陳秀山，侯 軍

(馬鋼股份有限公司煉鐵總廠，安徽馬鞍山 243041)

馬鋼4#3200 m3高爐設(shè)計(jì)年產(chǎn)煉鋼生鐵270萬噸，采用了當(dāng)今國內(nèi)外先進(jìn)、成熟的大型現(xiàn)代化技術(shù)裝備。高爐出鐵場為平坦式，鐵溝、渣溝采用全封閉設(shè)計(jì)，極大提高了除塵效果，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。高爐本體采用聯(lián)合密閉軟水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，有利于高爐長壽和降低水耗。煤氣處理系統(tǒng)采用“重力除塵+旋風(fēng)除塵+全干法布袋除塵”，有效提高了除塵效果，增加了余壓發(fā)電量。渣處理采用底濾法沖渣系統(tǒng)，主要技術(shù)特點(diǎn)有占地面積小、設(shè)備少，系統(tǒng)一次性投資低；可靠性良好，作業(yè)率高；水渣質(zhì)量好，水耗低；冷水沖渣，沖渣產(chǎn)生蒸汽少，環(huán)境得到極大改善；運(yùn)行費(fèi)用低。[1]

2016年9月6日高爐點(diǎn)火開爐10天達(dá)產(chǎn)。2020年通過各方的緊密配合及全廠領(lǐng)導(dǎo)和職工的不懈努力，4#高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)在克服年初爆發(fā)的新冠疫情和年中汛期限產(chǎn)的影響下仍有一定提升，其中鐵水產(chǎn)量為285.35萬噸，鐵水合格率為100%；煤比為144 kg/tfe，風(fēng)溫1205 ℃，高爐TRT發(fā)電量為43.84 KWh/tfe，工序能耗362.38 kgce/t，除此之外，2020年4#高爐全年休風(fēng)率為1.82%，繼續(xù)保持低休風(fēng)率，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 4#高爐主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比

1 以高爐穩(wěn)定順行為中心，組建高爐技術(shù)團(tuán)隊(duì)

穩(wěn)定順行是高爐節(jié)能降耗的保障，為保證高爐長周期穩(wěn)定順行，以高管及技術(shù)專家為主導(dǎo)組織建立高爐技術(shù)團(tuán)隊(duì)，成立主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的技術(shù)組及創(chuàng)新工作室，致力于總廠煉鐵生產(chǎn)流程中的操作工藝和技術(shù)難題等開展技術(shù)攻關(guān)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新等研究。建立周操作例會(huì)制度，通過例會(huì)，每位同事都能按順序匯報(bào)本周重點(diǎn)工作完成和開展情況，就下周的重點(diǎn)和需要急辦的工作進(jìn)行布置和安排，并就存在的問題和解決辦法提出意見和建議。

2 完善高爐各類預(yù)案和各項(xiàng)操作，確保高爐長周期穩(wěn)定順行

為保障高爐生產(chǎn)穩(wěn)定，解決生產(chǎn)中存在的問題。建立冬、雨季、原燃料、焦炭質(zhì)量劣化等預(yù)警制度，針對爐子“恐冬”、“怕雨”“怕干濕焦轉(zhuǎn)換”等專業(yè)病制定相應(yīng)的預(yù)案、預(yù)警、標(biāo)準(zhǔn)、專項(xiàng)管理辦法和操作指導(dǎo)書，用標(biāo)準(zhǔn)的手段，規(guī)范模糊的操作。建立高爐體檢預(yù)警制度，通過高爐體檢體系將不同因素的影響具體體現(xiàn)出來，并且通過數(shù)據(jù)變化來量化分析，將不同因素的影響具體體現(xiàn)出來，并且通過數(shù)據(jù)變化來量化分析，保證高爐的長周期穩(wěn)定順行。

2.1 上部制度積極摸索合適的高爐布料制度

4#高爐在布料制度上結(jié)合國內(nèi)同類型高爐操作經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)持“兩道氣流”的發(fā)展思路，前期布料角度相對偏大，中心漏斗大，崩滑料多，導(dǎo)致冷卻壁溫度波動(dòng)大，渣皮不穩(wěn)。 2018年9月份開始進(jìn)行上部制度調(diào)整，布料模式整體內(nèi)推，調(diào)整邊緣倒角深度和寬度，逐步拓寬平臺(tái)，穩(wěn)定中心與邊緣兩道氣流，減少渣皮脫落，至10月份調(diào)整過后，壓差緩解，跑礦量上升，基本達(dá)到方案設(shè)定目標(biāo)料制調(diào)整上。

2.2 下部優(yōu)化送風(fēng)參數(shù)、熱制度和造渣制度

高爐穩(wěn)定入爐冷風(fēng)流量，增加氧量使用，提高富氧率，以維持合適的爐腹煤氣量指數(shù)和較高的高爐利用系數(shù)，同時(shí)提高風(fēng)溫的使用，維持較高的鼓風(fēng)動(dòng)能。高爐鼓風(fēng)所帶人的物理熱從某種意義上講，是一種“清潔低碳能源”，是回收利用高爐冶金過程伴生煤氣而獲得的高溫?zé)崮躘2]。

4#爐2020年下半年開始逐步對產(chǎn)量進(jìn)行攻關(guān)提升，如下圖2所示，利用系數(shù)逐步由2.45 t/m3水平提升至2.7 t/m3以上并站穩(wěn)。同時(shí)在燃料比基本穩(wěn)定的情況下，煤比指標(biāo)也得到了一定的提升，特別是2021年3月以后提升明顯，由145 kg/t提升至接近160 kg/t水平，極大地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，見圖1所示。

圖1 2020年8月至2021年5月份4#高爐指標(biāo)

熱制度是在高爐工藝操作制度上控制爐內(nèi)熱狀態(tài)的方法，是爐況穩(wěn)定順行的根本，特別是爐缸的物理熱[3]。加強(qiáng)工長對爐溫的平衡操控能力，控制鐵水含硅控制在0.35%～0.45%范圍內(nèi)，在合適的爐溫范圍內(nèi)，鐵水硅偏差不斷降低，爐溫的穩(wěn)定為降低鐵水含硅創(chuàng)造條件，2020年鐵水含硅平均0.37%，較2019年下降0.01%。2020年鐵水含硅和爐渣成分如圖2所示。適宜的渣系也是高爐穩(wěn)定順行的重要保障，爐渣的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)以及溫度都會(huì)對爐渣的流動(dòng)性產(chǎn)生影響。生產(chǎn)時(shí)控制爐渣二元堿度在1.15～1.22，四元堿度能維持在0.95的水平,保證爐渣粘度在合適范圍。

圖2 2020年4#高爐鐵水和渣主要指標(biāo)

2.3 維持合理的爐料結(jié)構(gòu)

大型高爐由于料柱載荷大，受焦炭的影響更大，因此高爐容積越大對焦炭的質(zhì)量要求越高。[4]焦炭目前為自產(chǎn)一煉焦+外購焦。在生產(chǎn)時(shí)加強(qiáng)與廠調(diào)聯(lián)系，盡量維持外購焦比例，減少焦炭結(jié)構(gòu)的波動(dòng)。另利用槽下輔料倉，做為焦丁的備用倉使用，以盡量維持焦丁比的穩(wěn)定，減少大焦比的大幅波動(dòng)。制定并完善槽下管理制度。高爐中心需要粒度大強(qiáng)度高的焦炭(優(yōu)質(zhì)焦炭)作為骨架。料柱骨架是焦炭在高爐中最重要的作用，是噴吹煤及其他燃料不能替代的。[5]為此，對焦炭篩網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整，中心焦對應(yīng)焦倉的篩網(wǎng)尺寸適當(dāng)增加。通過控制好T/H值，做好槽位管理控制，盡量減少低槽位現(xiàn)象，改善入爐料粒度組成。入爐<25 mm焦炭含量控制在1.5%以下，杜絕10 mm以下粉末入爐。使料柱有足夠的孔隙，保證爐缸死料柱的透氣透液性。

2.4 采用大礦批、定焦批操作，穩(wěn)定焦層厚度

4#高爐在生產(chǎn)過程中調(diào)整焦炭負(fù)荷時(shí)，為保證焦窗的厚度，減輕礦石對焦炭推移作用，提高料柱的透氣性，采取穩(wěn)定焦批操作，調(diào)整礦批的操作。以使焦炭層相對穩(wěn)定，保持焦窗的穩(wěn)定性和透氣作用。在4#爐實(shí)踐生產(chǎn)中將焦炭批重定為 19t水平，保證焦層厚度在0.5 m以上。當(dāng)原燃料惡化時(shí)，4#高爐主動(dòng)采取退礦批、焦批保持不變的應(yīng)對措施，保證高爐順行。

2.5 強(qiáng)化爐前出鐵，降低出鐵爐次

2020年4#高爐根據(jù)自身產(chǎn)量及爐況水平及時(shí)調(diào)整爐前操作制度，改進(jìn)爐前操作,選擇合理的鐵口深度，調(diào)整炮泥參數(shù)，配合調(diào)整鉆桿的使用，出鐵時(shí)間上升，鐵次逐步下降，每天出鐵爐次穩(wěn)定在11～12之間，見圖3。單鐵口出鐵時(shí)間穩(wěn)定130min左右，提高了渣鐵處理的穩(wěn)定性。同時(shí)如出現(xiàn)爐況不穩(wěn)時(shí)安排爐前主操、作業(yè)長等技術(shù)骨干進(jìn)行跟班指導(dǎo)操作，配合爐內(nèi)及時(shí)出凈渣鐵，保持出鐵穩(wěn)定。出鐵爐次的降低，不僅減少了開、堵口用材如鉆桿、炮泥消耗，還可以減輕爐前勞動(dòng)強(qiáng)度，更是爐況穩(wěn)定順行的重要保證。

目前4#高爐產(chǎn)量在高位運(yùn)行，鐵水對罐需要進(jìn)一步提高效率，減少因罐對不上緊急堵口情況發(fā)生。還需要改善并穩(wěn)定爐前炮泥及耐材質(zhì)量，為后續(xù)繼續(xù)上頂壓(計(jì)劃245 kPa)爐前穩(wěn)定出鐵做好保障。

圖3 2020年4#高爐每天出鐵爐次

3 高爐煤氣節(jié)能

3.1 發(fā)揮TRT系統(tǒng)節(jié)能

充分利用TRT系統(tǒng)，不僅能回收高爐頂煤氣產(chǎn)生的壓力能與熱能，實(shí)現(xiàn)對高爐爐頂壓力的精確控制，而且能提高爐頂壓的設(shè)定值與冶煉強(qiáng)度，從而提高能量的利用率，增加發(fā)電量。4#爐通過加強(qiáng)設(shè)備巡檢和設(shè)備技術(shù)改進(jìn)，保證了TRT設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，噸鐵發(fā)電量提高。4#爐2020年TRT噸鐵發(fā)電量43.84 KWh，較2019年38.67提高5.17 KWh，較2018年上升9.83 KWh。

3.2 充分利用高爐煤氣

在煤氣發(fā)生和使用方面著手，穩(wěn)定高爐爐內(nèi)操作，控制適當(dāng)?shù)娜霠t冷風(fēng)流量，增加氧量使用，提高富氧率，保證爐腹煤氣量指數(shù)在合適水平。積極使用大礦批，通過中心邊緣礦焦負(fù)荷調(diào)整，礦石平臺(tái)寬度位置調(diào)整，合理裝料制度的摸索，穩(wěn)定兩道煤氣流分布，保證氣流穩(wěn)定，降頂溫，降消耗，使保證頂溫在較低的區(qū)間內(nèi)波動(dòng)，提高煤氣利用率。

高爐煤氣處理系統(tǒng)采用重力除塵+旋風(fēng)除塵+干法除塵，干法除塵不僅減少了煙氣粉塵的排放量和冷卻水的消耗量，還有利于提高了煤氣的熱能，提高TRT發(fā)電量。加強(qiáng)爐前溝修理、溝蓋烘烤管理，做好計(jì)劃管理，新溝蓋利用出鐵或出渣溝余熱進(jìn)行烘烤，減少烘烤溝和溝蓋焦?fàn)t煤氣的消耗。

4 加強(qiáng)水處理管理，節(jié)約用水

高爐沖渣用水進(jìn)行全回收，加強(qiáng)沉淀池抓渣管理，補(bǔ)水進(jìn)行嚴(yán)格控制，實(shí)現(xiàn)了沖渣用水零排放，節(jié)約了沖渣耗新水量，2020年水渣率100%，避免了干渣打水消耗。

爐體作業(yè)區(qū)積極開展技術(shù)攻關(guān)，提高工作技能水平，對軟水系統(tǒng)漏水點(diǎn)及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理可以減少了對爐況及燃料消耗的影響，同時(shí)降低了補(bǔ)水量。加強(qiáng)現(xiàn)場巡檢，主控電腦操作畫面實(shí)時(shí)監(jiān)視水循環(huán)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)，確保風(fēng)口安全。制定風(fēng)口調(diào)煤槍制度，加強(qiáng)煤槍調(diào)整管理，提高廣噴勻噴率，減少磨風(fēng)口。

5 結(jié)語

4#高爐運(yùn)行5年來爐況穩(wěn)定順行，節(jié)能降耗取得優(yōu)異成績。2017年獲全國同類型高爐節(jié)能降耗“優(yōu)勝爐”，2018、2019年獲全國同類型高爐節(jié)能降耗“創(chuàng)先爐”，2020年獲“全國重點(diǎn)大型耗能鋼鐵生產(chǎn)設(shè)備節(jié)能降耗對標(biāo)競賽”3000 m3-4000 m3高爐“創(chuàng)先爐”。

高爐的長周期穩(wěn)定順行是節(jié)能降耗的基礎(chǔ)和前提條件，高爐只有長期穩(wěn)定順行，才能帶來最大的經(jīng)濟(jì)效益。短時(shí)間的幾天的高利用系數(shù)不能給企業(yè)帶來是在效益，相反只能帶來爐況的波動(dòng)。

完善高爐的各項(xiàng)操作，提高煤比是降低高爐燃料成本的重要手段，是一項(xiàng)有效的節(jié)能措施?？梢跃徑饨姑嘿Y源的短缺，降低生鐵成本。通過提高富氧率、提高風(fēng)溫的使用，可補(bǔ)償噴吹煤粉的分解耗熱，以維持高爐風(fēng)口前的燃燒溫度，保證合適的理論溫度，同時(shí)又能保證噴煤的燃燒率，為提高噴煤比奠定基礎(chǔ)。

努力提高TRT發(fā)電量，是降低能耗的又一保證。加強(qiáng)設(shè)備巡檢和設(shè)備技術(shù)改進(jìn)，減少因設(shè)備問題出現(xiàn)的TRT停機(jī)。提高爐頂壓力使用，不僅保證發(fā)電量，還可以穩(wěn)定氣流，強(qiáng)化冶煉，促進(jìn)了高爐的節(jié)能降耗。