萊鋼3200m3高爐提高煤氣利用率降低燃料比實踐

湯登軍

（萊蕪鋼鐵集團有限公司 銀山型鋼煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

1 概述

鋼鐵企業競爭日益加劇，各企業都在努力降低成本。作為鋼鐵企業的前端流程，高爐鐵水生產成本的降低將直接帶來鋼鐵產品成本的降低，提高企業的利潤空間。根據生產經驗，煤氣利用率每提高1%，焦比降低1.2%。提高煤氣利用率的途徑是合理控制中心和邊緣兩股氣流，延長煤氣在高爐內停留的時間，提高間接還原的比例，擴大間接還原區域，降低直接還原度。萊鋼型鋼煉鐵廠3#3200m3高爐2012年以來經過不斷摸索與總結，逐步形成了合理的操作制度，煤氣利用率達到46.73%，燃料比降低至495kg/t，各項技術經濟指標保持了較好水平（見表1）。

表1 2012年1—10月高爐主要經濟技術指標

2 高爐提高煤氣利用率的前提和基礎

2.1 合理的爐料結構

合理的爐料結構應以滿足高爐強化冶煉、穩定順行和提高高爐各項技術經濟指標為主，同時兼顧本企業實際煉鐵資源的合理調配。根據高爐的生產實踐和研究表明，采用高堿度燒結礦配加酸性球團礦和部分塊礦是當前我國高爐冶煉爐料結構較為理想的發展模式。目前萊鋼3#高爐采用此模式，熟料比穩定在90%以上，為提高煤氣利用率、降低燃料比奠定了堅實的基礎。

2.2 改善焦炭質量

爐況穩定順行是提高煤氣利用率的前提，而原燃料質量的好壞直接關系到爐況順行。隨著高爐冶煉強度提高及燃料比的下降，焦炭質量對高爐爐況的穩定順行起關鍵性作用，改善焦炭質量是提高煤氣利用率的必要條件。在公司協調下焦炭質量穩步提升，2012年4月及5月焦炭CRI平均值穩定在68%以上。焦炭質量變化見圖1。

圖1 2012年1—10月焦炭質量變化情況

3 高爐降低燃料比的冶煉措施

3.1 改善爐缸熱狀態［1］

3.1.1 保證爐缸熱制度

萊鋼3#高爐爐缸直徑13300mm，死鐵層深度3000mm。較深的死鐵層有利于緩解爐缸的侵蝕，有利于提高爐缸的蓄熱和鐵水脫硫。在確定熱制度時，充分考慮了多方面的因素。在操作爐型的形成過程中，［Si］含量控制在0.5%～0.7%，同時相應的鐵水溫度控制在1500～1520℃。隨著合理操作爐型的形成與溫度、煤氣利用的穩定與提高，［Si］含量逐步降低。高爐爐況穩定時，［Si］含量控制在0.30%～0.45%，但鐵水溫度不隨［Si］含量的降低而降低，并規定鐵水溫度的下限為1500℃，低于此值時要有明顯調整措施。除了常規的調劑原則外，尤其要關注晝夜間大氣溫度、濕度的變化。理論上，1 g濕度影響1kg左右的燃料比，因此當濕度發生變化時，應據此進行燃料比的調整以保證爐溫的穩定。另外要特別注意噴吹煤種的變化，每班查詢一次噴吹煤的種類、配比、成分，當發生較大變化時及時調劑，保證熱制度的穩定。

3.1.2 增加富氧量

高爐噴煤后，理論燃燒溫度降低。為保證正常的爐缸熱狀態，要求有足夠的熱補償。隨著噴煤量的上升，在其他條件不變的情況下，風口區域未燃煤粉增多，燃料比上升，還會使高爐透氣性變差，引起高爐難行，而富氧有利于煤粉燃燒率的提升。萊鋼3#高爐在保證爐況穩定順行的前提下將富氧量提至14000m3/h，取得了良好的效果。

3.1.3 提高風溫水平

使用高風溫已經成為高爐煉鐵節能減排、降低燃料比以及提高煤比的主攻方向。萊鋼3#高爐采用卡魯金式熱風爐，設計風溫水平可以達到1200℃以上。風溫的提高，一方面提高了實際風速，活躍了爐缸；另一方面給爐內帶來了大量直接熱收入，為噴煤提供了熱量補償，保證一定的理論燃燒溫度，促進了煤粉的燃燒。3#高爐平均風溫水平由原來的1150℃提高到1200℃。

3.2 控制煤氣流分布

3.2.1 采用大礦批技術

批重對爐料在爐喉的分布影響很大。批重太小布料不均，小到一定程度，將使邊緣和中心無礦石。批重增大，相對加重中心而疏松邊緣，而且軟熔帶氣窗增大，料柱界面效應減少，有利于改善料柱透氣性。客觀上來講，每座高爐都有一個臨界批重，萊鋼3#高爐通過對批重進行反復嘗試總結，最終確定110 t左右的礦批適合本高爐目前的爐型及原燃料條件。這一批重，一是可以兼顧中心、疏松氣流，改善煤氣利用；二是隨著焦批的增大，焦窗增大，軟熔帶透氣性增加，有利于改善料柱透氣性；三是比較適用于3#高爐上料設備的上料能力，提高設備作業效率。

3.2.2 采用合理的中心加焦比例

中心加焦是在高爐中心部位另外填加焦炭來改善爐缸焦炭床充填結構，從而確保倒V型軟熔帶的穩定存在，以及提高爐缸透氣性和透液性。它不僅能夠活躍中心，而且能促進順行，是有利于增產、節焦、長壽的一種綜合技術措施，增加高爐吸納內外部各種矛盾的能力。但過多的中心加焦使得C區焦炭量增加，從而減少了進入燃燒帶燃燒的焦炭量，造成燃料比上升。而在目前的原燃料條件下，過低的中心加焦比例又不利于爐況的順行。3#高爐反復實踐，最終將中心加焦比例由25%減至21%，取得了良好的效果。

3.2.3 提高爐頂壓力

3#高爐采用高壓操作，頂壓/風量控制在0.035～0.038。嚴禁壓差超過185 kPa。提高爐頂壓力后，使煤氣在高爐中停留的時間延長，提高煤氣利用，降低入爐燃料比。另外，提高爐頂壓力還有利于穩定煤氣流，促進高爐穩定順行，提高煤氣利用率。爐頂壓力每提高0.1%，降低燃料比0.5%。但爐頂壓力絕非越高越好，除了設備因素外，過高的爐頂壓力將造成風壓的上升，最終造成風速、動能的下降，影響爐缸的工作。因此頂壓調劑應以保證風速＞270m/s、動能＞140 kJ/s為基本原則。當負荷較輕，料柱透氣性較好時，頂壓/風量比值取上限，反之下限。從2011年底開始，3#高爐把頂壓逐漸提高至0.225MPa，加強了煤氣流的穩定，高爐順行狀況得到一定的改善，為提高煤氣利用率創造有利條件。

3.2.4 探索合適的裝料制度

隨著高爐噴煤比的增加和富氧率的提高，焦炭負荷逐步加重以后，打通中心氣流顯得尤為重要。經不斷摸索，總結出了適合低燃料比條件下的布料矩陣。布料矩陣除最外檔和中心檔外，中間各檔礦和焦的布料圈數保持一致，這樣礦焦分布比較均勻，有利于軟熔帶“焦窗”的透氣性。調整布料矩陣對邊緣氣流抑制時，采用拉大礦帶角差，在相同的礦石批重下，較寬的礦石帶使礦層變薄，有利于改善料柱透氣性，穩定煤氣流并提高邊緣煤氣的利用水平。經過2012年以來的反復摸索、試驗，最終確定了目前的裝料制度：礦批110 t左右；料線1600mm；布料矩陣為：

其中第4檔位的礦石角度比第4檔位的焦炭角度大1°，較好地兼顧了邊緣氣流與中心氣流。

3.3 使用合理的造渣制度

較高的爐渣堿度能使爐缸溫度充裕，有利于煤粉燃燒，以改善鐵水質量，促進高爐順行。為保證煉出合格生鐵以及充足的熱量，最終實際終渣堿度控制在1.25左右，三元堿度1.50左右，四元堿度0.95～1.08。爐渣的物理性能與化學成分對冶煉過程影響極大。合理的爐渣成分和性能，有利于爐況順行和確保鐵水質量。為改善爐渣的穩定性和流動性，嚴格控制鎂鋁比，渣中MgO/Al2O3＞0.6，大大降低了爐渣黏度，保證了爐渣流動性。

4 焦炭質量波動時的應對措施

1）采用高還原性礦石與高熱流比操作，使大量的氣體產物CO2在中溫區釋出，避免與高溫焦炭接觸，以降低焦炭的溶損反應。3#高爐通過增加富氧率，降低噸鐵煤氣量來提高爐料與煤氣的熱流比，目前的噸鐵煤氣量在1500m3/min左右。

2）使用合理的風速和鼓風動能以避免風口區粉焦上升，采用中心加焦和礦石混裝焦丁等疏松中心的裝料制度，使料柱透氣性得到改善。目前的風速280m/s，鼓風動能1400 kJ/s。隨著噴煤量增加，礦焦比增加，料柱透氣性變差，壓差升高。3#高爐將篩下焦回收再篩分出小焦丁，在礦石中每批料混加2500～3500kg焦丁，焦丁比達到45～55kg/t，有效地改善了料柱的透氣性，有利于高爐順行。

3）采用適宜的理論燃燒溫度以避免SiO2大量揮發上升，在低溫區凝聚從而堵塞爐料空隙，造成料柱透氣性惡化，壓差升高。3#高爐目前的理論燃燒溫度在2250℃左右，料柱透氣性指數長期保持在36以上［2］。

5 強化日常管理工作

3#高爐實施精細管理，統一操作，保證爐況穩定，確保順行。高爐順行是取得一切良好指標的前提，大型高爐出鐵更是關鍵。為此，萊鋼3#高爐采用零間隔出鐵，保證鐵口不斷流。要求鐵口工作時間＞100min后，立即開另一個鐵口，真正意義上實現了零間隔、負間隔，為穩定順行創造了條件；同時，根據冶煉強度的大小及時調整鉆頭尺寸，由60mm增大到65mm。鐵口實行專人負責制，加強鐵口維護，確保泥套的完整；穩定、統一打泥量，維持合適的鐵口深度，保證鐵口合格率。穩定炮泥質量是維護好鐵口和出凈渣鐵的關鍵，在炮泥質量出現問題后，及時與炮泥生產廠家聯系，根據具體情況及時調整炮泥質量，減少因鐵口問題引起的高爐休、慢風時間。引入出鐵速度這一爐前考核指標，要求出鐵速度6～8 t/min，避免高爐憋風。

6 結語

通過加強原燃料管理，采取上下部綜合調節相結合，提高爐前、爐內的技術水平和操作管理，萊鋼3#3200m3高爐煤氣利用率有了較大的改善，燃料比下降明顯（見圖2）。

圖2 2012年1—10月煤氣利用率、燃料比變化情況

由圖2可以看出，萊鋼3#3200m3高爐煤氣利用率由2012年1月份的42.11%逐步上升至10月份的46.73%，燃料比相應地由1月份的517kg/t逐步降低至10月份的495kg/t，取得了良好的經濟效益。

［1］ 湯登軍，邱國興，李海明，等.萊鋼3200m3高爐強化冶煉實踐［J］.山東冶金，2012，34（2）：18-20.

［2］ 周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊［M］.北京：冶金工業出版社，2005：87-88.