劉圣乾
（漣鋼煉鐵廠）
摘 要：通過加強原料管理，提高原燃料質量，減少有害元素入爐；優化風口布局、布料矩陣，合理分布煤氣流，提高煤氣利用率；冬季鼓風加濕，穩定操作爐型，高爐長期穩定順行，有效利用系數達到3.2t/(m³·d)。
關鍵字：高爐；精料管理；（優化）氣流分布；（高）利用系數
1 引言
漣鋼6#高爐有效容積2200m³，28個風口，于2018年4月4日第二代爐齡大修開爐，送風面積0.3167m³，開爐5天日產達5000t/d。開爐后爐況穩順，風量穩定在4100m³/min左右，產量穩定在6000t/d左右，消耗也由開爐初的579kg/t降到530kg/t左右。以下是2019年的主要技術經濟指標。
6#高爐2019年全年有效利用系數2.72 t/(m³·d)，噴煤比152.7kg/t，燃料比533.9kg/t。2020年初漣鋼提出1000萬噸鋼目標，對鐵前高爐順行和利用系數提出更高要求：高爐爐況長期穩定順行，有效利用系數達3.0 t/(m³·d)以上。而6#高爐面臨的需要解決的難題主要有兩個方面：（1）6#高爐每年進入10月份后，爐墻容易粘結，爐型受影響，冷卻壁水溫差長期處于3.0℃以下，高爐有效利用系數和燃料比都受影響，生產不能強化。（2）6#高爐第一代爐齡月有效利用系數最好水平在2.80 t/(m³·d)左右，2019年全年平均有效利用系數在2.73 t/(m³·d)，對于3. 0 t/(m³·d)以上利用系數，確實需要改變目前的思維，大膽探索，上下部制度結合，優化煤氣流分布。
2 采取的措施
2.1 強化精料管理
高爐煉鐵是個系統工程，精料是高爐煉鐵的基礎，對焦炭和燒結礦質量設定紅線，制定高爐全流程質量管理辦法。2020年入爐原燃料質量全面提升，有害元素大幅縮小，高爐爐況穩定性提高。
2.1.1 焦炭
目前6#高爐采取廠焦+外購焦的方式，鐵前全流程工序質量質量控制管理辦法規定廠焦熱強度≥66%，反應性≤27%，外購焦熱強度≥65%，反應性≤25%，M40≥85%，M10≤7%，實際控制參數標準高于此標準。槽下強化篩分管理，焦炭篩速≯2t/min，外購焦加蓋雨棚，減少水分波動，通過一系列舉措，焦炭質量穩定性得到提高。
2.1.2 燒結礦
嚴格管控燒結礦成分，關鍵成分范圍SiO2(4.8%～5.3%)，MgO(1.75%～1.95%)，Al2O3(≤2%)，FeO(8%～10%)，轉鼓強度≥77%，平均粒度≥22mm，特別是對低溫還原粉化指標（RDI+3.15）必須高于60%，加強篩分管理，篩速（≯4t/min），對篩面每周定期檢查，并取樣檢測。
2.1.3 煤粉
2019年底，漣鋼借鑒寶武集團武鋼節焦降耗的經驗，改變現有噴吹煤結構，將無煙低灰煤的比例提高到80%，煤的灰分、硫分大幅減小，發熱值提高，噴吹煤的灰分由原來的11.5%降到現在的10%左右。
2.1.4 保障熟料配比，大幅提高入爐品位
漣鋼6#高爐在確保熟料配比≥85%的基礎上，購進高品位進口球團，使入爐品位由原來的58.5%進一步提高到59.1%，渣鐵比降到310kg/t左右，為高爐冶煉進一步強化，改善透氣性創造了條件。
2.1.5嚴格控制有害元素入爐
入爐有害元素和含粉率高易使爐墻粘結。特別是近幾年6#高爐冬季冷卻壁壁水溫差長期在3℃以下，害“冬季病”，生產不能強化。為減少有害元素對爐況的影響，公司改變策略，對外停止固廢使用，減少有害元素入爐，對內強化內功，優化氣流，每周進行有害元素平衡計算，監測高爐內有害元素堿、鋅等元素富集，定期外排。下圖1是近1年來堿負荷、鋅負荷變化圖。
從上圖看出6#高爐入爐堿、鋅負荷從2019年11月份開始，大幅降低，目前6#高爐堿負荷按≤3.0kg/t，鋅負荷按≤0.30kg/t控制。
2.2優化爐內煤氣流分布
針對6#高爐近些年技術經濟指標遇到瓶頸，且冬季爐墻粘結、爐況波動，分析原因采取優化上、下部制度，發展邊緣、中心兩路煤氣流，控制合適的鼓風動能，通過鼓風加濕控制合適的理論燃燒溫度等一系列舉措，取得良好的效果。
2.2.1 進風面積的調整
6#高爐開爐初的進風面積為0.3167m²，隨著冶煉的進程，爐缸的侵蝕，到2020年12底，風口面積逐步調到了0.3212m²，此時鼓風動能在11000kg·m/s左右。分析冷卻壁溫度曲線，爐墻粘結是經過（用）爐腹，爐腰，爐身下部，爐身中部，一路從下而上，逐步粘結起來的，爐內煤氣的第一次分布，邊緣偏弱。2020年1月份將進風面積一次性從0.2968m²調到0.3117m²，高爐平均風量由4200m³/min提升到4400m³/min，8月份進一步將風口面積擴到0.3212m²，鼓風動能控制在10500kg·m/s左右，優化氣流分布取得的效果較好，鼓風動能的趨勢如下圖2：
2.2.2 上部操作矩陣的調整
2019年爐內矩陣調整的思路是穩住邊緣，充分發展中心氣流，，再通過減中心焦來提高煤氣利用。此種思路在原燃料質量較好時，中心無礦區焦炭比例可以減到只有17%，燃料消耗取得比較好的效果。但在原燃料質量變差時，爐況抗波動能力弱，只有通過大幅增加中心焦比例，才能控制壓差，煤氣流平衡打破，邊緣變重，爐墻逐步從下而上結厚。2019年7月6#高爐就是因為外購焦質量波動，為控壓差中心無礦區焦炭比例加到35%，導致8月份爐墻開始粘結，影響操作爐型。2020年1月配合下部送風制度的調整，上部操作制度也相應優化，中心思想是發展中心與邊緣兩路煤氣流，中心無礦區焦炭比例控制在20%～30%，確保邊緣與中心氣流的穩定平衡，再拉寬布礦帶，提高煤氣利用率，高爐爐況穩定性提高，抗波動能力提高。矩陣調整如下表2：
2.2.3 理論燃燒溫度的控制
漣鋼6#高爐地處南方，晝夜溫度、濕度變化大，夏天大氣濕度一般能達到20g/m³～30g/m³，冬季溫度低，濕度只有4g/m³～8g/m³，濕度變化影響理論燃燒溫度，而理論燃燒溫度的變化，影響爐內煤氣流、化學反應、有害元素如堿金屬的循環富集變化。特別是冬季大氣濕度低，高爐有效利用系數也相對偏小，為提高產量，相應增加富氧率，進一步提高了理論燃燒溫度，理論燃燒溫度經常在2350℃左右。理論燃燒溫度過高，SiO氣化量增加，隨煤氣上身沉積冷凝在礦石焦炭間隙，影響爐內透氣性。K、Na等堿金屬也主要是在爐子中下部循環富集，理論燃燒溫度過高，循環富集量增加，吸附在爐墻容易導致爐墻結厚。經過摸索適合6#高爐的理論燃燒溫度在2200℃～2300℃左右。為控制理論燃燒溫度，2020年1月，6#高爐開始鼓風中加濕，恒定入爐濕份，冬季入爐濕份一般控制在14g/m³左右，富氧20000m³/h，理論燃燒溫度控制在2300℃。
2.3 加強爐前出鐵和設備運行改進工作
2.3.1 爐前出鐵的好壞直接影響爐況的順行。而6#高爐2019年爐前存在鐵口深度不穩定，出鐵時間不穩定，出鐵不均勻的情況，渣鐵出不干凈就會影響爐況，經常出現憋鐵、憋渣而減風。為改變這一現象，2020年改變爐前操作模式，通過優化開口機噴霧水、吹掃氣量，固定打泥量，穩定鐵口深度在3.0m～3.2m。依據經驗將打泥壓力固定在某一范圍，控制鐵口孔道擴徑速度，穩定出鐵速度，將每一爐鐵的出鐵時間穩定在130±20min。如果存在炮泥強度波動或存在冒泥現象，退炮后采取二次打泥措施，保證穩定的出鐵時間。二次打泥即將鐵口鉆進0.8m～1.2m后再將鐵口堵上打進少量泥，提高鐵口通道炮泥的密度，確保出鐵時間。此項措施在6#高爐使用效果較好，出鐵均勻性大為提高，渣鐵出不凈影響爐況的情況大為減少。每天出鐵次數由10次～12次，降到現在的9次～10次，泥耗也由原來的0.65kg/t降到現在的0.4kg/t。2.3.2 高爐設備運行推行日常點檢、維護點檢、專職點檢三級點檢，加強設備維護，大力推進設備智能運行維護，依托漣鋼自己開發的設備可靠性運行系統，減少故障判斷時間。以高爐為中心，做到設備故障零影響，設備影響高爐生產減風考核10萬/次，2020年以來，沒有一次因設備問題影響高爐生產。
3 效果
通過采取以上措施，漣鋼6#高爐優化煤氣流分布，抓住冷卻壁水溫差這一關鍵參數，將水溫差長期控制在3℃～5℃這一合適范圍，維持合適的操作爐型。爐況的日趨穩順，受風能力大為提高，技術經濟指標不斷優化，全風量由原來的4200m³/min提高到上半年的4400m³/min，高爐有效利用系數逐步提高到2.95 t/(m³·d)，燃料比也降低到520kg/t的水平。原燃料質量的改善和設備運行維護的有力保障，下半年6#高爐進一步將壓差控制上限從170kPa提高到185kPa，風量水平也從4400m³/min提高到4600m³/min，高爐有效利用系數提高到3.2 t/(m³·d)左右。以下是6#高爐2020年下半年主要技術經濟指標。
4 結語
4.1 高爐煉鐵是個系統工程，穩定順行是前提，原燃料質量是基礎，設備運行維護是保障。只有各方面嚴格要求，緊密協作，高爐才能高強度冶煉，提高有效利用系數。
4.2 高爐長期穩定順行需要維護好操作爐型，控制好合適的冷卻壁水溫差。漣鋼6#高爐的經驗是需要將冷卻壁水溫差控制在3℃～5℃這一范圍，此時操作爐型較好，有利于爐況的穩定和消耗的降低。而控制的關鍵是選擇合適的鼓風動能和理論燃燒溫度，然后再優化布料矩陣。
4.3 高爐技術經濟指標的不斷優化，高利用系數的取得，需要上、下部操作制度的配合，控制合適的中心焦量，發展中心與邊緣兩路煤氣流，優化氣流分布，提高煤氣利用率。
4.4 高爐生產具備一定的順行基礎后，可以通過放寬壓差范圍，提高風量，鼓風加濕增加富氧的方式提高冶煉強度。