陳曉軍，郭先燊，張杰，侯健

( 邯鄲鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北邯鄲056003)

摘要: 對(duì)邯鋼8 號(hào)高爐環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提升后應(yīng)對(duì)外圍變化時(shí)采取的措施進(jìn)行了總結(jié)。目前環(huán)保高標(biāo)準(zhǔn)已成了煉鐵新常態(tài)，它對(duì)高爐生產(chǎn)的影響主要有: 外圍原燃料供應(yīng)緊張、成分波動(dòng)，經(jīng)常性限產(chǎn)、休風(fēng)，交通物流經(jīng)常受阻等。8號(hào)高爐通過(guò)新建直過(guò)皮帶、建立原燃料及有害元素監(jiān)督預(yù)警機(jī)制，上部改進(jìn)布料制度，中下部?jī)?yōu)化參數(shù)控制，建立高爐快速休復(fù)風(fēng)體系，改善爐前出鐵等措施，實(shí)現(xiàn)了高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)。

關(guān)鍵字: 大型高爐; 環(huán)保; 生產(chǎn)實(shí)踐

1 引言

邯鋼8 號(hào)高爐有效容積3 200 m³，于2009 年7月建成投產(chǎn)。開(kāi)爐后爐況出現(xiàn)幾次小的波動(dòng)，尤其是2016 年銅冷卻壁大面積破損后波動(dòng)近3 個(gè)月，其它時(shí)間整體順行。2016 年，邯鋼開(kāi)始深入推進(jìn)環(huán)保煉鐵、綠色煉鐵，環(huán)保高標(biāo)準(zhǔn)成了高爐生產(chǎn)新常態(tài)。新常態(tài)后高爐生產(chǎn)遇到了焦?fàn)t、燒結(jié)機(jī)等上游原燃料生產(chǎn)秩序被打亂，導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量下降; 混勻料、外進(jìn)焦、球團(tuán)等供應(yīng)緊張、品種多變，經(jīng)常低料位; 各種含鐵廢料外銷改內(nèi)部消化，有害元素富集; 爐前鐵口全密封后設(shè)備點(diǎn)檢困難、故障率升高、鐵水來(lái)風(fēng)率下降; 高爐經(jīng)常無(wú)計(jì)劃休減風(fēng)等新問(wèn)題，給爐內(nèi)操作帶來(lái)一定的困難。高爐立足現(xiàn)有條件通過(guò)外部改善原燃料與設(shè)備條件、內(nèi)部?jī)?yōu)化高爐操作，適應(yīng)了新變化，保持了高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)的局面。

2 原燃料管理

2．1 新建直供皮帶

環(huán)保新常態(tài)后，邯鋼全年都進(jìn)行了限產(chǎn)減排，經(jīng)常性無(wú)計(jì)劃停燒結(jié)機(jī)，特別是進(jìn)入供暖期后( 11 月15 日至次年3 月15 日) ，邯鋼限產(chǎn)達(dá)50%。煉鐵部的三臺(tái)燒結(jié)機(jī)長(zhǎng)期只能輪開(kāi)一臺(tái)，且以環(huán)保效果最好的三燒的燒結(jié)機(jī)為主。但三燒料設(shè)計(jì)時(shí)料主供2000 高爐，改供8 號(hào)高爐后，需要倒用復(fù)雜的皮帶流程，將燒結(jié)礦長(zhǎng)距離輸送到筒倉(cāng)里，再通過(guò)筒倉(cāng)長(zhǎng)距離倒運(yùn)回到8 號(hào)高爐料倉(cāng)。由于長(zhǎng)距離輸送，不但動(dòng)力成本升高，還導(dǎo)致燒結(jié)礦摔打嚴(yán)重，粒度變小; 同時(shí)，筒倉(cāng)容積達(dá)6 000 m³，燒結(jié)礦過(guò)筒倉(cāng)后，與倉(cāng)內(nèi)的其它殘余料混合，導(dǎo)致混料。就算騰空筒倉(cāng)，筒倉(cāng)壁上仍然會(huì)有大量存料，導(dǎo)致入爐料成分與質(zhì)量不受控。為避免以上不足，邯鋼新建了一條三燒燒結(jié)礦直供8 號(hào)高爐料倉(cāng)的皮帶，輸送距離不到原來(lái)的四分之一，有效解決了輸送過(guò)程摔打、頻繁混料的問(wèn)題。改造后槽下燒結(jié)礦篩后＜10 mm 小粒度占比從28．9%下降到25．2%左右，＜5 mm 燒結(jié)礦粉末比例從0．9%下降到0．5%。

2．2 建立原燃料監(jiān)督、預(yù)警機(jī)制

新環(huán)保常態(tài)后，供應(yīng)高爐原燃料的上游單位，生產(chǎn)不穩(wěn)定，產(chǎn)量與質(zhì)量下降; 混勻料品種多變，焦炭、球團(tuán)等供應(yīng)緊張、經(jīng)常低料位等。

⑴2017 年焦化廠4#焦?fàn)t拆除，其它焦?fàn)t也經(jīng)常無(wú)計(jì)劃延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間，甚至悶爐，導(dǎo)致8 號(hào)高爐焦炭結(jié)構(gòu)中質(zhì)量最好的自產(chǎn)干焦配比從100%降低到54%。

⑵燒結(jié)機(jī)經(jīng)常無(wú)計(jì)劃停車(chē)、限產(chǎn)，高爐經(jīng)常低料位、配落地料; 混勻料單品種短缺，燒結(jié)礦成分波動(dòng)大，質(zhì)量不穩(wěn)定; 為應(yīng)對(duì)燒結(jié)礦不足，供暖期二元礦堿度被迫由正常1．85 提高到2．1～2．3。根據(jù)8 號(hào)高爐經(jīng)驗(yàn)，三燒燒結(jié)礦堿度1．85 時(shí)，強(qiáng)度和粒度最好，提高堿度后質(zhì)量下降。

⑶為避免揚(yáng)塵，存放在料場(chǎng)的各種澳礦、外購(gòu)干焦、回倒燒結(jié)礦、球團(tuán)等，均需不間斷的在料面上打水，嚴(yán)重影響篩分與水分。

針對(duì)原燃料質(zhì)量的波動(dòng)，高爐通過(guò)延伸管理、建立槽下篩分制度、筒倉(cāng)料位監(jiān)控制度與優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有條件下原燃料最佳配置。

⑴對(duì)上游原燃料單位延伸管理。專門(mén)抽調(diào)一名高爐工長(zhǎng)負(fù)責(zé)延伸管理，不間斷的在上游的焦化廠、燒結(jié)機(jī)、料場(chǎng)等原燃料單位進(jìn)行生產(chǎn)情況一線溝通、監(jiān)督、抽查。同時(shí)，每天對(duì)所有入爐原燃料的粒度、焦炭水分與強(qiáng)度抽查統(tǒng)計(jì)并匯報(bào)高爐。確保高爐操作者對(duì)原燃料質(zhì)量變化心中有數(shù)。

⑵建立槽.3 c382.0下篩分制度。制定了詳細(xì)的篩網(wǎng)清理制度，確保篩網(wǎng)干凈。量化振篩給料速度，根據(jù)槽下振動(dòng)篩能力，制定了各種原燃料的篩分速度控制標(biāo)準(zhǔn)，在不影響上料的同時(shí)，確保篩凈入爐料中的粉末( 表1) 。

⑶建立筒倉(cāng)料位監(jiān)控制度。新常態(tài)后高爐經(jīng)常配吃筒倉(cāng)緩倉(cāng)料，為避免料倉(cāng)內(nèi)原燃料長(zhǎng)期存放與料位太低，制定了筒倉(cāng)料位監(jiān)控制度。要求工長(zhǎng)每?jī)蓚€(gè)小時(shí)監(jiān)測(cè)一次筒倉(cāng)料位與原燃料品種并記錄臺(tái)賬。要求筒倉(cāng)料位不能低于2 /3，燒結(jié)礦存放時(shí)間小于15 天，高爐避免低料位的同時(shí)能精確掌握所配吃的緩倉(cāng)料生產(chǎn)日期、成分等參數(shù)。

⑷優(yōu)化鐵料結(jié)構(gòu)。在公司的支持下8 號(hào)高爐先后配吃了成分與性能較好的澳球、烏克蘭球、智利球、加拿大球( 表2) ，進(jìn)一步改善了鐵料結(jié)構(gòu)，熟料比提高到85% 左右，入爐品位由57． 8% 提高到58．8%左右。

⑸優(yōu)化焦炭結(jié)構(gòu)。2017 年自產(chǎn)干焦產(chǎn)量下降后，干焦配比不足60%，9 月－10 月最低只有45%左右，不足部分配吃質(zhì)量較差的外進(jìn)濕焦。為提高焦炭質(zhì)量，8 號(hào)高爐引進(jìn)了外廠干焦，干焦配比提高到75%左右，有效改善了焦結(jié)構(gòu)。

3 有害元素的控制

新環(huán)保常態(tài)后高爐除塵灰、瓦斯灰、燒結(jié)機(jī)頭灰等冶金廢料由部分外銷改成全部?jī)?nèi)部消化，全加入燒結(jié)礦的混勻料中或者燒結(jié)礦配料中，導(dǎo)致燒結(jié)礦鉀、鈉、鋅、鉛等有害元素升高，在高爐內(nèi)循環(huán)富集。大量有害元素會(huì)導(dǎo)致?tīng)t墻結(jié)厚、原燃料粉化、強(qiáng)度下降、爐缸侵蝕，最終影響高爐爐況與壽命。8 號(hào)高爐主要從原燃料源頭控制與高爐操作應(yīng)對(duì)來(lái)減少有害元素富集危害。

⑴嚴(yán)控各種有害元素入爐量。首先，建立燒結(jié)礦的冶金廢料配料臺(tái)賬，通過(guò)臺(tái)賬的跟蹤監(jiān)測(cè)，及時(shí)糾正了燒結(jié)機(jī)頭灰、高爐爐前除塵在三燒配料中每天集中配吃的方法，改成按固定比例配吃，避免冶金廢料配料不均導(dǎo)致的爐料有害元素短時(shí)間激增與質(zhì)量波動(dòng)。其次，對(duì)高爐等所有原燃料的有害元素負(fù)荷按表3 標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制。其中，燒結(jié)礦、球團(tuán)、焦炭主要是通過(guò)優(yōu)化混勻配料來(lái)控制，其它料通過(guò)完善的成分分析來(lái)控制。

⑵跟蹤高爐有害元素富集情況。高爐每周一定時(shí)、定量取重力灰與瓦斯灰做有害元素分析，初步排查有害元素富集情況。每月1 日由公司組織煉鐵部與技術(shù)中心等單位對(duì)所有入爐原燃料、重力灰、瓦斯灰、爐渣做有害元素全分析。根據(jù)各種有害元素成分，計(jì)算高爐排堿率、排鋅率，準(zhǔn)確掌握高爐實(shí)際有害元素負(fù)荷與富集情況。同時(shí)將有害元素實(shí)際負(fù)荷與表4 控制標(biāo)準(zhǔn)表比較，超標(biāo)時(shí)啟動(dòng)應(yīng)對(duì)機(jī)制。措施包括降低原燃料入爐有害元素含量、調(diào)整爐料配比、降低爐渣堿度、提高M(jìn)gO 含量等。對(duì)鋅超標(biāo)的情況，高爐還應(yīng)配合上部料制調(diào)整疏導(dǎo)邊中氣流、提高頂溫等措施，實(shí)現(xiàn)有害元素在爐內(nèi)負(fù)荷可控。

如表5 所示，8 號(hào)高爐入爐有害元素負(fù)荷基本控制在廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。2017 年2 月由于混勻料單品種短缺，高爐鉀、鈉、鋅的入爐有害元素負(fù)荷短時(shí)間超標(biāo)，其中鋅負(fù)荷超過(guò)0． 47 kg /t、堿負(fù)荷超過(guò)4．1 kg /t。8 號(hào)高爐緊急啟動(dòng)應(yīng)急措施，對(duì)于堿負(fù)荷超標(biāo)，采取減少混勻料中的冶金廢料與高堿粉配比，優(yōu)化了原燃料結(jié)構(gòu); 下調(diào)爐渣堿度0．3 到1．22 左右，實(shí)現(xiàn)鋅、堿負(fù)荷回歸0．2 kg /t、堿負(fù)荷達(dá)2．0 kg /t 的正常水平。對(duì)于鋅超標(biāo)除了前面的措施外，根據(jù)鋅熔點(diǎn)低，可通過(guò)爐頂煤氣灰排出的特點(diǎn)，料制上采取了兩頭焦料制疏導(dǎo)邊中氣流，提高頂溫到160 ℃以上，減少爐內(nèi)鋅富集，保證了爐況平穩(wěn)過(guò)渡。

4 布料制度調(diào)整

環(huán)保新常態(tài)后，高爐需要根據(jù)環(huán)保應(yīng)急要求進(jìn)行限產(chǎn)與全產(chǎn)，強(qiáng)化水平變化較大。高爐通過(guò)不斷摸索總結(jié)出一套在不同強(qiáng)化與外圍條件階段的上部料制調(diào)整應(yīng)對(duì)措施。

⑴兩頭焦布料模型。2017 年3 月小修前，高爐限產(chǎn)多，加上銅冷卻壁大量破損( 小修前破損冷卻壁占總數(shù)的58%) ，料制強(qiáng)調(diào)穩(wěn)邊緣發(fā)展中心，保安全順行，以兩頭焦料制為主。該料制雖然煤氣利用率稍有下降，但氣流通暢且邊緣穩(wěn)定，順行好，且穩(wěn)定的邊緣氣流可以減少爐皮發(fā)紅現(xiàn)象，保證高爐安全生產(chǎn)。

⑵平臺(tái)+漏斗布料模型。2017 年4 月開(kāi)始，高爐限產(chǎn)減少，且通過(guò)小修更換了壞銅冷卻壁，爐型趨于規(guī)則，下部渣皮穩(wěn)定性改善。開(kāi)爐達(dá)產(chǎn)后對(duì)料制進(jìn)行了改進(jìn)，前期采用料制。該料制平臺(tái)寬十字測(cè)溫邊緣溫度低、邊緣不足; 中心窄，氣流過(guò)強(qiáng)，屬于單股中心氣流發(fā)布。通過(guò)爐頂激光料面形狀在線測(cè)量: 中心下料過(guò)快，放礦后中心氣流容易堵塞。4 月中旬開(kāi)始將焦圈外挪，增加邊緣布焦比例，疏導(dǎo)邊緣; 同時(shí)兼顧中心，減少礦石的平臺(tái)寬度，增大漏斗面積，減少漏斗斜坡的角度，減弱布料時(shí)礦石的滾動(dòng)。經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化，逐漸過(guò)渡到的布料模型。該料制在原燃料條件較好時(shí)，壓量關(guān)系平穩(wěn)，煤氣利用好。調(diào)整后，壓差下降9 kPa 左右，煤氣利用率升高52%左右。

⑶平臺(tái)+漏斗+中心焦布料模型。2017 年7、8月份開(kāi)始高爐強(qiáng)化煤比，從130 kg /t 提高到150kg /t左右，加上外圍原燃料質(zhì)量變差，爐內(nèi)壓量關(guān)系趨緊張。高爐再次將料制調(diào)整為2．8，逐漸縮小中心焦的角度，保證中心氣流; 減少外圈礦，料面平臺(tái)往中心走，適度開(kāi)放邊緣，緩解了緊張的壓量關(guān)系。如圖1、圖2 所示調(diào)整后平臺(tái)距離爐墻有0．5 m 左右，除了中心有較旺盛的火苗外，邊緣也有一圈火苗。形成了邊緣與中心雙通道，特別是邊緣面積大，邊緣打開(kāi)后能接受大風(fēng)量，對(duì)較差原燃料有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，能有效提高高爐強(qiáng)化水平，為高爐增產(chǎn)增煤奠定基礎(chǔ)。

5 中部爐型控制

中下部爐型控制要使?fàn)t墻既不發(fā)生大量黏結(jié)，又無(wú)過(guò)快侵蝕為標(biāo)準(zhǔn)。保證中心氣流旺盛，為高爐順行提供了合適的爐型基礎(chǔ)。通過(guò)摸索總結(jié)，制訂了高爐中部各層冷卻壁溫度與水溫差控制標(biāo)準(zhǔn)表。針對(duì)爐型上部氣流的難監(jiān)控問(wèn)題，新增了爐喉下沿深電偶。傳統(tǒng)爐喉電偶安裝在鋼磚磚母體內(nèi)，受到鋼磚本身溫度影響太大，不能準(zhǔn)確、快速反應(yīng)出爐內(nèi)各方向氣流的變化。8 號(hào)高爐通過(guò)改進(jìn)在爐喉缸磚下沿的爐皮上均勻開(kāi)孔，新增了電偶8 根，每個(gè)電偶深度與鋼磚內(nèi)表面平齊，實(shí)現(xiàn)電偶與爐內(nèi)煤氣流直接接觸，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確及時(shí)監(jiān)控爐內(nèi)氣流目標(biāo)。新電偶使用效果良好，溫度非常靈敏，和普通冷卻壁電偶10 ℃左右的波動(dòng)區(qū)間相比，新電偶波動(dòng)區(qū)間達(dá)400 ℃，波動(dòng)范圍達(dá)200 ～ 700 ℃，能快速反應(yīng)爐內(nèi)氣流變化。新電偶現(xiàn)已成了高爐判斷邊緣氣流是否強(qiáng)盛、是否均勻的重要參數(shù)。

6 休復(fù)風(fēng)體系完善

環(huán)保新常態(tài)下，高爐休風(fēng)明顯增多。高爐休復(fù)風(fēng)的爐況恢復(fù)技術(shù)要求高，處理不當(dāng)會(huì)嚴(yán)重影響高爐的正?；謴?fù)進(jìn)程。8 號(hào)高爐通過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐總結(jié)與改進(jìn)，逐漸形成了一套適合本高爐的休風(fēng)操作體系。

⑴在休風(fēng)前一天就逐漸調(diào)整爐況，實(shí)現(xiàn)休風(fēng)前8 h 鐵水物理熱1 515 ℃左右的正常水平，［Si］控制在0．40±0．5%; R2低于高爐日常操控標(biāo)準(zhǔn)0．02。

⑵休風(fēng)焦比調(diào)整。高焦比料加入時(shí)間要確保休風(fēng)時(shí)到軟融帶以下，送風(fēng)后首次鐵時(shí)到達(dá)風(fēng)口位置，第二次鐵時(shí)能有效提高鐵水溫度。在增加焦比的同時(shí)，要集中加入適量?jī)艚挂匝a(bǔ)充休風(fēng)時(shí)的熱量損失，10 t 以內(nèi)一次性加入。超過(guò)10 t 可以分成兩次加入，首次凈焦加入時(shí)間在變高焦比料后1 h，第二次加凈焦再間隔1 h。表6 是8 號(hào)高爐以90 t 為基準(zhǔn)加凈焦情況表，礦批如果調(diào)整，凈焦同比例增減即可; 全焦比增加量在休風(fēng)前煤比＜130 kg 時(shí)焦比增加取中下限焦比，煤比≥130 kg 取上限焦比。

⑶堿度調(diào)整。8 號(hào)高爐長(zhǎng)期爐渣堿度控制較高，二元堿度1．23 ～ 1．28。為避免高堿度影響復(fù)風(fēng)后渣鐵流動(dòng)性，休風(fēng)前8 h 就要下調(diào)爐渣堿度0．03左右，并在每次加凈焦后按每10 t 凈焦加1 t 矽石的標(biāo)準(zhǔn)集中加入，沒(méi)有矽石時(shí)可以用球換燒結(jié)礦代替。

⑷休、減風(fēng)程序。為提高休風(fēng)效率，高爐制定了休風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)化操作步驟。共分15 步，每步都有對(duì)應(yīng)的出鐵、上料振料騰倉(cāng)與減風(fēng)直至休風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)，按照步驟工長(zhǎng)可以在32 min 內(nèi)快速休風(fēng)，避免減風(fēng)時(shí)間太長(zhǎng)導(dǎo)致低溫、深料線等不足。

⑸堵風(fēng)口操作。高爐根據(jù)長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)總結(jié)確定了風(fēng)量和堵風(fēng)口數(shù)量對(duì)應(yīng)關(guān)系，見(jiàn)表7。

7 出鐵操作改進(jìn)

環(huán)保新常態(tài)后，8 號(hào)高爐首先對(duì)爐前鐵口區(qū)進(jìn)行全面密封，大幅提高了除塵能力，確保每次可以來(lái)風(fēng)堵口而不會(huì)污染環(huán)境。針對(duì)鐵口密封后開(kāi)口機(jī)、泥炮等設(shè)備被遮蓋，故障不易發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，修改點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備點(diǎn)檢周期由每班點(diǎn)檢兩次，改成每次鐵點(diǎn)檢兩次。同時(shí)改進(jìn)爐前操作。其一是改進(jìn)倒場(chǎng)操作，通過(guò)每次倒場(chǎng)使用新鐵口前提前開(kāi)口一次，并在鐵水剛剛流出瞬間用泥炮打入新泥，置換鐵口通道炮泥，提前創(chuàng)建泥包，實(shí)現(xiàn)倒場(chǎng)后首次開(kāi)口時(shí)鐵口穩(wěn)定出鐵，快速提升鐵口深度，恢復(fù)正常出鐵能力。其二是開(kāi)發(fā)一鍵堵口程序，將每次堵口時(shí)遙控器發(fā)射的一系列操作信號(hào)，提前固定到爐前微機(jī)中，實(shí)現(xiàn)堵口不用遙控器，只要啟動(dòng)微機(jī)堵口程序就能實(shí)現(xiàn)用電腦“一鍵”自動(dòng)堵口，降低了工作強(qiáng)度，提高了堵口效果。

8 應(yīng)用效果

通過(guò)系列措施，新環(huán)保常態(tài)后邯鋼8 號(hào)高爐爐況仍然保持了長(zhǎng)期穩(wěn)定順行的生產(chǎn)局面。最近的2018 年4 月前取暖期高爐環(huán)保限產(chǎn)時(shí)，產(chǎn)量及時(shí)退守，其它指標(biāo)保持較好; 4 月后環(huán)保限產(chǎn)解除，高爐快速對(duì)所有指標(biāo)強(qiáng)化，各指標(biāo)快速恢復(fù)，達(dá)到歷史最好水平( 4 月主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表8) 。

9 結(jié)語(yǔ)

⑴隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，環(huán)保煉鐵、綠色煉鐵已經(jīng)成了行業(yè)的共同追求，如何在新環(huán)保常態(tài)下實(shí)現(xiàn)高爐高效穩(wěn)定生產(chǎn)是我們的新課題。

⑵原燃料與冶金廢料的有效管理、有害金屬持續(xù)跟蹤監(jiān)控，能最大程度的減少外圍原燃料波動(dòng)對(duì)爐況的干擾。

⑶鐵口前環(huán)保設(shè)備改造升級(jí)，是減少爐前出鐵污染顧慮、提高渣鐵出凈率，改善出鐵效果的有效途徑。

⑷爐內(nèi)操作尤其是異常情況操作的進(jìn)步，能最大程度的減少外圍波動(dòng)對(duì)爐況的影響，實(shí)現(xiàn)爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行與指標(biāo)最優(yōu)化。