韶钢8号炉提煤降焦操作实践

韶钢8号炉提煤降焦操作实践
丁时明  柏德春  潘伟恩
（韶钢炼铁厂）
 
摘  要：为降低炼铁成本，2019年韶钢8号高炉开展了提煤降焦的技术攻关，通过长期生产实践数据的回归总结，不断调整高炉操作参数，实施以来获得良好的经济技术指标。2019年5、6月在持续高产的状态下（产量由原来的8000t/d上升至8500t/d）；负荷由原来的4.5加至5.0t/t,煤比成功突破170kg/t。
关键词：高炉  高煤比  炉缸温度  活跃  
1 概况
韶钢8号炉开炉初期，入炉原燃料质量好，高炉投产初期耐材未侵蚀，操作炉型完整，开炉初期煤比达到150-160kg/t,2012-2018年期间，受入炉原燃料变差（经济炉料：混匀堆变小、烧矿、焦炭质量不匹配高煤比）、热风温度低等影响煤比一直徘徊在140kg/t以下（具体见图一、表一），国内对标同类型3200m3高炉，煤比最高达到170kg/t.对比同行我们的煤比存在差距，有较大的提升空间。

表一  韶钢8号炉历年主要指标、参数

年份	产量	焦比	煤比	燃料比	富氧率	风温	PT	SI	S	风量	顶压
2010	2862947	340	158.5	514.8	1.12	1223	1501	0.44	0.33	5692	214
2011	2718213	367	158	525	1.12	1203	1498	0.44	0.03	5714	214
2012	2634762	375	144	519	1.14	1180	1501	0.42	0.032	5719	217
2013	2872043	368	129	497	1.66	1162	1501	0.41	0.029	5850	214
2014	2923864	363	136	499	1.48	1170	1502	0.38	0.025	5807	211
2015	2506724	412	105	517	0.95	1124	1500	0.43	0.024	5653	200
2016	2493260	402	117	519	1.4	1148	1502	0.47	0.027	5795	219
2017	2853658	375	134	509	3.04	1165	1508	0.39	0.02	5764	217
2018	2844455	372	131	503	3.57	1144	1510	0.4	0.018	5730	216

2 提煤降焦措施
2.1 提高煤粉燃烧率
（1）提高热风温度。8号炉热风炉开炉至今已使用10年，目前热风炉隔墙、火井出现了严重的掉砖现象，存在安全隐患，制约了高炉风温的上行，后续通过对热风炉进行改造升级，使风温力争达到1180°，有利于提高高炉喷煤的燃烧效果。
（2）增加富氧鼓风。煤比上升至160kg/t以上，氧量按20000m3/h来控制，富氧率由原来的1.12%提高至3.95%，富氧率提高1%，煤粉燃烧率提高1.51%，风口前理论燃烧温度升高，可提高喷煤比20kg／t，抵消高煤比后理论烧燃温度下降。与此同时富氧量上升后炉缸状态进一步得到改善，炉缸热量更加集中，渣温的变化区间变宽，渣在低炉温状态下流动性变得更好。
（3） 脱湿鼓风按10-15g/m3，可以产生提高炉缸温度和鼓风中氧气含量的效果。  
（4）提高炉顶煤气压力，降低煤气流速，延长煤粉在炉内燃烧的时间，降低煤气压力差。在中心气流稳定的条件下（CCT₁>500°），炉顶压力由原来的220kpa提高到目前的238kpa,提高炉顶煤气压力还促进增产和冶炼低硅铁的作用.增加TRT发电量，有利于高压差状态下的炉况的长周期稳定。
（5）提高煤焦置换比
1）优化喷吹煤粉配比。对喷吹煤粉进行质量和使用效果的评价，选择含硫低，热值高，喷吹质量效果好的优质煤，韶钢8号炉喷吹煤以烟煤+无烟煤+CDQ粉为主，优化烟煤、无烟煤、CDQ粉的比例，烟煤挥发高，且含有一定水分，进入风口后会爆裂，促进分解燃烧和残碳燃烧，燃烧效率高。但燃烧性差特别是高喷煤比时，会影响炉料透气性和高炉顺行。控制CDQ粉比例，减少对喷煤管道、小套的磨损。煤种优化是提高置换比的重要措施，与相关大学合作对其做煤粉燃烧性能的研究。
2）煤粉喷吹要均匀，高炉所有风口均要喷煤，流量要实现均匀、稳定。高炉均匀喷吹煤粉，会使高炉每个风口的鼓风动能一致，并会使炉缸热量分配均匀，促使高炉生产顺行和喷煤量的提高，进而煤焦置换比得到提高。①风口摄像改造②煤枪重新研发，减少煤粉磨小套的概率③风口小套与高煤比喷煤配合，风口小套前端采用无焊缝小套，避免煤粉磨到小套造成小套漏水。④喷吹系统智能化改造，减少喷煤换罐造成罐压波动，影响炉内风压，，喷煤速度上实现自动调控，避免喷煤速度的不均匀造成风压高，⑤每个风口对喷煤流量进行监控，及时发现煤枪有无堵塞，做到真正意义上的风口圆周匀喷。
2.2 提高料柱透气性
    高煤比后，炉内焦炭量减少，料柱透气性变差，小时喷煤量增加，煤气发生量加大，体积加大，会使炉内压差大幅上升。影响料柱透气性。
（1）提高高炉入炉矿含铁品位，减少渣量，高炉内煤气阻力最大的地方是软熔带。高炉入炉品位在58％以上，吨铁渣量300kg以下，煤气的阻力会大大缩小，也会减少炉渣液泛现象。有利于降低炉内压差水平。
（2）提高焦炭质量，稳定焦炭成分。高喷煤比条件下，焦炭质量好坏对炉料透气性影响比例很大，特别是焦炭的热性能，会大大提高炉料柱透气性。焦炭的质量好坏决定了高炉的容积大小和喷煤比水平的高低。提高煤比对焦炭质量的要求是：M40在87％以上，M10小于5.8％，灰分小于12.5％，硫分小于0.75％，热强度CSR>68％，热反应性CRI<25％。
（3）烧结矿质量提升。烧结入炉的炉料成分均匀、性能稳定，碱度波动±0.05 (倍)，转鼓强度＞78%，筛分小于5%，混匀矿配矿结构力求稳定，混匀堆力求能达到10天的使用时间，减少换堆造成的炉况波动。
2.3 优化高炉操作

1. 选择合适的矿批，参考料速：6.2-6.5批/小时，矿批控制在：88-92吨，料速>6.5批/小时，炉温低时减风过渡，炉温充沛时采取加矿批0.5-1t。料速<6批/小时,炉内采取退1t/ch的矿批，来改善透气性，使高炉内的压量关系与料速保持一个比较好的动态平衡，对于稳定炉况顺行和提高高炉炉料的透气性十分有利（具体见表二）。

表二  韶钢8号炉矿批使用效果跟踪

时间	矿批（t）	焦批（t）	料速	使用效果
2019年5月上旬	80-85	14.8-15.8	6.5-7.5	料速过快，顶温压的很低，料速持续大于7批，风压会上来较多，上料设备负荷大，适合复风炉况恢复初期。
2013-2019	88-93	16.5-17.4	6.2-6.8	料速适中，边缘指数合适，边缘气流、中心气流较合适！料面安静！
开炉初期	95-100	17.8-18.9	5.2-6	透气性大幅改善，料慢到5.5批后，料线偏差大，边缘局部易窜管道气流，矿批大到一定程度后，风压较正常会上升较多。

（2）稳定两道气流。大喷煤后，边缘气流会得到发展，炉内操作上优先保证中心气流，中心温度CCT1控制在500°以上，降低次中心温度小于350°以下，边缘气流指数控制在0.6-0.8，优化布矩阵，布料角度起始角度由开炉的43退到目前的39°，实现高炉内煤气流均匀分布，同时有提高炉料透气性的作用。布料合理可以实现煤粉在炉料中充分燃烧，减少未燃煤产生量。
（3）保持炉缸热量充沛，稳定高炉的热制度。煤比提高以后，喷入的煤粉需要消耗炉缸热量，炉缸热量是用炉缸储热水平。提高铁水温度的管控标准：铁水温度由原来的1495-1515°提高至1505-1530°，优化风温、湿份、富氧、煤量的使用，风口前理论燃烧温度控制在2100-2250℃。大喷煤状态下，料速快慢（使用中小矿批）对炉温影响大，退煤、加煤的幅度较正常要大，料速与煤量对应，及时校对燃料比，稳定炉温，减少人为的操作失误，提高对大高炉温炉趋势化管理水平，促进高炉热制度的长期稳定。造渣制度炉渣碱度按1.2控制，建立炉渣碱度、和镁铝比跟踪表，高炉炉缸有充沛的热量，保证铁矿石还原，渣铁流动性好、易分离，炉渣脱硫率高和透气性好。提高煤粉的燃烧效果，减少未燃煤粉，活跃炉缸，提高炉芯温度。
（4）稳定操作炉型：
在日常生产中，热负荷（Q值）波动，炉墙温度报警，造成大块渣皮掉入炉缸，引起高炉炉温波动，造成炉温不足，炉温忽高忽低，热制度调整幅度大，长时间的低炉温会引起炉况波动，气流紊乱，甚至炉况严重失常。为了让高炉炉况能够长期稳定顺行，减少Q值波动带来的影响。热负荷波动时，依据热负荷Q值的大小，波动的频次进行阶梯性压差、风量、燃料比管理！（具体见表三）

表三  韶钢8号炉热负荷、风量、压差、燃料比对应表

热负荷MJ/h	风量m3/min	燃料比kg/t	压差kpa
8000<Q<12000	5800<BV<5950	↑1<FR<3	△BP <=185
12000<Q<14000	5750<BV<5850	↑3<FR<5	△BP <=183
14000<Q<15000	BV<5800	↑FR >5	△BP <=180
15000<Q<16000	BV<5700	↑FR >10	△BP <=178
Q>15000	BV<5650	↑FR >15	△BP <=175

（5）保证入炉风量
在热负荷、和中心边缘气流分布正常的情况下，提高炉顶压力至235-238kpa,提高高炉操作的压差值由原来的178上至185kpa，增加入炉风量，采取综合措施提高料柱的透气性。
3 实施效果
     2019年5、6月通过采取以上措施，实现了高煤比重负荷状态下的炉况长周期稳定顺行，负荷逐步加至5.0t/t,煤比成功突破170kg/t大关，产量月平均突破8552t/d.具体见下表四
表四  韶钢8号炉2019年5、6月指标、参数喷煤效果的跟踪

月份	产量	日产	焦比	煤比	燃料比	富氧率	风温	PT	SI	S	风量	顶压
2019-5	259706	8377	337	170	507	3.95	1145	1512	0.44	0.014	5817	234
2019-6	256560	8552	334	168	503	4.0	1147	1517	0.41	0.015	5727	236

在增加喷煤量的同时，5、6月高炉燃料比在505-507kg/t左右，没有升高，煤粉燃烧充分，煤比是否还有上升空间需继续跟踪。
4 总结
1）实践表明：长期高煤比生产的高炉要实现稳定顺行、高产低耗、优质长寿，炉缸活跃是一个关键因素。
2）关于高炉喷煤比高低的衡量标准。因各炼铁企业生产条件的不同，高炉极限的高喷煤比数值是不同的，但是，行业对于喷煤极限值的条件认识是一致的：
3）高煤比必须要有稳定的烧结、焦炭质量来作支撑。