浅谈红钢3#高炉节能降本生产实践

浅谈红钢3#高炉节能降本生产实践

彭卫东
(红河钢铁有限公司生产管理部)

摘　要：红钢3号高炉（1350m3）采用板壁结合、薄壁炉衬、碳砖-----陶瓷杯复合炉底、软水密闭循环冷却系统、PW型串罐无料钟炉顶、卡鲁金顶燃式热风炉等一系列先进使用技术，以实现高炉优质、低耗、高效、高产、长寿生产。在红钢原燃料情况达不到高炉精料的前提下，大高炉的节能降本生产实践及相关技术参数。
关键词：高风温、富氧、大喷煤、生产实践

1　前言

    红钢3#高炉（1350m3）采用板壁结合、薄壁炉衬、碳砖-----陶瓷杯复合炉底、软水密闭循环冷却系统、PW型串罐无料钟炉顶、卡鲁金顶燃式热风炉、皮带上料等一系列先进实用技术，以实现高炉优质、低耗、高效、高产、长寿、环保生产，采用成熟、可靠、适用、先进的工艺技术和设备。使高炉一代炉龄（不中修）达到15年以上，热风炉寿命25年以上。3#高炉于2017年4月6日16：:56点火开炉。

主要设计指标

2　高炉原燃料情况（2017年）

2.1矿石

由于酸性矿石紧张，矿石来源杂，烧结矿用量鉴于60%至69%之间，综合入炉品位较往年上升2.5%。炼铁厂平均入炉品位为54.89%。较去年同期上升2%，焦比、矿耗有所下降，但还是渣量增大，炉门难以维护。炉内透气性变差，憋风现象较为明显，影响高炉操作及产能提高。2017年4月3#高炉用矿结构自产烧结矿60+本部球团15+天然块矿25%；各矿种见表1表2：

表1

   表2

2017年，红钢烧结厂烧结矿平均品位51.43%，比去年同期上升2.16%，球团矿品种有昆钢球团矿、印度球团矿、华宁球团矿，一粒球团矿，块矿有SiO₂含量高的红山块矿及南非块矿。对此，炼铁厂对3#高炉实行精料专供方针，原燃料搭配好，用料结构做到合理调配。

入炉矿石由于烧结新铁料中进口粉矿及贵沙粉矿使用比例大幅度增加，综合入炉矿石品位上升2.00%，有害元素均大幅度下降，高炉顺行程度较往年有所改善。

2.2焦炭、煤粉

红钢高炉全部使用外购焦炭，2017年，在公司及有关部门支持下，焦炭品种精简，焦炭冷、热态强度及稳定性等焦炭重要指标改善明显。炼铁厂对高炉入炉焦进行分品种入炉，高炉加强槽下筛分管理，严格按比例准确搭配入炉。搭配20%品质较优的干熄焦+80%的83焦炭；3#高炉使用的焦种少。整体上高炉用焦结构稳定、品质改善。

目前3#高炉使用的焦种分析见表3

表3

2.3   2017年3#高炉4、5月指标统计记录

3高炉现状

3#高炉利用热风炉高风温特点，实行富氧大喷煤操作，在确保高炉稳定顺行，煤气流分布合理，高炉热能最大限度得到利用的前提下，逐渐提高风温至上限水平。并有计划的准备进行热风炉空、煤气双预热系统（准备上煤气预热系统实现双预热），提高热风炉烧炉煤气的发热值，为提高喷煤比，进一步降低焦比作准备。

3.1高风温对高炉冶炼的作用

3.1.1提高热风温度带入的物理热将使焦比降低，产量提高，单位生铁的煤气减少，炉顶温度有所下降。高炉内热量来源于两个方面，一是风口前碳素燃烧放出的化学热，二是热风炉带入的物理热。后者增加，前者减少，焦比即可降低，但是碳素燃烧放出的化学热不能在炉内全部利用（随着碳素燃烧必然产生大量的煤气，这些煤气将携带部分热量从炉顶逸出，即热损失）。而热风带入的热量在高炉内是100%被有效利用。可以说，热风带入的热量比碳素燃烧放出的热量要有用得多。

3.1.2采用喷吹燃料（使用脱湿鼓风）之后为了补偿炉缸由于喷吹物（或水分）分解造成的温度降低，必须要提高风温，作用有利于增加喷吹量和提高喷吹效果。提高风温还可以加快风口前焦炭的燃烧速度，热量更集中于炉缸，使高温区域下移，中温区域扩大，有利于间接还原发展，直接还原降低。风温的改变也是3#高炉调剂炉况的重要手段之一。

3.2　3#高炉风温的使用

红钢3#高炉采用卡鲁金顶燃式热风炉来加热所鼓入高炉的风，可将风温提高至1150℃，这是3#高炉炼铁技术进步的关键。同时卡鲁金顶燃式热风炉提供的高风温成为3#高炉提高冶炼技术最有效的手段之一，大幅度降低焦比，高风温可允许高煤比的走向。可显著提高3#高炉生铁产量。因高炉利用系数=冶炼强度/焦比，在降低焦比的同时利用系数升高，高风温可降低焦比替代部分焦炭，允许高煤比，进而取得可观的经济效益。

3.3煤粉喷吹

3.1提高喷煤置换比的措施

影响喷煤置换比的因素主要有：煤的质量、煤粉燃烧的好坏、煤粉气化程度、高炉操作、风温、富氧、炉顶压力以及高炉直接还原度等因素，其中：

3.1.1灰分要低，经验表明灰分降低1%，置换比可提高1.4%-1.5%；煤粉粒度要细，在-200目以下，单个煤粉颗粒的比表面积越大，与氧的反应越快，反应时间越短，煤粉喷吹量可以增大。煤粉在风口前要完全燃烧，资料上显示，小于200目的比例要大于80%。燃烧的限制因素为热力学因素，增加鼓风含氧量就能提高煤粉燃烧率。

3.1.2保证有足够的氧气使其完全燃烧。提高富氧率是提高煤比最有效的措施之一，首先，富氧提高鼓风含氧浓度，加速煤粉在风口前燃烧，提高燃烧率；其次，富氧能维持较高的理论燃烧温度，弥补风口前煤粉分解吸热所消耗的热量。

3.1.3保持一定的理论燃烧温度，煤粉在风口前燃烧会使风口理论燃烧温度降低，提高风温及富氧可促进风口前煤粉燃烧完全。在高炉冶炼的其他参数不变时，风温上升100℃，可提高理论燃烧温度80℃左右，鼓风中含氧量增加1%，理论燃烧温度升高40℃左右。在高炉操作中，适当抑制边缘气流，发展中心的上部调剂，可减少未燃煤粉随煤气溢出炉外。

3.4 富氧喷煤强化冶炼

3.4.1富氧鼓风使T理升高，鼓风量变小，煤气量减少，高温区下移，炉顶温度降低，冶炼行程加快，炉料在炉内停留时间缩短；而喷吹煤粉则使T理降低，鼓风量增大，煤气量增加，中心气流发展炉缸温度均匀，高中温区扩大，炉顶温度升高，焦比降低，料柱矿焦比例增大，炉料在炉内停留时间增长。可见富氧和喷吹煤粉对高炉冶炼过程大部分参数的影响是相反的，两者结合可互相扬长避短，更好发挥高炉效率。

3.4.2随着鼓风含氧和喷吹煤粉量的增加，高炉冶炼行程诸如炉料和煤气流分布，炉内温度场的变化以及还原与热交换过程均发生明显变化，因此，必须正确掌握富氧喷煤特征和调节规律及时采取适宜的调节方法以控制炉况稳定顺行，实现最佳生产指标。就红钢3#高炉现有原料条件，3#高炉2017年平均煤比138 Kg/t，最大煤比150 Kg/t，平均富氧率1.67%。根据3#高炉的实际情况，年平均煤比及富氧率，均没有达到好的水平，可以实现富氧大喷煤。

4加强工艺及设备管理（在原料条件达不到精料的前提下怎样管理）

4.1提高熟料比和入炉矿品位。通过高炉系统、烧结系统、料场等部门协同努力，原料结构得到有效改善。    

4.2强化炉料筛分工作。为了有效降低入炉料粉末，严格控制入炉粉末≤1.5%，对3#高炉筛分设施进行了一系列改造，加强对生块矿、球团矿筛分系统的管理，在焦炭筛上增加控料导板，以便更好地调控给料速度，在管理上实行每班安排槽下操作工严格控制料流阀开度，及时清理震动筛，大大减少了粉末入炉量。

4.3改变用焦模式，改善和稳定焦炭质量。由于红钢没有自产焦炭，外购焦成分、理化性能差异大，导致高炉热制度一直处于不稳定状态，极易造成炉况失常。通过改变用焦模式，将外购焦炭用量改为质量中等的天能焦加83焦，从而更加稳定了3#高炉的焦炭质量，满足了高炉强化冶炼、稳定热制度的要求。

4.4采用合理的炉料结构。抓住原燃料质量改善的有利时机，不断优化炉料结构，保证入炉熟料比在65%--69%之间，2017年4、5月入炉品位始终保持在54.89%左右，一定程度上降低了渣量，为高炉强化冶炼创造了条件。

4.5强化高炉操作管理。根据不同时期的变化做到及时调整，制定合理的操作方针。密切注意炉温的变化，坚决杜绝因漏水、煤气流失常造成的炉凉事故。严格执行规定的值班工长分析会制度，分析个人操作得失和总结成功经验，制定下一阶段的操作方针。

4.6加强烧结矿的使用管理。加强氯化钙添加剂的管理工作，均匀添加，保持烧结矿较高的低温还原粉化指数。对烧结矿供应实行先报分析后供料的程序，对烧结矿实行分仓存放，高炉工长对不同碱度烧结矿搭配使用，认真计算入炉碱度配比的核算，稳定造渣制度。规定每班接班后必须检查烧结矿的使用情况，禁止人为的长期只用部分仓的烧结矿，造成其它仓烧结矿存放过久，强度变差的现象。

4.7加强设备管理。抓好设备点检，尽量减少因设备故障造成高炉减风和慢风，尤其是杜绝重大设备事故，因为由此引发的高炉长时间或非计划休风对高炉合理操作炉型的破坏。

4.8加强炉前管理。强化铁口维护，确保炉门深度，保证炉前安全排放渣铁。做到每炉排净渣铁，严格控制出铁量与理论铁量匹配。因红钢3#高炉铁路线较为复杂，双铁口单线出铁，认真组织铁罐调配情况，保证出铁间隔控制在30min以内，尽量避免憋风现象发生，为高炉稳定顺行创造条件。

5合理的操作制度

   操作上首先保证炉况顺行，在此基础上力争稳定炉温，利用上下部调剂手段配合纠正偏料和制止管道，使煤气利用有所改善。

5.1送风制度。

   高炉仍实行全风压、全风量、炉顶高压操作。根据炉况的顺行状况风口进风面积保持.2414m²。通过调节后，保证入炉风量，稳定了风压，活跃了炉缸，保证了两道气流的顺畅，虽然入炉风量有所减少但高炉顺行状况得到了很大改善。

5.2装料制度。

根据实际情况，将装料制度确定为全倒分装C  O  ，以抑制边缘过盛的煤气流，发展中心气流。2017年3#高炉使用的装布料方式见表4;

5.3热制度

考虑到既要冶炼低硅生铁，又要防止出现炉凉，确定〔Si〕的控制范围为0.25%～0.45％，〔Ｓ〕的控制范围为0.025%～0.070%，并严格规定〔Si〕下限不得低于0 .25%，否则必须减风控制。严格热风炉烧炉操作管理，采用合理的操作方式及换炉时间，保持风温长时间稳定。

5.4造渣制度。

红钢高炉往年的入炉原燃料的碱金属、TiO₂含量较高，其中炉渣中Al₂O_３ 含量平均为12.98%，使得冶炼过程中的渣铁流动性差，碱金属不易随渣铁排出，容易导致碱金属在炉内的循环富集，且炉缸经常出现堆积，影响顺行。对此，炼铁厂一方面要求采购部门采购碱金属、TiO₂、Al₂O₃等含量较低的原料，堵截源头，并要求质检部门增加对高炉使用炉料的检验次数，及时反馈信息。另一方面规定在确保铁水质量的前提下选择较低炉渣碱度的造渣制度。

6　结语

红钢炼铁厂3#高炉通过采取一系列符合自身实际情况的技术措施，确保了炉况的稳定顺行，高炉生产得到了进一步强化。3#高炉生产实践表明，在现有的原燃料条件下，加强炉体维护，灵活利用上下部调剂手段，制定合理的操作制度和管理措施，加强炉前出铁管理及槽下筛分工作的管理，大高炉同样可以获得较好的技术经济指标。

参考文献

周传典  主编   《高炉炼铁生产技术手册》  2002.8  冶金工业出版社

冯清华  马树涵等编著《高炉喷吹煤粉知识问答》冶金工业出版社    

刘云彩   著  《高炉布料规律》第三版  2005.1  冶金工业出版社

潘国友  主编   《炼铁》期刊2005年第2期5期，2006年第2期  中国南方工程技术有限公司主办

金艳娟  主编   《高炉喷煤技术》 2005.3  冶金工业出版社 79--82