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        梅鋼5 號高爐大比例使用外購焦操作實踐

        2019-06-11 08:34:34董躍玲
        中國鋼鐵業(yè) 2019年10期
        關(guān)鍵詞:焦比爐缸爐溫

        董躍玲

        梅鋼5號高爐于2012年6月投產(chǎn),有效容積為4070m3,設(shè)置36個風(fēng)口,4個鐵口。由于自產(chǎn)焦不足,5號高爐長期用焦結(jié)構(gòu)為75%自產(chǎn)焦+25%外購焦。由于限煤要求不斷提高,2018年9月11日7米的2B焦?fàn)t停爐,自產(chǎn)焦產(chǎn)能縮減,外購焦使用比例大幅提高。為此, 5號高爐探索了大比例使用外購焦高爐操作。由于沒有大比例使用外購焦操作的經(jīng)驗,導(dǎo)致高爐透氣性變差,高爐接受風(fēng)量的能力降低,爐缸活躍性變差,管道、崩滑料次數(shù)增多。經(jīng)過實踐,通過采取降低礦焦比、調(diào)整上下部制度、控制爐身煤氣平均流速、大礦批冶煉技術(shù)、控制熱制度和造渣制度等措施,高爐接受風(fēng)量的能力增強(qiáng),爐缸工作狀況逐步改善,高爐利用系數(shù)達(dá)到正常水平。

        1.焦炭結(jié)構(gòu)的變化及對高爐冶煉的影響

        1.1 焦炭結(jié)構(gòu)的變化

        2018年9月12日,5號高爐入爐焦炭結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較大的調(diào)整,外購焦比例由25%提高至50%,最高用至65%。5號高爐使用的外購焦品種為梗陽焦炭和金達(dá)焦炭,自產(chǎn)焦、梗陽焦炭及金達(dá)焦炭的主要指標(biāo),見表1。

        1.2 外購焦比例增加后對高爐冶煉的影響

        大比例使用外購焦,入爐后對高爐冶煉的影響主要有:

        (1)高爐透氣性變差。外購焦冷態(tài)強(qiáng)度、熱態(tài)強(qiáng)度均差于自產(chǎn)焦,入爐后在爐內(nèi)易產(chǎn)生粉末,對高爐的透氣性影響較大,高爐接受風(fēng)量的能力降低,2018年9月-12月中上旬風(fēng)量低于正常水平200Nm3/min -300Nm3/min,12月中下旬風(fēng)量水平最低萎縮至正常水平的一半。

        (2)爐缸活躍性變差。大比例使用外購焦后,高爐爐內(nèi)透氣性變差,風(fēng)量萎縮,長期低風(fēng)量運行,風(fēng)量不能吹到爐缸中心,導(dǎo)致中心死料柱變大,爐缸活躍性變差,管道、崩滑料次數(shù)增多。2018年12月24日爐芯溫度由398℃開始下行,2019年5月7日下行至最低207℃。

        表1 2018年9月-12月自產(chǎn)焦、梗陽焦炭及金達(dá)焦炭的主要指標(biāo) %

        (3)爐頂溫度變低。外購焦水分高,入爐后易直接導(dǎo)致爐頂溫度低;爐內(nèi)透氣性變差,風(fēng)壓偏高,間接引起爐頂溫度偏低。2018年9月-12月爐頂溫度低于正常水平15℃。高爐煤氣到達(dá)布袋除塵,還有一定的溫降,若布袋除塵入口煤氣溫度低于80°就會凝露,造成布袋糊死,高爐煤氣通路受阻,影響高爐生產(chǎn)。

        2.外購焦比例提高后的生產(chǎn)操作應(yīng)對

        2.1 原燃料質(zhì)量管理

        (1)控制礦石和焦炭結(jié)構(gòu)調(diào)整頻次和幅度。5號高爐入爐礦石結(jié)構(gòu)為燒結(jié)礦81%-85%+塊礦12%-16%+球團(tuán)礦3%,礦石入爐結(jié)構(gòu)變化會對氣流的穩(wěn)定性、軟融帶及渣系造成較大的影響。焦炭入爐結(jié)構(gòu)變化會對爐溫的控制、煤氣流分布造成較大的影響。平衡原燃料物流,礦石結(jié)構(gòu)調(diào)整周期>1月,每次各礦種比例調(diào)整幅度≤2%。焦炭結(jié)構(gòu)調(diào)整周期>48小時,每周調(diào)整次數(shù)≤1次,每次外購焦比例調(diào)整幅度≤5%。

        (2)增設(shè)外購焦脫濕工藝,改善外購焦質(zhì)量。外購焦水分波動大,影響篩分效果,對高爐爐況造成影響。因此,增設(shè)外購焦脫濕工藝,采用熱風(fēng)爐熱廢氣與焦炭進(jìn)行充分熱交換,脫除焦炭水分,使入爐外購焦的質(zhì)量得到提高。目前正在施工,預(yù)計2019年9月投用。

        (3)改進(jìn)塊礦篩分,降低入爐粉末。投入離線篩分設(shè)備,確保離線篩分效果滿足高爐使用標(biāo)準(zhǔn)。形成離線篩分塊礦與在線篩分塊礦相結(jié)合的高爐塊礦供給模式,降低塊礦入爐粉末,改善高爐透氣性。

        2.2 降低礦焦比

        通過降低礦焦比0.3及以上,焦炭批重提高,焦窗厚度增加,特別是提高了軟融帶焦窗厚度,改善高爐透氣性;礦焦比降低后,噴煤量減少,減少未燃煤粉量,改善爐缸透氣性。

        2.3 上部制度調(diào)整

        爐芯溫度降低,爐缸活躍性變差后,高爐接受風(fēng)量能力更差,氣流波動大,爐體熱負(fù)荷劇烈波動。上部制度由“平臺+漏斗”模式調(diào)整為“中心加焦”模式,中心加焦量25%左右,以中心氣流為主,適當(dāng)抑制邊緣氣流,布料矩陣由C:1049483736251、O:103938373調(diào)整為C:1039383726114、O:103938372,調(diào)整后氣流穩(wěn)定性逐步轉(zhuǎn)好,風(fēng)量逐步恢復(fù)至正常水平。

        2.4 控制下部送風(fēng)參數(shù)

        為了吹透中心,活躍爐缸,5號高爐風(fēng)速控制在260-270m/s,鼓風(fēng)動能150-170KJ/s。風(fēng)口布局為28×130mm+8×125mm,風(fēng)口面積0.4696m2,當(dāng)高爐爐況波動、風(fēng)量減小時,采取堵風(fēng)口措施,縮小風(fēng)口面積,確保風(fēng)速和鼓風(fēng)動能在要求范圍內(nèi)。

        2.5 爐身煤氣平均流速控制

        根據(jù)爐腹煤氣量,在爐頂設(shè)備允許的條件下,調(diào)整爐頂壓力,確保爐身煤氣平均流速<3.0m/s。

        2.6 大礦批冶煉技術(shù)

        通過擴(kuò)大礦批,保證焦窗厚度充足,實際爐腰焦層厚度控制高于200mm,有利于氣流的合理分布 。

        2.7 熱制度和造渣制度的控制

        爐渣成分和鐵水溫度是影響渣鐵流動性的因素,所以保持合理的爐渣成分和較高的鐵水溫度,可以保證渣鐵流動性,促進(jìn)爐缸工作狀況的改善。

        (1)爐渣控制要求:R21.16-1.20,(Al2O3)≤16%,(MgO/Al2O3)≥0.45。

        (2)爐溫控制要求:[Si] 0.3-0.5%,鐵水溫度大于1500℃。

        引入綜合校正焦比控制爐溫,相比燃料比控制爐溫,爐溫穩(wěn)定性更強(qiáng)。綜合校正焦比將風(fēng)溫、濕份、煤氣利用率、燒結(jié)礦TFe、渣比、爐身熱負(fù)荷等影響爐溫的因素進(jìn)行統(tǒng)籌分析。

        2.8 生產(chǎn)效果

        通過以上實踐,5號高爐采用中心加焦后,雖然煤氣利用率下降,燃料比上升,但高爐接受風(fēng)量的能力增強(qiáng),自2019年5月7日開始,5號高爐爐缸工作狀況逐步改善,爐況穩(wěn)定性逐步提高,爐芯溫度逐步回升至正常溫度范圍,至8月12日爐芯溫度達(dá)到390℃,見圖1。高爐利用系數(shù)逐步達(dá)到正常水平,見表2[2]。

        3.討論

        (1)風(fēng)速和鼓風(fēng)動能控制。對于大型高爐而言,由于爐缸直徑大,長時間減風(fēng),建議風(fēng)速控制在260m/s-270m/s,鼓風(fēng)動能150KJ/s-170KJ/s,能夠吹透爐缸中心,確保爐缸活躍性。

        (2)爐腰焦層厚度控制。若焦窗厚度不足,影響高爐爐內(nèi)透氣性。建議實際爐腰焦層厚度控制高于200mm 。

        表2 梅鋼5號高爐主要技術(shù)指標(biāo)

        圖1 2018年9月-2019年8月爐芯溫度趨勢圖 ℃

        (3)礦焦比的選擇。外購焦比例由25%提高至50%后,對高爐透氣性影響較大,建議控制礦焦比低于正常礦焦比0.3及以上。

        (4)上部制度的選擇。建議上部制度采取“中心加焦”措施,中心加焦量為25%左右,高爐爐況穩(wěn)定性更強(qiáng)。

        (5)熱制度和造渣制度的控制。爐缸活躍性變差后,為改善渣鐵流動性,建議爐渣控制要求:R21.16-1.20,(Al2O3)≤16%,(MgO/Al2O3)≥0.45。爐溫控制要求:[Si] 0.3-0.5%,鐵水溫度大于1500℃。

        4.結(jié)語

        (1)原燃料質(zhì)量對高爐透氣性影響較大,對爐缸活躍性影響存在一個較長的作用周期。爐缸活躍性變差,易破壞爐內(nèi)煤氣流分布,影響高爐穩(wěn)定順行,應(yīng)重視入爐原燃料質(zhì)量的管理。

        (2)通過降低礦焦比、采用大礦批技術(shù)提高焦窗厚度,改善高爐透氣性。

        (3)采用“中心加焦”上部制度,提高高爐爐況穩(wěn)定性。

        (4)通過下部制度的調(diào)整,能夠吹透中心,改善爐缸活躍性。

        (5)對熱制度和造渣制度的控制,可以保證渣鐵流動性,有利于渣鐵處理,促進(jìn)爐缸工作狀況的改善。

        參考文獻(xiàn)略

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