李偉華

(新余鋼鐵集團(tuán)有限公司)

經(jīng)濟(jì)噴煤、增煤節(jié)焦、維持低燃料比一直是煉鐵廠降本增效的攻關(guān)方向，具有很好的現(xiàn)實(shí)意義和推廣價(jià)值[1-6]。近幾年來，新鋼2 500 m3高爐煤比一直都維持在145～148 kg/t，受限于各類不利因素的影響，煤比很難長時(shí)間突破150 kg/t。

1 存在的問題

新鋼2 500 m3高爐用焦結(jié)構(gòu)為7 m主焦+4.3 m焦+外購焦。2020年，受焦化產(chǎn)能的影響，相對(duì)質(zhì)量更穩(wěn)定的自產(chǎn)7 m主焦只有53.63%，而近20%的外購焦使用量對(duì)爐況穩(wěn)定順行影響較大，入爐焦炭性能見表1。

表1 新鋼2 500 m3高爐入爐焦炭性能

新鋼2 500 m3高爐焦丁比僅16 kg/t左右，全國2 000～3 000 m3高爐焦丁比為37.29 kg/t。2019年焦粉取樣測(cè)定8～10 mm占比達(dá)5.7%，不利于降低生產(chǎn)成本。

高爐煤比多年均維持在145～148 kg/t，難以進(jìn)一步提高，主要影響因素為原、燃料質(zhì)量差，除塵灰含碳高和噴吹壓差波動(dòng)大等。

1.1 原、燃料質(zhì)量較差

2021年新鋼與周邊鋼鐵企業(yè)的原、燃料主要質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比如表2所示。

表2 原、燃料主要質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比 %

2015年以來，新鋼2 500 m3高爐入爐品位雖然呈上升趨勢(shì)，2021年更是達(dá)到56.55%，但與周邊企業(yè)仍然存在較大差距。同時(shí)，燒結(jié)礦強(qiáng)度也低于周邊企業(yè)。

2 500 m3高爐配套的兩座6 m主焦焦?fàn)t運(yùn)行時(shí)間達(dá)10年以上，設(shè)備老舊，故障率高，干熄焦率不穩(wěn)定，影響了焦炭質(zhì)量，增加了增煤節(jié)焦的難度。

1.2 除塵灰中含碳高

新鋼2 500 m3高爐噴吹煤粉粒級(jí)組成不合理，其中-200目含量僅52%，導(dǎo)致風(fēng)口前煤粉的燃燒率低，未燃煤粉增多，影響高爐順行。

煉鐵廠高爐鼓風(fēng)未進(jìn)行脫濕，受天氣影響大。2021年1-6月平均大氣濕度由6.57 g/m3上升至23.6 g/m3，導(dǎo)致理論燃燒溫度下降，未燃煤粉增多。未燃煤粉伴隨上升的氣流進(jìn)入高爐重除灰中，浪費(fèi)了能源。這對(duì)高爐噴煤量的提高存在較大的影響，不利于提高煤比。平均大氣濕度與高爐重除灰含碳量的關(guān)系如表3所示。

表3 平均大氣濕度與高爐重除灰含碳量對(duì)應(yīng)關(guān)系

1.3 噴吹壓差波動(dòng)大

正常噴吹時(shí)，依靠經(jīng)驗(yàn)來調(diào)節(jié)罐壓及補(bǔ)氣量從而控制噴煤量及速率穩(wěn)定。煉鐵廠噴煤總管N2壓力波動(dòng)非常大(1.2～2.2 MPa)，導(dǎo)致噴吹壓差波動(dòng)大。

噴吹壓差波動(dòng)大，風(fēng)口前噴吹煤粉不穩(wěn)定，無法實(shí)現(xiàn)均噴、勻噴，導(dǎo)致風(fēng)口前煤粉燃燒率降低，不僅嚴(yán)重影響煤比的提高，還影響了爐況的穩(wěn)定與順行。

2 優(yōu)化措施

兼顧資源、成本和爐況順行的多重要求，通過有效的技術(shù)手段，優(yōu)化高爐燃料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高質(zhì)高效與成本最低。煉鐵廠通過以下措施，取得了降低燃料比和燃料成本的效果。

2.1 焦炭優(yōu)化

(1)加強(qiáng)料倉管理

均衡物流供應(yīng)，確保料位正常，嚴(yán)格執(zhí)行槽上半倉上料制度，降低返焦率；加強(qiáng)槽下篩分管理工作，定期更換損壞的振動(dòng)篩。

(2)優(yōu)化入爐焦炭粒級(jí)組成

嚴(yán)抓焦炭粒級(jí)組成的管理，減少入爐粉末量，優(yōu)化焦柱的骨架作用。提高煤比后，焦炭負(fù)荷提高。由于7 m主焦及4.3 m焦炭的強(qiáng)度及粒級(jí)組成相對(duì)外購焦的較好，煉鐵廠優(yōu)化用焦結(jié)構(gòu)，確保入爐7 m焦配比達(dá)60%，不僅有利于高爐爐溫調(diào)劑、管理，還能保障焦柱透氣、透液性，利于爐況順行和改善指標(biāo)。2021年上半年下調(diào)外購焦比例，使7 m焦入爐配比平均達(dá)到60.1%，具體用焦結(jié)構(gòu)見表4。

表4 2021年上半年2 500 m3高爐用焦結(jié)構(gòu) %

調(diào)整用焦結(jié)構(gòu)改善了入爐焦炭粒級(jí)組成，有利于高爐順行，為高爐進(jìn)一步提高煤比創(chuàng)造了有利條件。

(3)提高焦丁比

2 500 m3高爐將焦丁篩間距由10 mm改為8 mm，增加焦丁回收利用率(見表5)，入爐焦丁比由16 kg/t增加至28 kg/t，焦丁占焦炭和焦丁之和的比例由6.39%提高到9.79%，保證了主焦的配比，減少了外購焦量。

表5 2021年2 500 m3高爐入爐焦丁比

通過焦礦混裝、增大焦炭批重提高料柱透氣性，將焦丁(8～25 mm)加入到燒結(jié)礦、塊礦、球團(tuán)中間，不僅提高了料層透氣性，同時(shí)改善了還原條件。高爐料柱中的焦炭和礦石分層裝入與完全混裝相比，壓差降低了30～40 kPa，透氣性得到了明顯的改善。通過優(yōu)化燃料結(jié)構(gòu)，使?fàn)t況長期穩(wěn)定順行，指標(biāo)優(yōu)異，降低了成本。

2.2 噴煤優(yōu)化

(1)優(yōu)化煤粉粒級(jí)組成

煤粉在風(fēng)口前燃燒速率是目前限制噴吹量的重要因素。新鋼2 500 m3高爐在噴吹配煤中適當(dāng)增加了反應(yīng)性、燃燒性好的煤種，提高了煤粉細(xì)度，自2021年1月開始將噴吹煤粉-200目粒級(jí)占比由52%逐步增加至60%～65%，提高了噴吹煤燃燒率，達(dá)到節(jié)省焦炭降低生產(chǎn)成本的目的，同時(shí)兼顧制粉成本不上升。

工藝上要求磨機(jī)出口煤粉溫度上限為80～85 ℃，含水率上限為1.5%，從而提高煤粉質(zhì)量。另外，改進(jìn)磨機(jī)風(fēng)環(huán)，使風(fēng)量分布更均勻，流向更為合理，提高產(chǎn)量保障高爐噴吹。

優(yōu)化煤粉粒級(jí)組成和改善煤粉質(zhì)量解決了煤粉質(zhì)量差的問題，高爐堵槍情況明顯好轉(zhuǎn)，提高了煤粉在風(fēng)口前的燃燒率。

(2)優(yōu)化噴吹配煤結(jié)構(gòu)

新鋼2 500 m3高爐嚴(yán)把入廠原煤質(zhì)量關(guān)，要求原煤HGI>60、水分<15%方能卸車，并及時(shí)清除雜物。

另外，新鋼2 500 m3高爐從配煤成本、可磨性、制粉成本和熱值等幾方面對(duì)噴吹用煤結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，通過反復(fù)試驗(yàn)，確定合理的噴吹用煤結(jié)構(gòu)(見表6)，適當(dāng)減少水分較高、可磨性差的南方無煙煤，增加北方無煙煤。雖然配煤成本略有上升，但制粉費(fèi)用有所下降，且保證了產(chǎn)能，還提高了煤粉熱值670 kJ/kg，有利于提高煤比、降低焦比，最終節(jié)約燃料費(fèi)用。

表6 2020年及2021年1-6月配煤結(jié)構(gòu)調(diào)整

(3)穩(wěn)定噴吹壓差

由于煉鐵廠噴吹外部總管N2壓力波動(dòng)非常大，在噴吹二次補(bǔ)氣原管徑Ф65 mm的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥上并聯(lián)安裝一個(gè)Ф40 mm的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥后，調(diào)節(jié)更加快捷、精準(zhǔn)，噴吹更加穩(wěn)定。同時(shí)通過二次補(bǔ)氣并聯(lián)控制技術(shù)，噴吹穩(wěn)定率有大幅提升，超限次數(shù)比去年同期下降了70.2%，對(duì)高爐穩(wěn)定噴吹效果明顯，杜絕了磨風(fēng)口現(xiàn)象，促進(jìn)了煤比的提高。

2.3 布料優(yōu)化

(1)擴(kuò)大礦石批重

提高煤比、減少焦炭用量后，高爐軟熔帶焦層厚度變薄，料柱透氣性變差。針對(duì)該問題，可以通過擴(kuò)大礦批(72～74 t/批)、焦批，使焦層厚度有所增加，有效降低軟熔帶阻力，壓差基本維持在0.150～0.155 MPa，取得了良好的效果。

(2)調(diào)整矩陣保證中心主導(dǎo)氣流

煤比提高、焦比降低后，相應(yīng)地調(diào)整了布料矩陣，主要是縮小礦焦角差，發(fā)展中心與邊緣兩股氣流，中間環(huán)帶布焦5檔以下也要適當(dāng)外移，避免高爐中心氣流大而不強(qiáng)，起到優(yōu)化爐況順行及增強(qiáng)抗波動(dòng)能力的效果。

按照“先疏后抑”的原則，先將邊緣氣流引導(dǎo)出來，再將5檔以下焦平臺(tái)外移，氣流分布基本穩(wěn)定后再進(jìn)行優(yōu)化，效果較好。在調(diào)整矩陣同時(shí)，輔以8檔礦焦比值，進(jìn)行氣流微調(diào)。目前8檔負(fù)荷基本維持在4.5左右，氣流分布合理，中心主導(dǎo)氣流強(qiáng)勁，確保了爐況長期穩(wěn)定順行，操作指標(biāo)優(yōu)異，達(dá)到增煤節(jié)焦的效果。

3 實(shí)施后的效果

通過優(yōu)化操作，深挖內(nèi)潛，2021年上半年新鋼2 500 m3高爐取得了合理的燃料結(jié)構(gòu)(見表7)，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了增煤節(jié)焦的效果，煤比增至155 kg/t，燃料比降至509 kg/t。焦丁占焦炭和焦丁之和的比例由6.39%提高到9.79%，既保障了主焦配比達(dá)60%，減少了外購焦使用量，降低燃料成本，又確保了爐況長期的穩(wěn)定順行。

表7 2020年及2021年1-6月燃料結(jié)構(gòu)

從表7可知，新鋼2 500 m3高爐在低品質(zhì)爐料結(jié)構(gòu)條件下，通過優(yōu)化燃料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了增煤節(jié)焦、降低成本的目的。

4 結(jié)語

針對(duì)低品位冶煉條件下，大渣比難以大噴煤的技術(shù)難題，新鋼2 500 m3高爐通過優(yōu)化噴煤結(jié)構(gòu)、對(duì)噴煤系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，配合高爐操作的不斷優(yōu)化、實(shí)施小焦丁回收工藝等措施，摸索出適合自身的合理的燃料結(jié)構(gòu)，提高焦丁比達(dá)10 kg/t以上。在焦炭產(chǎn)能未提高的情況下，保證了主焦的配比，減少了外購焦量，改善了高爐燃料結(jié)構(gòu)，使?fàn)t況長期穩(wěn)定順行，指標(biāo)優(yōu)異。