宣钢高炉提高烟煤比及煤比生产实践

宣钢高炉提高烟煤比及煤比生产实践

王小艾 郑艾军 李豪杰

(宣化钢铁集冈有限责任公司)

摘 要：对宣钢高炉提高喷吹烟煤比及煤比的生产实践进行了总结。通过采取强化工艺管理、解决高烟煤比喷吹系统安伞问题、改善炉缸工作状况、提高煤焦置换比、凋整高炉操作制度等措施，取得了良好的效果。

关键词：高炉；喷煤；煤比；烟煤比

为进一步降成本，宣钢对提高喷煤比、大幅度提高烟煤比进行了攻关。通过详细的效益测算、加强设备、煤场、操作管理，2008年11月以后成功将大高炉煤比提高到150 kg／t以上，烟煤比达到65％。

1 提高烟煤比、煤比的限制环节

宣钢现有1000 m³以上高炉3座，即8号(1350 m³)、9号(1 800 m³)和10号(2 500 m³)，各高炉有独立的喷吹系统。限制煤比、烟煤比提高的主要因素有：

(1)原煤煤质硬、煤质差、煤种杂。由于原煤煤质硬、煤质差、煤种杂，3座中速磨的台时产量始终没有达到设计要求。而且提高烟煤配比后，即出现高炉热制度不稳定、燃耗大幅度升高的情况，烟煤配比一商维持在：30％～40％。烟煤配比低又影响到中速磨的台时产量及喷煤比的提高，成为影响生铁成本进一步降低的关键因素。

(2)提高烟煤比后安全问题。中速磨底盘出现火渣，废料箱易着火；中速磨制粉系统(磨机本体、除尘箱体、煤粉仓、喷吹罐)易出现着火、爆炸；原煤煤质差、煤种杂等不利于控制煤粉成分，煤粉的着火点、爆炸性存在大的不确定因素；系统漏风及O₂含量、CO检测系统的修复，各参数报警的设定。

(3)高炉操作制度的调整如何适应高煤比和高烟煤比。

2 实施情况

宣钢高炉提高喷煤比、烟煤配比是在生产实践中总结和完善的，前期做了一系列的工作，包括对原煤的研究、配煤制度的调整、系统安全方案的制订、制粉和喷煤系统的改造。2008年10月17日，烟煤配比由35％提高到45％；10月30日，由45％提高到55％；11月5日，由55％提高到60％；12月5日，由60％提高到65％。

项目在实施过程中，各系统不同程度出现废料箱中有着火的煤。经过调整操作参数、充氮制度、点检等措施杜绝了中速磨废料箱中着火现象，保证了系统的安全。各项操作参数在实施过程中不断进行调整，系统运行平稳。

3 提高喷煤比、烟煤配比的技术措施

3．1 重视喷吹煤性能的研究、确定合理喷吹煤种

和有关院校合作对喷煤开展研究，分别对宣钢使用的各种喷吹煤理化性能进行了详细研究，包括各煤种爆炸性、高温下各煤种的发热量、灰熔融性等(见表l、2、3)。通过对各煤种性能的研究，确定了合理的配煤方案。配煤方案既要有利于提高烟煤配比，又考虑到可磨性以及混合煤理化性能的稳定性。

3．2 强化工艺管理

为了保证进厂煤粉质量、加强煤场管理、提高配煤的质量，先后制订了《喷吹煤质量管理制度》、《配煤管理制度》等多项制度、规定。质检部门严格控制灰分、挥发分、硫等指标，并增加了发热值作为常规检测指标，对于不合格的喷吹煤利用多种手段进行控制，烟煤和无烟煤的质量达到了稳定控制的目标，质量有了明显提高。

3．3 解决高烟煤比喷吹系统安全问题

(1)严格控制中速磨机入口、出口温度，除尘箱体、煤粉仓、喷吹罐温度不超标。中速磨机入口温度<320±5℃，70℃≤出口温度<85℃，煤粉仓温度<75℃，喷吹罐温度<65℃。

(2)严格控制中速磨机入口、除尘箱体出口O₂含量不超标。中速磨机入口O₂含量<6％，除尘箱体出口O₂含量<12％。

(3)中速磨机采取自动充氮，除尘箱体改氮气反吹清扫，煤粉仓采用氮气流化，喷吹罐采用氮气冲压、补压。

(4)加热炉炉膛压力保证常压(微正或微负压)，确保空气和煤气充分混合燃烧。

(5)系统在定修及停车状态下，煤粉仓的煤粉存放时问低于8 h。喷吹罐里的煤粉存放时间低于4 h。

通过以上技术措施解决了高烟煤配比下系统生产的安全问题。

3．4 改善炉缸工作状况

宣钢入炉原料富含钛，入炉TiO₂负荷11～15 kg／t，对炉缸工作影响比较大。多次的炉况波动都与炉缸工作状况恶化相关，使我们深刻认识到活跃炉缸的重要性。炉缸工作状况的好坏对煤气流合理分布、多喷煤粉、炉料运动、出净渣铁、最终还原、脱除有害元素、提高高炉寿命等都有非常重要的作用。尤其是提高喷煤比，必须首先改善炉缸工作状况。

(1)提高富氧率。高炉富氧后冶炼进程加快，有利于含钛物料的冶炼，另外提高富氧率后，炉缸理论燃烧温度提高，有利于炉缸活跃、提高喷煤比。

提高喷煤比后，8、9号高炉富氧率提高到3．2％，10号高炉富氧率提高到3．5％。随富氧量增加，各高炉冶炼强度提高，渣铁流动性改善，冲减了炉料TiO₂升高对冶炼带来的不利影响，各高炉风口前理论燃烧温度均有不同程度提高，高炉炉缸逐步活跃，为提高喷煤比创造厂条件。

(2)控制合适的热制度、造渣制度。由于钛负荷高，为防止炉缸产生黏结，必须保持[Si] [Ti]受控。做好低硅冶炼，关键是保证充足的物理热，实践中采用控制较高渣碱度及较高的煤气利用率来确保低硅、高物理热，控制铁水温度1470～1500℃，严禁铁水温度小于1460℃。

(3)强化出铁组织、保证出铁质量。由于入炉品位低、含钛高、渣量大，如果不能及时排出渣铁，容易形成憋风、难行，处理不当对炉况影响极大。采取了以下措施来保证出铁质量：严格控制开口时间，明确要求打开铁口时间；合理使用钻头，保证铁水流速大于铁水生成速度，从而出净渣铁；严格要求出渣及见渣时间，在出净铁的同时确保炉渣的正常排放。

3．5 提高煤焦置换比

提高置换比，一是靠提高风口前的理论燃烧温度，二是靠提高鼓风中氧的过剩系数来提高煤粉的燃烧率。

(1)提高风口前的理论燃烧温度。对各高炉理论燃烧温度进行计算、统计、比较。选取炉况稳定、崩悬料较少时期的理论燃烧温度作为参考依据。根据计算统计结果，结合高炉实际情况，工艺上对各高炉理论燃烧温度制定控制下限，实际值与控制标准见表4。提高风口前的理论燃烧温度，主要靠提高富氧率(3％～3．5％)和最大限度使用风温(1150～1200℃)来获得。

(2)提高鼓风中氧的过剩系数。随着煤比的增加，风口前燃烧煤量大大增加，过剩空气量就会大幅度下降，因此有必要补充氧量。在富氧3％～3．5％的情况下鼓风中氧的过剩系数在1．0以上，比未富氧时煤粉燃烧率提高了10％以上。

(3)对未燃煤粉比例定期监测。高炉提高富氧率、使用高风温，为提高煤比创造了有利条件，同时上下制度调整合理。在提高煤比的过程中未对炉况产生影响，同时综合焦比没有明显升高。提高煤比的过程中，对瓦斯灰中含碳比例定期监测。根据检测结果，10号高炉重力除尘灰中未燃煤粉所占比例为8．34％，旋风除尘灰中未燃煤粉所占比例为9．68％，末燃煤粉所占比例不大。

3．6 调整操作制度

增加富氧、喷吹煤粉量提高后，高炉冶炼行程发生了很大的变化，必须及时调整高炉操作制度。高炉大量喷煤后负荷加重，为了不使软融带焦炭层的透气性变差，各高炉扩大矿批，维持一定的焦炭层厚度不变。上部装料制度适当发展中心气流，同时确保最低的炉墙气流控制，以改进整个煤气利用率、降低燃料比。随着富氧率的提高和喷吹量的增加，矿焦比提高的同时料柱透气性变差，需要较高的鼓风动能来维持合理煤气流分布。因此，下部调剂主要是缩小风口面积，维持一定的鼓风动能，活跃炉缸工作状态。

4 效果

2009年9号高炉煤比逐步提高到155 kg／t以上，10号高炉煤比逐步提高到160kg／t以上，提高煤比、烟煤比前后技术经济指标对比见表5。

5 定期测算效益，保证有效益喷吹

为保证有效益的喷吹，定期进行焦比校正、分析，并进行效益测算。

(1)焦比校正。提高烟煤配比、喷煤比的过程中，技术、管理工作准备比较充分，综合焦比变化比较小(见表6)。提高煤比及烟煤比后，校正后综合焦比略有升高，变化不大。

假定焦比校正后出现的偏差是由于煤粉置换比的变化引起的，则9号高炉提高烟煤比后置换比为0．863，10号高炉提高煤比及烟煤比后置换比为0．785。

(2)提高喷煤比效益分析。按进厂价烟煤681元／t、无烟煤869．83元／t，则实际入炉价烟煤756．67元／t、无烟煤966．47元／t、焦炭1 250元／t。如果实现边际效益(效益为零)，则烟煤置换比应为0．6054，无烟煤置换比应为0．7732，烟煤比30％，置换比应为0．723，烟煤比65％，置换比应为0．6634。即烟煤比30％，的情况下，喷吹煤粉的置换比达到0．723以上才会有效益，烟煤比65％的情况下，喷吹煤粉的置换比达到0．6634以上就会有效益。显然，提高煤比是有效益的。

(3)提高烟煤比的效益分析。通过焦比校正可以发现，9、10号高炉基准期与校正后焦比分别升高1．07 kg／t、0．83 kg／t。即9号高炉提高烟煤比后置换比下降了0．0074，10号高炉提高煤比及烟煤比后置换比下降了0．0052，变化不大，远低于0．0505，可见65％的烟煤比是有效益的。