張曉晨，曾文軍

( 福建羅源閩光鋼鐵有限責任公司，福建 羅源 350600)

摘 要: 羅源閩光高爐采用的全是外購焦炭，面對低成本壓力，高爐入爐焦炭質量波動較大，影響爐況穩定順行，高爐鐵水成本大幅波動。通過對羅源閩光高爐焦炭結構持續對比分析，觀察判斷爐況、分析操作、核算鐵水成本，確定適合羅源閩光的入爐焦炭結構，既保證了高爐穩定順行對焦炭質量的基本要求，又降低入爐焦炭成本。

關鍵詞: 焦炭配料結構; 進口焦炭; 干熄焦炭; 成本分析; 爐況

0 引言

羅源閩光有兩座高爐，容積分別為 1 250 m³ 、1 280 m³ ，單爐設計產能 4 500 t /d。2023 年 6 月受下道工序影響，預計到 2024 年 10 月，每座高爐控制產能至3 000 t /d。近年來，高爐不斷優化爐料結構，逐步降低球團礦比例，增加塊礦、燒結礦比例，并針對不同高爐的情況制定了適宜的爐料結構，這對降低生鐵成本起到了積極的作用^［1］。高爐用燃料成本占噸鐵成本的 30%以上^［2］。一方面，隨著高爐大型化和在大噴吹的條件下，要求焦炭骨架作用，對焦炭質量的需求更加重要; 另一方面，面對鋼鐵產能過剩，成本壓力的要求和優質煉焦煤資源的減少，不可避免地使用低品質焦炭，如中硫焦、高硫焦和水熄焦。如何合理使用價格較低、品質較差的焦炭或搭配使用不同種類的焦炭，在確保高爐穩定順行基礎上，又能降低高爐煉鐵燃料成本，尋求焦炭質量與煉鐵成本的平衡關系。羅源閩光無焦化廠，外購焦炭種類及焦炭質量波動較大。通過長期燃料結構的對比分析、觀察判斷爐況、分析操作、核算鐵水成本等確定優化羅源閩光焦炭配比。

1 高爐焦炭配料結構

1．1 敬業、瑞豐高爐焦炭配料結構

敬業 1 260 m³高爐焦炭配比結構，干熄焦 50%、準一級 焦 炭 30%、焦 炭 Ⅰ5%、一 級 焦 10%、焦 炭5%。敬業干熄焦 50%、一級焦 10%作為主焦時，敬業1 260 m3 高爐焦炭主要成分見表 1。

由表 1 可知，指標表現略差的準一級焦炭、焦炭( 高硫) 、焦炭Ⅰ可以配加到 40%，爐況順行良好。低價的 煙 煤 煤 比 達 49 kg /t·Fe。煙 煤 價 格 要 低200 元/t左右。

敬業1 260 m³ 高爐和瑞豐1 350 m³ 高爐焦炭配比對應的指標見表 2。

由表 2 可知，敬業高爐燃料比 523．5 kg /t·Fe，焦炭成本 912．65 元/t，噸鐵成本2 859．36 元/t。近期，敬業高爐除塵灰由外銷改內部消化，鉛鋅負荷升高，高爐中心氣流減弱，消耗較以往有所升高。瑞豐1 350 m³ 高爐焦炭配比結構，水熄頂裝焦50%+一級搗固焦 5%+干熄焦－高硫 40%+準一級干熄焦 5%，瑞豐水熄頂裝焦和一級搗固焦質量表現較穩定，瑞豐 1 350 m³ 高爐焦炭成分見表 3。

由表 3 可知，搭配低價干熄高硫焦炭 45%，爐況順行良好消耗較低。

由敬業 1 260 m³ 高爐、瑞豐1 350 m³ 高爐焦炭配比對 應 的 指 標 ( 表 2) 可 知，瑞豐高爐燃料比501．1 kg /t·Fe，焦 炭 成 本 795． 44 元/t，噸 鐵 成 本2 620．96 元/t，噴吹煙煤煤比達61．9 kg /t·Fe。瑞豐噸鐵成本較低，爐況順行，除塵灰外銷，鉛鋅負荷低，煤氣利用率達47．5%。港口較近，原燃料轉運成本較低，配料結構經濟合理。瑞豐、敬業沒有焦化廠，全為外購焦炭，主要使用干熄焦炭，注重原料質量，爐況順行，又有很強的成本意識，尋求焦炭質量與煉鐵成本最優的配料方式。

1．2 寧夏建龍 1 260 m³ 高爐焦炭配料結構

寧夏建龍 1 260 m³ 高爐 2023 年 1—11 月指標參數見表 4。由表 4 可知，寧夏建龍入爐的焦炭反應后強度( CSＲ) 65%左右，含硫最高1．26%，因長期使用高硫焦炭，造成爐況出現失常，頻繁的難行、懸料、燒小套，對高爐生產造成很大的影響。觀察建龍高硫焦配比情況可以發現，高硫焦配比最高達100%，3 月份以后由于頻繁的燒小套，開始逐步降低高硫焦配比，最低降到 4%。9 月份以后為改善高爐爐況開始將焦炭含硫量降低至 0．9 左右。由建龍煉鐵廠經驗可知，使用高硫焦要確保焦炭的 CSＲ 在65%以上; 使用高硫焦炭要以高爐爐況順行為前提，控制好高硫焦的配用比例，或者不使用高硫焦而提高中硫焦的入爐比例; 使用高硫焦如果硫負荷超過4．0 kg /t，高爐會出現燒風口小套，因為形成了結晶硫，結晶硫降低銅的熔點使得小套容易燒漏; 入爐硫負荷高也會加劇煤氣管道腐蝕。目前，建龍煤氣管道腐蝕嚴重，新建了煤氣管道替換原有的煤氣管道。

2 優化高爐焦炭配比實踐

羅源閩光參照外單位，根據自身條件，對焦炭配比結構進行探索。羅源閩光高爐由于長期產能不匹配，慢風生產，高爐出現了幾次較大的失常現象，基本過程為爐缸堆積、爐墻結厚、連續管道、偏塌料、難行、頻繁燒風口套。通過洗爐、降低堿金屬負荷、改善原燃料條件、精細化操作等恢復爐況。逐步認識到原燃料條件的重要性，不斷摸索出合理的焦炭配比結構。在確保高爐穩定順行基礎上，優化高爐煉鐵燃料成本。

2．1 配加進口焦炭對比分析

羅源閩光與同時期的敬業、瑞豐高爐焦炭配料結構為進口焦炭 20%、烏海中硫 20%、準一級焦炭60%。高爐配加進口焦炭期間濕焦炭負荷由 4．2 加到4．79，燃料比由 516．03 kg /t·Fe 降到504．1 kg /t·Fe，爐況順行良好，2#高爐渣皮跳動較大，也逐步穩定下來，當 月 兩 座 高 爐 僅 燒 1 個 小 套，焦 炭 成 本841．5 元 /t，噸鐵成本 2 763．29 元/t。

羅源閩光10 月份焦炭主要成分見表5，為此階段高爐用焦炭成分表，進口焦炭指標優勢明顯。10 月份進口焦炭按 20%搭配用完后，進一步壓低成本，開始搭配使用中硫、高硫焦炭，然而主焦指標不理想，輔焦的指標變得更差，原計劃的焦炭優劣配合使用效果沒有實現。11 月份 1#高爐燃料比537．61 kg /t·Fe。

爐 況 失 常 處 理 12 d，其 間 1 # 高 爐 燃 料 比573．61 kg /t·Fe。爐況失常階段，對比 10 月份，燃料成本上升 182．48 元/t，原料成本上升107．65 元/t。另外，消耗螢石 88．78 t、錳礦 217．12 t、小套燒漏 23 個，吹管灌渣 3 條，補加凈焦 183 t，合計損失 143．5 萬元。

2．2 配加干熄焦炭對比分析

羅源閩光高爐 2 月 15 日開始配加干熄焦炭，配比由 20% 調整為 35%，后又調整為 15%。調整時間、配加不同比例干熄焦部分指標對比見表 6。高爐配加干熄焦( 布料到中心) 后，焦炭濕負荷由 4．2逐步加至 4．7～4．8。

高爐使用焦炭質量見表 7，入爐焦炭成分干熄焦 指 標 表 現 較 好。 1 # 高 爐 燃 料 比 降 至495．7 kg /t·Fe，煤氣利用率提高 0．76%; 2#高爐燃料比降至 500．1 kg /t·Fe，煤氣利用率提高1．29%。高爐爐況及各項指標表現較好，干熄焦指標穩定作為主焦使用，準一級焦炭約配 60%，表現較差的焦炭如金巖高硫配加到 20%，未出現爐況波動。另外，爐況順行后爐料結構得以優化，逐漸減用、停用球團礦，各項降本措施逐步開展。緊盯燒結質量，要求燒結 ＲDI≥63%，轉鼓≥78%，篩分粒級 5 ～ 10 mm占比≤20%，開機料、生料落地或集中打入指定料倉，視爐況情況少量配用，燒結日常指標波動要小，燒結鋅含量超 0．004%時，及時減配含鋅高的除塵灰^［3］。

2．2．1 1#、2#高爐配用干熄焦高爐爐況對比分析

1#高爐 2 月 1 日～2 月 14 日塌料 37 次，高爐爐況失常及補加凈焦見表 8。上部氣流邊緣東側過吹，縮小礦帶寬，適當抑制邊緣和中心加焦為主要調節方向。1#、2#高爐布料角度見表 9，礦帶 6°，最后一圈礦上抬布到次內圈，防止礦布到最內圈時礦量不均勻，焦炭最內圈 23°布 3 圈，慢風生產，原燃料條件差，通過中心加焦發展中心氣流，可以確保高爐穩定順行。2 月 15 日干熄焦炭入爐，高爐逐步趨于穩定，塌 料 2 次，大 幅 度 減 少。煤 氣 利 用 率 由45．17%提高至 48．3%，平均 47．2%。高爐控制料速在 6 批/h，富氧 2 800 m3 /h，維持下道工序，確保頂溫。上部調節抑制邊緣開放中心，拉開礦帶寬至7．5°。中心穩定、邊緣東側轉弱。高爐使用干熄焦前后指標對比見表 10。由表 10 可知，1#高爐燃料比降低15．5 kg /t·Fe，焦丁比提高 4．7 kg /t·Fe，頂溫升高 14 ℃，球團比降低 3．21%。

2#高爐爐況失常及補加凈焦見表 8。2 月 1 日～2 月 14 日 2#高爐塌料 6 次，渣皮脫落影響鐵水物理熱，為防止爐涼事故，加焦提硅 14 次。懸料 4 次，低物理熱 2 次，合計加焦 78．5 t。高爐渣皮頻繁脫落，冷卻壁溫度波動大，軟水流量開到最大 4 200m³ /h，軟水溫差一直居高不下，最高達 4．3 ℃。長期如此易燒壞冷卻壁，不利于高爐爐型維護。上部調節以抑制邊緣和發展中心為主要調節手段，如 1#、2#高爐布料角度( 見表 9) 慢風生產采用中心加焦，焦角 21°布 3 圈，確保中心氣流。多次調整礦角，抑制或者發展邊緣氣流，均不太理想，爐況波動較大，渣皮穩定不住。隨著 2 月 15 日干熄焦入爐，爐身溫度逐步穩定，軟水溫差下降至 2． 0 左右波動，負荷由4．2逐步加至 4．7～4．8，燃料比下降至500 kg /t·Fe左右。煤氣利用率由 46%提高至 47．2%，高爐無懸料。

隨著煤氣利用好轉，2#高爐 2 月后期開始出現頂溫過低 現 象，高爐控制料速在 6 批/h，富 氧 減 至2 000 m³ /h，產能不超的條件下，風 量 加 大 至2 350 m³ /min左右，頂溫逐步維持在 100 ℃ 左右。

高爐使用干熄焦前后指標對比見表 10，由表 10 可知，2#高爐日均產量上升 198 t，煤比多噴11 kg /t·Fe、焦丁比多用7．3 kg /t·Fe，減用球團 3．84%。另外，積存的一些質量略差的燒結、焦 炭 和 細 焦 丁，逐 漸配用。

2．2．2 配用干熄焦前后主要經濟指標對比

高爐配用干熄焦前后指標波動較大，燃料比由516．05 kg /t·Fe 降到 497．29 kg /t·Fe，使用干熄焦前后原燃料成本對比見表 11。由表 11 可知，使用干熄焦后，原料成本降低 10．84 元/t，燃料成本降低51．68 元/t，合計降成本 62．52 元/t，焦炭降本幅度最大達 69．23 元/t。焦炭質量提升后有助于爐況穩定順行，低價的煤粉和焦丁可以多配，條件允許可以嘗試噴吹部分煙煤，高價的球團少配，有助于降低成本。2 月 1 日～2 月 14 日兩座高爐因爐況調節共加焦炭 131．34 t，2 月 15 日～2 月 29 日加焦炭25．7 t，使用干熄焦后爐況明顯好轉。另外，1 月 1 日～2 月 14 日2#高爐小套燒漏 15 個，1#高爐小套燒漏 10 個，2 月 14 日～2 月 29 日兩座高爐小套燒漏個數為零。焦炭質量改善后，燒小套大幅度減少。爐前出鐵卡鐵口有所好轉，鉆頭、鉆桿等備品備件消耗大幅降低。

3 效果

經過焦炭配比實踐優化對比分析，確定高爐焦炭入爐配比結構為: 干熄焦炭/進口焦炭/一級焦炭20%+準一級焦炭 60% +高硫焦炭/二級焦炭 20%。既能滿足高爐爐況順行，又能兼顧原料成本結構。 高爐的各項指標逐漸改善，成本逐漸下降，降低成本效果明顯。高爐煤比160 kg /t·Fe，大噴吹的條件下，要求焦炭骨架作用至關重要，低于 15%時，爐況會出現輕微波動，會出現塌料、渣皮脫落、頂溫不足等影響下道工序。另外，從寧夏建龍經驗可知，配高硫焦炭時其反應后強度要在 65%以上，硫負荷超過4．0 kg /t，高爐會出現燒風口小套。煤氣中硫偏高，造成煤氣管道、BPＲT 葉片、波紋管和閥門腐蝕嚴重，影響后續高爐生產，對全工序影響較大。可考慮不使用高硫焦或提高中硫焦的入爐比例。

4 結語

⑴優化高爐焦炭入爐結構，有利于穩定爐況順行，兼顧降低入爐焦炭成本。要保證入爐焦炭的整體質量，入爐焦炭干熄焦炭/進口焦炭/一級焦炭20%+準一級焦炭 60% +搗固水熄焦/高硫焦 20%，煉鐵的燃料成本為最優。面對低成本壓力，要守住焦炭作為骨架用量的底線，一旦爐況失常，造成的損失反而極大影響降本增效的作用。

⑵燒結礦質量出現波動或爐況波動時，可通過減少搗固水熄焦/高硫焦比例來提高入爐焦炭的品質，改善高爐爐況，保證高爐順行，同時配用差焦炭時，要做好精細化操作，及時在操作上預防原料上的劣勢。

參考文獻:

［1］ 林國太．三鋼高爐爐料結構調整應用分析［J］．福建冶金，2018，47( 01) : 26-29．

［2］ 李宏飛，崔金麗．3 200 m³ 高爐入爐焦炭低成本優化［J］．天津冶金，2016( 04) ，8-10+13．

［3］ 張曉晨．羅源閩光 1 280 m³ 高爐爐況失常處理分析［J］．甘肅冶金，2023，45( 06) ，28-31．