劉國勝，袁 勇
（甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司 煉鐵廠，甘肅 嘉峪關 735100）
摘 要：分析了焦炭質量調整后的指標變化、高爐爐況穩定性和生產技術經濟指標，通過制定調整方案、積極調整應對措施，實現了爐況基本穩定順行，總結焦炭質量調整后的爐況應對措施及要點，為后續干熄焦檢修期間爐況調整提供保障。
關鍵詞：高爐；焦炭；堿負荷；鼓風動能
0 引言
2022年酒鋼宏興股份公司為應對鋼材市場的嚴峻形勢制定進一步壓降成本的策略，當年7月下旬開始，7＃高爐所用焦炭熱強度逐步降低；9月下旬原計劃40d的焦化干熄焦年修受影響，延期至60d，同時部分焦煤未按期到貨，焦煤配比多次調整，焦炭質量穩定性較差。 在焦炭質量變化期間，高爐積極采取應對措施，摸索出與焦炭質量降低后匹配的基本操作制度，根據爐況運行水平確定合理的操作參數，爐況保持了基本穩定順行。12月初焦炭質量逐步恢復正常后，高爐快速、穩步強化，產量和指標恢復至正常水平。
1 焦炭質量調整過程
1.1 2022 年7月高爐爐況運行情況
由于酒鋼周邊原燃料條件有限，7＃高爐入爐品位 53.5％，入爐堿負荷7 ～8kg ／t，長期壓差在190 ～195kPa，為提高鼓風動能、開放中心氣流，高爐大修時設計風口數量26 個，風口間距1341mm，與國內同級別高爐相比，風口間距偏大，高爐風口帶活躍難度增加。 為進一步發揮產線產能優勢、最大限度爭取風量，7＃高爐采取中心加焦的裝料制度，減小中心區域的礦焦比，增加中心氣流強度，形成倒V形軟熔帶，提高料柱的透氣性；由于中心氣流中CO含量高，焦炭的溶損少，顆粒進入爐缸時保持較大的粒度，提高死焦堆的透氣透液性［1］ 。
7＃高爐在借鑒同級別高爐的基礎上，為解決風口帶活躍難度大、長期存在風口破損的難題，下部送風制度采取“大面積、加長度”的調劑原則，至2022年7月進風面積基本穩定在 0.3452～0.3462m2 ，風口平均長度在552 ～555 mm，爐況穩定性較上半年有所改善。 2022年 7月份高爐運行情況見表1。
由表1可知，7月高爐風量4550～4610m3 ／min （主要受限產影響），鐵水物理熱在1500 ℃ 以上，鼓 風動能 110kJ／s以上，爐缸熱制度基本穩定可控，高爐上部、下部調劑匹配，全月未發生難行、懸料等生產事故。
1.2 焦炭質量調整前各指標控制
焦炭強度對高爐的影響主要體現在下述幾個方面［2］ ：
⑴隨爐料下降、焦炭承受的爐料重量越來越大，強度差的焦炭易被爐料擠壓破碎，小粒度焦炭占比增加，軟熔帶焦層勢必變薄、煤氣通透能力變差、壓差升高；
⑵堵塞大顆粒物料的空隙，阻止高熱量還原煤氣流的通過，造成部分物料在上部塊狀帶很難加熱還原。 當這部分物料達到軟熔帶開始融化時，剩余的氧化物需直接還原去除，導致焦炭直接還原消耗量增加，固體焦層的厚度下降，軟熔帶氣窗煤氣流的通透能力下降；
⑶隨著強度的下降，進入爐缸的焦炭粒度也會下降，導致爐缸死焦堆的孔隙度變差，透液性和爐缸活躍程度下降，渣鐵液無法穿過死焦堆的焦炭縫隙流向鐵口，只能沿爐缸圓周流向鐵口，造成環流侵蝕加重，對爐缸炭磚的象腳侵蝕加重；
⑷爐缸焦炭死料堆的清潔度指數變差，導致爐缸焦堆透液性差，此種條件下鐵水 Si含量升高，鐵水黏度大、爐渣中MgO／Al2O3偏低，爐渣流動性下降，造成爐底中心溫度下降、爐缸邊緣溫度升高、回旋區逐步萎縮、鐵口深度變淺等異常狀況。
為保證爐況穩定順行，酒鋼7＃高爐對焦炭質量有較為嚴格的要求，見表2。
由表2中可知，酒鋼 7＃高爐焦炭質量控制要求基本正常，但受制于外部焦煤供料影響，所用焦炭各項指標波動幅度較大。
2022 年1—7月焦炭質量基本保持穩定，但焦炭熱強度包括反應性（CRI）和反應后強度（CSR）呈逐步劣化趨勢，見表3。
從表3中可以看出，焦炭 CRI由年初的 22％左右升高至 24.5％左右，CSR 由年初的 69％左右降低至 65％左右，焦炭成本也呈大幅度下降趨勢。 為了積極應對焦炭質量逐步變化對高爐的影響，7＃高爐從爐內調劑和外圍延伸管理上入手，經營生產未出現較大波動。
1.3 焦炭質量調整后各指標控制
從 2022 年 7月酒鋼 7＃高爐焦炭進行質量調整，主要分為三個階段：
第一階段：7月下旬在焦炭灰分、硫分、冷強度基本保持不變的情況下，小幅度提高 CRI和降低1％ ～2％CSR。
第二階段：9月下旬焦爐干熄焦進行年修，原計劃40d 受影響延期至60d，在此期間焦炭水分大幅度上升，焦炭冷強度特別是M10上升明顯，最高在8.0％左右，焦炭粒度＜25 mm由之前的＜5％上升至9％ ～10％，焦炭質量劣化明顯。
第三階段：從10月下旬原燃料汽車運輸受阻，部分主焦煤庫存緊張，焦爐根據現有煤種調整各焦煤配比，焦炭質量頻繁變化，穩定性一般。
至 11 月底干熄焦年修結束，焦炭質量呈逐步好轉趨勢，原燃料到貨情況也有所緩解，焦爐及時進行調整，12月中旬開始焦炭質量逐步恢復至7月水平，見表 4。
2 爐況調劑應對過程
2.1 焦炭質量調整后爐況調劑原則
⑴料制、焦炭負荷調整：宜采取穩定邊緣氣流的措施，后通過增加風量達到開放中心氣流，同時配合調整焦礦平臺穩定兩股氣流分布，短期內采取較小批重、較輕負荷的措施穩定壓量關系、維持爐況順行。 煤氣利用率等參數控制與入爐原燃料質量匹配，以穩定、避免大幅度波動為原則，必要時可以通過定風量措施穩定參數。
⑵下部送風制度調整：根據爐況運行狀況和參數變化趨勢，進風面積應適當縮小，風口平均長度根據邊緣氣流穩定性調整，宜小幅度減少。 下部送風制度調整是爐況調劑的關鍵，確保煤氣流初始分布合理，避免高溫區頻繁移動，穩定爐缸熱制度。
⑶熱制度、造渣制度：提高爐溫 0.05％ ～ 0.10％，提高鐵水溫度至1500 ℃ 以上，爐渣二元堿度按照中限進行控制，根據入爐硫負荷變化小幅度提高鐵水硫磺。 提前、小幅度調劑煤量、燒結礦配比等參數，最大限度穩定熱制度和造渣制度，合理安排出鐵頻次，確保渣鐵排凈。
⑷工藝參數控制：在保證鼓風動能滿足120 kJ／ s的基礎上，根據壓差和熱風壓力水平控制風量，不過分追求大風量。 按照煤比≯140kg ／t控制煤量，并根據煤量確定匹配的富氧量。 風溫在爐況接受的前 提下保證 1200 ℃ 以上，其它操作參數根據爐況變化每日進行調整，對爐況操作日志進行更新。
⑸總結分析爐況日變化情況，制定有效的調整措施，加強日常操作監管，穩定控制參數，穩定爐況。
⑹加強原燃料質量管理，跟蹤來料焦炭粒度和入爐粉末變化，跟蹤爐料配比和冶金性能變化，及時調整應對原燃料質量變化，穩定爐況。
2.2 焦炭質量調整后爐況變化趨勢
焦炭發揮的發熱劑、還原劑的作用可以部分地被煤粉等噴吹物替代，但支撐料柱的作用卻無法替代，高爐仍然需要相當數量的焦炭才能維持正常生產，焦炭質量須保障，當焦炭質量降低，特別是熱強度、粒度等指標降低后，對爐況的影響是多方面的。
一方面中心焦柱的穩定性變差，易造成中心焦柱肥大、焦炭粒度降低，進而導致爐缸活躍性變差，環流加劇，對高爐長壽、低耗等方面都造成較大影響，也直接體現在爐芯溫度的變化。 另一方面焦炭骨架作用減弱后，造成軟熔帶根部不穩，高溫區頻繁波動，表現為壁體溫度頻繁波動，一定程度上增加了風口破損的風險。 為壓降成本焦炭質量調整時原料質量同樣變差，從8月份開始入爐堿負荷持續上升，最高時達到 8kg／ t，大幅度上升的堿負荷對入爐焦炭造成額外的溶損，對爐況的影響也更大、時間更長，所以雖然焦炭調整時間短但爐況恢復到正常水平耗時較長，爐芯溫度變化見圖1。
從圖1中可知，焦炭質量調整初期爐況無明顯變化，爐芯溫度波動不大，隨著干熄焦年修濕熄焦入爐爐況穩定性變差，爐內頻繁出現滑料和崩料等異常爐況，爐芯溫度相應開始出現下降（最低 431.6 ℃），后期隨著高爐調劑手段發揮作用，爐芯溫度逐步止跌并緩慢恢復至正常水平。
選取 6進 6出的鑄鐵冷卻壁 7段（爐腹）、8段（爐腰）、9 段（爐身下部） 三段壁體溫度作為樣本，從圖2 中可以看出，焦炭質量調整后高溫區頻繁波動，特別是爐腹、爐身下部區域，頻繁的滑料、塌料造成爐內氣流穩定性變差，進而導致風口區域頻繁出現生降，削弱了高爐調劑的效果。
2.3 焦炭質量調整后爐況應對注意事項
⑴要摒棄“大風治百病”的錯誤理念，不能罔顧焦炭質量調整的不利局面而過分爭取風量，風量須根據壓量關系來定，在確保鼓風動能達標，低熱風壓力、低壓差狀態下適當控制風量。 焦炭質量調整前風量控制 4700～ 4750m3／ min，在爐況應對過程逐 步調整4500→4550→4600m3 ／ min，在爐況接受的前提下逐步爭取風量。
⑵煤氣利用率是礦石與煤氣流交換的結果，其數值高低既表明兩股氣流的分布情況，也表明原燃料質量的整體水平。 焦炭質量調整前煤氣利用率基本維持在 42％ ～43％，8—11 月根據爐況和原燃料條件暫時將煤氣利用率修正為 40％ ～41％。
⑶穩定爐缸熱制度和造渣制度，尤其是在焦炭質量調整后上限爐溫增多，下限爐溫也增多。 在焦炭質量調整期間須對熱制度限高、提低、穩中，從穩定性上入手，硅偏差控制≯0.120，熱制度穩定后逐步去穩定造渣制度，進而穩定爐缸透氣、透液性。
⑷摸索匹配的下部送風制度和上部裝料制度，焦炭質量調整后料柱透氣性變差，易出現局部煤氣流過分發展的情況，料尺工作變差，壓量關系也波動頻繁，上部裝料制度通過縮小焦礦平臺較差、小批重、輕負荷等措施應對，相應的下部送風制度也要進行調整：適當縮小面積、減短風口長度。 7＃高爐進風面積、風口平均長度由焦炭質量調整前的 0.3452m2、 552 mm 逐步過渡至 0.3412m2 、550mm，后續隨著焦炭質量恢復又回歸正常。
3 結語
⑴焦炭質量調整后爐內應避免多次、小幅度調劑，避免影響擴大，當爐缸出現欠熱的征兆時措施一 次到位。
⑵焦炭質量調整后應對原料質量重點關注，特 別是入爐堿負荷等劣化焦炭質量的因素。
⑶總結焦炭質量調整期間爐內各參數變化趨勢和各階段爐況調整的措施，并固化為實操性標準。
⑷焦炭質量調整須以高爐爐況穩定順行為重點，過分降低焦炭質量，忽視高爐爐況波動對生鐵成本的影響是不可取。
參考文獻：
［1］ 滕召杰，程樹森，趙國磊．高爐中心加焦對氣流分布及煤氣利用的影響［Ｊ］．鋼鐵研究學報，2014，26（12）：9?14．
［2］ 周傳典．高爐煉鐵生產技術手冊［Ｍ］北京：冶金工業出版社，2002．