萍安钢高锌负荷生产实践与排锌率分析

黄清荣 谭佑萍

(萍乡萍钢安源钢铁有限公司)

锌是高炉生产的有害元素，给高炉带来炉墙结厚、结瘤、炉体变形、堵塞煤气管道、恶化炉料和燃料消耗上升等一系列问题。萍钢公司共有7座高炉，受成本制约和客观条件的影响，从2018年9月起，锌负荷不断上升，长期维持在2 kg/t以上，最高时月平均达到3.535 kg/t，超出行业标准0.15 kg/t的20倍，具体锌负荷及高炉指标数据见表1。

表1 锌负荷及指标

通过近2年的生产实践以及对数据的总结分析，萍钢公司高炉操作参数逐步与原料条件相适应，确保了炉况顺行，各项生产技术指标基本保持稳定，扣除休风率和入炉品位等因素的影响，高炉产量在高锌期间还有一定增长。通过高锌负荷冶炼，拓展了原料渠道，有效利用了资源，降低了生产成本，取得显著经济效益。

1 采取的主要措施

1.1 适当疏导边缘气流

随着锌负荷的上升，炉墙结厚结瘤速度加快，加上锌对焦炭和烧结矿的冶金性能均有影响，高炉压差上升，透指下降，操作难度增大，高炉需在炉况顺行和燃料消耗之间寻找合适的平衡点。根据数据分析和实际炉况，适当疏导边缘煤气流，保持炉况长期稳定顺行，有利于充分发挥高炉的潜力，实现效益最大化。多数情况下，高炉炉顶布料尽可能将矿石布在高炉边缘，焦炭布在中心，以发展中心气流，提高煤气利用率，降低高炉燃料消耗。

一般用加权角度差来表示高炉发展中心气流的程度，即用矿石的加权角度减去焦炭的加权角度，加权角度差为正且数值越大，表示高炉发展中心气流的力度越大，反之若加权角度差为负且数据越大，则表示高炉发展边缘气流的力度越大。在高锌负荷期间，萍钢公司高炉焦炭角度逐步往外移，矿石角度往中心靠，引导煤气流往边缘发展，以维持高炉的顺行，其平均加权角度差变化情况见表2。

表2 平均加权角度差(矿-焦)

从表2可以看出，高炉布料角度差基本从正转负，或者由大角度差转向小角度差，操作上以发展边缘气流为主，燃料消耗有所上升，但高炉保持基本顺行，综合效益最佳。

1.2 适当降低料线

炉喉钢砖下沿与炉身交接处容易因炉衬磨损而形成台阶，煤气流在此折向，加上钢砖的导热与炉衬差异大，造成此处煤气温度变化大，容易结瘤。历史上萍钢高炉的钢砖下沿也多次结瘤，因此，适当降低料线，让炉料避开此区域能缓解炉喉钢砖下沿结厚的现象，但牺牲了一部分的热能，炉顶温度升高，燃料比有所增加。

1.3 采用高清红外摄像仪观察炉内情况

由于锌负荷极高，虽然采取诸多措施应对，减缓了结厚结瘤速度，但仍无法杜绝。为了便于观察炉况，萍钢各高炉均装备了高清红外摄像仪。通过红外摄像仪，操作者能随时直观掌握炉内结厚结瘤情况，对结瘤的严重程度、部位、瘤体大小等信息有基本准确的判断，为高炉处理和恢复炉况提供了直接的决策依据。

1.4 适当改善焦炭质量

锌负荷上升，高炉边缘结厚结瘤速度加快，影响操作炉型，高炉压差上升，透指下降，操作难度增加。萍钢要求焦炭的热强度大于60%、反应性小于30%，主焦热强度大于62%、反应性小于29%。实践证明，在高锌负荷条件下，焦炭质量改善，高炉顺行保持稳定，风量未因锌高而萎缩。

2 影响高炉排锌率因素分析

当日排出高炉锌金属量占高炉总入炉锌量的比例称为排锌率。如何在高炉操作层面将锌尽可能排出高炉，提升高炉的排锌率，减少锌在高炉内的富集，是萍钢的重要课题。考虑到当前国内对如何提升高炉排锌率尚无定论，很多结论都是基于经验判断，萍钢投入相当大的物力与财力，对影响高炉排锌的相关数据进行统计分析，探索提升高炉排锌率的有效途径。主要措施有：(1)每天计算各高炉锌负荷；(2)每天对各高炉的产生的布袋灰和重力灰进行计量和取样分析；(3)建立全公司各高炉的日锌平衡报表。通过近2年的工作，获取了585 d的相关数据73 564个。文章对高炉排锌率和其相关的各个操作参数进行一元线性回归分析，探讨各参数对排锌率的影响。

2.1 鼓风动能对排锌率的影响

鼓风动能在很大程度上决定高炉中心气流的发展程度，一些观点认为，高炉中心气流发展有利于排锌，也有观点认为边缘气流发展有利于高炉排锌。通过一元线性回归分析，萍钢各高炉排锌率y(%)与鼓风动能x(kg·m/s)的回归方程y=bx+a各参数结果及相关系数见表3。

表3 鼓风动能与排锌率的回归方程参数及相关系数

一般判定，|R|≥0.95 存在显著性相关；0.8≤|R|<0.95 高度相关；0.5≤|R|<0.8 中度相关；0.3≤|R|<0.5 低度相关；|R|<0.3 关系极弱，认为不相关。

由表3可知，回归方程对应直线斜率全部为负，相关系数也全部为负：其中3座高炉鼓风动能和排锌率低度负相关，分别是湘东3、4号高炉和安源4号高炉；安源2号炉鼓风动能和排锌率的相关系数为-0.289 1，|R|接近0.3。根据斜率和相关系数，基本可以判断：鼓风动能高不利于高炉排锌。

2.2 炉顶温度对排锌率的影响

经过计算，排锌率y(%)与炉顶温度x(℃)回归方程y=bx+a各参数结果及相关系数见表4。

表4 炉顶温度与排锌率的回归方程参数及相关系数

炉顶温度与排锌率的回归方程对应的直线斜率全部为正，相关系数也全部为正，排锌率与炉顶温度正相关。其中安源4号炉炉顶温度与排锌率相关系数为0.352，判定该炉炉顶温度与排锌率为低度正相关，其余高炉为弱相关。随着炉顶温度升高，高炉排锌率升高，也导致高炉燃料比上升。

2.3 加权角度差对排锌率的影响

锌负荷增加后，高炉炉墙结厚机率大幅增加，影响高炉炉况。适当疏导边缘气流，炉墙高温区域上移，有利于锌随煤气中的炉尘排出炉外。经过计算，排锌率y(%)与加权角度差x(矿-焦)的回归方程y=bx+a各参数结果及相关系数见表5。

表5 加权角度差与排锌率的回归方程参数及相关系数

大部分高炉的排锌率与加权角度差负相关，即角度差小，排锌率高，但是斜率和相关系数值均非常小。在实际操作中，随着锌负荷增加，萍钢高炉的布料角度差逐步由正转负，高炉顺行情况基本保持稳定。

3 结语

萍安钢高炉在极高锌负荷的条件下，高炉操作参数根据实际情况平衡取舍，探索出一套适合高锌负荷的操作制度，确保了炉况顺行和生产稳定，有效利用了资源，降低了生产成本，综合经济效益较好。

高炉排锌率和鼓风动能、炉顶温度及加权角度差三个操作参数进行一元线性回归分析，结果表明：鼓风动能和加权角度差两个参数与排锌率呈负相关，其一元线性回归方程对应直线的斜率为负；炉顶温度与排锌率呈正相关，一元线性回归方程直线的斜率为正。

总体来看，发展边缘气流更有利于高炉排锌，而所有有利于高炉排锌的措施都会不同程度地导致高炉消耗上升，只能在确保顺行和降低成本两者之间平衡取舍，确保效益最大化。

在实际生产过程中，高炉除尘灰的排放受生产过程中各环节影响，会产生部分滞后，对分析结论有一定影响。