卞衛(wèi)新， 王志軍

（陜西鋼鐵集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司， 陜西　勉縣　724200）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

漢鋼1號高爐提高煤氣利用率生產(chǎn)實(shí)踐

卞衛(wèi)新， 王志軍

（陜西鋼鐵集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司， 陜西勉縣724200）

針對漢鋼1號高爐煤氣利用率較低的狀況，分析1號高爐原燃料條件，并提出提高煤氣利用率的生產(chǎn)措施。漢鋼經(jīng)過對1號高爐不斷摸索與總結(jié)，逐步形成了合理的操作制度，煤氣利用率由43.18%逐步上升到45.8%，燃料比相應(yīng)地由539kg/t逐步降低至511kg/t，各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)保持了較好水平。

大型高爐煤氣利用率低燃料比

陜西鋼鐵集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司（全文簡稱漢鋼）1號高爐于2011年11月23日投產(chǎn)。高爐有效容積1 080 m3，設(shè)有20個風(fēng)口、2個鐵口、3座頂燃式熱風(fēng)爐，采用串罐式無料鐘爐頂、炭磚陶瓷杯爐底爐缸結(jié)構(gòu)、全干法布袋除塵、軟水密閉循環(huán)冷卻、嘉恒法渣處理、煤氣空氣雙預(yù)熱、TRT余壓發(fā)電等先進(jìn)技術(shù)設(shè)備。因原燃料條件影響，高爐煤氣利用率較低，燃料比偏高（見表1）。

表1　漢鋼1號高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1　原燃料條件

1.1焦炭

焦炭的骨架作用是所有原料都不能替代的，而焦炭的強(qiáng)度高低對料柱的透氣性和透液性影響很大[1]。良好的焦炭質(zhì)量特別是良好的焦炭高溫性能（焦炭反應(yīng)性和焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度）為提高煤氣利用率奠定了基礎(chǔ)。漢鋼1號高爐長期使用一級焦配加二級焦（見表2），且焦炭質(zhì)量波動大，對提高煤氣利用率制約較大。

1.2煤粉

無煙煤揮發(fā)分低，可磨性和燃燒性不好，但含碳量高，因此其煤焦置換比較高；煙煤揮發(fā)性高，可磨性和燃燒性好，成本較無煙煤低，但發(fā)熱值低，爆炸性較強(qiáng)，對安全要求比較嚴(yán)格，因此單噴任何一種煤都不經(jīng)濟(jì)[2]。漢鋼1號高爐采取煙煤和無煙煤混合噴吹，即75%煙煤+25%無煙煤。

表2　焦炭質(zhì)量指標(biāo)　%

1.3原料

1.3.1燒結(jié)礦

漢鋼燒結(jié)廠目前使用1臺265 m2的燒結(jié)機(jī)，生產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦（其指標(biāo)如下頁表3所示），直供1號高爐。燒結(jié)礦主要指標(biāo)控制w（FeO）=8%～10%，R2=1.8±0.05。

1.3.2球團(tuán)礦

玩轉(zhuǎn)礦質(zhì)量指標(biāo)見下頁表4。

2　提高煤氣利用率的生產(chǎn)措施

2.1爐內(nèi)操作

2.1.1裝料制度

在以前的操作中，1號高爐強(qiáng)調(diào)發(fā)展中心氣流，雖然形成了較強(qiáng)的中心氣流，但不穩(wěn)定，并且煤氣利用不佳，造成燃料比升高。從2015年12月初開始配合送風(fēng)制度不斷調(diào)整裝料制度（見下頁表5）。

第一階段（12月初）：向外沿推一檔礦焦，疏導(dǎo)中心氣流。由于1號高爐設(shè)計爐腹角偏大，邊緣煤氣流容易發(fā)展。通過不斷摸索實(shí)踐，將礦焦角同時擴(kuò)大，使邊緣爐料形成一定寬度的平臺。適當(dāng)加重邊緣，既可減少邊緣煤氣對爐墻的破壞作用，有利于高爐長壽，又可改善煤氣分布，提高煤氣利用率[3]。

表3　燒結(jié)礦質(zhì)量指標(biāo)

表4　球團(tuán)礦質(zhì)量指標(biāo)%

表5　1號高爐料制變化情況

第二階段（12月12日）：取消焦炭次中心環(huán)。原本計劃減少中心焦比例，但由于此階段原燃料條件惡化，爐況不穩(wěn)，為保證高爐順行，中心焦比例加大。

第三階段（12月15日—22日）：逐步減少中心焦炭。通過第二階段的調(diào)整，形成了較強(qiáng)的中心煤氣流，且原燃料條件好轉(zhuǎn)，于是逐步將中心焦減少至3環(huán)。此階段爐溫自動上行，綜合負(fù)荷多次增加。

2.1.2送風(fēng)制度

2.1.2.1風(fēng)口面積

針對原燃料條件較差、爐缸不活躍的情況，利用10月和12月的檢修機(jī)會分兩次將1號高爐風(fēng)口面積縮小至0.202 3 m3（見表6），以增加鼓風(fēng)動能。風(fēng)速由原來的168 m/s提高到179 m/s，鼓風(fēng)動能由原來的4 946 kg·m/s提高到5 585 kg·m/s。通過提高鼓風(fēng)動能，使風(fēng)口回旋區(qū)長度增加，更有利于吹透中心，減小爐缸死料柱體積，改善爐缸中心的透氣性和透液性。

2.1.2.2噴煤富氧

受煤種限制及煤粉粒度影響，常會使煤粉燃燒率及置換比降低，導(dǎo)致煤氣利用率下降，燃料比升高，而且這種情況往往伴隨著爐塵的增加而增多。因此如何減少未然煤粉是保持高煤比條件下提高煤氣利用率的關(guān)鍵問題[4]。

表6　1號高爐風(fēng)口面積調(diào)整及送風(fēng)參數(shù)變化情況

選擇合適的煤比噴煤，以煤代焦，可大大減少焦炭灰分中SiO2參加反應(yīng)的時間和數(shù)量，達(dá)到抑制硅還原的效果。風(fēng)口前理論燃燒溫度過高，會使SiO大量揮發(fā)，不利于降硅，噴煤恰是調(diào)節(jié)風(fēng)口前論燃燒溫度的重要手段。通過實(shí)踐，確定將1號高爐煤比控制在130 kg/t。

2.1.2.3風(fēng)溫

1號高爐的熱風(fēng)爐使用了預(yù)熱器（利用燒爐煙氣對助燃空氣和煤氣進(jìn)行預(yù)熱），選取兩燒一送的送風(fēng)制度且嚴(yán)格控制每班換爐次數(shù)，控制空氣過剩系數(shù)為1.05～1.1，解決了高風(fēng)溫供應(yīng)問題，同時不斷改進(jìn)送風(fēng)裝置，以滿足高風(fēng)溫輸送的要求，逐步將風(fēng)溫由1 100℃提高到1 200℃，直接增加了高爐熱量收入。

2.1.3熱制度

統(tǒng)一三班操作，嚴(yán)格控制w［Si］=0.3%±0.05%，保證鐵水溫度＞1 460℃。

1）實(shí)施定風(fēng)量操作。當(dāng)壓量關(guān)系發(fā)生變化時，首先分析爐溫、堿度的變化趨勢，再分析原燃料情況，最后分析設(shè)備、出鐵、槽下篩分及稱量準(zhǔn)確性等外圍情況的變化，找到影響風(fēng)量變化的根本原因，對癥下藥，在最短時間內(nèi)將風(fēng)量恢復(fù)到規(guī)定的風(fēng)量區(qū)間里。

2）分析半小時料速，加快則說明爐溫下行，減慢則說明爐溫上行。

3）觀察風(fēng)口工況、明亮程度、均勻狀況及轉(zhuǎn)動情況判斷爐溫走勢。

4）觀察出鐵過程，取鐵樣分析爐溫變化趨勢可知，在爐缸工作正常情況下，后期爐溫低于前期爐溫說明爐溫下行，后期爐溫高于前期爐溫說明爐溫上行。

5）分析渣鐵排放情況，即鐵量差。理論出鐵量大于實(shí)際出鐵量，爐溫會上行；反之下行。

2.1.4造渣制度

合適的爐渣堿度能使?fàn)t缸溫度充裕，有利于煤粉燃燒，以改善鐵水質(zhì)量，促進(jìn)高爐順行[5]。為保證合格的生鐵以及充足的熱量并兼顧爐況順行，將1號高爐終渣堿度控制在1.15左右，將三元堿度控制在1.35左右。為改善爐渣的穩(wěn)定性和流動性，嚴(yán)格控制鎂鋁比，將渣中m（MgO）/m（Al2O3）控制在0.55左右。

2.1.5操作爐型控制

操作爐型的穩(wěn)定與否對提高煤氣利用率起決定作用。操作爐型的管理主要有爐體溫度和水溫差的管理[6]。

2.1.5.1爐身溫度的控制

在日常操作中，時刻關(guān)注1號高爐爐身溫度變化，尤其是第5段—第7段這三段冷卻壁的溫度變化，注意渣皮的脫落和形成對爐況的影響，做到早預(yù)見、早調(diào)劑。

2.1.5.2水溫差的控制

按軟水溫度38～42℃和冷卻水溫差4～5℃建立高爐熱流強(qiáng)度報警機(jī)制。

2.2爐外管理

2.2.1原燃料管理

做好原燃料入爐前的準(zhǔn)備工作，做到精料入爐。

1）堆新吃舊。先將進(jìn)廠原燃料存放于料場，達(dá)到一定儲量后再混勻使用，促使成分穩(wěn)定，并延長穩(wěn)定周期，減少高爐變料次數(shù)。

2）使用班產(chǎn)燒結(jié)礦及球團(tuán)礦，盡量避免班產(chǎn)礦落地造成的自然粉化和二次粉化。

3）強(qiáng)化篩分工作，減少粉末入爐。將梳齒篩改為棒條篩，改善篩分效果，在焦丁振篩落料口處安裝導(dǎo)料板以分流，提高振篩篩面利用率；強(qiáng)化清篩工作，采用空振清篩和人工定期清篩（2 h一次）相結(jié)合的清篩方式，保證篩分效果。

4）嚴(yán)格控制振料速度。在振篩不間斷工作狀態(tài)下，以能夠滿足上料速度的最小速度控制振料速度。

5）杜絕空倉或低料位倉打料。從料位到達(dá)料倉容積的70%開始打料，降低爐料落差，避免產(chǎn)生粉末。

2.2.2爐前管理

強(qiáng)化爐前出鐵管理，及時排凈渣鐵。首先，統(tǒng)一三班打泥量和開鐵口操作步驟、方法，使用同一規(guī)格的鉆頭，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開鐵口的操作；其次，優(yōu)化生產(chǎn)組織，控制出鐵時間間隔在25 min以內(nèi)；最后，實(shí)時監(jiān)測兩個鐵口出鐵量，當(dāng)鐵量差超過50 t時，果斷采取有效措施保證兩個鐵口出鐵均勻。

2.2.3設(shè)備維護(hù)管理

推行TPM設(shè)備管理，TPM即全員生產(chǎn)維修。設(shè)備點(diǎn)檢采取三方分工，全員參與設(shè)備點(diǎn)檢，運(yùn)用設(shè)備點(diǎn)檢實(shí)行設(shè)備包機(jī)制度，實(shí)施定檢定修制度。根據(jù)設(shè)備使用周期定期維護(hù)、維修或更換，避免或減少突發(fā)設(shè)備故障，促進(jìn)生產(chǎn)穩(wěn)定。

3　效果分析

3.1煤氣流分布穩(wěn)定、合理和煤氣利用率得以提高

通過對上下部調(diào)劑及對高爐操作制度的調(diào)整，1號高爐煤氣分布更趨于合理，煤氣利用率穩(wěn)固提高（見圖1）。爐喉紅外監(jiān)控顯示中心高溫區(qū)域明顯減小，形成穩(wěn)定、較強(qiáng)的中心氣流。

圖1　2015年漢鋼1號高爐煤氣利用率

3.2主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得以改善

在現(xiàn)有的原燃料條件下，通過對1號高爐操作制度的不斷優(yōu)化，使風(fēng)口工作均勻、爐缸活躍、渣鐵流動性良好。從十字測溫上看，邊緣氣流得到合理抑制，中心氣流穩(wěn)定；從爐身溫度曲線上看，爐身溫度波動小，操作爐型穩(wěn)定合理。高爐的各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也在不斷提升（見下頁表7）。

4　結(jié)論

1）提高煤氣利用率是以高爐順行為基礎(chǔ)、以降低燃料比為目的的。

2）在外圍條件不適合強(qiáng)化冶煉時，不可盲目強(qiáng)化，否則不但指標(biāo)不會改善，還會引起爐況失常。

表7　漢鋼1號高爐主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3）堅持精料方針，調(diào)整風(fēng)口面積和布局、匹配適合的冶煉參數(shù)，控制合理的操作爐型是提高煤氣利用率的關(guān)鍵，設(shè)備和外圍條件的穩(wěn)定是重要保障。

4）在高爐冶煉最佳參數(shù)和制度上，只有不斷摸索調(diào)整，才能不斷突破。漢鋼1號高爐的冶煉指標(biāo)仍與行業(yè)先進(jìn)有很大差距，需繼續(xù)摸索。

[1]周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012：86.

[2]張海濱，吳鏗，周翔，等.煤粉特性及配煤的研究[J].煉鐵，2009，28（4）：33-34.

[3]劉云彩.高爐布料與煤氣分布[J].煉鐵，2011，30（2）：19-21.

[4]殷歡.馬鋼2 500 m3高爐提高煤氣利用率的措施[J].煉鐵，2003，22（增刊）：21-24.

[5]湯登軍.萊鋼3 200 m3高爐提高煤氣利用率降低燃料比實(shí)踐[J].山東冶金，2013，3（2）：1-3.

[6]羅銘，古勇合，桂小娟.新鋼提高2 500 m3高爐煤氣利用率的操作實(shí)踐[J].冶金叢刊，2013（4）：27-31.

（編輯：胡玉香）

Production Practice of Improving the Utilization Rate of Coal Gas in the 1#Blast Furnace of Han Steel

BIAN Weixin，WANG Zhijun
（Hanzhong Iron and Steel Co.，Ltd of Shaanxi Iron&Steel Group，Mianxian Shaanxi，724200）

Through continuous exploration and summary，the No.1 blast furnace of Han Steel gradually formed a reasonable operating system and the utilization rate of gas gradually increased from 43.18%to 45.8%.The fuel ratio lowered from 539 kg/t to 511 kg/t.The technical and economic indicators maintain a good level.

last furnace（BF），utilization rate of BF gas，low fuel ratio

TF544

A

1672-1152（2016）04-0084-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.04.29

2016-05-16

卞衛(wèi)新（1984—），男，助理工程師，現(xiàn)從事高爐煉鐵工藝管理工作。