劉川川 1 ，郝良元 2
( 1． 河鋼集團(tuán)邯鋼公司 生產(chǎn)制造部，河北 邯鄲 056015; 2． 河鋼集團(tuán)鋼研總院，河北 石家莊 050023)
摘要: 隨著環(huán)保意識的逐步加強(qiáng)，煤炭生產(chǎn)、加工企業(yè)的關(guān)停、壓產(chǎn)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(jìn)一步加大，降焦增煤可實現(xiàn)降本增效。河鋼邯鋼鐵前系統(tǒng) 2017 年通過改善入爐原燃料質(zhì)量、優(yōu)化高爐各項操作制度、加強(qiáng)日常外圍管理等措施，在實現(xiàn)爐況穩(wěn)定順行基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(xiàn)了降本增效目標(biāo)。
關(guān)鍵詞: 高爐; 噴煤比; 優(yōu)化
0 引言
受國內(nèi)煤礦、焦化企業(yè)不斷減產(chǎn)的影響，焦炭價格大幅上漲。通過測算河鋼集團(tuán)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(tǒng)從改善原燃料質(zhì)量、優(yōu)化高爐操作制度、規(guī)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(xiàn)高爐順行的基礎(chǔ)上，指標(biāo)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(xiàn)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(shù)、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(chuàng)造條件。根據(jù)生產(chǎn)實踐，入爐品位每提高 1%，可降低焦比 1% ～ 1．5%，高爐增產(chǎn) 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(tǒng)改變傳統(tǒng)思路，優(yōu)化混勻料配礦結(jié)構(gòu)，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(nèi)高品位優(yōu)質(zhì)精粉配比保持在 6%～9%，同時逐步減配廠內(nèi)雜廢料，最終燒結(jié)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(jié)構(gòu)為高堿度燒結(jié)礦+酸性球團(tuán)礦+塊礦，因以針狀鐵酸鈣為黏結(jié)相的高堿度燒結(jié)礦的還原性和冶金性能明顯優(yōu)于生礦，提高其配比后可以擴(kuò)大高爐中、上部溫度區(qū)域還原反應(yīng)，提高煤氣利用率，減少下部直接還原反應(yīng)吸熱量，從而降低焦比。因此，為提高燒結(jié)礦配加比例，鐵前技術(shù)人員結(jié)合前期配礦結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將燒結(jié)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(jié)礦比例由 74% 提高至 81%，熟料比相應(yīng)提高至 84%，為爐況順行、降焦增煤創(chuàng)造了條件。
1． 3 改善焦炭質(zhì)量
隨著高爐大型化、高冶強(qiáng)操作生產(chǎn)的發(fā)展，對焦炭質(zhì)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(nèi)負(fù)荷加重，滯留時間延長，同時由于焦窗面積減小而導(dǎo)致料柱透氣性下降。鐵前技術(shù)人員通過優(yōu)化煉焦炭配煤結(jié)構(gòu)，重點推進(jìn)降灰降硫工作，一是大力開發(fā)低灰低硫煤種資源，逐步增加山西區(qū)域優(yōu)質(zhì)焦煤，并適當(dāng)調(diào)配進(jìn)口低灰焦煤; 二是穩(wěn)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(jié)性和結(jié)焦性較好的焦煤、肥煤比例保持在 65% ～ 70%，在保證焦炭強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，控制灰分≤12．5%，硫分≤0． 8%，具體指標(biāo)見表 1。
通過改善焦炭質(zhì)量，為高爐順產(chǎn)、降焦增煤創(chuàng)造了有利條件。
1． 4 優(yōu)化高爐操作
1． 4． 1 裝料制度的調(diào)劑
煤比提高后，爐內(nèi)氣流分布會發(fā)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(xiàn)經(jīng)濟(jì)噴煤。邯鋼高爐傳統(tǒng)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(fù)荷過重則會造成爐體渣皮、水溫差不穩(wěn)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(zhuǎn)變思路，采取適當(dāng)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(dāng)向中心平移，最外環(huán)布料圈數(shù)由礦大于焦模式逐步調(diào)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(fù)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(shù)控制在2 ～3 圈，使料面保持穩(wěn)定，避免崩料、滑料發(fā)生。
確保適宜的焦炭和礦石批重。根據(jù)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(diào)整，高爐穩(wěn)定性和適應(yīng)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(fēng)制度的調(diào)劑
控制適宜的送風(fēng)比，3 200 m3 高爐送風(fēng)比為1．7～1．8，2 000m3 高爐送風(fēng)比為 1．8 ～ 1．9，依此控制合理的風(fēng)量和風(fēng)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(fēng)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(diào)劑
通過前期優(yōu)化混勻料結(jié)構(gòu)，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(diào)劑
煤比每提高 10 kg /t，風(fēng)口前理論燃燒溫度下降20 ～30 ℃，熱補(bǔ)償增加。為此，鐵前系統(tǒng)組織熱風(fēng)爐加大摻燒高熱值轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t煤氣量，并完善煤氣、空氣雙預(yù)熱系統(tǒng)，將風(fēng)溫提高至 1 160 ℃ 以上。同時根據(jù)爐況適當(dāng)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(fēng)口前理論燃燒溫度則控制在2 150 ～2 200 ℃，加強(qiáng)日常操作，煤粉做好早調(diào)、微調(diào)，爐溫穩(wěn)定至 0．3% ～ 0．4%，鐵水物理熱均在1 500 ℃以上。
1． 4． 5 加強(qiáng)爐前出鐵管理
量化出鐵各環(huán)節(jié)控制標(biāo)準(zhǔn)。其中鐵次由原來15 次縮減為 11 次，杜絕大噴鐵口現(xiàn)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(zhì)量，為爐內(nèi)強(qiáng)化創(chuàng)造了有利條件。
1． 5 加強(qiáng)外圍管理
( 1) 嚴(yán)格控制有害元素入爐負(fù)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(jié)構(gòu)中適當(dāng)減少或停配堿金屬、鋅負(fù)荷高的雜廢料。
( 2) 塊礦篩分管理。通過加強(qiáng)港口篩分、高爐槽下調(diào)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(yōu)化混噴煤比例。綜合煤粉性價比、燃燒率、發(fā)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(fā)分在( 20 ±1) %。
( 4) 提高磨煤機(jī)臺時產(chǎn)量，滿足生產(chǎn)需求。煤粉粒度 －200 目控制在 65%以上。同時加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，提高作業(yè)率，保磨機(jī)臺時產(chǎn)量達(dá) 50 t/h。
2 實施效果
優(yōu)化措施實施后，高爐實現(xiàn)穩(wěn)定順行，各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均有大幅改善，詳見表 2 ～ 4。可以看出，優(yōu)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(jié)語
( 1) 2017 年河鋼邯鋼鐵前系統(tǒng)通過改善入爐原燃料質(zhì)量、優(yōu)化高爐各項操作制度、加強(qiáng)日常外圍管理等措施，在實現(xiàn)爐況穩(wěn)定順行基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(xiàn)了降本增效。
( 2) 高爐降焦增煤是一項系統(tǒng)工程，從入爐料質(zhì)量、外圍管理到高爐操作制度，都需要精心保障和優(yōu)化。
( 3) 高爐噴煤要有一個經(jīng)濟(jì)合理的范圍，不能盲目追求高煤比冶煉。每座高爐生產(chǎn)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(wěn)過渡的階段，只有確保爐況穩(wěn)定順行，降低綜合燃料比才能實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)噴煤，達(dá)到降低企業(yè)成本的目的。對于高爐最佳噴煤比的認(rèn)識及攻關(guān)，今后仍有待于進(jìn)一步研究。