京唐大高炉重负荷冶炼顺稳实践

京唐大高炉重负荷冶炼顺稳实践

  陈艳波，张贺顺，郑玉平，郑朋超

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司）

摘要：京唐高炉通过保证好原燃料质量，以“十六字方针”继续优化匹配合理煤气分布，及抓好炉内操作，保障好外围等措施，京唐高炉负荷水平进一步提高，实现了在重负荷、大煤比下的稳定运行。

关键词：大高炉、重负荷、稳定运行

1.前言

首钢京唐公司建有两座5500m3的高炉，其中1号高炉于2009年5月21日投产，2号高炉于2010年6月26日投产。投产以来，随着对大高炉冶炼规律认识的不断加深，高炉的顺稳水平逐年提高。特别是2015年以来，两座高炉经济指标水平继续提升，2016年更是同时达到了5.86的历史最高负荷，也保证在这种重负荷下的稳定顺行（指标见表1），进一步降低了铁水成本。

表1  京唐高炉主要技术指标（2015-2016）

注：2015年8月受限氧，9月受年修影响，燃料消耗偏高。

2015年以来，单月最低焦比达到276kg/t，最高煤比为202kg/t，燃料比最低为488kg/t。

2.稳定原燃料质量

炼铁讲究“七分原料、三分操作”，特别是在重负荷冶炼条件下，没有稳定且适合大高炉冶炼的原燃料条件，提高负荷肯定是非常困难的。京唐高炉是铁前一体化管理，近几年京唐高炉的原燃料水平有了一定程度的进步，但对于长期重负荷冶炼，在稳定性及整体水平方面还需要进一步努力。

2.1.提高入炉品位、降低渣比

品位低、渣比高，一方面会增加热量消耗，不利于降低燃料比；另一方面，会降低炉料透气性，促使炉内压差升高，对提高负荷和做炉温不利。京唐高炉的炉料结构为65%烧结矿+30%球团+5%生矿，入炉料中烧结矿占比最高。

   通过对厚料层烧结、烧结环冷机漏风等方面的进一步攻关，以及深入开展低硅和自然镁烧结技术，烧结矿中SiO2含量从之前的5.6%降低到目前的4.80%，烧结矿中氧化镁含量从之前的1.8%~2.0%到目前的1.2%，烧结矿品位从之前的56%到目前的57.4%。品位和渣比从之前的58.5%、320kg/t到目前的品位59.5%、渣比290kg/t，品位的升高和渣比的降低为京唐高炉进一步提高负荷创造了条件。

2.2.控制入炉有害元素含量

碱金属过高会降低矿石软化温度，使软熔带上移，恶化炉料透气性；引起球团异常膨胀而严重粉化；加剧焦炭的气化反应，降低焦炭强度，对提高负荷、做炉温和脱硫不利，严重时甚至会促使炉墙结厚甚至结瘤破坏砖衬。同时，有害元素对碳砖的破坏也是非常严重的，容易导致局部温度升高，过高时会导致碳砖变形、炉底板上翘，严重影响高炉寿命。因此，对于大型高炉，无论是从高炉顺行角度还是高炉长寿角度，严格控制入炉有害元素含量，都是非常必要的。                   表2  京唐高炉入炉有害元素

京唐高炉入炉有害元素：碱金属最高达到过4.6kg/t，锌负荷最高达到0.44kg/t。从机理研究和高炉的实际表现方面观察，过高的有害元素确实破坏炉况顺行，通过停配高炉干法灰、烧结电除尘灰和有害元素含量高的原料，碱金属有所降低，尤其是锌降低明显。2015年入炉碱金属平均为3.66kg/t，锌负荷为0.21kg/t。

2.3.稳定焦炭质量

焦炭是高炉冶炼的重要燃料，随着高富氧大喷煤技术的发展，除了料柱骨架以外，焦炭的其他作用都能被煤粉所替代，但保持料柱在高炉冶炼过程中具有良好的透气性是煤粉所不能取代的。焦炭作为料柱骨架作用的效果好坏，直接关系到高炉的顺行状态和经济技术指标，特别是在重负荷、大煤比情况下，焦炭量变少，焦炭层变薄，由于机械磨损等原因，焦炭的劣化程度在增加，因此，稳定焦炭质量显得更加重要。在焦炭质量控制方面，首钢京唐通过延长炭化时间，加强沟通和协调机制来一定程度上保证焦炭质量的稳定。

   另外，在稳定原燃料质量的数据监测方面，京唐高炉也非常重视实物质量，在高炉仓下观察入炉原料的实际粒级情况，并定期抽测原燃料进行比对，确保能够准确真实反映入炉原料的变化情况。

3.优化炉内基本冶炼制度

京唐高炉根据实际原燃料特点、冶炼条件，逐步优化，逐渐形成目前成熟稳定的基本制度，而且日常调整时也本着“多议少动”的原则，最大程度地追求炉况的稳定顺行。而通过实践也发现，大型高炉煤气转换期比较长，有时需要3个或者更多的冶炼周期，煤气形态才能最终得到真实反应。而当原燃料条件变差时，大高炉炉缸死焦堆完全置换完其影响，需要的时间更长。

3.1.以十六字方针，搭建合理成熟的装料制度。

遵循首钢炼铁十六字方针“稳定边缘、打开中心、稳定中心、照顾边缘”，京唐高炉搭建合理的装料制度，采用大矿批冶炼，矿批由之前的142吨提升到目前的170吨以上，最高达到182吨，同时根据京唐1号、2号高炉两种不同的装料制度（1炉矿焦，2炉矿矿焦，属国内首例），分炉匹配好中心和边缘两条煤气通路，维持合理炉型，有力保证了两座高炉的稳定顺行。

另外，中心加焦的使用，要求在原燃料条件有大幅变差或者在重负荷、大煤比停送风恢复时，适当打开中心。同时，根据具体炉况及装料制度，边缘煤气也会有所照顾。几年的生产实践也发现，过多的中心焦，容易造成死角堆变大，破坏煤气利用，对做炉温和高炉顺行不利。生产时，也在稳定的前提下逐步减少中心焦量。另外，在大煤比情况下，煤粉量增多，中心透气透液能力与之前低煤比时相比，会有所变弱，边缘显开。因此，在大煤比时，保证边缘煤气的稳定性也非常重要^[1,2]。

3.2.优化送风制度，采用高富氧改善煤粉燃烧性，同时调整合适的风口面积，积极上风，通过高风量来活跃炉缸

   首钢京唐通过逐步提高富氧水平、维护好热风管系、稳定热风温度等措施，来改善煤粉的燃烧性，防止未燃煤粉增多，破坏炉内透气性。京唐两座高炉富氧水平由之前3.5%提高到目前的5.3%，其中1号高炉于2013年8月6日开始投用氧煤枪。采用高富氧后，京唐高炉在生产中摸索合适的风口面积，积极上风，通过高风量来进一步活跃炉缸。而在重负荷、大煤比情况下，京唐高炉也非常注重观察旋风灰中含碳量，以此来反映未燃煤粉的实际情况。

3.3.优化合理渣系

通过生产镁钛低硅球团，改变镁的配加方式（自然镁烧结），在保证原料质量的前提下，来适当提高炉渣中镁含量，目前京唐高炉炉渣中MgO=7.5%,Al2O3=14%左右，并通过降低炉渣碱度由之前的1.23到目前的1.16左右，来提高炉渣排碱能力。

表3 京唐高炉炉渣成分对比

4.抓好炉内操作及外围管理

   通过在生产操作中严格树立标准，按规定操作，日常加强对三班的操作管理，打造一支执行力非常强的队伍；同时不断的加强精细化操作，认真反馈和总结。本着“高炉无小事”的原则，对任何一项影响炉内的问题，都要分析出原因，制定好详细措施，进而逐步摸索适合大高炉稳定顺行的操作制度，对炉况的稳定也起到非常重要的作用。

5.小结

通过以首钢炼铁“十六字方针”来进一步优化重负荷、大煤比下煤气分布；抓好精细化操作，不断提高操作及管理水平；提高和稳定原燃料质量，减少其对高炉顺行的不利影响；同时控制入炉有害元素含量等措施，京唐高炉实现了在重负荷、大煤比情况下的稳定顺行。

6.参考文献

（1）、张贺顺，任立军，陈艳波等.首钢京唐2号高炉大矿批实践[J]，炼铁， 2012, 03期

（2）、张贺顺，陈艳波等.首钢京唐2号高炉取消中心加焦实践[J],《炼铁》, 2013, 01期