“平臺+漏斗”布料制度在邯鋼西區1高爐的應用

張妹英 夏萬順

(河鋼集團邯鋼公司)

0 前言

邯鋼西區1號3 200 m3高爐采用了銅冷卻壁、薄壁爐襯、炭磚一陶瓷杯復合爐底、聯合軟水密閉循環冷卻系統、并罐無料鐘爐頂等一系列先進、成熟的工藝。

2008年開爐后，由于缺乏大型高爐操作技術及操作經驗，在基本操作制度上偏離較遠，造成高爐開爐后穩定性較差，爐況波動不斷，嚴重制約了生產順行和成本的降低。2009年11月開始，高爐轉變操作模式和操作理念，引進寶鋼“平臺+漏斗”布料制度，隨后結合1號高爐自身的特點進行了一系列調整和優化，找到了一套適合高爐生產的操作制度，實現了高爐長期穩定順行，各項經濟指標得到了較大的改善。

1 高爐料制的演變

1.1 中心加焦

2008年4月開爐初期，由于冶煉強度不高，高爐處于低水平運行狀態，但隨著強化冶煉的不斷進行，高爐抗干擾性越來越弱，在2009年1月初，因為爐頂環縫調節失常造成高爐出現氣流管道后，高爐爐況開始失常，主要表現為不吃風氧，高爐風量加到4 800 m3/min的水平，就開始出現崩料、滑料、氣流等現象，邊緣氣流凌亂，中心氣流不開，大的氣流管道不斷發生。爐況失常致使爐溫波動較大，爐況對爐溫敏感，上行時易發生懸料。開始認為是高爐爐缸堆積，不活躍，分別采取了加螢石洗爐和錳礦熱洗，效果都不明顯，同年7月邯寶煉鐵2號3 200 m3高爐在開爐后3個月后，也出現了相同的現象，操作者認為是原燃料變差引起的高爐爐況失常，但采取了各種保料措施后仍舊沒有效果。

1.2 “平臺+漏斗”布料制度的實施

2009年11月，寶鋼專家對2號高爐進行了全面診斷，認為高爐基本操作制度偏離大高爐操作理念太遠，高爐各項操作制度與3 200 m3高爐特點嚴重不符，對高爐的操作制度予以了全面否定，尤其是批礦過小，對邊緣和中心氣流都壓制不住，變化料制不能起到調節氣流的作用。在專家的指導下開始嘗試“平臺+漏斗”的布料制度。

1號高爐借鑒2號高爐成功的經驗，在2009年12月份也開始嘗試“平臺+漏斗”的料制，但由于高爐爐況失常近1年的時間，操作爐型變化較大，在經過近一個月的調整后高爐才逐漸穩定下來。

1.3 “平臺+漏斗”料制的優化

寶鋼專家對邯寶煉鐵兩座3 200 m3高爐起到了拋磚引玉的作用，在使用了新的布料制度后高爐順行得到了保障，但高爐在提高冶煉強度和改善各項經濟指標上還需要不斷的優化。由于高爐操作特性和原燃料條件不同，不同的高爐最優化的布料制度也不同，因此需要在基本料制的基礎上，不斷摸索更適合高爐自身操作的布料制度。

“平臺+漏斗”布料制度的難點在于形成邊緣與中心兩股相匹配的氣流，兩股氣流的強弱是由料面平臺的寬度和漏斗的深度所決定的，要形成合適的兩股氣流，關鍵在于控制好料面平臺的寬度和漏斗的深度，而料面平臺和漏斗的屬性是由布料屬性來決定的，因此要優化布料制度，就要通過調整布料圈數和布料角度來實現。

在“平臺+漏斗”布料制度中布料角度的確立是重要的一個環節，只有確立了合適的布料角度才能確定料面平臺的位置，經過兩次休風測量爐料落點，確定了高爐爐料打爐墻的布料角度為44 °，給布料角度的制定提供數據支持。在確立了最大的布料角度后，結合邊緣和中心氣流的運行情況，不斷調整礦焦差和布料圈數，期待找到最優化的布料制度。在角差調整上，礦石平臺的大小和穩定性相對焦炭來說，由于原料自然堆角的特性更難控制，尤其是在使用和焦碳相同的檔位時，礦石的滾動特性對漏斗的影響是負面的，宜堵塞中心，不利于中心氣流的穩定，尤其是在原燃料條件不好的情況下，更易出現堵塞中心而造成爐況難行的局面，因此礦角差要小于焦角差，盡量將礦石平臺布在焦碳平臺之上；在布料圈數調整上，每個檔位上布料圈數的設置要大于2～3圈為好，盡量避免單環布料，這樣既可以形成穩定的礦焦平臺，也利于減少料面堆尖的數量進而降低爐料界面效應。利于增強氣流對料面的敏感性，并提高煤氣利用率，降低燃料消耗。

表1 高爐料制優化調整

2 “平臺+漏斗”料制的日常調劑

2.1 上部調劑

布料環數和礦焦角差是布料制度的基礎，基本布料制度確立后，在沒有特殊情況下不再進行調整。“平臺+漏斗”料制對原燃料條件要求相對較高，難點在于中心氣流和邊緣氣流兩股氣流的平衡，在操作上要密切關注兩股氣流的強弱，及時調整避免出現氣流一頭發展的現象。中心過強，煤氣利用率降低，不利于降低燃料消耗，還宜發生爐墻結厚的現象；邊緣過強而中心變弱時，壓量關系緊張，邊緣氣流亂串，爐況順行受到破壞，也不利于高爐長壽。日常操作中可以充分利用料線、礦批、布料角度等手段，實現對爐況的微量調劑，調劑順序一般為料線-礦批-角度。

通過調整料線，可以改變礦焦平臺和布料堆尖的位置，實現對高爐氣流分布的微調，用以穩定高爐氣流分布和提高煤氣利用率水平，改善高爐各項經濟指標。配合1號高爐基本的布料角度，實踐表明，在冷卻壁水溫差呆滯下行，邊緣氣流較重時，上提料線至1.2 m/1.2 m；冷卻壁水溫差波動，邊緣波動氣流較強時，降低料線至1.5 m/1.5 m，能有效起到穩定氣流的作用。

合適的礦批可以穩定高爐氣流的正常分布，保證高爐爐況順行。大礦批對中心的抑制作用較強，在原燃料條件較好的情況下，增加礦批有利于提高煤氣利用率，降低燃料消耗；在原料相對較差的情況下，適當減小礦批，即可以增強中心氣流，也能開放邊緣，利于高爐形成穩定的兩股氣流，保證高爐穩定順行。但值得注意的是下限礦批的使用，當礦批過小時，其對氣流的封堵作用明顯變弱，表現為煤氣利用率下降較多，邊緣氣流波動大，氣流分布對料制的敏感性降低，可控性變差，實踐表明1號高爐的合理礦批范圍為85 t～91 t。

布料角度的調劑是上部調劑手段中最強的一個，在沒有特殊情況下一般要少動或小動。日常調劑時，改變布料角度的大小，可以改變爐料落點及爐料堆尖位置，實現對礦焦平臺的位置和漏斗深度的控制，進而實現對煤氣分布的微調。生產中結合爐體冷卻壁溫度情況，在料線調整至極限后仍不能達到預想效果后，再調整角度，角度調整可分為礦焦同揚，同降和錯角三種調節方式，一般一次調劑幅度小于0.5°，以避免偏離基本的布料制度。高爐優化后上部日常生產操作參數見表2 。

表2 優化后高爐上部日常生產操作參數

2.2 下部調劑

爐況調劑講究上下部調劑相結合，沒有合理的下部操作參數做基礎，高爐上部料制的調劑就無從談起。“平臺+漏斗”布料制度由于其中心是通過“漏斗”來維持的，對下部送風參數的要求更高。高爐在采用“平臺+漏斗”料制的初期，對該料制初始氣流的分布特點認識不足，認為不帶中心焦的爐子中心氣流更難以維持，因而過分強調通過增加鼓風動能來開放中心氣流，結果造成邊緣氣流不斷變弱中心過于開放，煤氣利用率一直低于50%，違背了“平臺+漏斗”料制的節約燃料比的初衷，時間長了爐墻開始結厚，爐體水溫差一路下行，最低曾達到0.7 ℃，高爐壓量關系日趨緊張，各項指標嚴重下滑，高爐被迫處理爐墻結厚，損失嚴重。

借鑒國內先進高爐的操作理念，引入高爐爐腹煤氣量指數和透氣阻力系數來指導高爐爐況調劑。通過對高爐氣流深入研究，發現并不是高爐風量越大，鼓風動能越大越利于高爐中心氣流的穩定和發展，而是對不同容積的高爐來說存在一個合適的爐腹煤氣發生量和承受量，這可以用高爐爐腹煤氣指數和和透氣阻力系數來衡量，在確立了兩者的范圍后，就可以確立合適的高爐送風比，實踐表明，邯寶1號3 200 m3高爐的送風比宜在1.7～1.8的范圍內選擇，在原燃料質量相對較好的情況下，送風比宜選擇上限水平，在原燃料質量較差的情況下，可以適當降低送風比，通過提高富氧率來調節冶煉強度[3]。確定送風比后，選擇好合適的送風面積，控制好鼓風動能，就能控制好中心氣流的強弱，研究后認為3 200 m3高爐的鼓風動能在13 000 kg·m/s～14 000 kg·m/s較為合適。在原燃料較差的情況下，通過增加長風口的個數利于形成合適的中心氣流，但是在生產中要密切關注邊緣氣流的分布，在爐墻冷卻壁溫度大幅下滑時，要果斷減少長風口的個數，避免爐墻結厚。2012年至2015年下部調劑主要參數的趨勢如圖1所示。

圖1 2012年至2016年高爐下部調劑主要參數的趨勢

3 效果

經過不斷的優化調整，高爐各項指標有了較明顯的進步，特別是在2012年后高爐冶煉性能相對較差的“經濟料”后，經過不斷調整，逐漸適應了新原料條件下的冶煉，有效的降低了冶煉成本。2009年至2016年高爐主要經濟指標年平均值對比見表3。

表3 2009年至2015年高爐主要經濟指標年平均值對比表

4 結語

(1)“平臺+漏斗”布料制度能顯著提高煤氣利用率，降低高爐燃料消耗；

(2)“平臺+漏斗”布料制度的實施關鍵在于確定好基本的布料角度和角差；

(3)在確立了基本的布料制度后，日常調劑上對于不同的原料條件引發氣流波動時，要充分利用料線，批重，角度等手段進行微調，避免偏離基本料制。

(4)“平臺+漏斗”布料制度的難點在于中心氣流和邊緣氣流兩股氣流的平衡，在操作上要密切關注兩股氣流的強弱，并及時調整，避免氣流一頭發展而破壞爐況順行。

[1] 余樂安,方穎. 中心加焦技術的理論性研究[J].浙江，2009,23(1):45-47.

[2] 董艷忠,盧建光,劉志朝.邯寶2號高爐低燃料比冶煉操作實踐[J].煉鐵，2011,30(4):19-22.

[3] 劉志朝,陳奎，王磊.邯寶高爐爐腹煤氣量指數和透氣阻力系數的控制[J].煉鐵，2013,32(4):12-16.