下降，同时原料中锌、碱金属、铅等有害元素含量升高，造成煤气流不稳定，掉渣皮现象增多，导致炉缸活跃不够，高炉焦比最高达到523kg/t。2019年为了提升八钢铁水竞争力，八钢炼铁厂技术人员打破传统观念，大胆探索创新，把提煤比、降焦比作为降低铁水成本、提升铁水竞争力的重要手段。通过工艺革新、设备改造、结构优化，2019年八钢高炉焦比最低降至420kg／t 铁，铁水成本控制在2075 元/t·铁，提煤比降焦比的成效显著。

1 八钢高炉部分经济指标对比

八钢高炉与韶钢酒钢部分经济指标对比见表1。

表1 八钢高炉部分经济技术指标与韶钢酒钢对比

2019年八钢高炉煤比、焦比指标变化见图1。

图1 2019年八钢高炉焦比、煤比技术指标

2 近几年八钢高炉冶炼面临的问题

2.1 炉缸活跃不够

（1）炉缸物理热不足。近年来，八钢炼铁技术人员通过对炉缸的监控与研究，认为炉缸物理热是否充沛成为炉缸活跃的关键指标。从统计数据看，2013年、2014年高炉铁水平均温度只有1475℃、1478℃，个别异常情况下铁水温度最低1395℃，与同级高炉铁水物理热不低于1485℃的要求相比，相差较大。

（2）铁口之间的铁量差、温度差表现明显。对比A、B、C 高炉的生产实际情况，炉况顺行、炉缸活跃的高炉表现出铁口铁量差约在3%，同时铁水温度相差约为10℃。但A 高炉在某一段时间里，1#、3#温度偏差可达到30℃以上。

（3）硫负荷偏高，脱硫系数低。普通矿冶炼硫分配系数Ls 在25～30，因焦炭、煤粉等原料入炉硫含量较高，致使高炉硫负荷高达5.5kg/t 以上，为保证产品质量，炉渣碱度、温度控制较高，铁水质量与优化关键经济技术指标相矛盾。

（4）焦炭质量与同类型高炉冶炼使用的不同,热态强度低,反应性高，同时有害元素、碱金属负荷过重，导致焦炭在下降过程中极易破损,碎焦增多。近几年来，八钢高炉技术人员一直致力于低热态焦炭应用于高炉冶炼，热态强度CSR不低于30%，反应性约在50%，锌负荷控制在600g/t。在这种冶炼条件下，对炉缸的活跃度管控更为重要。

2.2 煤气气流不稳

煤气气流不稳主要表现为中心气流不强，忽隐忽现、边缘较强，气流紊乱等情况。在正常生产时，十字测温边缘温度一般在120～150℃。从现场的观测来看，煤气流不稳一般会呈现出边缘温度偶尔出现300℃，而其它三个点也会出现200℃以上，或者炉顶成像也会出现中心气流忽强忽弱，飘散，时而出现，时而消失。由于边缘气流偏强，气流比较紊乱，经常伴随着管道行程、崩滑料发生，高炉经济指标也随之恶化。

2.3 有害元素频繁富集

八钢使用的铁料含Zn 高品种较多(7 种），烧结配矿难度增大，含锌波动频次增多，高炉Zn 负荷管控极易失稳(0.49～1.1 kg/t)。2017年以来,高炉有害元素Zn 负荷大幅升高,其中个别时间段高炉锌负荷最高达到1.57kg/t，已超出冶金行业限制标准(0.15kg/t)10 倍。随着有害元素负荷的增加，炉况开始出现不顺，伴随有部分风口中套上翘，高炉煤气流失常，炉缸堆积，风口大量烧损，休风率上升，高炉产量大幅下降（2568t/d），毛焦比上升30kg/t，铁水成本上升52 元/t·铁。

2.4 风温水平低

八钢高炉的热风炉采用旋切顶燃式，设计考虑采用掺烧少量焦炉煤气烧炉的可能，设计最高拱顶温度1450℃，风温1250℃，由于近几年高炉送风装置大部分使用年限到期，逐步利用定修、年修进行了置换，风温水平下降明显。2017年、2018年平均风温只有1075℃、1065℃，均远低于行业内平均水平。

2.5 工长操作水平不齐

操作技术人员技能水平、操作经验层次不齐。部分新上岗、转岗人员对操作规范化、科学化、连续性认识不统一，执行力不强，导致了对同一种炉况、特殊炉况的整体把握也存在差异。最为严重的是工长对低料线的危害认识不足，受各种内部外因素的影响，加减风、氧频繁，或者不能及时减风，对低料线重视程度不够，长时间维持低料线生产。

3 提煤比降焦比采取的措施

3.1 改善原燃料质量

3.1.1 建立原燃料成分预警制度

从提高值班工长原料管理意识着手，制定焦炭、烧结、煤粉、有害元素成分预警制度，要求值班工长对原燃料成分进行全面跟踪，并建立数据库，根据原燃料数据变化必须快速启动各预警措施，确保炉况的稳定顺行。

3.1.2 原燃料跟踪管理

原燃料的好坏直接影响高炉的透气性. 由于钢铁生产原燃料品质不断劣化，对入炉矿石主要包括筛网、t/h 值、槽位、成份、粒度、强度等加强管理：矿石振动筛网的更换以筛下物的实际情况为基准，即筛下物中≥5mm 比例≤5%，超过才更换，更换筛网尽量错开时间；在不影响振动筛的效率增加每槽的切出量210t/h；各槽位保证70%以上，平均槽位不低于75%；平均粒度≮16mm，＜5mm 小粒度比例最好不超过3.5%，块矿粉灰量控制在一定量，不能过大。对入炉焦炭主要包括槽位、成分、粒度、强度等管理：所有焦炭槽位≮80%；灰分≤12%，固定碳≥87%；焦炭平均粒度≥50mm，粒度小于15mm 的占比≤3%。

3.2 优化高炉操作管理

3.2.1 上下部制度合理调整，稳定煤气流分布

调整煤气流分布，主要是合理选择风口面积，通过调整矿石和焦炭布料档位、布料圈数以及矿石批重等。根据冶炼强度和高炉炉型，确定合适的风口面积。风口面积对初始煤气流分布有相当大的影响，根据近几年的操作实践，一般控制风口流速265～270m/s，鼓风动能10000～11000kg.m/s，可以保证足够的中心气流和适宜的边缘气流, 达到合理初始煤气流合理分布。控制合适顶压，通过计算以及结合三高炉炉型、历史风量和氧量实绩，选择高利用系数的风口面积为0.33m2。

3.2.2 稳定操作，避免急剧改变炉腹煤气量、TF 值

在操作上尽量稳定风温，降低鼓风湿份，调剂好炉况、炉温，降低高炉燃料比、喷煤量，从而减少炉腹煤气量，控制TF 值，尽量避免大幅增加风温、喷煤量等使炉腹煤气量或TF 值急剧上升的操作。

3.2.3 控制和稳定适宜的造渣制度。

炉渣良好的流动性和稳定性是实现高炉稳定、顺行和高利系数的重要保证，必须根据原燃料条件，控制和稳定合理的炉渣成分、碱度和渣量。三高炉炉渣成分目标是：二元碱度C/S 1.32±0.02，Al2O3≯13.5%，渣比≯400kg/t。当炉渣中Al2O3增加时，特别含量大于13.5%，即适当调整MgO 含量，一般控制在8%。

3.2.4 加强对影响炉温外围因素的监控并及时调剂

除了操作和炉况本身热利用状况之外，还有一些外围因素，如冷却系统状况等对炉温也有较大的影响，必须注意监控。

对冷却系统的监控，有三种现象可以初步判断炉体冷却系统可能有漏水：（1）补水时间明显偏快。高炉炉体冷却方式是纯水密闭循环系统，水位下降时系统自动补水，当冷却系统漏水时，补水时间明显偏快；（2）炉顶H2含量明显上升。在原燃料成分没有变化、计量正常、没有增加炉顶H2含量的炉温调剂动作时，若冷却系统漏水，炉顶H2含量就会上升；（3）局部炉墙总是不够稳定、局部铁口铁水温度总是较其他铁口明显偏低。

3.2.5 确定高炉炉缸预警指标

结合高炉近几年生产实际情况，建立高炉预警机制，提高对炉缸的管控能力，稳定炉况。

死料堆的疏泄能力即透液性、空隙度使用死料堆活性指数（DCI）来定量描述。DCI 基于观察到在铁液与焦炭接触不好的情况下，通过经验公式来直接反应出炉缸的工作状态。DCI 定义：

式中：Thm铁水温度，℃；Si、P、S、Mn 生铁中的成分；[C]为生铁中的含碳值；R2为炉渣碱度CaO/SiO2，倍；常数690 是单位温度下的变化因子。

对于容积在2000～4300m3的高炉，DCI 的变化范围在150～250，DCI 越大，表明死料柱的疏泄能力就越强。根据数据周期统计，对炉缸的活跃程度进行预警。

3.3 严格控制有害元素入炉量

高炉操作中对有害元素的监控尤为重要，八钢的原料条件入炉锌负荷及碱金属负荷均高于行业参考值，八钢在长期的大高炉操作过程中通过建立入炉有害元素碱金属、氧化锌监督控制机制，每周对入炉原料的锌含量及碱金属含量每月进行跟踪，监控要求Zn 负荷≤0.65kg/t，碱金属负荷≤5kg/t，及时通报并调整操作，从而有效控制碱金属和入炉锌负荷，并根据数据制定排锌排碱计划。八钢入炉料碱金属、硫负荷见表2。烧结矿中TiO2含量下降，钛负荷在8kg 以下；入炉Zn 负荷在450～600g/t，煤气系统排Zn 与同期偏低。

表2 八钢高炉入炉料碱金属、磷、硫负荷

3.4 提高操作水平，确保炉况稳定顺行

以问题为导向在炼铁生产系统建章立制。为了规范高炉管控，制定了《高炉监控与诊断管理办法》；为预防冬季生产失常，制定《铁前冬季生产方案》；为有效控制入炉原料中的有害元素的可控性，制定了《有害元素控制与管理标准》《保供预警机制》《耐材管理办法》等。修订工艺技术规程16个、修订技术条件24个。以工艺纪律、专项管理制度检查为抓手，强化技术标准、管理制度的执行力，确保这些制度办法及标准落实到位，通过规范化的管理，实现高炉生产稳定顺行。

建立铁前双重预警机制。通过多种形式、多层级的机制预警，做到事事有人管，件件有落实，管理人员有责任，主要领导有指导，全方位、无死角的“保姆式”服务保供机制初步形成。

4 效果

（1）2019年铁水综合还原成本2075 元/t·铁，实现年初“跑赢大盘、超越自我”的目标，八钢铁水成本排名居全国前列。

（2）2019年燃料消耗下降。焦炭负荷明显上升，最高时达到4.5t/t，达到历史最好水平，比近几年正常生产提高了0.2t/t。综合焦比下降了10kg/t，扣除入炉矿石品位下降0.1%的影响，实际综合焦比下降了12kg/t。

（3）高炉产量提升，总产量比2017年、2018年提高4.5%、6.1%。

（4）风口小套损坏数量下降。2019年三座高炉全年损坏小套190 件，较2018年、2017年降低86件、37 件。

（5）在高炉炉况稳定顺行后，炉缸冷却壁热流强度保持了相对稳定状态，没有出现大幅度波动，保持了生产稳定的状态。同时高炉冷却壁热流温度也保持了相对的稳定，渣皮形成动态平衡。

（6）炉前出铁管理得到大幅改善。南北场铁口的铁量差、温度偏差逐步减小，最好时候平均温差差仅8℃，一边出铁一边出渣、铁口卡焦的现象鲜有发生，同时铁水深度均能维持在3200～3400mm，铁口合格率达到100%。

5 结束语

降低高炉综合焦比是一个系统工程，不能仅仅依靠设备技术改进、简单的工序辅助，需要精细化管理，标准化推进。以高炉为核心，提升铁前生产的组织管控，才能实现高炉稳、生产稳、效益好的局面。高炉工长良好的操作水平，技术人员科学管控意识，是实现高炉稳操作，降低高炉综合焦比的基本保障。认真执行高炉的各项预警制度，实现高炉长周期、高水平的稳定顺行。