盧 勤
( 新余鋼鐵集團有限公司，江西 新余 338001)
摘要:對新鋼 10 號高爐自 2014 年取消中心加焦技術以來，首次進行6 m干濕焦轉換生產技術進步進行總結。通過采取“開中心、兼顧邊緣”的煤氣流分布控制，實行活躍爐缸，進行上、下部調劑，提高原燃料篩分效率，加強爐前操作管理等一系列措施，高爐爐況實現了穩順過渡，取得了良好的經濟技術指標。
關鍵詞:水熄焦; 焦炭強度; 爐況
0 前言
新鋼第一煉鐵廠有9 號、10 號高爐( 2 500 m3 ) 2 座。10 號高爐于2009 年11 月8 日開爐投產，采用串罐無料鐘爐頂和陶瓷杯爐底爐缸結構，爐體采用聯合軟水密閉循環冷卻及薄壁爐襯，配備明特法 +備用干渣坑渣處理工藝。2014 年5 月，在入爐品位不斷下降的情況下，通過加強原燃料質量管理，不斷優化操作制度，逐步取消了中心加焦冶煉，各項經濟技術指標明顯改善，部分關鍵指標邁入了同行先進水平。2015 年 10 號高爐入爐品位為56.15%，燃料比取得了496 kg/t 的好成績。
新鋼焦化廠 3 號干熄塔用于處理 5 號、6 號 6 m焦爐生產的焦炭，每年必須進行為期約 28 天的檢修，檢修期間由于將干熄焦工藝改為濕熄焦工藝，焦炭質量會出現劣化，導致高爐操作和指標受到影響( 見表1) 。2016 年6 月，焦化廠干熄塔進行為期1 個月的計劃檢修，這是自2014 年取消中心加焦技術以來，首次進行6 m 焦爐干濕焦轉換生產，第一煉鐵廠格外重視，召開專題論證會后，在煤氣流分布控制上采取了“開中心、兼顧邊緣”的措施，使爐缸工作活躍，同時積極進行上、下部調劑，提高原燃料篩分效率，加強爐前操作管理，使高爐爐況在這一個月內實現了穩順過渡，并取得了良好的經濟技術指標。
1 焦炭質量劣化情況
新鋼 2 500 m 3 高爐正常生產情況下，用焦結構為 6 m 焦爐生產的干焦 60% +4. 3 m 焦爐生產的干焦 30% + 外購一級冶金焦 10%。這種用料結構在焦炭品質穩定的前提下能夠滿足高爐生產需要，但是在焦化廠干熄塔檢修期間，由于 6 m 焦爐干焦生產全部轉換為濕熄工藝，導致焦炭質量大幅下滑，對高爐爐況的穩定順行及降耗產生了不利影響。
1. 1 冷熱強度變差
焦炭冷熱強度指標影響高爐料柱的透氣性和透液性以及煤氣流的分布。濕法熄焦時，噴水后紅焦急劇冷卻，內部產生很大的熱應力，造成焦炭產生網狀裂紋多且易碎成小塊。干法熄焦時，紅焦經緩慢冷卻而降低了其內部的熱應力，網狀裂紋少，氣孔率低; 在干法熄焦過程中，焦炭從上往下流動，增加了焦炭之間的相互磨擦和碰撞次數，使焦炭的機械穩定性改善，塊度的均勻性提高; 在干熄爐預存段內，保溫作用會促使生焦殘留揮發分析出，促進焦炭成熟度進一步提高。
新鋼濕熄焦與干熄焦的主要經濟技術指標見表 2。
1. 2 水分波動大
焦炭水分過高會造成爐頂溫度下降，水分大幅波動會造成實際入爐焦炭負荷變化，從而引起高爐熱制度波動，繼而影響爐況穩定，使高爐焦比升高。2016 年6 月，由于干熄焦系統檢修，焦炭含水量平均值由0.90%上升到7.28%，加大了高爐爐溫調劑的難度; 同時，入爐焦炭粉末較多，不利于篩除，會影響高爐料柱透氣性。
2 濕熄焦對高爐生產的影響
2. 1 對熱制度的影響
濕法熄焦時，打水時間一般為 105 ～110 s，焦炭負荷由正常時的 4. 72 t/t 下降到 4. 06 t/t。由于焦炭水分大幅度波動，因此很難找到基準焦炭負荷，導致高爐爐溫波動較大，鐵水中硅的質量分數標準偏差由 0. 053 上 升 至 0. 064，平均硅質量分數由0. 39%上升至 0. 44%，且高爐溫現象較多。使用濕焦期間24 h內高爐焦炭負荷及爐溫變化見圖 1。
2. 2 對爐況的影響
1) 濕焦水分較高，含粉率較高，入爐粉末增加后，高爐爐內上部透氣性會惡化。
2) 濕熄焦熱強度下降 3% ～4%，下部料柱骨架作用減弱，導致風壓上升 5 ～10 kPa 且波動較大，風量萎縮100 m3 /min，中心氣流減弱，邊緣局部氣流不穩，伴隨管道行程。
3) 爐頂溫度下降 50 ～60 ℃，煤氣處理系統 TＲT入口溫度不超過70 ℃，迫使 TＲT 停止余壓發電而轉高壓閥組。為避免動力能源長期浪費，采取頻繁調節富氧量、控制冶強和減緩料速的措施來提高爐頂溫度，但是這樣擾亂了生產節奏，更不利于氣流穩定。2016 年 5—6 月使用濕熄焦前后高爐部分參數變化趨勢見圖 2。
2. 3 對爐前工作的影響
10 號高爐在使用 6 m 焦爐生產的濕焦初期，爐缸粉焦增加，中心氣流明顯減弱，爐溫偏高，壓差明顯上升，鐵水黏稠且流動性變差，爐前出鐵卡焦頻繁，鐵口來風早，出鐵不暢，爐內下料受阻，導致爐溫升高且形成惡性循環。
3 措施
3. 1 上料系統的管理
3. 1. 1 優化供料順序
焦炭在從焦化廠向第一煉鐵廠輸送的過程中，首先由焦1 ～焦4 皮帶輸送，然后落入溜篩，再經過“∧”形梯滑入篩焦樓 6 個倉。這種輸送方式造成大顆粒的好焦炭易分布在篩焦樓兩邊的 1 號倉和 6 號倉，而小顆粒焦炭或焦粉易落入篩焦樓“∧”形梯下方的 3號倉和4 號倉。為此，在輸送焦炭時，將篩焦樓的 1號倉或6 號倉的大顆粒焦炭送往高爐槽下的 2 號倉，使之位于皮帶的尾部并布于高爐中心，達到以粒度來彌補焦炭劣化的目的。同時，做好焦炭的供、用平衡，實現“半倉化”管理，減少焦炭二次摔打。
3. 1. 2 優化槽下篩焦程序
10 號高爐槽下共有 6 個焦炭倉，稱量斗放空后立即啟動振動篩，這會造成短時間內有 3 個倉先后啟動振動篩。由于焦丁篩單位時間內處理量大，焦層厚，因此篩分效果很差。為此，將篩焦程序改為只允許 2 個倉先后延時啟動振動篩，這樣就降低了焦丁篩的處理量，提高了過篩效果。
根據焦丁平均用量來調整焦丁稱料斗扇形閘門開度及開啟時間，使焦丁均勻地灑在塊礦和球團礦里并分布在中間環帶，以改善高爐軟融帶的透氣性并減少高爐下部參加間接還原的焦炭量，從而改善料柱透氣性。
3. 1. 3 提高焦炭篩分效率
在保證上料能力的前提下，通過調整礦倉、焦倉閘門開度及給料機偏心塊位置來減小槽下燒結礦和焦炭的給料量，使燒結礦篩分量由 150 ～ 180 t/h 調整為 107 t/h，焦炭篩分量由 120 ～150 t/h 調整為81t/h; 同時，將 22 號倉焦炭棒條篩的間隙由 20 mm 更換為 25 mm，以提高中心焦粒級。采取以上措施后，入爐粉末明顯減少，有利于疏導中心氣流。
3. 1. 4 加強清篩工作管理
要求每班清篩不少于 4 次，確保焦炭、焦丁篩干凈無堵。
3. 2 操作參數選擇
3. 2. 1 送風制度的選擇
干濕焦生產轉換初期，未對富氧量( 13 000 m3 /h) 和鼓風量( 4 850 m3 /min) 作調整，焦炭質量變差后爐缸粉焦增加，冶煉強度與原燃料品質不匹配，而相對過大的風速和鼓風動能易形成順時針的渦流，導致高爐下部壓差上升，中心氣流反而下降，煤氣利用率由49. 9%下降到 47. 5%。后來，逐步將富氧量減至11 000 m3 /h，風量調整為 4 800 m3 /min，維持鼓風動能13 500 ～140 00 kg·m/s。送風制度調整后爐頂溫度維持了相對穩定，煤氣利用率回升到49. 5%。
3. 2. 2 爐頂壓力的選擇
實際生產中，為保證爐缸一定的活性，防止死料柱過于肥大，必須要保證一定的風口回旋區長度。一定爐缸直徑的高爐，決定了其所需的一定范圍的回旋區深度，也就是說一定回旋區長度，是促進氣流均勻分布和傳質傳熱的需要，是確保高爐爐況穩定順行的需要。提高頂壓，有利于促進煤氣流合理分布，減少爐況波動;降低頂壓，有利于延長回旋區長度，發展中心主導氣流。
干熄焦檢修期間，10 號高爐頂壓由235 kPa降低至230 kPa，邊緣氣流仍然不穩定，渣皮脫落頻繁，后來將頂壓逐步降至218 kPa，中心氣流明顯改善，火炬如柱且呈“杯狀”，煤氣利用率逐步升高。
3. 2. 3 裝料制度的選擇
焦炭質量劣化后，高溫區焦炭粒度小且含粉多，中心死焦堆滲透性變差，料柱透氣性變差。在裝料制度上，10 號高爐始終堅持“開中心、兼顧邊緣”的煤氣流分布控制理念，保持“煤氣流兩條通路”的操作思路。在使用濕熄焦期間，保持 10 號高爐的布料矩陣
不變，通過調整爐頂下料閘開啟速度、適當延長布焦時間、增加中心及邊緣焦炭量來調整各檔位，達到了均衡兩股煤氣流目的。
3. 3 加強日常操作管理
3. 3. 1 煤比的選擇
長期生產實踐表明，新鋼 10 號高爐在使用 6 m焦爐生產的干焦時，煤比控制在 145 ～ 150 kg/t，理論燃燒溫度為2 250 ～2 280 ℃，爐內透氣性良好，壓差在 135 ～ 140 kPa，渣鐵物理熱充沛，流動行良好。如果煤比超過 150 kg/t，透氣性指數會變差，壓差將上升，兩股氣流就會失衡。為此，在 10 號高爐使用6 m焦爐生產的濕焦初期，果斷采取了降低煤比的措施，將煤比控制在 130 ～ 140 kg/t，不僅有效改善了爐內透氣性，減少了未燃煤粉，維持了爐況的穩定，還調寬了煤比的調劑范圍。
3. 3. 2 爐溫、堿度的控制
爐缸活躍是高爐操作的重要控制內容，是高爐生產穩定、高效、低耗、長壽的基礎。使用濕熄焦后，爐缸死焦柱的空隙變小、透氣性變差，而渣鐵物理熱低、渣鐵黏稠將使爐芯溫度降低，這樣極易形成爐缸中心堆積。為此，10 號高爐在大量使用6 m焦爐生產的濕焦期間，將鐵水物理熱比正常生產時提高 10 ～ 20 ℃，控制鐵水溫度在1 500 ～ 1 520 ℃，鐵水中硅的質量分數控制在0. 40% ～0. 50%，爐渣堿度控制在 1. 18 ～1. 22，從而確保了爐渣的物理熱，使爐渣保持了良好的流動性，維持了足夠的爐缸中心溫度，活化了爐缸工作。
3. 3. 3 爐內、爐外操作要求
1) 爐內操作。穩定爐溫是重中之重，正常爐況下用煤量來調劑爐溫，調節幅度為 1 ～3 t/h，以盡量避免爐溫波動給爐況帶來影響。
2) 爐前操作。爐前加強開口、堵口操作，即幾乎要做到不間斷甚至重疊出鐵，本爐次堵口后立即開另一鐵口，或開口超過30 min未來渣立即組織開另一鐵口; 統一四班打泥量，保證適宜的鐵口深度，根據爐溫狀況、爐前出鐵卡焦現象，調整合適的鉆頭，維持合理的鐵口深度，保證出鐵速度大于生成速度，出鐵時間控制在 100 ～120 min較為宜。
4 效果
10 號高爐于2014 年成功實現取消中心加焦后，煤氣利用率提高，消耗明顯降低，但對原燃料條件提出了更高的要求，而10 號高爐使用濕焦生產后，焦炭質量明顯劣化，通過精細化管理槽下篩分系統，減少了入爐粉末，爐內結合上下部調劑，均衡兩股氣流，維持了爐缸工作活躍，取得了良好的效果。10 號高爐取消中心加焦前后使用濕焦時的高爐主要指標見表5。
5 結語
1) 在原燃料品質變差時，應立足崗位，眼睛向內，功夫下在自身上，做足細節管理，提高原燃料的過篩效果，改善料柱的透氣性。
2) 上下部調劑的原則: 下部吹透中心，確保初始煤氣流分布合理; 上部適當疏松邊緣氣流，確保下料順暢，維持合理壓差，“壓”和“疏”都有度，達到適宜參數值為佳，做到“開中心、兼顧邊緣”的煤氣分布控制。
3) 穩定熱制度，控制適宜爐渣堿度，提高鐵水物理熱操作，改善渣鐵流動性，以活躍爐缸為根本是應對焦炭質量劣化的重要操作切入點。