高炉喷吹煤粉的配煤工艺技术研究

2024-01-07苗慧源郭利平

山西冶金 2023年7期

苗慧源，郭利平

（福建三宝钢铁有限公司，福建漳州 363000）

0 引言

喷吹煤在现代高炉冶炼中的应用是为了代替部分焦炭为高炉冶炼过程提供还原剂和热量，从而达到降低焦比和降低生产成本的目的，是高炉冶炼历史中一个较大的重大措施。喷煤的出现让高炉炼铁技术成为现代炼铁生产技术的主流技术，是高炉炼铁技术生存和推广应用的关键技术。其优点主要包括显著降低炼铁焦比及生产成本、有效调节高炉热制度、喷吹煤粉反应过程中提高煤气的穿透扩散能力和还原能力、缓解焦煤需求量、减少炼焦投资和环境污染等[1-6]。近年来，随着高炉操作水平的不断进步、高炉喷吹煤的需求量不断增加、原燃料成本的不断上涨，钢铁企业降成本的压力不断增大。喷吹煤的消耗是影响喷吹成本的重要因素。而喷吹煤的种类越来越多，各煤种由于受成分、性能、运输等因素的影响，价格存在很大的差异。高炉喷吹往往存在基础配煤结构，而在新煤种可供的前提下，存在用新煤种去替代原有煤种的配煤方案，因此，现有的配煤方法存在配煤成本无法控制，时常会导致成本过高的问题发生[7-13]。本文针对现有技术中存在的上述不足之处，提出了一种高炉喷吹的配煤方法，旨在解决降低高炉喷吹的配煤成本的问题，有效提高公司产品竞争力。

1 高炉喷吹的配煤现状分析

目前，福建三宝钢铁有限公司（以下简称公司）铁前生产线高炉2 座，1 700 m3和1 080 m3各1 座，烧结机2 座，320 m2和180 m2各1 座，高炉炼铁生产采用典型的富氧喷煤工艺，工艺流程图如图1 所示。高炉富氧喷煤是增产节焦的重要措施，也是高炉下有效容积调剂和负荷调剂的重要手段。高炉富氧喷煤后，冶炼行程发生了变化，并采取相应措施，以取得预期效果。

图1 富氧喷煤工艺流程图

1.1 喷吹的前提条件

1）炉况稳定顺行，炉缸圆周工作较均匀；

2）高炉热制度，造渣制度相对稳定；

3）高炉及喷煤系统设备运行正常；

4）喷煤热滞后时间可按2.5～3.0 h 计。

1.2 增加喷吹量的条件

1）炉温稳定或炉温呈现缓慢下行时；

2）高炉增加进风面积后，炉况稳定，为防止边沿气流发展时，可适当增加喷吹量；

3）煤粉增加数量可根据当时炉温水平酌定。

1.3 改善原燃料条件

炉况稳定顺行，能够接受较大煤量时，发生下列情况之一者，可适当减少喷吹量：

1）炉况热行时；

2）停止富氧时或减少富氧时；

3）原料条件变差时；

4）低料线时期减轻负荷的炉料即将下达预计炉热时；

5）减少的煤粉数量根据当时炉况而定。

1.4 突然停喷情况

发生下列情况之一者，必须停喷：高炉休风或慢风风压低于50%时；炉况变差，出现难行，连续崩料、悬料后；炉缸大凉；炉温急剧升高。

大喷吹量情况下，因故突然停喷的炉况处理方法：

1）炉况正常时突然停煤，预计停煤时间小于2 h，可补加相当所停煤量的焦炭，料制不用变更，预计停煤时间大于2 h，应立即视炉温集中加入相当于2 h煤量的50%～70%的焦炭，并变停煤料；

2）减风控制料速至正常料速的70%～80%，应视当时的炉温水平及料速情况而定，以炉温稍高于正常炉温、生铁质量有保证为原则；

3）炉温低、炉渣变黑、生铁w[S]＞0.05%时突然停煤，不管停煤时间长短，应立即加净焦若干批，大幅减风控制料速，并同时汇报炉长；

4）炉况恢复。停煤后恢复喷吹时，风量根据炉温基础可一次恢复至正常量的70%～90%，煤量根据变停煤料下达时间恢复。

2 高炉喷吹的配煤新工艺研究

1）选取预设数量不同类型的原煤，并根据配煤后不同的应用场合，筛选出第一预设数量的原煤，从第一预设数量的原煤中再选取出第二预设数量的原煤，对第二预设数量进行预配比，并获取预配比后的混煤；

2）将混煤放入高炉进行喷吹以获取配煤后的样品煤，将样品煤与混煤的重量进行对比，当两者之间的差值超过预设损耗值时，对原煤的预配比方案进行一次修正，以使得样品煤的损耗在预设损耗范围内；

3）对样品煤进行评定，以判断样品煤是否符合评定标准。当样品煤符合评定标准时，将其标记为标准样品煤；当样品煤不符合评定标准时，计算样品煤的得分与评定标准值之间的差值，根据差值，对样品煤配煤前的原煤预配比方案进行二次修正；当经过二次修正之后的样品煤经再次评定合格后，将其标记为标准样品煤；当经过二次修正之后的样品煤再次评定不合格时，对样品煤配煤前的原煤预配比方案再次进行二次修正，当达到二次修正次数上限后，若评定结果仍不合格，对混煤进行高炉喷吹时的温度进行修正，直至样品煤符合评定标准；

4）在步骤3）中，获取三种标准样品煤，并计算三种标准样品煤经评定后的得分与评定标准合格值之间的差值，将获得的三个差值按大小进行排序，并将差值最小的标记为第一标准样品煤，差值位于中间的标记为第二标准样品煤，差值最大的标记为第三标准样品煤，并计算第一标准样品煤、第二标准样品煤和第三标准样品煤的生产成本；

5）根据不同的应用场合及预设成本系数，从第一标准样品煤、第二标准样品煤和第三标准样品煤中选取其中之一的原煤预配比方案，作为配煤方案进行生产。

3 高炉喷吹的配煤新工艺的有益效果分析

1）通过对原煤的配比和应用场合的结合，能够根据不同的应用场合配比出不同的配煤方案，从而能够使得配煤后的煤品能够适用相应场合，且能够有效地降低配煤成本。

2）通过选取预设数量不同类型的原煤，并根据配煤后不同的应用场合，筛选出第一预设数量的原煤，从第一预设数量的原煤中再选取出第二预设数量的原煤，对第二预设数量的原煤间的比例以及原煤的数量和类型进行调整，以对第二预设数量的原煤进行预配比，并获取预配比后的混煤，能够有效地有效地提高原煤的混煤效率。

3）将混煤放入高炉进行喷吹以获取配煤后的样品煤，将样品煤与混煤的重量进行对比，当两者之间的差值超过预设损耗值时，对原煤的预配比方案进行一次修正，以使得样品煤的损耗在预设损耗范围内，能够有效地降低样品煤的损耗，降低生产成本。

4）对样品煤进行评定，以判断样品煤是否符合评定标准，当样品煤不符合评定标准时，计算样品煤的得分与评定标准值之间的差值，根据差值，对样品煤配煤前的原煤预配比方案进行二次修正，通过多次修正能够使得配煤方案更加经济合理，不仅能够提高配煤效率，还能够极大地降低损耗，节约成本。

5）获取三种标准样品煤，并计算三种标准样品煤经评定后的得分与评定标准合格值之间的差值，将获得的三个差值按大小进行排序，并将差值最小的标记为第一标准样品煤，差值位于中间的标记为第二标准样品煤，差值最大的标记为第三标准样品煤，并计算第一标准样品煤、第二标准样品煤和第三标准样品煤的生产成本；根据不同的应用场合及成本预算，从第一标准样品煤、第二标准样品煤和第三标准样品煤中选取其中之一的原煤预配比方案，作为配煤方案进行生产。根据配煤结果的评比，选取最优的配煤方案，不仅能够降低配煤时的损耗，还能得到最优的生产方案，极大地提高生效效率降低成本。