中心加焦、“平台＋漏斗”两种高炉布料制度操作控制技术

2023-08-15吴示宇郑亚星

安徽冶金科技职业学院学报 2023年1期

陈肖，左俊，吴示宇，郑亚星

（马鞍山钢铁股份有限公司安徽马鞍山 243041）

中心加焦和平台加漏斗是目前比较典型的两种高炉布料模式，有不同的布料特点，在国内高炉被广泛采用，马钢6 座高炉对两种模式也都有采用。通过对两种布料制度操作控制技术的掌握，选择适合炉况的布料模式，达到提升指标和维持炉况顺行的目的。本文阐述了两种布料制度操作和控制技术及其在马钢部分高炉上的运用，深入探讨和总结针对不同炉况制定对应布料操作制度，适时转换，确保气流稳定和炉况顺行。

1 两种布料模式的特点

两种布料模式有不同的特点，对炉况各方面的影响也不尽相同。通过对国内部分高炉两种模式运用情况进行调研和分析，并对生产指标和炉况进行对比发现，总体来说，使用中心加焦模式的高炉料柱透气性较好，应对冶炼条件变化的能力较强，但煤气利用率较低，燃料消耗偏高；使用平台加漏斗模式的高炉燃料消耗指标较好，同时原燃料质量及稳定性要求相对较高［1］。

1.1 对布料的影响

中心加焦模式是将一定比例的中心焦分布于高炉中心，中心焦炭通常采用相对优质焦炭，比例通常达到20－40%。中心加焦装料模式，如果其料面为馒头状，会导致矿石的布料准确性下降，尤其是接近中心的矿石，由于料面中心处于最高位置，矿石易沿馒头状料面溜动，导致这部分矿石难以分布至规定位置，使高炉煤气调整难于奏效。平台加漏斗模式，没有中心焦，利用炉料的自然堆角使布在平台位置的炉料向中心滚动，中心部位形成一个漏斗状的斜面，利用炉料在斜面上的滚动效应，大粒级焦炭和矿石更容易滚动到中心，另外焦炭最小角度通常小于矿石最小角度，有利于中心气流的改善。

1.2 对气流分布的影响

中心加焦量越大，中心无矿区的面积越大，这样使料柱上部形成一个由焦炭构成的中心焦柱，煤气流在上升通过此中心焦柱的过程中，由于阻力降低，会大大改善了上部料柱的透气性，解决了因焦炭质量差造成的高炉上部透气性差问题，但需要注意的是中心焦炭有一个合适的比例，过小起不到解决透气性低的目的，过大会引起中心不稳、边缘结厚和平台负荷过重的问题。中心焦对解决下部炉缸问题同样有积极作用，因中心焦柱区域焦炭的气化反应降低，使焦炭到达炉缸时仍然具有较大的粒度和良好的热强度，可缩短中心死料柱的置换时间，改善炉缸中心死焦堆的透气、透液性，起到活跃炉缸的目的。因此，中心加焦装料模式对于炉况失常时间较长、炉缸工作状态差的高炉，具有积极作用。但同时由于中心加焦模式中心气流强，这部分气流没有很好的参与还原反应，因此煤气利用率低，另外这种模式常常会引起边缘气流弱，因此可能会引起高压差和边缘结厚，也有可能在结厚初期高炉指标尚可，不易引起注意。平台加漏斗模式依靠中心和边缘两道气流，炉墙不易结厚，中心无矿区的减小也提高了中心煤气的利用率。

1.3 对高炉指标的影响

中心加焦模式，易使中心高温区域过宽，且中心加焦量越大，中心高温区域越宽，煤气利用变差，浪费燃料，中心加焦装料模式高炉的燃料比普遍比漏斗型装料模式高炉高出30－50 kg／t。控制高炉中心煤气通路窄一些，适当发展边缘气流，也同样能保持高炉顺行，又能节约燃料。在炉况失常或因原料质量变坏，造成高炉中心“堵塞”，风量严重损失时，应采用中心加焦装料模式，否则，高炉正常生产条件下，中心加焦装料模式对高炉燃料的浪费严重，不宜提倡［2］。

2 两种模式转换实例

由以上分析可知，中心加焦模式在炉况波动或原燃料条件变成时适合使用，保证炉况稳定顺行，平台加漏斗模式在指标上优于中心加焦，因此在没有外围条件影响的情况下，应优先使用平台加漏斗模式。

2.1 马钢2＃高炉2014 年中心加焦与平台加漏斗布料模式转换

马钢2＃高炉于2003 年建成投产，截止2014 年一代炉龄已超过10 年，处于炉役后期。开炉投产以后、高炉操作团队不断摸索合理操作炉型，寻求最佳操作制度，但炉况仍有波动和反复，没能实现真正意义上的长周期稳定顺行。尤其是在2013 年以后，受外界原燃料条件影响，以及后期设备故障率增加导致高炉休风频次增多，致使炉况波动加剧，确保炉况长周期稳定顺行和护炉保产迫在眉睫，强烈要求对操作制度尤其是布料制度进行有效调整。为此、在2014 年对布料模式转换进行了一次摸索和尝试，在调整之前，2＃炉操作思想是开放中心，抑制边缘，调整前边缘流长期维持在0.3 左右，高炉指标虽尚可，但压差高，常有波动，边缘容易结厚，尤其是在冬季，渣皮脱落时炉温不易控制，甚至有砸坏风口小套的现象，高压差导致管道现象多，因此迫切希望对布料制度进行一次大的调整。大致调整思路是先疏边，在有一定边缘气流后，炉况较稳定时去除中心焦，调整期间要密切关注疏边过程整个炉内气流的变化，并同步做好送风制度、热制度和造渣制度的平衡和管理工作，同时要防止边缘气流过剩对炉体设备安全及高炉寿命的影响，确保整个转换过程的安全和平稳［3］。第一次疏边调整在4 月10 日至5 月7 日期间进行，但5 月2日前后连续发生管道，炉况急剧下降，考虑到公司的经营成本及高炉安全生产风险，调整暂时停止。7 月7 日开始第二次疏边，这次重新调整了思路和步骤，在这之前先打开所有堵的风口，开风口后为保证足够的鼓风动能，风量由4700 m3／min 逐步加至4900 m3／min；布料模式同步进行调整，大致思路是：第一步先减少压边的矿石量，第二部逐步缩小平台角度，最外圈角度由41°以0.5°的幅度逐步调至39°，具体料制调整过程见表1。在此过程中，风量基本维持目标值，炉况稳定，至7 月22 日去除2 圈中心焦，去除后炉况仍保持稳定顺行。由于调整前是抑制边缘的料制，虽然炉况有波动，但燃料比偏低，调整后燃料比没有明显下降，但炉况稳定性明显提高。调整后指标见图1 和图2。

图2 2＃炉料制转换过程产量和风量

表1 2＃炉去除中心加焦过程

8 月份由于南京举办青奥会，对环保进行管控，马钢也进行了限产，烧结矿质量明显下降，2＃炉随即炉况出现大幅波动，又转换回了中心加焦的模式。

2.2 马钢4＃高炉中心加焦与平台加漏斗布料模式

4＃炉在2017 年6－12 月对布料制度经过三次调整，实现了中心加焦模式向平台加漏斗模式的平稳过渡。大致思路和步骤如下：第一次调整取消副平台焦炭，减少中心加焦量；第二次调整稳固矿焦平台，减弱中心焦对气流的主导作用。通过对平台负荷进行调整，采取逐步加重平台中部负荷，控制平台气流，保证边沿和中心两道气流的稳定，随后减小矿石角差，保证在取消中心的过程中有足够的中心气流，最后将内档矿、焦角度调至相同，同时减少中心焦比例，为去除中心焦做准备。调整后炉况稳定性增强；第三次调整，取消中心焦。 12 月由于新区4000 m3高炉检修，其实用的三炼焦富余，4＃炉焦炭比例由80%一、二炼焦＋20%外购焦调整为50%一炼焦＋50%三炼焦，抓住此次焦炭质量改善的时机，取消中心焦，取消后炉况仍然稳定顺行，生产指标明显改善。