萊鋼5#1 080 m3高爐低成本護爐生產實踐

趙洪雨，張 振，王志剛，徐愛波

（山鋼股份萊蕪分公司 煉鐵廠，山東 萊蕪271104）

1 前 言

山鋼股份萊蕪分公司5#1 080 m3高爐于2012年1月31日大修后開爐，設計產能100萬t。2016年開始爐缸側壁溫度逐步上升，先后有兩個高點溫度突破600℃，最高曾達到709℃。經計算，爐缸高點處耐材剩余厚度451 mm，距離電偶前端僅141 mm，處于高度警示狀態，進入護爐階段。護爐生產通常采取堵風口、降低冶煉強度、配加鈦化物、風口喂鈦線、提高生鐵含硅量等措施，降低冶煉強度對生鐵產量影響較大，鈦化物的還原需要消耗大量熱量等必然導致護爐階段的冶煉成本大幅上升。

2 護爐成本分析

對護爐生產影響煉鐵成本的因素進行統計，導致成本上升的原因主要有以下幾個方面：

1）鈦球成本。每月約配加1 500～1 800 t鈦球，每噸鈦球成本為795元，每月增加成本約119萬元。

2）燃耗成本。配加鈦化物護爐需要消耗更多的爐缸熱量，生鐵含硅量需同步提升，以保證鐵水中合理的鈦含量，燃料比升高5～10 kg/t，每月產量為9萬t，月增加成本86萬元。

3）生鐵質量成本。為保證生鐵含鈦量，護爐期間有意提高硅量，個別時間生鐵含硅量超標較多，造成生鐵質量減價較多，月減少收入約40萬元。

4）產量成本損失。因冶煉強度降低，生鐵產量也隨之降低，護爐階段高爐日減產約300 t，噸鐵效益按100元計算，月減少收入約90萬元。

5）輔助設施對成本的影響。為保證高爐安全，現場增加較多安全防護措施及設備，另外，動力消耗、人力、物力等都有不同程度的增加，月增加成本約20萬元。

據統計，山鋼股份萊蕪分公司，強化護爐階段5#高爐月增加成本約355萬元。

3 低成本護爐措施

除采取常規護爐措施外，5#高爐根據生產需求和爐缸側壁溫度狀態，探索實施了經濟護爐措施。

3.1 提高塊礦配加比例

為降低原料成本，5#高爐采用優化入爐原料結構的方法，自2016年4月以來，逐步提高性價比較高的生礦比例，代替部分高價球團礦，塊礦比例由原來的12%提高至20%左右（見圖1）。僅此一項改進措施使噸鐵原料成本降低9.2元/t。

圖1 5#高爐護爐期間塊礦配加情況

為避免塊礦比例提高后對爐況的不利影響，做好槽下篩分工作：第一，對槽下塊礦篩進行改造，使塊礦達到了平鋪，篩分效果明顯提高；第二，制定篩分時間管理制度，對篩分時間進行量化考核，強化對篩分時間的控制。第三，在遇到特殊天氣時，提前儲備充足的優質塊礦，避免因塊礦難以篩分造成爐況波動。第四，對入爐塊礦在爐內分布合理控制，避免塊礦落在爐墻邊緣與中心，這樣就既保證了煤氣利用，又改善了料柱透氣性。實踐表明，對5#高爐爐料結構調整后，爐況保持了長期穩定順行，各項技術經濟指標達到了一個新的水平。

3.2 提高焦丁入爐比例

5#高爐采用焦丁回收入爐，以節約焦炭降低成本。入爐焦丁量由護爐前的0.2 t/批增加至0.5 t/批，使噸鐵成本降低4元/t左右。為了給提高焦丁入爐比例創造良好條件，5#高爐從改善焦炭質量著手。受鐵焦產能不匹配的影響，5#高爐所用焦炭90%為外購焦，粒度、成分波動較大，露天存放受雨季影響水分、粉末含量波動較大。

為降低焦炭的不利影響，改善焦炭質量差對爐況的影響，提高了焦丁比例（見圖2）。主要措施有：第一，對焦炭篩進行改造，增加擋料板，延長焦炭在焦篩上的停留時間，最大程度避免焦炭粉末入爐。第二，將焦丁固定在邊緣位置，避免落入料柱中心，此項措施改善了料柱透氣性。第三，及時啟動焦炭預熱，減少雨季焦炭水分波動對爐況的影響。第四，適當降低爐內壓差、風壓水平，減少對焦炭催化破損的影響，通過休風風口取樣來看，焦炭粒度能夠適應提高焦丁比例條件下的冶煉要求。

圖2 5#高爐護爐期間焦丁配加情況

3.3 提高技術操作水平

3.3.1 調整煤氣流分布

隨著塊礦、焦丁比例的提高，有可能出現壓差升高現象。為適應原料條件的轉變，5#高爐在煤氣流分布方面按照“打開中心、兼顧邊緣”的思路，通過逐漸調整上部裝料制度改善爐內煤氣流分布，有利于高爐順行。通過保持邊緣氣流相對穩定和中心氣流較強、適當減輕中心礦焦比、中心形成坡度較小的漏斗等措施，既保證了中心煤氣流的穩定、暢通，又減少了礦石向中心的滾動，邊緣形成了解穩定的焦炭平臺，減少礦石向邊緣的滾動，達到了穩定邊緣礦焦比、使料面形成焦炭平臺+中心小坡度漏斗的目標。裝料制度由

礦批重31～36 t。當爐況出現波動時，可以減輕中心以及邊緣礦焦比來調整爐況，必要時縮小礦石批重；當外部條件較好爐況順行時，可以增加邊緣礦焦比，以提高煤氣利用率。5#高爐護爐期間燃料比變化情況見圖3。

3.3.2 提高頂壓

高頂壓是高爐強化冶煉和降本增效的主要手段。爐頂煤氣壓力提高10 kPa，高爐可增產2%，焦比約下降3%［1］。5#高爐頂壓一直維持在170 kPa左右，2016年9月開始逐漸嘗試提頂壓，至10月頂壓已用至190 kPa。通過提高頂壓減少煤氣體積，降低煤氣流速，使鐵礦石進行的間接還原向有利方向發展，提高煤氣利用率。頂壓提高后，高爐表現為更容易接受大風量，煤氣流分布趨于合理，爐況波動減少。

圖3 5#高爐護爐期間燃料比變化情況

3.3.3 提高風溫

風溫是高爐熱量的主要來源之一，風溫水平對燃料比及理論燃燒溫度的影響較大。風溫升高100℃，可降低煉鐵燃料比20～25 kg/t，提高風口理論燃燒溫度80℃［2］。5#高爐采用3座卡魯金頂燃式熱風爐，助燃空氣預熱。自護爐以來至今，除復風外堅持風溫全用，熱風溫度最高用到1 230℃。為進一步降低燃料比創造條件。

3.3.4 降低生鐵含硅量

降低生鐵［Si］是降低燃料比的有效途徑，而且使爐內壓量關系寬松，產量增加。實踐表明，鐵水［Si］下降 0.1%，焦比下降 4 kg/t。5#高爐本著“降硅不虧熱”的原則，以充足的鐵水溫度為保證，［Si］由0.5%左右下降至0.4%左右，并同時保證鐵水物理熱不低于1 470℃。為避免降低［Si］對生鐵質量產生威脅，5#高爐在穩定高風溫保證物理熱充足的同時，采取了將風口長度由465 mm延長到480 mm以活躍爐缸、提高爐渣三元堿度、提高爐缸的脫硫效率等。生鐵合格率達到99.6%，一級品率達到78.85%（見圖 4）。

圖4 5#高爐護爐期間生鐵一類品率

3.4 提高綜合管理水平

為提高全車間職工精益管理水平，5#高爐加大降低能源動力成本的宣傳教育力度，將指標落實到班組、個人，形成了全員節能降耗局面，使能源動力噸鐵成本降低5元/t。具體采取以下措施：

1）加強設備點檢維護和生產操作，減少各種設備和工藝故障，從而減少頻繁啟停機帶來的電耗。2）休風檢修時，風機堅持早停晚啟。3）高爐鼓風機檢修完畢復風之前2 h啟機，除塵風機待生產時方可啟用。4）不定期檢查，杜絕長明燈，大力推廣使用節能燈，杜絕各類動力能源介質的跑、冒、滴、漏現象。5）在滿足生產的條件下，嚴格控制沖渣系統補水量，防止溢流。6）加強蒸汽使用的管控，在白天氣溫達到3℃以上時，將蒸汽總閥在09：00—16：00時間段內關閉，以節約蒸汽使用量。7）在滿足各工序氮氣使用量的前提下，關小氮氣進口總閥，以減少使用量。爐頂氣密箱氮氣增加手動調節，根據氣密箱溫度變化及時調整氮氣用量。

4 護爐效果

2016年護爐以來至2017年4月，5#高爐通過探索實踐低成本護爐的措施，不斷調整操作參數，實現了高爐穩定順行及技術指標的優化，平均燃料比516.9 kg/t，焦比353.2 kg/t，護爐成本較前兩代代爐役有大幅下降（見表1）。爐缸高點溫度變化趨勢見圖5，高爐關鍵技術經濟指標見表2。

表1 5#高爐各代爐役后期主要技術經濟指標

圖5 5#高爐護爐期間爐缸高點溫度變化趨勢

表2 5#高爐護爐期間關鍵技術經濟指標

護爐階段安全是首要條件，加強爐缸高溫區域的監控，確保爐缸側壁溫度可控，才能更好地采取低成本護爐的相關措施。降低生鐵成本的重要基礎是維持高爐的穩定順行，沒有順行就無法真正做到降低成本。采取適度的強化冶煉措施，提高高爐的抗波動能力，對高爐的生產順行有一定促進作用。

護爐生產不僅有安全風險，冶煉成本必然有不同程度的上升。如果安全風險較高或者冶煉成本上升較多且無法有效控制時，及時停爐大修才是最有效的解決方案。

參考文獻：

［1］ 周傳典，劉萬山，王筱留，等.高爐煉鐵生產技術手冊［M］.北京：冶金工業出版社，2002.

［2］ 劉琦.降低生鐵成本的途徑［J］.煉鐵，2002，11（2）：11-16.