貢連成
1 前言
裝料制度是高爐重要的基本操作制度之一,它與下部調劑制度相結合,決定著高爐內煤氣的分布和利用水平。在一定的原料和設備條件下,與熱制度、造渣制度組成高爐穩定、順行、高產、優質、低耗、長壽的必要和充分條件。
當前,我國容積在500m3以上的高爐基本采用無鐘爐頂。300--500 m3的高爐也大部分采用此種裝料設備。因此,研究無料鐘爐頂的布料規律,對進一步改善高爐的運行狀況,提高高爐的技術經濟指標,有著重要的現實意義。本文根據近幾年對一些高爐無鐘爐頂布料方法的觀察和親身實踐,提出一些看法,供同行參議。
1.1 理想的爐況
理想的裝料制度,目的是創造長期穩定順行的爐況。此種爐況應符合下述基本要求:
① 爐缸全面活躍,特別是中心。
② 料柱透氣性好,壓量關系正常,透氣性指數適當。
③ 煤氣利用好。
④ 在正常的爐渣堿度下,脫S效率高。
⑤ 接受風量,在較高冶煉強度下爐況順行穩定,極少懸料、崩料。
⑥ 爐壁無粘結,無過快侵蝕,風口破損少。
目前,國內許多高爐達到上述要求,長期穩定順行。據筆者所知,首鋼的4座2000-2500 m3 級高爐已接近40個月,萊鋼的兩座1880 m3高爐也已維持了十幾個月穩定順行。而寶鋼的特大型高爐一向是穩定順行的典范。在中型高爐中,如河北國豐的5座450 m3高爐,也能作到長期穩定順行,并創造出很好的技術經濟指標。
1.2 理想的煤氣分布
從高爐操作角度出發,爐況長期穩定順行必須具備理想的煤氣曲線-------“喇叭花”形煤氣曲線。其特點是:
① 爐喉5點CO2分析:“喇叭花”形曲線的核心是中心通暢,要求CO2曲線中心低于邊緣3—5個百分點,尖峰在2—3點間。
② 十字測溫:中心溫度500--600℃,邊緣>100℃。中心溫度低于500℃,顯示中心煤氣通路不暢,并且煤氣中的鋅蒸汽可能凝結下沉,在爐內形成循環富集。但也不宜過高(如>650℃),形成中心過吹,使煤氣利用變差,而造成爐涼。邊緣溫度過低時,雖然煤氣利用好,但爐墻溫度過低,一旦爐況波動,可能造成粘結;而且,低于100℃時,爐料和煤氣中的水蒸汽可能冷凝,也對爐壁不利。
③ 爐頂紅外成像:中心明亮,有一定區域。呈“明火狀”,并有一定力度。“火光如炬”。
“喇叭花”形煤氣曲線符合“邊緣穩、中心活”的煤氣分布原則。既能使煤氣的熱能和化學能得到充分利用,又能保持煤氣的兩條通路,有利于爐況穩定順行。
1.3 創造“喇叭花”形煤氣曲線的方法
① 爐料。“喇叭花”形煤氣曲線邊緣是比較重的,要求較好的爐料條件。要求焦碳強度、特別是反應后強度較高,使料柱透氣性和高爐下部透液性良好。燒結礦性能好,粉末少,還原粉化率低,在塊狀帶保持良好的透氣性;還原性好,并且含鐵量較高,減少渣量。
② 較高的風速(動能)和較長的風口。創造“喇叭花”形煤氣曲線,合理的送風制度是基礎。在風口前形成較長的循環區,使煤氣的初始分布向中心延伸,減少中心死料柱,改善爐缸中心的透氣性和透液性,對形成“下活,上穩”的格局是非常重要的。
③ 合理的裝料制度。在合理的送風制度的基礎上,配合以適當的裝料制度,才能在上下部調劑上組成“喇叭花”形煤氣曲線的充分條件。這是本文討論的重點。
下文主要討論在無料鐘爐頂上,采用“大α角.大礦角”裝料方法,創造“喇叭花”形煤氣曲線,達到高爐長期穩定順行的有關問題。
2 “大α角.大礦角”裝料方法顯示布料理念的變化
“大α角.大礦角”裝料方法是首鋼煉鐵工作者根據該廠2號高爐的實踐首先提出來的。意在使用大α角的同時,特別強調增大礦角的作用。近幾年國內一批高爐也在實踐著這種裝料方法并取得良好的經濟技術指標。下面闡述筆者對“大α角.大礦角”的觀察與思路。
筆者認為,“大α角.大礦角”布料方法顯示了布料理念上的變化,特點是:
① 中心不是多加焦而是少加礦。傳統的高爐布料方法為了打通中心通路,多采用向高爐中心多布焦碳的辦法。有些高爐除正常角位外,還將10-20%的焦碳集中布向中心。但整體的礦石和焦碳角位不大,2000 m3級高爐最大角位的礦石落點與爐墻的距離往往達到1m左右,因此邊緣比較發展。同時由于小角位礦石過于偏向中心,所以中心通路不理想。新的布料理念是加大α角,特別是加大α礦,使爐喉布料的礦石環帶整體外移。較理想的礦石環帶布在爐喉外沿“半徑之半”以外。也就是所有的礦石角位分布在距爐喉中心1/2半徑以外的環帶內。一般最靠近中心的布礦點與爐喉中心的距離達到爐喉半徑的60—65%。在這種情況下,爐喉中心無礦石落點的區域,占爐喉面積的36—42%,考慮到礦石會從堆尖向中心滾落,爐喉中心沒有礦石的區域可能占爐喉面積的20—25%左右。
② 焦碳角位數多于礦石,各角位上的焦碳環數傾向于平均分配。這樣更有利于在靠近爐喉邊緣處形成焦碳平臺,而煤氣流微調靠調整不同角位的礦石環數來完成,使邊緣和中心負荷的調整更為靈活、準確。
人們希望集中布向爐喉中心的焦碳起“焦壩”作用,阻擋礦石特別是球團礦流向中心。筆者認為,如果礦石環帶距離中心足夠遠,而且球團礦主要布在邊緣時,流向中心的礦石不會多。因此,當使用“大α角.大礦角”布料方法時“焦壩”的作用有限。
③ “大α角.大礦角”意味著焦角和礦角同時加大,焦炭與礦石的分布同時向爐喉邊緣外移。一般情況下,為了形成足夠的邊緣負荷,最大的礦角大于最大焦角一個角位(2--30),或二者同角。只有在原料條件較差的高爐上,最大焦角才大于礦角。為了使中心有足夠的焦碳,在靠近爐喉中心部位沒有礦石的角位上,保持1—3個焦碳角位(以下稱空焦角位)。最小的焦碳角位應接近中心。
④ “大α角.大礦角”布料方法因礦焦角位同時加大,并不會造成邊緣負荷過重。一般情況下,裝料制度向“大α角.大礦角”過度時期,應保持邊緣負荷不變,使高爐容易接受。待中心通暢,爐況順行得到保證后,自然會出現加重邊緣的條件。
⑤ 礦石環帶應有一定寬度,表現為最大和最小礦角的角差。在一定的礦石批重下,較寬的礦石環帶使礦層變薄,有利于改善料柱透氣性,穩定煤氣流并提高煤氣利用水平。
3 “大α角、大礦角”實例
近年,不少高爐采用“大α角.大礦角”布料方法后,順行改善,技術經濟指標提高。下面就筆者親歷和收集到的信息舉例說明。
在本文的敘述中,引入如下概念,統稱“布料參數”用以分析裝料制度的特點:
L:最大礦角(α)礦石落點與爐墻的距離;
l:最小礦角(α)礦石落點與爐喉中心的距離;
Bi:最小礦角礦石落點與中心距離和爐喉半徑之比;
CH:礦角差(α礦最大-α礦最小);
K:礦石環帶寬度(α礦最大與α礦最小礦石落點距離)。
Fb:邊緣負荷(最大礦石角位的礦石重量與≥α礦最大的焦碳角位上的焦碳重量之比。
Fz:中心負荷(最小礦石角位的礦石重量與≤α礦最小的焦碳角位上的焦碳重量之比)。
B2:空焦角位比(<α礦最小的焦碳角位上的焦碳環數與全部焦碳環數之比)。
3.1 萊鋼1#1880m3高爐
該高爐從2005年10月開始爐況一直不佳。表現為不接受風量,且產量在3800-4200噸間徘徊,燃料比高。雖試用多種裝料制度,直到2006年2月,未見根本好轉。直到2006年3月3日開始試用“大α角、大礦角”布料方法。表1分4個階段描述裝料制度的變化和各階段的布料參數,以及各階段有代表性的技術經濟指標。
表1 萊鋼1#1880M3高爐試用“大α角、大礦角”情況
|
裝料制度 |
布料參數 |
技術經濟指標 |
||||||||||||
礦批 |
料線 |
布料矩陣 |
L |
l |
β1 |
CH |
K |
Fb |
Fz |
B2 |
平均日產(t) |
焦比 |
煤比 |
燃料比 (含焦丁) (Kg) |
|
(t) |
(m) |
|
(m) |
(m) |
(%) |
度 |
(m) |
|
|
(%) |
(Kg) |
(Kg) |
|||
基準期19-24/2-06 |
38 |
1.75 |
α0 37 36 345 33 29 17 |
1.0 |
2.20 |
56.41 |
5.5 |
0.70 |
2.48 |
1.10 |
41.7 |
4205 |
479 |
35 |
530 |
J 1 3 2 2 2 3 |
|||||||||||||||
α0 36 34 32 305 |
|||||||||||||||
3 3 2 2 |
|||||||||||||||
第一階段4-8/3-06 |
44 |
1.7 |
α0 395 38 365 345 32 26 18 |
0.59 |
2.40 |
61.54 |
7.5 |
0.91 |
2.20 |
0.94 |
31.3 |
4555 |
|
|
|
J 3 2 2 2 2 2 2 3 |
|||||||||||||||
K 2 2 3 2 2 |
|||||||||||||||
第二階段18-20/3-06 |
41 |
1.7 |
α0 41 395 38 365 345 33 32 26 18 |
0.35 |
2.53 |
64.87 |
8.0 |
1.03 |
3.3 |
0.83 |
33.3 |
4773 |
472 |
64.5 |
551 |
J 2 2 2 2 2 2 2 2 2 |
|||||||||||||||
K 2 2 2 2 2 1 |
|||||||||||||||
第三階段1-25/9-06 |
50-52 |
1.7 |
α0 445 43 41 395 38 365 35 32 26 |
0 |
2.76 |
70.77 |
9.5 |
1.14 |
19.4 |
0.81 |
35.3 |
5390 |
350 |
140 |
515 |
J 1 2 2 2 2 2 3 3 |
|||||||||||||||
K 1 2 2 2 2 2 1 |
|||||||||||||||
第四階段25-27/2-07 |
48 |
1.7 |
α0 42 40 38 36 335 32 |
0.23 |
2.57 |
65.9 |
8.5 |
1.1 |
7.70 |
0.83 |
27.8 |
5143 |
344 |
134 |
512 |
J 3 2 2 2 2 5 |
|||||||||||||||
K 4 3 2 2 1 |
從表1可以看出,最初兩個階段,在不到一個月的時間內, 外移5°,
的礦石落點外移0.65米,α礦最小的礦石落點外移0.33米,礦石環帶寬度增加0.33米,從
>
變為同角。由于焦角和礦角同時外移,邊緣負荷變化不大。重要的是,布向中心的礦石明顯減少,即l和B1增加較多,中心負荷也有所下降,從而中心通路被打開。所以隨著料制的改變,順行情況明顯好轉,風量增加。與基準期比較,兩個階段平均產量分別提高350t和560t。在這兩個階段,燃料消耗不降反升,是因為此期間正進行粗粒度煤粉試噴,煤粉參數處于調整過程中,風溫和負荷都留有比較大的余地之故。
在初試成功以后的幾個月內,萊鋼1#1880M3高爐又逐步加大礦角,爐況和指標也進一步改善。8、9月份“大α角、大礦角”布料方法達到極致,表1中第三階段可作為代表。此時的礦石落點與爐墻的距離為0,
大于
1.5度。在第三階段雖然采用了加大礦角差、加寬礦石環帶寬度、拓寬中心無礦區的范圍等分散負荷、促進順行的措施,但邊緣負荷仍高達19.4,并且由于礦石落點已碰到爐墻,礦石粉末堆積在爐墻邊緣,所以盡管9月份平均日產達到5390t,創歷史最好水平,但終因邊緣過重,順行變差,時有崩料發生。因此從10月份開始,又將
收到42°、礦角同角、邊緣焦炭也有所增加。同時,將中心26°處的焦炭集中到32°,布5環,加大“焦壩”作用,這就是表1中的第四階段。這一改變之后,爐況出現持續順行局面,平均日產大于5000t。此期間粗粒度噴煤已獲成功,焦比穩定在350Kg左右,燃料比較基準期下降約20Kg。
總之,萊鋼1#1880M3高爐自2006年3月份試用“大α角、大礦角”布料方法以來,到2007年4月爐況順行、高產低耗的局面已持續了13個月。
萊鋼2#1880M3高爐在1#料制試驗成功之后,也隨之改變,并且亦步亦趨,也取得同樣好成績。
在這段時間內,萊鋼1#1880m3高爐的煤氣曲線基本達到了前文講述的“喇叭花”形曲線的要求。表2列出萊鋼兩座高爐爐頂十字測溫有代表性的結果。
表2 萊鋼1#、2#1880m3高爐十字測溫(℃)(四個方向平均值)
|
邊緣 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
中心 |
1# 3月/07年 |
101 |
70 |
52 |
75 |
114 |
246 |
368 |
530 |
2# 3月/07年 |
116 |
108 |
79 |
61 |
66 |
216 |
275 |
522 |
3.2 河南濟(源)鋼5#450m3高爐
濟(源)鋼煉鐵廠5#450m3高爐的原燃料條件不算好,入爐品位56.5%左右,燒結礦質量不佳,TFe=53.9%,SiO2>6.5%,堿度1.76,合格率74.27%,轉鼓強度只有66.32%,焦炭全部外購,質量一般。但他們的高爐生產還是取得了很好的成績,特別是強化水平較高。2006年3月份利用系數3.55。但順行情況不好,崩料頻繁,一般每天1~3次,有一半左右的天數發生連續崩料。燃料比較高,噸鐵550Kg以上。2006年4月10日開始進行“大α角、大礦角”布料試驗。表3列出基準期(3月份)和試驗階段的裝料制度、布料參數和技術經濟指標。
表3 濟(源)鋼5#450M3高爐的試用“大α角.大礦角”情況
|
裝料制度 |
布料參數 |
技術經濟指標 |
|||||||||||||
礦批 |
料線 |
布料矩陣 |
L |
l |
β1 |
CH |
K |
Fb |
Fz |
B2 |
平均日產(t) |
利用系數(T/m3.d) |
焦比 |
煤比 |
燃料比 |
|
(t) |
(m) |
|
(m) |
(m) |
(%) |
度 |
(m) |
|
|
(%) |
(Kg) |
(Kg) |
(含焦丁Kg) |
|||
基準期 3月/06年 |
22.2 |
1.4 |
α0 31 29 27 23 |
0.94 |
1.19 |
51.7 |
4 |
0.17 |
2.74 |
4.11 |
20 |
1598 |
3.55 |
402 |
125 |
553 |
J 3 3 2 2 |
||||||||||||||||
α0 30 28 26 |
||||||||||||||||
K 3 4 3 |
||||||||||||||||
第一階段11-20/4-06 |
22.2 |
1.4 |
α0 33 31 29 28 24 |
0.71 |
1.28 |
55.7 |
5 |
0.31 |
4.49 |
3.37 |
20 |
1718 |
3.82 |
389 |
126 |
529 |
J 3 3 2 2 2 |
||||||||||||||||
K 3 4 3 |
||||||||||||||||
第二階段21-30/4-06 |
22.2~19.5 |
1.4 |
α0 385 36 33 30 27 24 |
0.59 |
1.36 |
59.1 |
6 |
0.35 |
5.2 |
2.31 |
33.3 |
1775 |
3.945 |
379 |
124 |
518 |
J 2 2 2 2 2 2 |
||||||||||||||||
K 3 3 2 |
||||||||||||||||
最佳24-30/4-06 |
22.2~19.5 |
1.4 |
α0 385 36 33 30 27 24 |
0.59 |
1.36 |
59.1 |
6 |
0.35 |
5.76 |
2.19 |
38.5 |
1788 |
3.973 |
370 |
124 |
508 |
J 2 2 2 2 2 3 |
||||||||||||||||
K 3 3 2 |
||||||||||||||||
1-24/5-06 |
19.8 |
1.4 |
α0 36 33 30 27 24 |
0.59 |
1.36 |
59.1 |
6 |
0.35 |
7.12 |
2.03 |
41.7 |
1708 |
3.80 |
367 |
150 |
525 |
J 3 2 2 2 3 |
||||||||||||||||
K 3 3 2 |
從表3可以看出,經過兩個階段試驗,增加5°,
的礦石落點外移0.35米,
的礦石落點外移0.17米,與中心的距離和半徑之比從不到51.7%提高到接近60%,空焦角位比從20%增加到35%。礦角差從4°擴大到6°,礦石環帶寬度從0.17m拓寬到0.35m。隨著順行改善和平均焦炭負荷提高,邊緣負荷從2.74提高到7.2,中心負荷從4.11降低到2.03,使中心和邊緣的關系趨于合理。這些布料參數的變化,在爐況上的表現是中心明顯放開。雖然邊緣負荷相對加重,但順行明顯改善。高爐中心通暢從爐頂紅外攝像得到直接驗證。基準期時,料面漆黑一片,試驗期則中心明亮。
5#高爐中心放開后,崩料明顯減少。崩料減少還與礦批縮小有關。據分析,該高爐以前選用的礦石批重過大,22.2t的礦批在爐喉的料層厚度達到0.786m,超過許多大型高爐,導致爐內散料帶透氣性欠佳,并且中心布礦太多也不利于打開中心通路。目前該高爐礦批已縮到18t,崩料基本消失。
濟(源)鋼5#高爐通過試驗,最佳階段利用系數達到3.973,平均日產比基準期提高190t,焦比下降32Kg,燃料比降低45Kg。
3.3 邯鋼5#2000m3高爐
邯鋼5#2000M3高爐2005年6月大修,容積從1260M3擴大到2000m3.,爐喉直徑8m。7月10日開爐。投產初期角較小,
在40°左右,高爐不接受風量。經分析認為,主要原因是
角過小。因該高爐布料溜槽較短,當料線為1.5m時,
要達到56°,礦石落點才能碰到爐墻。因此,在治理爐況過程中,逐步加大
角。到10月份初見成效。此時,
和
都已用到48.5°。進入2006年進一步加大
角,到3月份
達到53°,高爐出現高產順行的局面。在10個月內沒有發生懸料和崩料。從開爐起16個月只破損1個風口。表4列出邯鋼5#高爐2006年1-10月和10月份的主要指標。
表4 邯鋼5#高爐2006年1-10月和10月份主要指標
時間 |
平均日產 |
利用系數 |
焦比 |
煤比 |
焦丁 |
燃料比 |
(t) |
(t/m3.d) |
(kg) |
(kg) |
(kg) |
(kg) |
|
2004年1-10月 |
5024 |
2.512 |
354 |
144 |
37 |
535 |
2004年10月 |
5066 |
2.533 |
356 |
140 |
39 |
535 |
10月份以后,在不變的情況下,增加最大礦角的礦石環數,使邊緣負荷進一步加重。加之在冶煉低硅鐵過程中爐渣堿度偏高。在渣中Al2O3不高的情況下(10月14.59%,11月13.63%),10月和11月R2=1.25和1.28,R3=1.513和1.564,R4=1.023和1.076。并且在原料不平衡時,高爐裝入了一些強度差、粉末多的燒結礦和球團礦。因此在11月末,高爐因爐墻粘結而出現難行。表5列出邯鋼5#高爐在擴大
角過程中的幾種裝料制度和布料參數。
表5 邯鋼5#2000M3高爐裝料制度變化情況
時間 |
裝料制度 |
布料參數 |
|||||||||
礦批 |
料線 |
布料矩陣 |
L |
l |
B1 |
CH |
K |
Fb |
Fz |
B2 |
|
(t) |
(m) |
(m) |
(m) |
(%) |
(度) |
(m) |
|
|
(%) |
||
2005年9月 |
43 |
1.5 |
α0 45 43 40 365 33 285 22 |
0.94 |
2.22 |
55.5 |
9 |
0.84 |
2.86 |
2.14 |
41.7 |
J 3 2 1 1 1 2 2 |
|||||||||||
K 2 3 3 3 |
|||||||||||
2005年10月 |
48 |
1.5 |
α0 48 45 43 40 365 33 285 22 |
0.76 |
2.22 |
55.5 |
12 |
1.02 |
4.96 |
1.0 |
30.8 |
J 2 2 2 2 1 1 1 2 |
|||||||||||
K 2 3 3 3 1 |
|||||||||||
2006年1月 |
51 |
1.5 |
α0 50 48 455 43 40 365 33 28 |
0.54 |
2.55 |
63.8 |
10 |
0.91 |
5.28 |
1.76 |
33.3 |
J 2 2 2 2 2 1 2 2 |
|||||||||||
K 3 3 3 3 3 1 |
|||||||||||
2006年3月 |
53 |
1.5 |
α0 53 505 48 455 43 40 365 33 |
0.26 |
2.55 |
63.8 |
13 |
1.19 |
9.9 |
1.98 |
23.1 |
J 2 2 2 2 2 1 2 |
|||||||||||
K 2 2 2 2 2 2 2 |
|||||||||||
2006年10月 |
53 |
1.5 |
α0 53 505 48 455 43 40 365 33 |
0.26 |
2.55 |
63.8 |
13 |
0.84 |
13.72 |
1.5 |
28.6 |
J 2 2 2 2 2 1 3 |
|||||||||||
K 3 3 2 2 2 2 |
邯鋼5#高爐穩定順行時期的裝料制度和布料參數與萊鋼高爐極為相似,而且兩座高爐都曾用過邊緣負荷較重的裝料制度,并在該時段取得超常的好指標。不同的是萊鋼1#1880m3高爐在爐況出現不良反應后及時做了調整,而邯鋼在高峰時期則因用料和堿度使用不當導致爐況失常,可見“大角、大礦角”布料方法的使用也要有“度”,在取得好成績后,高爐順行可能接近“邊緣化”,操作人員應慎重應變,才能保持高爐長久穩定順行。
3.4 河北國豐
河北國豐鋼鐵公司煉鐵廠南區有5座450m3高爐,近年來技術經濟指標一直是國內同類型高爐中的佼佼者。歷年來,5座高爐采用同樣的操作制度,都維持了穩定順行的爐況,指標也出奇地類似,說明他們的基本操作制度比較成熟、合理,與原料條件相適用。表6是該廠2006年1-10月全場平均指標和下面將要加以分析的3#和4#高爐的指標。
該廠高爐無料鐘布料的使用是很好的,3#、4#高爐的裝料制度和布料參數見表7。
表6 國豐450m3高爐2006年1-10月指標
|
利用系數 |
焦比 |
煤比 |
燃料比 |
CO2 |
風溫 |
入爐品位 |
[Si] |
[S] |
優質品率 |
(t/m3.d) |
(kg) |
(kg) |
(kg) |
(%) |
℃ |
(%) |
(%) |
(%) |
(%) |
|
全廠 |
3.823 |
388 |
157 |
545 |
18.63 |
1130 |
58.53 |
0.34 |
0.02 |
91.2 |
3# |
3.849 |
397 |
153 |
550 |
18.34 |
1101 |
58.21 |
0.33 |
0.022 |
89.2 |
4# |
3.894 |
388 |
155 |
543 |
18.21 |
1135 |
58.24 |
0.33 |
0.019 |
92.24 |
表7 國豐3#、4#高爐的裝料制度和布料參數
爐別 |
裝料制度 |
布料參數 |
|||||||||
礦批 |
料線 |
布料矩陣 |
L |
l |
B1 |
CH |
K |
Fb |
Fz |
B2 |
|
(t) |
(m) |
(m) |
(m) |
(%) |
(度) |
(m) |
|
|
(%) |
||
3# |
15 |
1.2 |
α0 34 32 30 29 27 26 23 22 16 |
0.16 |
1.47 |
67 |
11 |
0.57 |
2.75 |
4.12 |
27.3 |
J 3 3 2 2 1 |
|||||||||||
K 2 3 3 3 |
|||||||||||
4# |
15 |
1.2 |
α0 33 32 30 29 27 26 23 22 |
0.22 |
1.47 |
67 |
10 |
0.51 |
4.25 |
4.25 |
27.3 |
J 3 3 2 3 |
|||||||||||
K 2 3 3 3 |
從表7可以看出,國豐高爐的爐頂布礦是十分靠近爐墻的,符合“大α角、大礦角”的布料特點,礦石環帶布在爐喉半徑距中心67~90%的范圍內,與國內同類型高爐比較是很突出的,但順行情況良好,這得益于:① 礦石角差大,礦石環帶寬,雖然礦批不小,但料層較薄,料柱透氣性好;② 雖然布料十分接近爐墻,但邊緣負荷不重,較好的保持了兩條通路;③ 爐料質量好,該廠燒結礦轉鼓強度75~76%,入爐<5mm的粉末2~2.5%,>10mm的在82%以上,為很多大型高爐所不及。
3.5 江西萍鋼
江西萍鋼二分廠3#高爐,2007年11月試驗從單環布料轉為多環,取得明顯效果(見表8)
表8 萍鋼二分廠3#高爐多環布料試驗
|
平均日產量(T) |
焦比(㎏) |
煤比(㎏) |
焦丁(㎏) |
風濕(℃) |
[Si] (%) |
[S] (%) |
CO2 |
R2 |
礦批(T) |
料線(M) |
矩陣 |
基準期 14-18/11-07 |
1206 |
473 |
130 |
- |
1034 |
.81 |
.048 |
15.51 |
1.127 |
13 |
1.2 |
C30 c31 27 31 單環а → → 0=8 0=9 =9 |
試驗期 20-26/11-07 |
1425.7 |
446 |
127 |
- |
1055 |
.65 |
.034 |
16.08 |
1.144 |
14.5 |
1.2 |
36 33 30 27 23 аc 2 2 1 2 3 0 3 5 2 |
12月/07 上旬 |
1642 |
395 |
135 |
5 |
|
.48 |
.030 |
|
1.15 |
14.5 |
1.2 |
C 1 2 2 2 3 а 3 5 2 k 4 4 9 |
該高爐近一年多一直生產不好,2007年1~10月份平均日產1255.9噸,試驗中出現的轉機是令人鼓舞的。
3.6 其他不同容積高爐的裝料制度
表9列出不同企業容積從3200m3到450m3的7座高爐在爐況順行,技術經濟指標較好時采用的裝料制度和布料參數。目的是觀察他們無料鐘布料的共同規律。
表9 各種容積高爐的裝料制度和布料參數
高爐 |
裝料制度 |
布料參數 |
技術經濟指標 |
備注 |
||||||||
礦批 |
料線 |
布料矩陣 |
CH |
Fb |
Fz |
B2 |
利用系數 |
焦比 |
煤比 |
燃料比 |
|
|
(t) |
(m) |
(度) |
|
|
(%) |
(t/m3.d) |
(kg) |
(kg) |
(kg) |
|||
武鋼6# 3200m3 |
70-85 |
|
環位10 9 8 7 6 5 1 J 2 2 2 2 2 4 K 3 3 3 2 2 2 Ks 3 3 |
5環位 |
18.11 |
1.46 |
28.6 |
2.563 |
338 |
163 |
501 |
1.2005年9月數據 2.ks為小粒度燒結礦,占燒結礦的30% |
馬鋼2# 2500m3 |
60 |
|
環位:10 9 8 7 6 1 a 46 44 41.5 39 36.5 11 j 1 2 2 2 3 k1 3 3 2 2 k2 2 3 3 2 ks 2 2 |
3環位 7゜ |
28.26 |
1.2 |
50 |
|
|
|
|
1..ks為小粒度燒結礦占1/6 |
南鋼1# 2000m3 |
50 |
|
環位 8 7 6 5 4 3 2 j 1 2 2 2 2 1 3 k 2 3 3 2 2 |
4環位 |
9.7 |
1.62 |
30.8 |
2.7 |
357 |
126 |
483(不含焦丁) |
|
濟鋼2# 1750m3 |
39.5 |
1.5 |
10 9 8 7 6 5 4 3 a389 37 35 327 307 287 26 23 |
4環位 8.2゜ |
18.54 |
1.16 |
50 |
2.77 |
345 |
150 |
495(不含焦丁) |
原料質量好,焦炭M40 82.8%.M10 6.6%反應后強度60-67%反應性27-28%燒結礦轉鼓79.7% |
J 2 2 2 2 1 3 |
||||||||||||
K 2 3 3 2 2 |
||||||||||||
萊鋼 1# 1000m3 |
28 |
|
a 45 42 39 37 355 29 |
9.50 |
22.35 |
2.2 |
27.3 |
2.8~3.0 |
330 |
170 |
500(不含焦丁) |
|
J 1 3 2 2 3 K 3 3 2 2 |
||||||||||||
邯鋼4# 900m3 |
24.2 |
1 |
a 43 41 39 37 34 31 23 |
9゜ |
9.79 |
1.57 |
40 |
2.896 |
335 |
148 |
534(含焦丁) |
1.指標為2006年1-11月 2.順行好1-11月懸料一次 3.焦丁每噸鐵50.5kg |
J 2 2 1 1 1 3 K 2 3 2 2 2 |
||||||||||||
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
德龍 450m3 |
16 |
1.2 |
a 33 30 28 27 26 24 21 |
7゜ |
11.56 |
1.16 |
40 |
4.09 |
358 |
153 |
511(不含焦丁) |
中心通暢.CO2分布邊緣16.9%,尖峰在第三點21%,中心11%,混合CO2 21% |
|
|
|
J 2 4 3 1 K 2 3 3 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 對“大α角、大礦角”布料規律的初步認識
分析上一節所列11座高爐無料鐘爐頂的裝料制度和布料參數,可大致總結出他們的共同特點是:
1、使用較大的α角,特別是大礦角。其標志是最大礦角的礦石初始落點,原料條件較好的高爐距爐墻≤0.4m,原料條件較差的高爐可以略大一些。表8中的一些高爐雖然沒有列出準確的距離,但從布在第9~10環位看,也一定在上述范圍內。為了保持一定的邊緣通路,這個距離不宜過小。距離為零,即礦石落點觸及爐墻,更為布料之大忌。
2、采用“大α角、大礦角”布料方法的特點是礦石環帶整體外移,即在外移的同時,
也隨之外移。礦石環帶布在爐喉半徑距中心60~90%的環帶內。大型高爐可相對外移多一些,小型高爐則相對少一些。
3、為了降低爐喉礦石層的厚度,改善料柱透氣性,角差大高爐在100左右,小高爐≥60。礦石布料寬度大高爐≥1m,450m3高爐0.4~0.5m。
4、“大α角、大礦角”并不意味著邊緣負荷過重。萊鋼、邯鋼、濟(源)鋼高爐在試驗初期雖然向邊緣外移很多,但因
也相應外移,邊緣負荷并未明顯加重。這一點在初試階段很重要。但在采用“大α角、大礦角”布料方法后,由于中心通暢,順行改善,高爐往往能夠接受較重的邊緣負荷,有些高爐能達到很高的水平。邊緣負荷能加重到什么程度,由高爐順行情況決定,這與原料條件有關。過重的邊緣負荷會影響順行,應及時回調。一般情況下,以10左右為好。
5、“大α角、大礦角”布料方法以創造邊緣穩定、中心暢通的爐況為目的。邊緣穩定的一個重要標志是冷卻壁溫度穩定,特別是下部銅冷卻壁段,溫度波動小,渣皮穩定,這也是高爐長壽的必要條件。
高爐中心通暢的條件,一是中心空焦角位應占全部焦炭的30%以上;二是礦石落點與爐喉中心的距離占爐喉半徑的比例,大高爐為65%左右,小高爐60%左右;三是中心負荷輕,一般為1~2。
6、“大α角、大礦角”的布料方法,可以產生理想的煤氣曲線——“喇叭花“形曲線。曲線特點除本文第一節所提出的以外,有些高爐總結出自己的經驗可作為補充:
⑴ 十字測溫邊緣4點的平均值,應是爐頂溫度4個方向平均值的50~60%,過高則邊緣過于發展,過低則不足。
⑵ 正常情況休風時,2000m3高爐爐喉料面的形狀是中心凹陷處直徑1~1.5m,煤氣火呈紅色;邊緣呈略向中心傾斜的平臺,有煤氣火,但不發紅。其他容積的高爐可作參考。
7、礦石批重對合理的煤氣分布和爐況順行有重要影響。在采用“大α角、大礦角”布料方法之后,高爐能夠接受較大礦批。礦批隨冶煉強度提高和噴煤量增加而擴大。一般大型高爐爐喉焦炭厚度≮400mm,中小型高爐酌減。
8、無鐘爐頂根據具體設備特點應定時倒罐和變更溜槽旋轉方向,以維護圓周工作均勻。