劉川川 1 ，郝良元 2

( 1． 河鋼集團邯鋼公司 生產制造部，河北 邯鄲 056015; 2． 河鋼集團鋼研總院，河北 石家莊 050023)

摘要: 隨著環保意識的逐步加強，煤炭生產、加工企業的關停、壓產力度越來越大。冶金焦炭價格近期明顯上漲。高爐用焦炭與噴煤價差進一步加大，降焦增煤可實現降本增效。河鋼邯鋼鐵前系統 2017 年通過改善入爐原燃料質量、優化高爐各項操作制度、加強日常外圍管理等措施，在實現爐況穩定順行基礎上，經濟指標大幅改善。焦比較 2016 年降低了69 kg/t，煤比升高了47 kg/t，燃料比降低了22 kg/t，實現了降本增效目標。

關鍵詞: 高爐; 噴煤比; 優化

0 引言

受國內煤礦、焦化企業不斷減產的影響，焦炭價格大幅上漲。通過測算河鋼集團邯鋼公司( 簡稱“河鋼邯鋼”) 高爐用焦炭與噴吹煤相比價差拉大，降焦增煤效益顯著。2017 年以來，鐵前系統從改善原燃料質量、優化高爐操作制度、規范日常管理等方面入手制定了一系列降焦增煤措施，在實現高爐順行的基礎上，指標大幅改善，其中煤比由原來平均不足100 kg /t 提高至近 130 kg /t，實現了降本增效。

1 降焦增煤措施

1． 1 提高綜合入爐品位

提高綜合入爐品位可以有效提高高爐利用系數、降低渣量，而降低渣量可以顯著改善高爐軟融帶和滴落帶的透氣性，為噴煤創造條件。根據生產實踐，入爐品位每提高 1%，可降低焦比 1% ～ 1．5%，高爐增產 1．5% ～2%，噸鐵渣量下降 20～25 kg，可多噴煤 10 ～ 15 kg /t。因此提高入爐品位是降焦增煤的重要措施^［1］ 。鐵前系統改變傳統思路，優化混勻料配礦結構，低 SiO₂ 高品位巴西礦粉配比由15%提高至 24%，澳系低品位褐鐵礦比例由 32% 降至23%，國內高品位優質精粉配比保持在 6%～9%，同時逐步減配廠內雜廢料，最終燒結礦品位由56．7%提高至 57．5%，綜合入爐品位由 57．8% 提高至 58．7%，渣鐵比由 320 kg /t 降至 309 kg /t。

1． 2 提高熟料比

河鋼邯鋼高爐爐料結構為高堿度燒結礦+酸性球團礦+塊礦，因以針狀鐵酸鈣為黏結相的高堿度燒結礦的還原性和冶金性能明顯優于生礦，提高其配比后可以擴大高爐中、上部溫度區域還原反應，提高煤氣利用率，減少下部直接還原反應吸熱量，從而降低焦比。因此，為提高燒結礦配加比例，鐵前技術人員結合前期配礦結構優化，將燒結礦 SiO₂ 由5．3%降至 5．15% 以下，堿度由 1．95 逐步降至 1．8～1．85，高爐燒結礦比例由 74% 提高至 81%，熟料比相應提高至 84%，為爐況順行、降焦增煤創造了條件。

1． 3 改善焦炭質量

隨著高爐大型化、高冶強操作生產的發展，對焦炭質量要求也越來越高。尤其高爐降焦增煤后，礦焦比升高，焦炭在爐內負荷加重，滯留時間延長，同時由于焦窗面積減小而導致料柱透氣性下降。鐵前技術人員通過優化煉焦炭配煤結構，重點推進降灰降硫工作，一是大力開發低灰低硫煤種資源，逐步增加山西區域優質焦煤，并適當調配進口低灰焦煤; 二是穩定低灰低硫 1/3 焦煤比例在 15%，同時停配性價比差的高灰焦煤及高硫氣肥煤，最終將黏結性和結焦性較好的焦煤、肥煤比例保持在 65% ～ 70%，在保證焦炭強度的基礎上，控制灰分≤12．5%，硫分≤0． 8%，具體指標見表 1。

通過改善焦炭質量，為高爐順產、降焦增煤創造了有利條件。

1． 4 優化高爐操作

1． 4． 1 裝料制度的調劑

煤比提高后，爐內氣流分布會發生較大變化，必須依靠合理的裝料制度，在煤氣流分布均勻的同時，提高煤氣利用率，才能實現經濟噴煤。邯鋼高爐傳統采用平臺 + 漏斗的布料模式，以往注重開放中心，過于抑制邊緣，而邊緣負荷過重則會造成爐體渣皮、水溫差不穩定，易引起邊緣煤氣通路堵塞，最終造成爐況波動。實踐中，為保證兩股煤氣通路順暢，轉變思路，采取適當放開邊緣措施，逐步回收最大 α 角( 如 3 200 m³ 高爐最大 α 角由 43°收至 41°) ，礦焦平臺適當向中心平移，最外環布料圈數由礦大于焦模式逐步調整為礦焦同角，或礦焦挫角，即焦炭布料角度大于礦石，以減輕邊緣負荷。同時控制礦石角差在 8°～10°，焦炭角差在12°，依靠焦炭滾落形成的漏斗深度在2．0 m 左右，保證適宜的中心通道，各檔圈數控制在2 ～3 圈，使料面保持穩定，避免崩料、滑料發生。

確保適宜的焦炭和礦石批重。根據爐喉處焦層厚度 500 ～550 mm，爐腰處焦層厚度 200 ～250 mm推算，焦炭批重 3 200 m³ 高爐為 18 ～19 t，2 000 m³高爐控制在 10 ～ 11 t，并逐步加大礦批，其中 3200m³ 高爐礦批控制在87 ～91t，水溫差保持在 2．5 ～3．5 ℃。

通過上述調整，高爐穩定性和適應能力大大提高，煤氣利用率有所提高，3 200 m³ 為 50% ～51%，2 000 m³ 高爐為 47% ～48%，燃料比平均由520 kg /t降至 510 kg /t 以下。

1． 4． 2 送風制度的調劑

控制適宜的送風比，3 200 m³ 高爐送風比為1．7～1．8，2 000m³ 高爐送風比為 1．8 ～ 1．9，依此控制合理的風量和風口面積。為確保大型高爐吹透中心，保證爐缸良好透液性，3 200 m³ 高爐風速控制在250～260 m /s，動能為 13000 ～14 000 kg·m /s。

1． 4． 3 造渣制度調劑

通過前期優化混勻料結構，削減高鋁澳系礦粉，控制渣中 Al₂O₃ 含量≤16%，MgO 含量在 8%左右，爐渣鎂鋁比為 0．5，二元堿度控制在 1．23 ～1．28，保證了爐渣良好流動性和脫硫能力。

1． 4． 4 熱制度調劑

煤比每提高 10 kg /t，風口前理論燃燒溫度下降20 ～30 ℃，熱補償增加。為此，鐵前系統組織熱風爐加大摻燒高熱值轉爐煤氣和焦爐煤氣量，并完善煤氣、空氣雙預熱系統，將風溫提高至 1 160 ℃ 以上。同時根據爐況適當提高富氧率，邯寶 3 200 m³高爐富氧率由原來 1．8%逐步提高至 2．3%，確保煤粉充分燃燒。各高爐風口前理論燃燒溫度則控制在2 150 ～2 200 ℃，加強日常操作，煤粉做好早調、微調，爐溫穩定至 0．3% ～ 0．4%，鐵水物理熱均在1 500 ℃以上。

1． 4． 5 加強爐前出鐵管理

量化出鐵各環節控制標準。其中鐵次由原來15 次縮減為 11 次，杜絕大噴鐵口現象，出鐵時間100 ～120 min，鐵速 5 ～6 t/min; 3 200 m³ 高爐鐵口深度控制不低于 3 500 mm，2 000m³ 高爐控制不低于 3000 mm，保證了出鐵質量，為爐內強化創造了有利條件。

1． 5 加強外圍管理

( 1) 嚴格控制有害元素入爐負荷。制定了《河鋼邯鋼鐵前原燃料有害元素管理辦法》，控制 K₂O+ Na₂O≤3．5 kg /t Fe，Zn≤0． 3 kg /t Fe，配礦結構中適當減少或停配堿金屬、鋅負荷高的雜廢料。

( 2) 塊礦篩分管理。通過加強港口篩分、高爐槽下調整振篩篩距和振時，確保入爐料 5 mm 以下含量≤5%，減小對料柱透氣性的影響。

( 3) 優化混噴煤比例。綜合煤粉性價比、燃燒率、發熱值等考慮，控制無煙煤比例 50% ～55%，煙煤比例 45% ～50%，混合煤揮發分在( 20 ±1) %。

( 4) 提高磨煤機臺時產量，滿足生產需求。煤粉粒度 －200 目控制在 65%以上。同時加強設備維護，提高作業率，保磨機臺時產量達 50 t/h。

2 實施效果

優化措施實施后，高爐實現穩定順行，各項經濟技術指標均有大幅改善，詳見表 2 ～ 4。可以看出，優化后，煤比提高了47 kg /t，焦比降低了69 kg /t，燃料比整體下降了 22 kg /t。

3 結語

( 1) 2017 年河鋼邯鋼鐵前系統通過改善入爐原燃料質量、優化高爐各項操作制度、加強日常外圍管理等措施，在實現爐況穩定順行基礎上，經濟指標得到大幅改善，其中焦比較 2016 年降低了 69 kg /t，煤比升高了 47 kg /t，燃料比降低了 22 kg /t，實現了降本增效。

( 2) 高爐降焦增煤是一項系統工程，從入爐料質量、外圍管理到高爐操作制度，都需要精心保障和優化。

( 3) 高爐噴煤要有一個經濟合理的范圍，不能盲目追求高煤比冶煉。每座高爐生產條件不同，隨著噴煤比逐步提升，外圍原燃料條件、高爐操作制度、爐型管理等都要有一個相互匹配和平穩過渡的階段，只有確保爐況穩定順行，降低綜合燃料比才能實現經濟噴煤，達到降低企業成本的目的。對于高爐最佳噴煤比的認識及攻關，今后仍有待于進一步研究。