陳建巧 戴憲濤 徐愛波 徐春玲

摘要：通過提高風(fēng)溫、提高富氧率、提高噴吹均勻率、提高透氣指數(shù)等改進(jìn)措施，萊鋼5#1080m3高爐有效提高煤比最高177.5kg/t，全年可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益430萬元。

Abstract： By improving the air temperature， increasing the oxygen enrichment rate， improving the uniformity of injection， and improving the gas permeability index， Laiwu Steel's 5#1080m3 BF effectively increase the coal ratio to the highest value of 177.5kg， and directly generate annual economic benefits of 4.3 million yuan.

關(guān)鍵詞：高爐;煤比;噴煤;焦炭

Key words： BF;coal ratio;spraying pulverized coal;coke

中圖分類號：TF54 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）15-0129-04

0 ?引言

高爐煤比，指的是高爐冶煉噸生鐵所消耗的噴吹煤粉量。對2017年萊鋼5號1080m3高爐煤比完成情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：2017年5號高爐煤比累計(jì)完成164.4kg/t，與先進(jìn)企業(yè)煤比180kg/t以上相比還有較大改善空間（受原燃料條件及爐容大小影響）。為適應(yīng)山鋼集團(tuán)發(fā)展要求，按照“生鐵綜合成本與行業(yè)平均水平相比優(yōu)勢再擴(kuò)大30元/噸鐵”的目標(biāo)，在全力提高產(chǎn)量的同時(shí)，如何進(jìn)一步優(yōu)化高爐各生產(chǎn)指標(biāo)，提高高爐煤比，優(yōu)化煤焦結(jié)構(gòu)，持續(xù)降低高爐煉鐵成本成為具有重要意義的研究課題。

1 ?現(xiàn)狀分析

1.1 實(shí)際指標(biāo)

對2017年5號高爐煤比完成情況按月度完成情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析（5月6月高爐停爐大修57天），根據(jù)2017年的月度完成情況（見圖1）：2017年8月份最高170.4kg/t，最低160.5kg/t，平均164.4kg/t，制定2018年煤比目標(biāo)為：168kg/t，挑戰(zhàn)目標(biāo)170kg/t。

另外，5號高爐自2017年大修以來，消除了生產(chǎn)上的重大安全隱患，高爐爐況水平得以逐步恢復(fù)，具備了進(jìn)一步優(yōu)化指標(biāo)的安全基礎(chǔ)。

1.2 原因分析

采用頭腦風(fēng)暴法、現(xiàn)場調(diào)研、對比試驗(yàn)等方法，查找造成高爐煤比低的原因，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測六個(gè)方面進(jìn)行原因分析，按照“二八法則”（見圖2），確認(rèn)了影響高爐煤比的主要因素有：

①風(fēng)溫低;

②富氧率低;

③噴吹不均勻;

④料柱透氣性差。

1.3 制定對策

確定要因后，通過多次試驗(yàn)和技術(shù)攻關(guān)，綜合考慮影響原料生產(chǎn)的各因素，最終經(jīng)過多次會(huì)議論證，確定最終方案（見表1）。

2 ?實(shí)施改進(jìn)

2.1 提高風(fēng)溫

與永鋒對標(biāo)發(fā)現(xiàn)，永鋒高爐一直采取定風(fēng)溫操作，風(fēng)溫穩(wěn)定在1250℃的較高水平。對標(biāo)發(fā)現(xiàn)：一是永鋒煤氣壓力高，在9-12.5kPa之間，拱頂溫度15分鐘即可燒到1350℃，增加了熱風(fēng)爐的蓄熱時(shí)間;二是煙道溫度控制高，達(dá)到390℃，有利于提高蓄熱量，三是換爐頻次執(zhí)行比較好，每班8次。分析影響風(fēng)溫提高的因素主要是煤氣壓力波動(dòng)大（最低達(dá)4kPa左右，不可控因素較多），熱風(fēng)爐操作標(biāo)準(zhǔn)化還存在一定差距。

2.1.1 殘氧檢測 ?建立燒爐模型。將3座熱風(fēng)爐本體、預(yù)熱器、煙囪、各種管道等當(dāng)做一個(gè)密閉的系統(tǒng)。通過對系統(tǒng)能源流的梳理，找出能源輸入2項(xiàng)、輸出1項(xiàng)、損失5項(xiàng)（見圖3）。

在確定能源輸入項(xiàng)、輸出項(xiàng)、損失項(xiàng)以后，通過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場實(shí)測、查找資料、公式推導(dǎo)等方式得出每項(xiàng)的具體數(shù)值，確定了各能源分項(xiàng)的具體數(shù)值后完成了熱風(fēng)爐熱平衡計(jì)算，得出5號高爐熱風(fēng)爐當(dāng)前的利用效率為69.13%。根據(jù)熱平衡計(jì)算結(jié)果，利用便攜式氧氣、一氧化碳檢測儀對熱風(fēng)爐燒爐情況進(jìn)行跟蹤，根據(jù)煙氣中殘氧和一氧化碳含量探尋每座熱風(fēng)爐的最佳空燃比，倒推出空燃比控制曲線。再根據(jù)測算結(jié)果制定5號高爐熱風(fēng)爐燒爐標(biāo)準(zhǔn)化操作模型（見表2）。

2.1.2 建立燒爐模型，提高燒爐效率

建立準(zhǔn)時(shí)化燒爐模型（見圖4），準(zhǔn)時(shí)化燒爐就是將燒爐、燜爐、充壓、送風(fēng)的時(shí)間定點(diǎn)化，送風(fēng)時(shí)間1個(gè)小時(shí)，燜爐時(shí)間5分鐘，充壓時(shí)間10分鐘，燒爐時(shí)間105分鐘，所有操作誤差在±1分鐘之內(nèi)。燒爐的準(zhǔn)時(shí)穩(wěn)定促進(jìn)了煤氣燃燒效率的提高，保證了風(fēng)溫的穩(wěn)定。

2.1.3 提高空氣預(yù)熱效率

利用高爐大修機(jī)會(huì)，更換板式空氣預(yù)熱器，為了有效提高板式換熱器的換熱效率，減少粉塵對換熱的影響，發(fā)明了在線清洗裝置，可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷在線清洗，不需要停機(jī);同時(shí)設(shè)計(jì)研發(fā)了低阻值換熱片，開發(fā)了多種形式組合的換熱元件，低阻值可有效提高助燃風(fēng)風(fēng)速，提高效率，組合換熱件具有換熱效率好，占地空間小的優(yōu)點(diǎn)。板式空氣預(yù)熱器的改造應(yīng)用，助燃空氣溫度將由原來空氣預(yù)熱溫度120℃提高到220℃，提高空氣理論燃燒溫度約30℃-40℃，風(fēng)溫水平約提高約15℃-20℃，節(jié)約了高爐燃料消耗，降低了高爐的成本，提高了熱風(fēng)爐煙氣的余熱利用率。

2.1.4 優(yōu)化熱風(fēng)爐燒爐燜爐操作

熱風(fēng)爐燒爐采取分步調(diào)節(jié)操作方式。為均衡燒爐、穩(wěn)定煤氣壓力，對相關(guān)的操作行為進(jìn)行規(guī)范：①為了減小高爐煤氣總管壓力大幅度波動(dòng)，熱風(fēng)工燒爐時(shí)嚴(yán)禁把調(diào)節(jié)閥一次性全部打開操作。②熱風(fēng)工燒爐時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行崗位操作規(guī)程，在高爐煤氣壓力的情況下采用固定煤氣量，調(diào)節(jié)空氣量的操作方式：首先把空氣調(diào)節(jié)閥和煤氣調(diào)節(jié)閥開到點(diǎn)火角度;待燃燒爐閥門全部正常開啟后，把煤氣調(diào)節(jié)閥開到30%根據(jù)各個(gè)熱風(fēng)爐的空燃比情況及時(shí)調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)閥開度;待拱頂溫度正常上升后再把煤氣調(diào)節(jié)閥開到50%及時(shí)調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)閥開度;依次輪推把煤氣調(diào)節(jié)閥開到70%、90%。調(diào)節(jié)閥整個(gè)開啟過程一定要分4-5步緩慢操作從而使拱頂溫度達(dá)到快速上升的目的。

熱風(fēng)爐燜爐采取分步調(diào)節(jié)操作方式。為了減小高爐煤氣總管壓力大幅度波動(dòng)，熱風(fēng)工燜爐時(shí)嚴(yán)禁把調(diào)節(jié)閥一次性全部關(guān)閉操作。熱風(fēng)工燜爐時(shí)要嚴(yán)格執(zhí)行崗位操作規(guī)程。在關(guān)閉煤氣調(diào)節(jié)閥時(shí)要分步操作：①把煤氣調(diào)節(jié)閥關(guān)到70%及時(shí)調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)閥開度維持拱頂溫度;②依次輪推把煤氣調(diào)節(jié)閥關(guān)到50%、30%、0%及時(shí)調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)閥開度。調(diào)節(jié)閥整個(gè)關(guān)閉過程一定要分4-5步緩慢進(jìn)行操作。③及時(shí)聯(lián)系平衡高爐煤氣總管壓力，熱風(fēng)爐換爐過程中為了減小高爐煤氣總管壓力大幅度波動(dòng)，熱風(fēng)爐換爐時(shí)要通過監(jiān)控畫面觀察并確認(rèn)本區(qū)域各車間熱風(fēng)爐燃燒及換爐情況，避免兩個(gè)及兩個(gè)以上的高爐出現(xiàn)同時(shí)換爐操作。

通過從設(shè)備、工藝和操作等方面的調(diào)整改進(jìn)，5號高爐熱風(fēng)風(fēng)溫由原來的1183℃逐步提升至1195℃以上，2018年下半年風(fēng)溫長期穩(wěn)定在1200℃左右。同時(shí)，制定燒爐標(biāo)準(zhǔn)化模型，在提高風(fēng)溫的同時(shí)，也確保了煤氣消耗可控。

2.2 提高富氧率

2.2.1 強(qiáng)化富氧鼓風(fēng)，提高富氧流量

提升高爐富氧率，可有效提升高爐冶煉強(qiáng)度，可達(dá)到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、節(jié)焦、優(yōu)質(zhì)的目的，降低生產(chǎn)成本，取得良好經(jīng)濟(jì)效益。目前鋼鐵市場良好，產(chǎn)量便是效益。因此，提升高爐富氧率，提升高爐鐵水產(chǎn)量，符合公司戰(zhàn)略要求。燒結(jié)礦品位、焦炭CRI、渣中Al2O3比例含量，對高爐富氧率均有較大影響，為控制高爐富氧流量8000-1000m3/h，要求焦炭CSR不高于28%、燒結(jié)礦品位不低于53%、渣中Al2O3不高于16%。2018年實(shí)際完成富氧率指標(biāo)見圖5。

2.2.2 穩(wěn)定理論燃燒溫度在2250℃-2350℃

理論燃燒溫度是煤粉燃燒效率的保障，只有理論燃燒溫度保持在合理范圍內(nèi)，才能確保煤粉充分燃燒，而且不至于對高爐產(chǎn)生不利影響。

通過提高富氧流量，匹配并穩(wěn)定風(fēng)口理論燃燒溫度，實(shí)現(xiàn)了富氧率由大修后的3.2%逐步提升至5.3%。

2.3 提高噴吹均勻率

定期檢查并調(diào)整噴槍結(jié)構(gòu)，確保噴槍嘴處于風(fēng)口中心位置。噴槍嘴的位置偏會(huì)導(dǎo)致煤粉流向產(chǎn)生偏移，不利于煤粉的燃燒，同時(shí)會(huì)對風(fēng)口小套造成異常磨損。制定噴槍檢查管理辦法，每半小時(shí)巡檢一次風(fēng)口，對噴槍進(jìn)行檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴槍偏斜時(shí)，及時(shí)調(diào)整噴槍角度。

加噴槍測溫點(diǎn)報(bào)警裝置，降低堵槍發(fā)現(xiàn)及處理時(shí)間，確保噴吹均勻率。加強(qiáng)對過程參數(shù)研究控制，定期對操作控制參數(shù)運(yùn)行情況進(jìn)行督查，噴吹出現(xiàn)異常，及時(shí)組織分析處理。

通過從設(shè)備工藝操作等方面的調(diào)整改進(jìn)，5號高爐熱風(fēng)風(fēng)溫由原來的1185.3℃逐步提升至1197.8℃。

2.4 保持高爐穩(wěn)定順行，提高透氣指數(shù)

2.4.1 提高鼓風(fēng)動(dòng)能

保持適宜的鼓風(fēng)動(dòng)能是初始煤氣流合理分布的必要條件，通過對高爐風(fēng)口尺寸和布局進(jìn)行了優(yōu)化和調(diào)整，維持鼓風(fēng)動(dòng)能在7000-9000kJ/s。

2.4.2 及時(shí)調(diào)整布料制度

加強(qiáng)槽下管理，提高布料合格率，控制礦批在37-40t/p之間。采用“大礦批、大角度”的操作思路，減少爐內(nèi)礦石與焦炭的料批數(shù)，減弱礦焦層的界面效應(yīng)，提高料柱的透氣性，并對邊緣氣流進(jìn)行合理抑制;堅(jiān)持頂壓與風(fēng)量相匹配的原則，風(fēng)量增加后中心氣流過分發(fā)展，而高頂壓有利于邊緣氣流發(fā)展，兩者互補(bǔ)，控制爐內(nèi)兩股氣的合理分布，達(dá)到提高煤氣利用率、穩(wěn)定爐型的目的。

造渣制度和熱制度不合適時(shí)，會(huì)影響煤氣流分布和爐缸工作狀態(tài)，從而引起爐況不順。大礦批冶煉后，高爐的煤氣利用必然會(huì)發(fā)生變化，也會(huì)影響高爐的熱狀態(tài)，從而會(huì)導(dǎo)致造渣制度的變化。因此5號高爐總結(jié)以往操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，摸索出大礦批冶煉的熱制度和造渣制度（見表3），規(guī)定堿度物理溫度如下。

2.4.3 適當(dāng)擴(kuò)大角差

實(shí)行“大ɑ角、大礦角”裝料，在使用大ɑ角的同時(shí)增大礦角，創(chuàng)造中心暢通、邊緣穩(wěn)定的煤氣流。使礦石環(huán)帶整體外移，即在ɑ（最大礦）外移的同時(shí)，ɑ最小礦也隨之外移。為了保持一定的邊緣通路，最大礦角的礦石初始落點(diǎn)，距爐墻大約0.5m。為了降低爐喉礦石層的厚度，改善料柱透氣性，礦角差確定為9度。

2.4.4 提高焦炭質(zhì)量，特別是焦炭的熱性能

高噴煤比對焦炭質(zhì)量的要求是：M40在80%以上，M10小于7%，灰分小于12.5%，硫分小于0.65%，熱強(qiáng)度CSR>60%，熱反應(yīng)性CRI<30%。采取改進(jìn)措施有：主控室加強(qiáng)看料，及時(shí)調(diào)劑，適當(dāng)擴(kuò)大礦批，保證焦窗面積;嚴(yán)格篩分管理，高爐側(cè)小焦篩12mm，合理保證焦炭分級利用加強(qiáng)對焦炭熱強(qiáng)度、反應(yīng)性、M40、M10、S、水分、-25mm等關(guān)鍵指標(biāo)的檢驗(yàn)頻次，并優(yōu)化取樣檢驗(yàn)方式，客觀真實(shí)及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題，督促整改，改善焦炭質(zhì)量，降低焦炭消耗;對不同品種外購焦，根據(jù)成分質(zhì)量不同，采取分堆存放，集中使用的方式，合理使用，保證高爐焦炭結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;協(xié)調(diào)采購及物流部門，根據(jù)市場變化，通過調(diào)節(jié)庫存量，選擇性價(jià)比較好的焦炭品種，降低焦炭采購價(jià)格;合理控制焦炭有效庫存，制定采購進(jìn)廠計(jì)劃，提高焦炭周轉(zhuǎn)效率，同時(shí)避免焦炭打堆存放造成的碾壓破損損耗等。

通過系列制度的調(diào)整，高爐爐況穩(wěn)定性得以提升，抗波動(dòng)能力增強(qiáng)，同時(shí)，料柱透氣指數(shù)由原來的13.5提升至14.5，壓量關(guān)系充分釋放。

3 ?改進(jìn)效果

2018年5#高爐煤比最高177.5kg/t，最低164.3kg/t，累計(jì)完成170.3kg/t，較2017年提高了5.9kg/t，全年可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益430萬元。

4 ?結(jié)論

總結(jié)萊鋼5#1080m3高爐提高煤比亮點(diǎn)措施有：

制定了準(zhǔn)時(shí)化燒爐管理辦法，提高熱風(fēng)爐效率。

通過上下部調(diào)劑形成了高煤比狀態(tài)下高爐長期穩(wěn)定順行模型。

煤比指標(biāo)納入車間業(yè)績對話，實(shí)施日跟蹤制度。

將“爐缸運(yùn)行參數(shù)表”、“崗位操作要求表”納入主控崗位職責(zé)。

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