趙洪雨，張 振，王志剛，徐愛波

（山鋼股份萊蕪分公司 煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

1 前 言

山鋼股份萊蕪分公司5#1 080 m3高爐于2012年1月31日大修后開爐，設(shè)計(jì)產(chǎn)能100萬t。2016年開始爐缸側(cè)壁溫度逐步上升，先后有兩個(gè)高點(diǎn)溫度突破600℃，最高曾達(dá)到709℃。經(jīng)計(jì)算，爐缸高點(diǎn)處耐材剩余厚度451 mm，距離電偶前端僅141 mm，處于高度警示狀態(tài)，進(jìn)入護(hù)爐階段。護(hù)爐生產(chǎn)通常采取堵風(fēng)口、降低冶煉強(qiáng)度、配加鈦化物、風(fēng)口喂鈦線、提高生鐵含硅量等措施，降低冶煉強(qiáng)度對(duì)生鐵產(chǎn)量影響較大，鈦化物的還原需要消耗大量熱量等必然導(dǎo)致護(hù)爐階段的冶煉成本大幅上升。

2 護(hù)爐成本分析

對(duì)護(hù)爐生產(chǎn)影響煉鐵成本的因素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)致成本上升的原因主要有以下幾個(gè)方面：

1）鈦球成本。每月約配加1 500～1 800 t鈦球，每噸鈦球成本為795元，每月增加成本約119萬元。

2）燃耗成本。配加鈦化物護(hù)爐需要消耗更多的爐缸熱量，生鐵含硅量需同步提升，以保證鐵水中合理的鈦含量，燃料比升高5～10 kg/t，每月產(chǎn)量為9萬t，月增加成本86萬元。

3）生鐵質(zhì)量成本。為保證生鐵含鈦量，護(hù)爐期間有意提高硅量，個(gè)別時(shí)間生鐵含硅量超標(biāo)較多，造成生鐵質(zhì)量減價(jià)較多，月減少收入約40萬元。

4）產(chǎn)量成本損失。因冶煉強(qiáng)度降低，生鐵產(chǎn)量也隨之降低，護(hù)爐階段高爐日減產(chǎn)約300 t，噸鐵效益按100元計(jì)算，月減少收入約90萬元。

5）輔助設(shè)施對(duì)成本的影響。為保證高爐安全，現(xiàn)場(chǎng)增加較多安全防護(hù)措施及設(shè)備，另外，動(dòng)力消耗、人力、物力等都有不同程度的增加，月增加成本約20萬元。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，山鋼股份萊蕪分公司，強(qiáng)化護(hù)爐階段5#高爐月增加成本約355萬元。

3 低成本護(hù)爐措施

除采取常規(guī)護(hù)爐措施外，5#高爐根據(jù)生產(chǎn)需求和爐缸側(cè)壁溫度狀態(tài)，探索實(shí)施了經(jīng)濟(jì)護(hù)爐措施。

3.1 提高塊礦配加比例

為降低原料成本，5#高爐采用優(yōu)化入爐原料結(jié)構(gòu)的方法，自2016年4月以來，逐步提高性價(jià)比較高的生礦比例，代替部分高價(jià)球團(tuán)礦，塊礦比例由原來的12%提高至20%左右（見圖1）。僅此一項(xiàng)改進(jìn)措施使噸鐵原料成本降低9.2元/t。

圖1 5#高爐護(hù)爐期間塊礦配加情況

為避免塊礦比例提高后對(duì)爐況的不利影響，做好槽下篩分工作：第一，對(duì)槽下塊礦篩進(jìn)行改造，使塊礦達(dá)到了平鋪，篩分效果明顯提高；第二，制定篩分時(shí)間管理制度，對(duì)篩分時(shí)間進(jìn)行量化考核，強(qiáng)化對(duì)篩分時(shí)間的控制。第三，在遇到特殊天氣時(shí)，提前儲(chǔ)備充足的優(yōu)質(zhì)塊礦，避免因塊礦難以篩分造成爐況波動(dòng)。第四，對(duì)入爐塊礦在爐內(nèi)分布合理控制，避免塊礦落在爐墻邊緣與中心，這樣就既保證了煤氣利用，又改善了料柱透氣性。實(shí)踐表明，對(duì)5#高爐爐料結(jié)構(gòu)調(diào)整后，爐況保持了長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了一個(gè)新的水平。

3.2 提高焦丁入爐比例

5#高爐采用焦丁回收入爐，以節(jié)約焦炭降低成本。入爐焦丁量由護(hù)爐前的0.2 t/批增加至0.5 t/批，使噸鐵成本降低4元/t左右。為了給提高焦丁入爐比例創(chuàng)造良好條件，5#高爐從改善焦炭質(zhì)量著手。受鐵焦產(chǎn)能不匹配的影響，5#高爐所用焦炭90%為外購(gòu)焦，粒度、成分波動(dòng)較大，露天存放受雨季影響水分、粉末含量波動(dòng)較大。

為降低焦炭的不利影響，改善焦炭質(zhì)量差對(duì)爐況的影響，提高了焦丁比例（見圖2）。主要措施有：第一，對(duì)焦炭篩進(jìn)行改造，增加擋料板，延長(zhǎng)焦炭在焦篩上的停留時(shí)間，最大程度避免焦炭粉末入爐。第二，將焦丁固定在邊緣位置，避免落入料柱中心，此項(xiàng)措施改善了料柱透氣性。第三，及時(shí)啟動(dòng)焦炭預(yù)熱，減少雨季焦炭水分波動(dòng)對(duì)爐況的影響。第四，適當(dāng)降低爐內(nèi)壓差、風(fēng)壓水平，減少對(duì)焦炭催化破損的影響，通過休風(fēng)風(fēng)口取樣來看，焦炭粒度能夠適應(yīng)提高焦丁比例條件下的冶煉要求。

圖2 5#高爐護(hù)爐期間焦丁配加情況

3.3 提高技術(shù)操作水平

3.3.1 調(diào)整煤氣流分布

隨著塊礦、焦丁比例的提高，有可能出現(xiàn)壓差升高現(xiàn)象。為適應(yīng)原料條件的轉(zhuǎn)變，5#高爐在煤氣流分布方面按照“打開中心、兼顧邊緣”的思路，通過逐漸調(diào)整上部裝料制度改善爐內(nèi)煤氣流分布，有利于高爐順行。通過保持邊緣氣流相對(duì)穩(wěn)定和中心氣流較強(qiáng)、適當(dāng)減輕中心礦焦比、中心形成坡度較小的漏斗等措施，既保證了中心煤氣流的穩(wěn)定、暢通，又減少了礦石向中心的滾動(dòng)，邊緣形成了解穩(wěn)定的焦炭平臺(tái)，減少礦石向邊緣的滾動(dòng)，達(dá)到了穩(wěn)定邊緣礦焦比、使料面形成焦炭平臺(tái)+中心小坡度漏斗的目標(biāo)。裝料制度由

礦批重31～36 t。當(dāng)爐況出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，可以減輕中心以及邊緣礦焦比來調(diào)整爐況，必要時(shí)縮小礦石批重；當(dāng)外部條件較好爐況順行時(shí)，可以增加邊緣礦焦比，以提高煤氣利用率。5#高爐護(hù)爐期間燃料比變化情況見圖3。

3.3.2 提高頂壓

高頂壓是高爐強(qiáng)化冶煉和降本增效的主要手段。爐頂煤氣壓力提高10 kPa，高爐可增產(chǎn)2%，焦比約下降3%［1］。5#高爐頂壓一直維持在170 kPa左右，2016年9月開始逐漸嘗試提頂壓，至10月頂壓已用至190 kPa。通過提高頂壓減少煤氣體積，降低煤氣流速，使鐵礦石進(jìn)行的間接還原向有利方向發(fā)展，提高煤氣利用率。頂壓提高后，高爐表現(xiàn)為更容易接受大風(fēng)量，煤氣流分布趨于合理，爐況波動(dòng)減少。

圖3 5#高爐護(hù)爐期間燃料比變化情況

3.3.3 提高風(fēng)溫

風(fēng)溫是高爐熱量的主要來源之一，風(fēng)溫水平對(duì)燃料比及理論燃燒溫度的影響較大。風(fēng)溫升高100℃，可降低煉鐵燃料比20～25 kg/t，提高風(fēng)口理論燃燒溫度80℃［2］。5#高爐采用3座卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐，助燃空氣預(yù)熱。自護(hù)爐以來至今，除復(fù)風(fēng)外堅(jiān)持風(fēng)溫全用，熱風(fēng)溫度最高用到1 230℃。為進(jìn)一步降低燃料比創(chuàng)造條件。

3.3.4 降低生鐵含硅量

降低生鐵［Si］是降低燃料比的有效途徑，而且使?fàn)t內(nèi)壓量關(guān)系寬松，產(chǎn)量增加。實(shí)踐表明，鐵水［Si］下降 0.1%，焦比下降 4 kg/t。5#高爐本著“降硅不虧熱”的原則，以充足的鐵水溫度為保證，［Si］由0.5%左右下降至0.4%左右，并同時(shí)保證鐵水物理熱不低于1 470℃。為避免降低［Si］對(duì)生鐵質(zhì)量產(chǎn)生威脅，5#高爐在穩(wěn)定高風(fēng)溫保證物理熱充足的同時(shí)，采取了將風(fēng)口長(zhǎng)度由465 mm延長(zhǎng)到480 mm以活躍爐缸、提高爐渣三元堿度、提高爐缸的脫硫效率等。生鐵合格率達(dá)到99.6%，一級(jí)品率達(dá)到78.85%（見圖 4）。

圖4 5#高爐護(hù)爐期間生鐵一類品率

3.4 提高綜合管理水平

為提高全車間職工精益管理水平，5#高爐加大降低能源動(dòng)力成本的宣傳教育力度，將指標(biāo)落實(shí)到班組、個(gè)人，形成了全員節(jié)能降耗局面，使能源動(dòng)力噸鐵成本降低5元/t。具體采取以下措施：

1）加強(qiáng)設(shè)備點(diǎn)檢維護(hù)和生產(chǎn)操作，減少各種設(shè)備和工藝故障，從而減少頻繁啟停機(jī)帶來的電耗。2）休風(fēng)檢修時(shí)，風(fēng)機(jī)堅(jiān)持早停晚啟。3）高爐鼓風(fēng)機(jī)檢修完畢復(fù)風(fēng)之前2 h啟機(jī)，除塵風(fēng)機(jī)待生產(chǎn)時(shí)方可啟用。4）不定期檢查，杜絕長(zhǎng)明燈，大力推廣使用節(jié)能燈，杜絕各類動(dòng)力能源介質(zhì)的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。5）在滿足生產(chǎn)的條件下，嚴(yán)格控制沖渣系統(tǒng)補(bǔ)水量，防止溢流。6）加強(qiáng)蒸汽使用的管控，在白天氣溫達(dá)到3℃以上時(shí)，將蒸汽總閥在09：00—16：00時(shí)間段內(nèi)關(guān)閉，以節(jié)約蒸汽使用量。7）在滿足各工序氮?dú)馐褂昧康那疤嵯?，關(guān)小氮?dú)膺M(jìn)口總閥，以減少使用量。爐頂氣密箱氮?dú)庠黾邮謩?dòng)調(diào)節(jié)，根據(jù)氣密箱溫度變化及時(shí)調(diào)整氮?dú)庥昧俊?/p>

4 護(hù)爐效果

2016年護(hù)爐以來至2017年4月，5#高爐通過探索實(shí)踐低成本護(hù)爐的措施，不斷調(diào)整操作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了高爐穩(wěn)定順行及技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)化，平均燃料比516.9 kg/t，焦比353.2 kg/t，護(hù)爐成本較前兩代代爐役有大幅下降（見表1）。爐缸高點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)見圖5，高爐關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表2。

表1 5#高爐各代爐役后期主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

圖5 5#高爐護(hù)爐期間爐缸高點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)

表2 5#高爐護(hù)爐期間關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

護(hù)爐階段安全是首要條件，加強(qiáng)爐缸高溫區(qū)域的監(jiān)控，確保爐缸側(cè)壁溫度可控，才能更好地采取低成本護(hù)爐的相關(guān)措施。降低生鐵成本的重要基礎(chǔ)是維持高爐的穩(wěn)定順行，沒有順行就無法真正做到降低成本。采取適度的強(qiáng)化冶煉措施，提高高爐的抗波動(dòng)能力，對(duì)高爐的生產(chǎn)順行有一定促進(jìn)作用。

護(hù)爐生產(chǎn)不僅有安全風(fēng)險(xiǎn)，冶煉成本必然有不同程度的上升。如果安全風(fēng)險(xiǎn)較高或者冶煉成本上升較多且無法有效控制時(shí)，及時(shí)停爐大修才是最有效的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 周傳典，劉萬山，王筱留，等.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

［2］ 劉琦.降低生鐵成本的途徑［J］.煉鐵，2002，11（2）：11-16.