太钢5号高炉技术进步

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太钢5号高炉技术进步

闫魁红王红斌卫继刚何小平李红卫李夯为

(太原钢铁集团有限公司)

摘要对太钢5号高炉技术进步的主要特点进行了总结。通过原燃料、生产操作管理、炼铁工艺以及循环经济等方面的技术进步，太钢5号高炉的生产实现了优质、高效、环保、节能，焦比达到292kg/t，喷煤比达到197kg/t，利用系数为2．317。

关键词大型高炉管理技术进步

　太钢5号高炉(4350 m³)2004年1月20日动工，2006年10月13日点火。投产后，通过原燃料、生产操作管理、炼铁工艺以及循环经济等方面的技术进步，5号高炉的生产实现了优质、高效、环保、节能，焦比达到292kg/t，喷煤比达到197 kg/t，利用系数达到2．317。

1 　原燃料技术进步

　 (1)原燃料质量管理体系的建立与完善。为确保高炉生产稳定顺行，太钢5号高炉建立了原燃料质量管理体系，包括原燃料人厂标准、人仓标准、人炉标准及仓位标准。成员由厂技术科、生产科、高炉作业区组成，高炉内部由炉长、工长、运转班组长、操作工组成。除对原燃料做物理化学性能分析外，工长、运转班组长、操作工每2 h对槽下原燃料进行目测，内容包括色泽、粒度组成。通过明确各自岗位职责，形成闭环管理，同时针对各种可能的情况制定详细的高炉操作应急预案，有效保证了高炉的正常运行。

　 (2)增加B系列筛分。矿槽B侧原来没有振动筛，球团矿与块矿料头料尾等常有粉矿集中带人，有时粉率达到20％左右甚至更高，严重影响高炉的稳定性。为提高筛分效果，太钢2008年4月开始逐步在球团矿与块矿仓下增设振动筛，2008年8月B侧振动筛改造完毕，投用后有效减少了入炉粉率，为稳定入炉原料创造了条件。

　由于球团矿及块矿是露天存放，受到下雨雪等影响，B侧常有糊筛网现象，相应制定了清理筛网制度。

　 (3)焦炭。5号高炉使用7．63 m焦炉生产的焦炭，焦炉采用干法熄焦。7．63 m焦炉是目前国内炭化室高度最高、单孔炭化室容积最大的焦炉。焦炭指标达到国际一流水平，M₄₀≥89%，M₁₀≤5．4％，CSR≥70％，CRI≤22％。2008年焦炭热态指标如图1所示。

　 (4)烧结矿。450m²烧结机在高比例精矿粉、低成本的原料条件下，烧结矿品位处于国内先进水平。烧结矿粒度，－10 mm粒级低于17．5％，转鼓强度满足了大型高炉的要求。

2　生产操作管理技术进步

2．1 数据化管理

　(1)出渣铁数据化管理。从渣铁排出量、排出体积与生成量、生成体积进行数据管理。为了能够及时监控炉前渣铁排放情况，原系统设计有8套轨道衡称重系统，每个铁口对应2套，来实现铁水排出量的监控。每台称的称重值引入了高炉计算机监控系统。通过水渣过滤滚筒扭矩测量渣流速度(单位为t／min)，渣铁排放量及炉缸内渣铁残存量全部进入高炉中控室计算机系统进行比对，实现了在线监测、简洁明了的使用效果。采取此种方法对炉内生成渣铁体积速度同炉前渣铁排放体积速度进行比较，使工长能够准确掌握炉缸内渣铁储存水平，为炉前打开铁口时机及堵铁口时机的准确把握提供了科学依据。

　(2)炉内操作的数据化。对影响高炉运行的主要参数，包括风量、氧量、煤比、煤气利用率、热负荷、燃料比、硅含量，每班进行统计分析，作为下个班操作的基础。例如每2 h精确计算一次燃料比，对每一项操作都反映到燃料比的变化。通过开炉至今的摸索，高炉的控制水平有所提高，每天的低炉温及高炉温的次数大大减少，高炉铁水硅含量由2009年1月的0．66降低到目前的0．47，硅偏差由年初的0．3降低到现在的0．2以下。

2．2有害元素跟踪

　对入炉原燃料及除尘一、二次灰的K₂O含量、Na₂O含量，Pb含量、Zn含量，进行跟踪。计算人炉总量及排出总量。当碱金属人炉量接近或超出控制标准时，一方面调整原燃料结构降低人炉量，另一方面定期降低渣碱度进行排碱，收到较好效果。2009年3—6月碱负荷与锌负荷情况如图2所示。

2．3炉况预警管理

　根据5号高炉的生产实际，对原燃料条件、送风制度、冷却制度、造渣制度、炉身温度分布、下料情况、煤气流分布、出铁状况等方面的参数进行控制，确定合理控制范围，超出该范围，则记录相应分值，总分值即为当日高炉的预警指数。指数的高低可以直观反映高炉的生产顺行状况。对超出控制范围的方面，高炉炉况预警管理体系同时提出指导性的调整方案。在高炉生产的不同时期，相关控制范围进行动态调整。

3 　炼铁工艺技术进步

　 (1)浓相高煤比喷吹技术。5号高炉浓相喷煤系统从浓相条件出发进行设计，取得了较好的效果。气固比在40 Kg/kg以上，喷煤管道内流速控制在4m／s左右，对管道没有磨损，特别是一键式全自动操作的应用，有效的促进了喷煤的均匀稳定，为高炉高煤比创造了条件。

　浓相喷吹要求喷吹速度连续均匀稳定，一键式全自动操作为浓相喷吹提供了有力的保障。为实现稳定的喷吹操作，国内的喷吹自动操作大多采用稳定罐压方式。这种控制方式的缺点是系统对热风压力的波动与改变没有相应，喷吹速度将由于喷吹罐和热风压力的压差改变受到影响。由于喷吹速度受热风压力、煤粉水分、喷吹罐内煤粉量多少、倒罐的稳定性等众多因素影响，因此在自动装料、自动充压、自动喷吹、自动倒罐、自动泄压的基础上，太钢又实现了自动调节喷煤量的一键式全自动操作，即控制喷吹罐压与热风压力之间的压差的方式，根据dw／dt计算出喷吹速度，与设定值进行比较后串级调节压差，使喷吹量误差控制在0．5％以内。

　 5号高炉通过具有太钢特色的浓相高煤比喷吹技术，高炉煤比2008年取得了突破性进展，达到197 kg/t，单炉煤比月度最高为209 kg/t。2008年煤比、焦比推移，如图3所示。

　 (2)高炉长寿技术。包括炉缸侵蚀模型跟踪、高炉本体温度监测、灌浆、钒钛矿护炉、冷却水量、水压调整、水质检验、碱金属等有害元素控制、抑制边缘煤气流，维持合理操作炉型。

　 (3)快速恢复炉况技术。通过对各种不同条件(含原燃料波动、炉况波动)制定应急预案，提炼为3～5步操作法，维持了炉况长期稳定并形成了快速恢复炉况技术。

　 (4)大型高炉用炮泥生产使用技术。开炉初期，太钢5号高炉炮泥主要是从国内购买。2007年6月太钢成立大型高炉用炮泥技术攻关组，2007年6—12月进行碾制、试用、改进。通过技术攻关，于2008年元月研制开发成功具有太钢自主知识产权的特大型高炉用炮泥生产使用技术。

　 (5)专家系统。通过引进、吸收、消化国外技术，结合太钢自身条件，完善了高炉专家系统，现已成功应用在太钢5号高炉。

　太钢5号高炉专家系统可以实现的功能包括：对燃料比的控制、对炉料结构管理的控制、对炉料分布的控制等部分，相关内容见表1。

　燃料比控制：专家系统通过统计、分析与热状态有关的信息，对实时数据进行在线处理，依靠调整煤比调整燃料比。同时对调整的幅度进行一定量的控制，超过控制部分，则需要操作人员进行分析，是否属于数据失误等原因。建议提出后，操作人员有否决权，根据自己的分析判断是否采用此项建议，如果对此项建议不做任何意见，则专家系统会默认采用建议，每15min对高炉热状态进行评价，并给出操作建议。

　炉料结构控制：专家系统会实时采集高炉使用的各种原燃料成分进行分析，同时根据高炉下料及高炉仓位的情况，后台运算出目前正在使用的原燃料成分。根据操作人员设定的目标铁渣结果(例如设定焦比、煤比、焦丁比、燃料比、焦批或矿批等)，对炉料结构进行调整，以达到最终的目标。运算出的炉料结构可以发送给一级系统进行变料，以保证合适的炉料结构来满足合理渣型。

　炉料分布的控制：实时在线收集十字测温的数据，在后台与目标十字测温的数据进行比对。根据每个数据点的偏差，运用内部采用的布料规则对炉顶装料的各个圈数进行调整，每8 h提出一次建议。炉料分布控制可以分为离线和在线两种形式进行运算，在线是对目前使用的炉料分布情况进行料面的显示及径向矿焦比的显示，而离线则可以根据各种设定条件的变化(例如矿批的变化、焦批的变化、装料圈数的变化、炉料结构的变化等)，来运算出炉顶炉料的料面分布情况及径向矿焦比的情况。

4 　循环经济技术进步

　 (1)小粒度烧结矿入炉使用技术。由于受市场原燃料成本提高影响，节能降耗成为公司、铁厂的重中之重。太钢5号高炉以前使用的槽下筛分粒级为 6mm，－6 mm的烧结返矿均返回至烧结工序重新进行烧结。为提高烧结矿使用效率，从2009年1月起，逐步试验使用4～6mm小粒度烧结矿。这样，可以回收利用返矿中的50％～60％，使烧结矿利用率最大化，最大限度挖掘烧结矿使用潜力，降低铁厂能耗、提高公司的整体效益。