太鋼高爐低利用系數下操作制度的探索

安毅

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西 太原 030003）

太鋼高爐低利用系數下操作制度的探索

安毅

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西 太原 030003）

2015年下半年太鋼調整生鐵產量，將兩座大高爐的利用系數由2.2～2.4 t/（m3·d）控制到1.8～2.0 t/（m3·d）進行生產。據此產量要求，太鋼高爐對使用的風量、氧量、風口面積等下部送風制度進行相應調整，在此基礎上據爐內煤氣流分布和操作爐型的變化進行上部裝料制度的匹配性調整，并減少爐前出鐵爐次。經過一段時間的探索，在2015年9月后爐況穩定性取得明顯好轉，煤氣利用率能達到51.0%以上，燃料比在490～500 kg/t，取得了較低利用系數下爐況的長期穩定順行。

大型高爐 利用系數 操作制度

2012年以來，由于我國鋼鐵產能的急劇增加，行業利潤出現大幅度萎縮甚至虧損，部分企業高爐進入調整、控制產量的生產狀況，太鋼也不例外。在2015年受鋼鐵行業利潤持續下降影響，太鋼將5、6號高爐（4 350 m3）兩座大高爐的利用系數由2.2～2.4 t/（m3·d）控制到1.8～2.0 t/（m3·d）進行生產。據此產量要求，對高爐使用的風量、氧量、爐內煤氣流分布進行調整，并減少爐前出鐵爐次。經過一段時間的探索，在2015年9月后爐況穩定性取得明顯好轉，煤氣利用率能達到51.0%以上，燃料比在490～500 kg/t，實現了兩座大高爐在較低利用系數下的長期穩定順行。

1 太鋼高爐生產概況及技術經濟指標分析

2013年，對5號高爐進行高精粉燒結礦和高比例球團礦生產［1］。2014年后，兩座大型高爐的爐料結構由2013年的“75%燒結+25%球團”調整為“68%～70%全精粉燒結+30%～32%酸性球團”。2014年，將入爐球團礦比例提高到30%～32%，使用初期，從爐頂十字測溫溫度分布和料面成像儀氣流表現出，爐內料面及料層的穩定性變差，中心氣流偏高且不穩定。由于該爐料結構在高爐內出現液相生成早，軟融帶位置升高并增厚，導致高爐下部壓差升高和爐身靜壓不穩定。2015年，太鋼在進行高爐產量調整的過程中，以高爐為中心，以爐況長期穩定順行為核心來組織生產。

2014—2015年，5、6號高爐主要技術經濟指標如表1、表2（見下頁）所示，2015年5號高爐焦比和煤氣利用率統計如下頁圖1所示，6號高爐產量和煤比統計如下頁圖2所示。

表1 2015年太鋼5號高爐主要技術經濟指標

由表1、表2和圖1、圖2可見，2015年下半年，針對上述情況，通過對兩座大高爐進行了一系列操作思想和制度的調整，爐況穩定性趨于好轉。2015年9月后，5號高爐煤氣利用率顯著提高，焦比逐步降低；6號高爐在產量穩定到9 500 t/d后，逐步提高煤比到170～180 kg/t的水平。2015年，將高爐利用系數下調到2.0 t/（m3·d）后，從高爐操作思想到操作參數和制度等進行一系列的探索實踐。在調整產量的過程中，隨著使用風、氧量的降低，爐腹煤氣量減少了15%左右，因此需要著重解決低利用系數下低爐腹煤氣量指數生產時爐缸不活躍、爐腰和爐身下部通過煤氣流減少、活躍性會變差、趨于結厚的可能性增大等問題。

表2 2014—2015年太鋼6號高爐主要技術經濟指標

圖1 2015年5號高爐焦比和煤氣利用率統計

圖2 2015年6號高爐產量和煤比統計

2 5號高爐生產情況

2.1 調整槽下排料順序

2014年初，5號高爐調整爐料結構為“70%全精燒結礦+30%酸性球團礦”，爐料粒度和堆角均趨小，其穩定的爐料結構為68%～70%三燒+30%～32%袁球。為了改善煤氣流的穩定性，針對全精粉燒結礦的冶金性能相對較差和平均粒徑小（17.0～19.5 mm）、5～10 mm亞粉率質量分數增加到20%～30%且粉率高的特點，通過調整槽下礦槽排料順序來調整爐喉截面上礦、焦炭布入位置，穩定邊緣料量和爐內平臺寬度，嚴格控制影響入爐礦石、焦炭質量的參數的跟蹤，比如篩網更換周期、頻率，礦槽t/h值（每小時過篩燒結礦噸數），礦石、焦炭槽位，燒結礦、焦炭的成分、粒度、強度，主要參數是燒結礦品位、二元堿度、FeO含量、低溫還原粉化率和焦炭的灰分、平均粒度、-15 mm粒級比例等［2］。采取上述措施后，在一定程度上改善了爐內風壓和熱負荷的穩定性。

2.2 產量與送風制度的匹配性調整

從5號高爐多年的生產實踐和數據統計分析，大型高爐的操作制度要從一定的產量、煤比水平著手，首先要對下部送風制度進行準確定位，以實現下部理論燃燒溫度、風速和鼓風動能的合理控制，從而達到一次煤氣流的良好分布，是穩定爐況和實現上部料制有效調整的基礎。2015年，5號高爐在產量被控制到8 600～9 000 t/d與送風制度的匹配性調整見表3。

表3 2014—2015年5號高爐調整產量時送風制度與產量的配置調整

降低產量時將要相應降低鼓風和富氧量，在爐腹煤氣量降低到8 300 m3/min后，將爐頂壓力調整到225 kPa，通過縮小5號高爐風口面積（由0.460 m2縮小到0.425～0.418 m2），控制合理的理論燃燒溫度，控制風速為280～300 m/s、鼓風動能為16 500～18 000 kg·m/s，以改善爐內料柱透氣性和活躍爐缸。探尋5號高爐不同產能下操作參數與風口面積的配置關系，以達到不同產能下高爐操作的平衡點。具體采取了如下措施：

1）2015年下半年，在產量為8 600～9 000 t/d時，據風、氧量的使用調整風口面積，并在一定的風量下以調整富氧量來調整產量。

2）調配長、短風口分布，規整爐型，活躍爐腹和爐腰，預防低產量、低爐腹煤氣量指數下的風口曲損。

3）更換爐身中上部壞的冷卻板和進行爐體硬質壓入，穩定圓周冷卻強度。

4）當爐腰及爐腹熱負荷低于8 GJ/h七天以上時，調整邊緣礦焦比或礦石量，提高爐腰區的活躍性和爐況的穩定性。

2.3 煤氣流的調整控制

2015年下半年，調整5號高爐利用系數至2.0 t/（m3·d），產量在8 600～8 800 t/d，對送風參數作較大的調整，相應調整上部裝料制度，以適應低爐腹煤氣量且上部爐料結構形成爐料堆角小、易滑動的特點，需要通過穩定中心氣流達到穩定爐體熱負荷的目的，提高爐況順行度和煤氣利用率，降低燃料比和含硅量。

2015年下半年，太鋼兩座大高爐在調整產量的過程中采用減輕中心礦焦比、穩定爐內焦炭和礦石平臺寬度的措施，料面形狀的穩定性有所改善，表現在中心氣流穩定而充沛，整體爐況穩定性及抗干擾能力明顯增強。

對于裝料制度的優化調整，采取了以下措施：

1）調整料線穩定落料點位置，穩定焦炭平臺。

2）根據爐料粒級變化微調槽下t/h值及爐頂布料圈數（控制邊緣及中心礦焦比）。

3）重點關注爐頂十字測溫槍中心溫度、次中心溫度、煤氣利用率、熱負荷波動、爐墻溫度及崩滑料等情況。

采取這些措施后，5號高爐煤氣利用率得到逐步提高，達到51.0%～52.0%，燃料比得到大幅度的降低（日常操作中在485～490 kg/t），控制生鐵w［Si］到0.35%～0.60%，w［Si］＜0.55%的達標率達到80%～90%的歷史最好水平。

根據產量調整送風制度。9月3日，定檢后調整風口面積為0.425 m2，風量由5 800 m3/min調整為6000m3/min，富氧量由12000m3/min降低為10 000 m3/min。此后穩定的氣流分布特征如4表所示。

表4 2015年9—12月5號高爐穩定的氣流分布特征

5號高爐在表4所示的煤氣流分布下，中心煤氣流充沛，邊緣煤氣流穩定，一段時間幾乎無爐頂打水，爐體各層溫度和熱負荷趨于合理。自2015年9月份以來，5號高爐煤氣利用率逐步提高，達到51.0%～52.0%，燃料比大幅度降低，爐體各段熱負荷分布較為合理，爐腹爐腰段控制在12～13 GJ/h，整體熱負荷控制在100～120 GJ/h且較穩定。

2.4 爐前作業調整

5號高爐在產量降低后，根據產量調整出鐵爐次，9月份產量被控制到8 200～8 600 t/d后，出鐵爐次由以前的11～12爐/d減少到9爐/d，以此穩定鐵流速度和爐缸內渣鐵液面，增強鐵水物理熱和減少爐前材料消耗，并據不同利用系數下煤氣流分布和爐體熱負荷波動特點，以及熱制度和造渣制度的穩定性，建立相關的爐前作業制度來保持爐缸活躍性。

3 6號高爐產量調整及運行情況

3.1 送風制度的調整

2015年5月后，6號高爐的產量由10 300 t/d逐步調整到9 600 t/d，在送風制度上將風口面積由0.469 m2減小至0.429 m2，縮小了8.5%，風口襯套直徑被統一調整為120 mm，實現爐內煤氣流初次分配圓周均勻，通過合理匹配，控制鼓風動能，保證爐缸活躍性。并將易出現曲損方位的風口更換為短風口，消除偏尺現象。2014—2015年，6號高爐送風制度及操作參數調整過程如表5所示。

表5 2014—2015年太鋼6號高爐送風制度及操作參數調整過程

2015年，6號高爐產量調整較大，在調整產量的過程中需要對上、下部操作制度和參數進行相應調整，使之與形成的較低爐腹煤氣量相匹配。

3.2 裝料制度的調整

2015年，6號高爐的爐料結構為66%四燒+4%三燒+30%峨球。在控制產量的過程中，保持邊緣環帶及中間環帶角度逐步減小（最小角度保持不動），采取平臺加漏斗的裝料制度，有利于下料和氣流穩定，并摸索合理的礦批大小。2014年9月，6號高爐裝料制度為礦批檔位2243221，焦批檔位02333321，礦批重124.5 t，焦批23.8 t；2015年9月，裝料制度為礦批檔位2233321，焦批檔位0433222，礦批106.5 t，焦批21.3 t。隨著系數的調整，相應減少礦批，其調整過程和思路如下：

1）縮小布料總角差至7.5°，最外檔取消了43°，最內檔提高了1.5°。

2）調整后的布料矩陣適合2015年使用的全精燒結礦加高比例球團的爐料特性，料面形狀趨于合理，邊緣礦焦比減輕，中心漏斗穩定，爐況穩定性得到改善。

3）料線由1.5 m逐步調整至1.3 m，緩解了邊緣混料層對邊緣氣流的干擾。

4）在控制產量的過程中適當縮小礦批至106～108 t，料速為46～48批/班，以滿足下料速度和料面形狀的穩定，實現爐內煤氣流的穩定。

2015年9月，經過調整后，將礦石角差由10.5°減少到7.5°，焦炭布料角度由8°減少到6.5°，在這個角度差內進行布料構筑爐內較為穩定的布料平臺，有利于消除全精粉燒結礦加高比例球團礦的不利影響，尤其是針對減產后風、氧量降低，相應爐腹煤氣量也大幅度降低，由2014年的9 886 m3/min減少到8 828 m3/min，減少了10.7%，但通過縮小風口工作面積6.7%，高爐運行穩定。采取上述措施后，穩定了爐內布料平臺，形成了較為穩定的中心漏斗，既能形成穩定的料面，也能滿足料層的透氣性要求，實際運行中，還兼顧到爐頂溫度的控制，減少爐頂打水量。9月份，高爐運行狀況明顯改善，崩料次數明顯減少，熱負荷降低20 GJ/h，煤氣利用率提高至51%～52%的水平，燃料比逐步降低至490～500 kg/t，如圖3所示。

圖3 2015年6號高爐燃料比和煤氣利用率統計

同時，在產量調整到9 600 t/d后，優化6號高爐出鐵制度，將出鐵次數由12爐/日調整為9～10爐/日，減少了爐前的物料消耗和勞動強度。

3.3 操作爐型的管理

6號高爐于2013年11月7日開爐，到2015年 7月歷時1年半，是一個對操作爐型的逐步調整適應期，對爐體各段熱負荷合理控制值還有待不斷摸索和認識。2015年6號高爐爐體熱負荷分布情況如表6所示。

表6 2015年6號高爐爐體熱負荷分布情況 GJ/h

2015年2月20日—3月17日，6號高爐的爐體熱負荷一度處于較低值，爐況穩定性變差，有個別風口出現下沉現象。針對這種情況，逐步減輕6號高爐邊緣焦炭負荷，將其由以前的全爐焦炭負荷的1.05～1.10倍逐步降低到1.0～1.05倍，而熱負荷逐步趨于穩定，到2015年10—12月全爐熱負荷基本穩定在60～80 GJ/h，再未出現風口曲損和爐況失常現象，下料和壓量關系的適應性得到明顯改善，操作爐型也進入規整可控期。

4 結論

1）2015年下半年，太鋼調整生鐵產量，將兩座大高爐的利用系數由2.2～2.4 t/（m3·d）控制到1.8～2.0 t/（m3·d）進行生產。據此產量要求對使用的風、氧量，風口面積等下部送風制度進行調整，并在此基礎上據爐內煤氣流分布和操作爐型的變化進行上部裝料制度的匹配性調整，取得了較低利用系數下煤氣利用率51.0%以上、燃料比490～500 kg/t的較好水平。

2）針對不同產量水平下生產條件的改變，太鋼高爐從調整槽下排料順序來調整入爐料種的先后順序及分布到爐內平臺的位置。在1.8～2.0 t/（m3·d）的低利用系數下生產時，控制中心布料角度，并通過增加邊緣焦炭量來減輕邊緣焦炭負荷，使爐內料面形狀趨于合理，邊緣混料層減少，透氣性改善，中心漏斗穩定，高爐穩定性明顯改善。

3）太鋼在多年來對大型高爐冶煉規律認識的基礎上，通過探索兩座大高爐在現有全精粉燒結礦加高比例酸性球團礦，在低利用系數生產時形成較低爐腹煤氣量指數生產條件下，通過各項操作思想和觀念的突破以及操作參數和制度的調整，并重視操作爐型的管理，實現了爐況的長期穩定順行。

［1］ 唐順兵，王紅斌，李夯為，等.太鋼5號高爐投產9年生產實踐［J］.煉鐵，2016，30（3）：2-7.

［2］ 朱仁良，陳永明.寶鋼高爐操業技術的進步［J］.煉鐵，2005，24（增刊）：11.

（編輯：胡玉香）

On Large Blast Furnace Operation System under Low Utilization Coefficient of Taigang

AN Yi
（Shanxi Taigang Stainless Steel Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030003）

The pig iron production in the second half of 2015 in taiyuan is adjusted，and the utilization coefficient of two blast furnaces is controlled by 2.2～2.4 t/（m3·d）to 1.8～2.0 t/（m3·d）.According to production requirements，air volume，oxygen volume，air outlet area and lower air supply system in TaiGang blast furnace are adjusted.On this basis，according to the change of gas flow distribution and operating furnace，the upper loading system is adjusted，and tapping is reduced.After a period of time，the stability of furnace condition improved markedly after September 2015，the gas utilization rate can reach more than 51.0%，fuel ratio in 490～500 kg/t，the long-term stability of furnace condition under lower utilization coefficient is realized.

blast furnace with large capacity，utilization coefficient，operating system

TF543

A

1672-1152（2016）05-0071-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.05.26

2016-09-28

安毅（1978—），男，助理工程師，于山西太鋼不銹鋼股份有限公司煉鐵廠從事原燃料的入廠管理工作。