劉圣乾
（漣鋼煉鐵廠）
摘 要：通過(guò)加強(qiáng)原料管理，提高原燃料質(zhì)量，減少有害元素入爐；優(yōu)化風(fēng)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(fēng)加濕，穩(wěn)定操作爐型，高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，有效利用系數(shù)達(dá)到3.2t/(m³·d)。
關(guān)鍵字：高爐；精料管理；（優(yōu)化）氣流分布；（高）利用系數(shù)
1 引言
漣鋼6#高爐有效容積2200m³，28個(gè)風(fēng)口，于2018年4月4日第二代爐齡大修開(kāi)爐，送風(fēng)面積0.3167m³，開(kāi)爐5天日產(chǎn)達(dá)5000t/d。開(kāi)爐后爐況穩(wěn)順，風(fēng)量穩(wěn)定在4100m³/min左右，產(chǎn)量穩(wěn)定在6000t/d左右，消耗也由開(kāi)爐初的579kg/t降到530kg/t左右。以下是2019年的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
6#高爐2019年全年有效利用系數(shù)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(wàn)噸鋼目標(biāo)，對(duì)鐵前高爐順行和利用系數(shù)提出更高要求：高爐爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，有效利用系數(shù)達(dá)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(gè)方面：（1）6#高爐每年進(jìn)入10月份后，爐墻容易粘結(jié)，爐型受影響，冷卻壁水溫差長(zhǎng)期處于3.0℃以下，高爐有效利用系數(shù)和燃料比都受影響，生產(chǎn)不能強(qiáng)化。（2）6#高爐第一代爐齡月有效利用系數(shù)最好水平在2.80 t/(m³·d)左右，2019年全年平均有效利用系數(shù)在2.73 t/(m³·d)，對(duì)于3. 0 t/(m³·d)以上利用系數(shù)，確實(shí)需要改變目前的思維，大膽探索，上下部制度結(jié)合，優(yōu)化煤氣流分布。
2 采取的措施
2.1 強(qiáng)化精料管理
高爐煉鐵是個(gè)系統(tǒng)工程，精料是高爐煉鐵的基礎(chǔ)，對(duì)焦炭和燒結(jié)礦質(zhì)量設(shè)定紅線，制定高爐全流程質(zhì)量管理辦法。2020年入爐原燃料質(zhì)量全面提升，有害元素大幅縮小，高爐爐況穩(wěn)定性提高。
2.1.1 焦炭
目前6#高爐采取廠焦+外購(gòu)焦的方式，鐵前全流程工序質(zhì)量質(zhì)量控制管理辦法規(guī)定廠焦熱強(qiáng)度≥66%，反應(yīng)性≤27%，外購(gòu)焦熱強(qiáng)度≥65%，反應(yīng)性≤25%，M40≥85%，M10≤7%，實(shí)際控制參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)高于此標(biāo)準(zhǔn)。槽下強(qiáng)化篩分管理，焦炭篩速≯2t/min，外購(gòu)焦加蓋雨棚，減少水分波動(dòng)，通過(guò)一系列舉措，焦炭質(zhì)量穩(wěn)定性得到提高。
2.1.2 燒結(jié)礦
嚴(yán)格管控?zé)Y(jié)礦成分，關(guān)鍵成分范圍SiO2(4.8%～5.3%)，MgO(1.75%～1.95%)，Al2O3(≤2%)，F(xiàn)eO(8%～10%)，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度≥77%，平均粒度≥22mm，特別是對(duì)低溫還原粉化指標(biāo)（RDI+3.15）必須高于60%，加強(qiáng)篩分管理，篩速（≯4t/min），對(duì)篩面每周定期檢查，并取樣檢測(cè)。
2.1.3 煤粉
2019年底，漣鋼借鑒寶武集團(tuán)武鋼節(jié)焦降耗的經(jīng)驗(yàn)，改變現(xiàn)有噴吹煤結(jié)構(gòu)，將無(wú)煙低灰煤的比例提高到80%，煤的灰分、硫分大幅減小，發(fā)熱值提高，噴吹煤的灰分由原來(lái)的11.5%降到現(xiàn)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(chǔ)上，購(gòu)進(jìn)高品位進(jìn)口球團(tuán)，使入爐品位由原來(lái)的58.5%進(jìn)一步提高到59.1%，渣鐵比降到310kg/t左右，為高爐冶煉進(jìn)一步強(qiáng)化，改善透氣性創(chuàng)造了條件。
2.1.5嚴(yán)格控制有害元素入爐
入爐有害元素和含粉率高易使?fàn)t墻粘結(jié)。特別是近幾年6#高爐冬季冷卻壁壁水溫差長(zhǎng)期在3℃以下，害“冬季病”，生產(chǎn)不能強(qiáng)化。為減少有害元素對(duì)爐況的影響，公司改變策略，對(duì)外停止固廢使用，減少有害元素入爐，對(duì)內(nèi)強(qiáng)化內(nèi)功，優(yōu)化氣流，每周進(jìn)行有害元素平衡計(jì)算，監(jiān)測(cè)高爐內(nèi)有害元素堿、鋅等元素富集，定期外排。下圖1是近1年來(lái)堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷變化圖。
從上圖看出6#高爐入爐堿、鋅負(fù)荷從2019年11月份開(kāi)始，大幅降低，目前6#高爐堿負(fù)荷按≤3.0kg/t，鋅負(fù)荷按≤0.30kg/t控制。
2.2優(yōu)化爐內(nèi)煤氣流分布
針對(duì)6#高爐近些年技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)遇到瓶頸，且冬季爐墻粘結(jié)、爐況波動(dòng)，分析原因采取優(yōu)化上、下部制度，發(fā)展邊緣、中心兩路煤氣流，控制合適的鼓風(fēng)動(dòng)能，通過(guò)鼓風(fēng)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(jìn)風(fēng)面積的調(diào)整
6#高爐開(kāi)爐初的進(jìn)風(fēng)面積為0.3167m²，隨著冶煉的進(jìn)程，爐缸的侵蝕，到2020年12底，風(fēng)口面積逐步調(diào)到了0.3212m²，此時(shí)鼓風(fēng)動(dòng)能在11000kg·m/s左右。分析冷卻壁溫度曲線，爐墻粘結(jié)是經(jīng)過(guò)（用）爐腹，爐腰，爐身下部，爐身中部，一路從下而上，逐步粘結(jié)起來(lái)的，爐內(nèi)煤氣的第一次分布，邊緣偏弱。2020年1月份將進(jìn)風(fēng)面積一次性從0.2968m²調(diào)到0.3117m²，高爐平均風(fēng)量由4200m³/min提升到4400m³/min，8月份進(jìn)一步將風(fēng)口面積擴(kuò)到0.3212m²，鼓風(fēng)動(dòng)能控制在10500kg·m/s左右，優(yōu)化氣流分布取得的效果較好，鼓風(fēng)動(dòng)能的趨勢(shì)如下圖2：
2.2.2 上部操作矩陣的調(diào)整
2019年?duì)t內(nèi)矩陣調(diào)整的思路是穩(wěn)住邊緣，充分發(fā)展中心氣流，，再通過(guò)減中心焦來(lái)提高煤氣利用。此種思路在原燃料質(zhì)量較好時(shí)，中心無(wú)礦區(qū)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(zhì)量變差時(shí)，爐況抗波動(dòng)能力弱，只有通過(guò)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(jié)厚。2019年7月6#高爐就是因?yàn)橥赓?gòu)焦質(zhì)量波動(dòng)，為控壓差中心無(wú)礦區(qū)焦炭比例加到35%，導(dǎo)致8月份爐墻開(kāi)始粘結(jié)，影響操作爐型。2020年1月配合下部送風(fēng)制度的調(diào)整，上部操作制度也相應(yīng)優(yōu)化，中心思想是發(fā)展中心與邊緣兩路煤氣流，中心無(wú)礦區(qū)焦炭比例控制在20%～30%，確保邊緣與中心氣流的穩(wěn)定平衡，再拉寬布礦帶，提高煤氣利用率，高爐爐況穩(wěn)定性提高，抗波動(dòng)能力提高。矩陣調(diào)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(dá)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(nèi)煤氣流、化學(xué)反應(yīng)、有害元素如堿金屬的循環(huán)富集變化。特別是冬季大氣濕度低，高爐有效利用系數(shù)也相對(duì)偏小，為提高產(chǎn)量，相應(yīng)增加富氧率，進(jìn)一步提高了理論燃燒溫度，理論燃燒溫度經(jīng)常在2350℃左右。理論燃燒溫度過(guò)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(nèi)透氣性。K、Na等堿金屬也主要是在爐子中下部循環(huán)富集，理論燃燒溫度過(guò)高，循環(huán)富集量增加，吸附在爐墻容易導(dǎo)致?tīng)t墻結(jié)厚。經(jīng)過(guò)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(kāi)始鼓風(fēng)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(qiáng)爐前出鐵和設(shè)備運(yùn)行改進(jìn)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?duì)t前存在鐵口深度不穩(wěn)定，出鐵時(shí)間不穩(wěn)定，出鐵不均勻的情況，渣鐵出不干凈就會(huì)影響爐況，經(jīng)常出現(xiàn)憋鐵、憋渣而減風(fēng)。為改變這一現(xiàn)象，2020年改變爐前操作模式，通過(guò)優(yōu)化開(kāi)口機(jī)噴霧水、吹掃氣量，固定打泥量，穩(wěn)定鐵口深度在3.0m～3.2m。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)將打泥壓力固定在某一范圍，控制鐵口孔道擴(kuò)徑速度，穩(wěn)定出鐵速度，將每一爐鐵的出鐵時(shí)間穩(wěn)定在130±20min。如果存在炮泥強(qiáng)度波動(dòng)或存在冒泥現(xiàn)象，退炮后采取二次打泥措施，保證穩(wěn)定的出鐵時(shí)間。二次打泥即將鐵口鉆進(jìn)0.8m～1.2m后再將鐵口堵上打進(jìn)少量泥，提高鐵口通道炮泥的密度，確保出鐵時(shí)間。此項(xiàng)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(shù)由10次～12次，降到現(xiàn)在的9次～10次，泥耗也由原來(lái)的0.65kg/t降到現(xiàn)在的0.4kg/t。2.3.2 高爐設(shè)備運(yùn)行推行日常點(diǎn)檢、維護(hù)點(diǎn)檢、專(zhuān)職點(diǎn)檢三級(jí)點(diǎn)檢，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，大力推進(jìn)設(shè)備智能運(yùn)行維護(hù)，依托漣鋼自己開(kāi)發(fā)的設(shè)備可靠性運(yùn)行系統(tǒng)，減少故障判斷時(shí)間。以高爐為中心，做到設(shè)備故障零影響，設(shè)備影響高爐生產(chǎn)減風(fēng)考核10萬(wàn)/次，2020年以來(lái)，沒(méi)有一次因設(shè)備問(wèn)題影響高爐生產(chǎn)。
3 效果
通過(guò)采取以上措施，漣鋼6#高爐優(yōu)化煤氣流分布，抓住冷卻壁水溫差這一關(guān)鍵參數(shù)，將水溫差長(zhǎng)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(wěn)順，受風(fēng)能力大為提高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷優(yōu)化，全風(fēng)量由原來(lái)的4200m³/min提高到上半年的4400m³/min，高爐有效利用系數(shù)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(zhì)量的改善和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)的有力保障，下半年6#高爐進(jìn)一步將壓差控制上限從170kPa提高到185kPa，風(fēng)量水平也從4400m³/min提高到4600m³/min，高爐有效利用系數(shù)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(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
4 結(jié)語(yǔ)
4.1 高爐煉鐵是個(gè)系統(tǒng)工程，穩(wěn)定順行是前提，原燃料質(zhì)量是基礎(chǔ)，設(shè)備運(yùn)行維護(hù)是保障。只有各方面嚴(yán)格要求，緊密協(xié)作，高爐才能高強(qiáng)度冶煉，提高有效利用系數(shù)。
4.2 高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行需要維護(hù)好操作爐型，控制好合適的冷卻壁水溫差。漣鋼6#高爐的經(jīng)驗(yàn)是需要將冷卻壁水溫差控制在3℃～5℃這一范圍，此時(shí)操作爐型較好，有利于爐況的穩(wěn)定和消耗的降低。而控制的關(guān)鍵是選擇合適的鼓風(fēng)動(dòng)能和理論燃燒溫度，然后再優(yōu)化布料矩陣。
4.3 高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的不斷優(yōu)化，高利用系數(shù)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(fā)展中心與邊緣兩路煤氣流，優(yōu)化氣流分布，提高煤氣利用率。
4.4 高爐生產(chǎn)具備一定的順行基礎(chǔ)后，可以通過(guò)放寬壓差范圍，提高風(fēng)量，鼓風(fēng)加濕增加富氧的方式提高冶煉強(qiáng)度。