高冶强下降低燃料比的实践探索

王 宁，高柱平

（新钢集团技术中心，江西 新余 338001）

1 新钢高炉现状

1.1 规模与燃耗在行业所处水平

2021—2022 年行业57 座2 000～3 200 m3高炉主要技术经济指标如表1 所示，新钢9 号、10 号炉指标均好于同类型高炉的平均水平。

表1 2021—2022 年全国钢铁企业57 座同类型高炉主要技术经济指标

1）规模方面：2021 年新钢9 号、10 号炉年产约209 万t，其中大修（9 号炉40 d、10 号炉46 d）影响年产约27 万t；2022 年新钢9 号、10 号炉年产245.92万t，10 号炉大修15 d，所影响产量高于行业平均12.82 万t。

2）燃料消耗方面：相比同类型高炉，新钢9 号、10 号炉入炉焦比低32 kg/t、煤比高18 kg/t、燃料比低14 kg/t。

3）2021 年煤比逐步突破165～170 kg/t，进行利用系数3.0 t/（m3·d）攻关。后期因冶炼强度（全文简称“冶强”）上升致烧结矿用料平衡偏紧，在一定程度影响量与质的平衡[1]。

1.2 与先进高炉指标对比

将2021 年的高炉指标与先进高炉（韶钢8 号炉、涟钢7 号、8 号炉）相比（见表2）：煤比低4 kg/t、入炉焦比约高出27 kg/t，燃料比高出23 kg/t，相差幅度较大。较重钢2 号炉，煤比低10 kg/t、入炉焦比约高35 kg/t、燃料比高出24 kg/t，在燃料结构和消耗方面均存差距。

表2 2021 年新钢2 500 m3 高炉与先进高炉指标对比

2022 年新钢9 号、10 号炉燃料比为518 kg/t，与先进高炉差距逐渐缩小，与重钢1 号炉相近，较中南8 号炉、涟钢7 号炉燃料比分别高出19 kg/t、5 kg/t，具体指标如表3 所示。

表3 2022 年新钢2500 高炉与先进高炉指标对比

2 原料差异情况

入炉品位、烧结矿粒级组成存在不同程度差距（见表4、表5）。入炉品位相较于先进高炉低1%左右，烧结矿转鼓强度、入炉粒度组成存在较大差异。新钢9 号、10 号炉所用烧结矿粒级组成的中大粒级少，5～10 mm 准粉末占比达30%以上（较长时间达35%，甚至在40%以上），造成气流波动、炉况不稳和指标下滑[2]。而湘钢和重钢2 号炉的入炉烧结矿粒级分布相对均匀、准粉末质量占比均在20%以下。

表4 入炉品位

表5 烧结矿转鼓强度和粒级组成

高炉入炉Zn 负荷虽大幅降低，2021 年从0.78 kg/t降至0.4 kg/t，降幅49%，有利于改善炉型管控和消耗指标，但随着原料质量下降（尤其强度下降），导致中心气流减弱、炉况波动，期间两高炉仍容易发生炉墙黏结问题，制约日常气流调节及指标改善。

3 优化气流分布及降耗增产措施

3.1 加大入炉粒级组成的监测和督促

新钢不断推进优化炉料结构、稳定质量、减少有害元素等工作，形成以“高炉为中心”的铁前一盘棋管理理念。2021 年6 月后返矿率呈现逐步降低趋势，如图1 所示，常态化粒级组成监测如图2 所示。2022 年1—8 月累计监测128 次、月均16 次；时段分布方面，3 月11 日前监测7 次，后监测121 次。期间不乏粒级组成变差后气流和炉况波动的情况发生，例如图2 圆圈标注阶段。在4 月下旬、6 月上旬、7 月中旬，在高炉气流分布和炉况方面，均出现不同程度的渣皮脱落、管道气流、悬料问题。

图1 高炉槽下烧结矿返矿率

图2 入炉烧结矿5～10 mm 准粉末含量变化

3.2 高富氧促煤比提高

投用脱湿鼓风后，富氧率提高、产量增加的同时，理论燃烧温度大幅上升，为稳定理论燃烧温度和气流分布提供了契机。优化燃料结构，掌握高煤比作业技术是指标进步和降本的方向。2021 年7 月份，9 号炉开始加氧并将富氧率稳定在5.5%左右，提煤比至180 kg/t，10 号炉大修开炉后富氧率即5.5%。期间因烧结矿供应偏紧、质量有所下滑，炉况出现波动，故控制煤比在160～170 kg/t[3]。2022 年6 月因生产安排，减氧至4.5%左右，煤比保持在160～170 kg/t。

3.3 优化上下部气流

在实际生产过程中，2 500 m3高炉始终坚持“稳定中心主导气流，兼顾边缘气流”的原则，稳定改善气流分布以提高煤气利用率、降低燃料比。在利用系数3.0 t/（m3·d）攻关过程中，9 号炉自2021 年7 月24 日达到日产7 500 t 以上的目标；10 号炉于2022 年1 月15 日开炉，1 月17 日即达到攻关目标。后续针对2 500 m3高炉积极寻求低耗高产路径，逐步缩小风口面积、降低冶强，尝试节能型喷枪，促进低耗高产的良性循环。两高炉分别缩小风口面积4.41%、5.41%，具体如表6 所示。风量由5 300～5 500 m3/min逐步调整至4 950～5 100 m3/min。

表6 高炉调整风口情况

经大修喷涂修正炉型、更换和修补炉喉钢砖。上部操作制度在开炉和一代炉役经验基础上，由O87654（22222）C876543（322222）演变为O8765（3332）C987654（222222）或O8765（2332）C9876543（2222221），结合布料时间、边缘负荷，视炉况修正上部煤气分布、稳定炉况和改善煤气利用。而矿批、角差受生产条件制约，矿批由前期的78～82 t/批逐步缩小，基本稳定在68～72 t/批。

4 重点问题的解决

4.1 处理生产中炉墙黏结问题

针对2 500 m3高炉首次探索处理炉墙黏结技术。于2022 年4 月23 日、7 月27 日分别进行10 号、9 号炉生产中空料线处理黏结作业。据冷却壁温度及顶温变化趋势进行黏结物剥落量、热制度把控程度的摸索。在计划性处理黏结之前，通过提升炉缸热量、适当降低炉渣碱度来活化炉缸，缩短低炉温、渣铁物理热不足时间，渣铁流动性变差，致使中心主导气流不足，影响恢复进程。在赶料过程中，上部布料采取引导中心疏松边缘、锰矿洗炉等措施促进炉况恢复。

4.2 解决风口磨损

风口磨损后易挂渣、结焦而制约喷吹均匀性及漏水，影响了指标，甚至影响到炉况。经统计，2022 年累计更换风口43 个，风口磨损为主要原因，尤其10 号炉损坏13 个（占更换比例的50%）。因此，在稳定配吹压差调枪的基础上，试用带陶瓷风口；更改停煤操业方式，减少喷枪过烧变形和损坏造成的风口磨损。

5 燃料比进步情况

近年燃耗指标情况如表7 所示，从表7 中可知：近年煤比提高，逐步突破165 kg/t，入炉焦比逐步降至345 kg/t、燃料比降至506 kg/t，结构更加优化；2021年5 月起，逐渐提高冶强进行利用系数3.0 t/（m3·d）攻关。自2021 年11 月高炉冶强提升后，烧结矿用料平衡偏紧，较大程度影响量与质的平衡。2022 年8—12 月燃料比在500～510 kg/t，年平均利用系数达到2.8 t/（m3·d）以上。

表7 新钢2 500 m3 高炉历年燃料比指标

6 结语

炉墙黏结所导致的气流分布失常起源于高炉下部，因此对于比较严重的炉墙结厚，不能仅限于采用一般的上下部调剂手段，建议采取及时而坚决的纠正措施，以期尽快消除结厚，使炉况恢复正常来改善技术指标。通过积极探寻低耗增产生产路径，采取降低冶强、缩小风口面积，提高煤比、优化气流分布等措施，高炉燃料比逐步实现500～510 kg/t。后续经济料开拓应用等技术探索应为降本创效、提升竞争力的需要。