舞钢1260m3高炉提高煤比生产实践

舞钢1260m3高炉提高煤比生产实践

石国颉  王成国  邓卫鹏

（河钢集团 舞阳钢铁公司  河南  舞钢  462500）

摘  要：对舞钢1260m3高炉提高煤比生产实践进行了总结。通过改善原燃料条件、优化高炉操作制度、合理控制高炉参数、稳定煤粉喷吹速率、优化外围保障以及不断优化布料方式等措施，为高炉长期稳定顺行、提高煤比提供了良好的基础。

关键词：高炉；煤比；改善原燃料；操作制度。

Practice on improving Coal ratio of Wugang  Steel’ 1260m3 BF

WANG cheng-guo，LIU han-wei DENG wei-peng

(Wuyang Iron and Steel Co.Ltd. ,Wugang462500,china)

Abstract: This essay analyzes and summarizes the practice of improving the coal ratio at Wugang Steel’ 1260m3 BF.The coal ratio of the BF is improved constantly under the condition of long term steady by ameliorating the original fuel conditions、optimizing BF operation system、reasonable control of BF parameters、stable coal injection rate、optimization of peripheral supportand optimize the fabric constantly.

Key words: BF；Coal ratio；ameliorating the original fuel conditions；operation system

1 概况

舞钢高炉（1260m3）设计2个铁口、22个风口，于2014年3月投产。针对当前严峻的钢铁市场，铁水的成本压力越发突出，而高炉提高煤比、降低焦比是有效降铁前成本提高企业效益的途径。舞钢高炉自投产以来，受各种因素的制约影响煤比一直处于较低的水平；2014年平均煤比97kg/t、2015年平均煤比78kg/t、2016年上半年平均煤比113kg/t。低煤比造成吨铁成本太高，已经无法适应日益激烈的市场竞争，2016年下半年舞钢公司炼铁厂大力开展提高煤比、降低燃料比和吨铁成本的课题攻关。从原燃料质量入手，从工艺到设备，从生产到技术，逐点分析导致煤比一直低下的因素，从而寻求解决措施。通过不断的努力，2016年下半年煤比突破150kg/t，2017年前7个月平均煤比达到158kg/t，其中5月份平均煤比达173.8kg/t，创造舞钢高炉煤比的历史。在大幅度提高煤比的同时，高炉的其他经济技术指标也取得较大的进展，2016年7月至17年7月高炉煤比变化如图1所示。

2 提高煤比的措施

2.1 加强入炉原燃料质量管理

2.1.1 焦矿筛的调整优化

入炉原燃料的质量是影响提高煤比的重要因素，随时掌握原燃料的质量变化，做好应对措施，为炉况顺行和提高煤比创造了有利的条件。高炉通过增大槽下各振筛的筛间距：烧结矿振筛上部筛间距由5mm加大至6mm； 焦丁振筛筛间距由8mm加大至9mm来提高筛分等级，另外通过延长各料仓的筛分时间、加强筛分效果，同时加强点检和岗位的巡检力度，定期更换振筛保证设备正常运行和筛分稳定，尽可能减少原燃料中粉末入炉量，以改善料柱透气性，实现炉况稳定。

2.1.2提高焦炭质量

随着煤比的提高，焦比逐步降低，焦炭的负荷增加，因而焦炭质量能就相应要求要提高，否则焦炭的骨架作用会被削弱，严重影响料柱的透气性。随着焦比的降低，焦炭在炉内的停留时间会延长，其气化和熔损反应会减少，死料柱中焦粉数量增加，严重恶化炉缸的透气性和透液性。因此提高焦炭的质量和粒度组成是非常重要的，要求焦炭粒度在8mm-25mm，含粉率＜6%，焦炭抗磨强度M10≤6.0%，反应后强度CSR≥67%，2016年7月至2017年7月焦炭成分和性能情况如表1所示。

表1 焦炭成分和性能统计

2.1.3提高烧结矿质量

高炉炼铁应以精料为基础，精料水平对高炉炼铁影响率约占70%以上，其中含铁原料中烧结矿比例占75%左右，因此保证烧结矿质量是炉况顺行、不断提高煤比的重要保证。烧结矿通过保持较好指标：转鼓强度＞79%，筛分指数＜2.0%，严格控制＜5mm烧结矿数量，有效地减少入炉粉末量，提高料柱透气性，为提高煤比创造有利条件。表2为2016年7月至2017年7月烧结矿成分和指标情况。

表2  烧结矿成分和性能统计

2.2 优化高炉上下部调剂

高炉提高煤比后气流会发生变化，当煤比较高时，喷入的煤粉未燃煤粉量增加，未燃煤粉一部分会随着煤气上升，吸附在中心料柱上，恶化中心料柱的透气性，会引起中心气流不足，边缘发展，这种情况下必须采取措施，否则会引起炉况不顺。提高煤粉喷吹容易造成理论燃烧温度不足，恶化炉缸工作状态。实践表明煤比提高10kg/t，理论燃烧温度会降低20-25℃，合适的理论燃烧温度是炉缸活跃的基本保证，因此必须有富氧和提高风温等补偿手段，同时针对煤比提高后的气流变化，高炉在上部装料布料制度上也做出了相应的调整。

2.2.1料制的调整

2.2.1.1调整上部料制

高炉煤比提高后，边缘气流有所发展而中心不足，高炉采取开放中心气流抑制边缘的操作制度，通过改变布料矩阵，同时适当增加中心焦炭的量。料制调整如表3所示。

布料矩阵调整后，煤气分布流分布得到改善，高炉煤气利用达到46-47%，高炉顺行良好、稳定性增加。

2.2.1.2下部风口参数调整

为了发展中心气流，下部调整适当缩小风口面积来提高鼓风动能，加强热风向中心的穿透能力，适当抑制边缘，使风口面积和上部料制、煤比提高后的气流变化相适应。下部调整采取堵风口和更换长风口、小风口措施：将13#堵死，进风面积有0.2434m2缩小为0.2339m2，将6#、7#、12#、14#、18#风口由470mm更换为500mm的长风口，保证适宜的回旋区，控制风速245±5m/s。通过调整后，实践表明中心气流充足、边缘稳定：中心温度维持在400℃、边缘45--50℃，炉况稳定顺行，探尺动作良好，铁水物理热充沛，为高炉煤比的提高创造了条件。

2.2.2控制合理稳定的理论燃烧温度

研究表明，维持一个合理范围的理论温度，对高炉炉缸热状态及高炉顺行有很重要的影响。控制合理的理论燃烧温度，能够获得稳定的炉缸温度、稳定的热制度来维持高炉顺行，有利于进一步提高煤比。舞钢高炉经过实践经验总结，理论燃烧温度在2150±50℃，对高炉顺行最为有利。对此加强工艺操作管理，用富氧和高风温来补偿提高煤粉喷吹带来的热损失；同时高炉尽量提高风温使用水平，控制合适的富氧率来控制理论燃烧稳定，2017年1-7月煤比、富氧、风温和理论燃烧温度统计如表4所示。

表4  煤比、富氧、风温和理论燃烧温度统计

2.3合理控煤粉喷吹制度

2.3.1控制事宜的煤粉粒度及挥发分

从理论上分析，煤粉粒度越小越好，但是考虑到磨煤效率及成本，高炉煤粉粒度范围-200目的比例控制在70-75%水平。

为增加煤粉的可磨性及燃烧性，我厂采用喷吹烟煤和无烟煤的混合煤粉，烟煤比例至35-45%，控制喷吹煤挥发分14-17%。因为烟煤挥发分高，可磨性好成本低，正好弥补无烟煤在磨制喷吹上的不足；同时煤粉中较高挥发分，在燃烧带分解吸热，降低理论燃烧温度，为提高风温和富氧创造条件，反过来高风温和高富氧率有利于煤粉在风口区充分燃烧，提高燃烧效率，减少未燃煤粉，从而提高高炉透气性，有利于进一步提高煤比。2017年1-7月高炉混合煤粉的成分参数如表5所示。

表5  混合煤粉成分

2.3.2稳定喷吹速率

煤粉喷吹不仅在节焦和增产两方面同时获益，而且也是高炉下部不可缺少的调剂手段。我厂专门组建煤粉喷吹速率稳定攻关小组，对喷吹设备、喷吹参数控制等方面进行调整优化：对喷吹罐所连接的软连接进行检查确认，特别是对顶部软连接进行改造，确保其不因性能问题影响煤粉仓的称重；对喷吹罐放散阀增加气动三联件，确保阀门打开时振动最小，以减小对料罐称重的影响；对限幅平均值滤波程序进行优化，加入喷吹过程中称量值增加的处理程序；依据操作人员手动喷吹时速率稳定时间段各参数以及人工调整方法技巧，编制了自动喷吹程序，以便进一步提高煤粉的喷吹均匀率和稳定率；及时对煤枪进行调整和更换，保证每一个风口都能喷煤，确保煤粉喷吹均匀进入炉缸。经过不段优化和完善，高炉煤粉喷吹速率与设定值相比瞬时波动不超3t/h，煤粉喷吹误差控制在0.3t/h，从而实现煤粉喷吹速率的稳定，为提高煤比后炉况的顺行提供了重要技术支持。

图2 高炉煤粉喷吹曲线图

2.4 优化高炉操作

2.4.1执行标准化操作

坚持标准化操作，严格执行操作方针，以稳定炉况为主，减少炉温波动和炉渣碱度波动。日常操作强调趋势化和精细化，做到早调微调，防止出现较大的炉况波动。加强操作人员的责任意识，强化交接班制度，树立统一四班为一炉的理念。

2.4.2高压、高风温、富氧操作

高压操作可以降低焦比，高压操作可以降低煤气流速度，有益于改善炉缸工作状态，保持炉况温度顺行，为高炉煤比的提高提供了有利的条件。相对2016年180kPa顶压，目前使用顶压195kPa。

高炉富氧有利于加速煤粉燃烧，补偿提高喷煤降低的理论燃烧温度，但受制氧能力的影响，高炉富氧最高3500m3/h，日常平均在1500-2000m3/h的水平。

提高风温是最佳的降低焦比的途径，同时也是高煤比后炉缸热补偿的最好措施。我厂通过煤气空气双预热技术可将煤气温度预热到150-200℃，空气通过球炉预热至350-380℃，大大提高了燃烧效率；热风炉自动烧炉技术的使用，通过合理控制热风炉各项烧炉参数，拱顶温度可以烧到1350℃，有效的保证了高炉高风温的使用需求，2016年7月至2017年7月风温使用趋势如图3所示。

图3  风温使用趋势

注：2016年12月和2017年1月因煤气预热器故障停用，风温使用偏低。

2.4.3高炉日常操作方针

经过长时间实践总结，根据高炉炉况的反应和外围的原料的实际情况，对高炉日常操作参数进行了合理的调整，日常操作方针如下表6所示。

表6  日常操作方针

坚持低硅冶炼的同时要求炉内操作树立炉况顺行为第一的原则，精心造作高炉，严格遵守操作方针，杜绝低炉温，保证铁水物理热；炉内外加强沟通联系，同时密切关注外围条件的变化，及时做出调整，维持高炉炉况长周期的稳定顺行。

2.4.4优化布料模式

相对于烧结矿，生矿加重边缘的作用比烧结矿，球团容易滚动对气流分布影响明显。通过优化槽下排料顺序，布料时优先将生矿布在边缘，球团布在中间位置，保证中心气流；同时严格布料圈数，要求矿石圈数波动±0.2，焦炭圈数波动±0.3，并做了布料圈数偏差统计，减少布料误差。目前高炉煤气中心指数3.0以上，边缘指数0.4以下，中心气流充沛、边缘气流稳定。

2.5 强化外围保障

2.5.1加强出铁组织

由于原燃料成本不断降低，烧结矿品位比2016年低1.3%，渣铁比从350kg/t增加现在的380kg/t，成渣带有所变化；随着煤比的提高，软熔带焦窗变薄，下部压差升高。为此炉前需要加强铁口维护，将30分钟铁间隔缩短为25分钟，及时排净渣铁，减少压差波动，稳定煤气流初始分布；同时对炉前炮泥性能及时调整，保证开口和出铁质量。

2.5.2加强设备管理

设备方面实行计划检修，每个区域都设有点检专人负责，及时查出存在的隐患。根据设备的周期进行周期管理，定期进行检修：如水冲渣月定修制度，高炉三个月一次的计划休风制度，，确保设备日常正常运行，杜绝出现因设备问题导致高炉减风或者休风。

2.5.3做好高炉长寿工作

随着煤比不断提高，冶炼强度强化，严格控制冷却水压力、进水温度，保证冷却强度和冷却壁各段温度，避免冷却设备损坏；同时定期对炉体和铁口区域灌浆，延长高炉寿命。

3 效果

自2016年7月以来，高炉炉况顺行，各项经济技术指标明显提高，其中煤比取得历史性突破。提高煤比过程中经济技术指标的变化如表6所示。

表6  提高煤比过程中的经济技术指标

通过上述提高煤比的措施，2017年1月份开始煤比逐渐提高，最后稳定在170kg/t以上，同时生产指标得到明显优化。2016年11月-12月由于气流不顺炉况不稳定，导致产量下降，2017年6月份有2次休风使产量及技术指标有所下降，目前170kg/t以上的煤比创造的舞钢高炉煤比的历史。

4 结语

原燃料的质量是高炉稳定顺行的前提，精料是基础，质量是关键。通过提高烧结矿和焦炭质量，抓好槽下筛分工作，严格控制入炉料粉末带入量，改善料柱透气性，是高炉煤比提高的前提；

采用上下部调剂、稳定装料制度和炉缸热制度及合理的参数匹配，合理控制槽下排料顺序以控制块矿和球团的布料位置等以获得比较充足的中心气流，保持炉况长期稳定顺行是提高煤比的基本；

采取高风温、富氧等措施，维持合适的理论燃烧温度，促进了煤比的提高；

加强设备点检和外围保障能力，是煤比提高的重要推力；

加强日常技术操作和管理，减少炉况波动和突发事故，是高炉煤比提高的重要支撑。