鞍鋼提高高爐利用系數生產管理實踐

曾宇，李建軍，劉德輝，謝明輝，李曉春，高德庫，佟敏英

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠 ，遼寧 鞍山114021）

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠（以下簡稱煉鐵總廠）現有大型高爐8座，其中3200 m3高爐4座，2580 m3高爐4座。由于有4座高爐的爐缸存在不同程度的隱患，為保證安全生產，高爐降低冶煉強度，高爐群平均利用系數降低，很難達到2.1 t/（m3·d）的水平。相比國內如武鋼、沙鋼等企業高爐利用系數長期在 2.1 t/（m3·d）以上的水平，生產效率存在差距。2017年下半年，煉鐵總廠對高爐平均利用系數低的原因進行了分析，通過采取原燃料指標量化管理、高爐爐型診斷管理、高爐操作科學管理等措施，在同等原燃料條件下，優化了內部操作體系，提高了高爐群平均利用系數。

1 高爐利用系數低的原因分析

1.1 原料條件

煉鐵總廠高爐的用料結構主要為燒結礦+球團礦+外購塊礦，其中外購塊礦比例不超過10%。共有燒結機7臺，360 m2燒結機3臺，265 m2燒結機2臺，328 m2燒結機2臺，其中6臺燒結機的配料使用混勻料場。4座3200 m3高爐采用單一燒結礦入爐。4座2580 m3高爐中，7#高爐、11#高爐原料條件較好，使用單一料種燒結礦；5#高爐作為平衡燒結礦的調劑爐，經常變更燒結礦的品種，甚至長時間同時使用兩種燒結礦；4#高爐使用東鞍山燒結礦，由于沒有綜合料場，來料指標穩定性較差，堿度、FeO等關鍵指標穩定性不好，對爐況的長周期穩定順行帶來了一定的負面影響。

煉鐵總廠燒結產能水平與高爐消耗水平基本一致，當燒結機進行較長時間的檢修時，為應對燒結礦產量降低造成的原料缺口，高爐將大比例使用料場存儲的落地料。落地原料受空間限制及篩分能力不足等因素的影響，會造成入爐原料的堿度、FeO、準粉末（粒度＜5 mm）等指標變差，高爐入爐風量減少，利用系數降低。

1.2 操作爐型

煉鐵總廠高爐受原料穩定性差的影響，有4座高爐存在爐身或爐缸的隱患，因此，煤氣流的控制方面更側重于中心氣流，中心加焦量多，中心區域的布焦炭量達到焦炭總量的25%～30%，多時甚至達到35%。噴吹煤粉過程中，未燃煤粉很容易集中到死料堆內形成低透液區域，以及集中到死料堆表面附近氣流不活躍的固定料層中，引起粉末在死料堆的積蓄，使死料堆的透氣性、透液性變差，進而造成死料堆溫度降低，導致爐渣黏度增加和死料堆透液性進一步降低，最終鐵水和爐渣無法透過死料堆，集中地沿著死料堆的表面滴落、下降，使得進入爐缸邊緣的渣鐵流量增加，加劇料柱惡化的同時，增加了渣鐵在爐缸邊緣的環流，使爐缸活躍性下降［1］，中心氣流受阻，邊中氣流分布比例失衡，順行狀態變差，導致高爐利用系數降低。

1.3 操作管理

煉鐵總廠高爐的操作管理實行爐長負責制，高爐中夜班的操作參數由爐長制定、倒班作業長執行。由于人員能力與經驗的限制，爐況操作存在判斷失誤、操作不當、調整滯后，煤氣流變化后參數控制不合理等問題。人為因素造成爐況波動，高爐利用系數降低。

2 改進措施

2.1 原燃料指標量化管理

（1）中間指標管理。密切跟蹤燒結機、堆取料機的運行狀態，跟蹤生產過程中的中間指標（如熔劑粒度、燃料粒度、返礦粒度等），一旦中間指標出現異常，及時對異常參數的形成原因進行分析，形成整改方案并實施，最終完成整改，做到 “早動、少動”，減小燒結礦質量的波動幅度，提高燒結礦質量的穩定性，為高爐長期穩定順行創造條件。

（2）篩分管理。加強對槽下爐料的篩分管理，調小漏嘴，篩子振動幅度3.5～4 mm，減小料流速度，在滿足高爐上料的前提下，盡量延長篩分時間，提高篩分效果，嚴格控制小于5 mm粉末的入爐量，提高料柱的透氣性。

（3）分級入爐。燒結礦粒度差距大將會導致爐料的孔隙度降低，劣化料柱的透氣性，影響高爐的順行狀態［1］。對入爐燒結礦實施分級管理，有助于改善高爐料柱透氣性。通過增加篩子，對成品燒結礦按粒度區間進行區分，將大約占總量的20%～25%、粒度范圍在5～12 mm的燒結礦進行分槽管理，獨立上料。在一個布料周期內，按一定的大小粒比例、使用兩種不同粒度的燒結礦，縮小同一批爐料的粒度差，改善整個料柱的透氣性。

（4）料場管理。按質量對落地料進行分區管理，開停機料與不合格品作為雜料存放，其它物料按種類分堆存放。高爐有計劃地使用開停機料與不合格品料，減小用量，降低影響。當高爐大量補充落地料時，嚴格禁止使用開停機料與不合格品料。

2.2 高爐爐型診斷管理

通過對高爐開展爐型診斷管理，查找操作爐型的不合理因素，分析其形成原因，從源頭進行治理，保證操作爐型合理。高爐爐型診斷管理主要分爐缸管理、爐身管理和礦石平臺寬度管理三個部分。

（1）爐缸管理。爐缸管理的核心工作內容是保持爐缸的活躍性，確保爐芯區域不會發生中心堆積現象。爐缸管理是高爐實現長周期穩定順行的前提，活躍的爐缸是高爐長期穩定順行的基礎。為了保證爐缸長期的工作狀態，主要開展三方面的工作：一是強化鐵水溫度管理，在2580 m3高爐爐況無大波動的情況下，鐵水溫度不允許低于1 490℃，通過保持渣鐵足夠的過熱度，確保其流動性；二是通過縮小風口面積，提高風速，增加回旋區長度，縮小爐缸中心的焦堆區域，改善爐缸中心區域的透氣性和透液性；三是在中心氣流可以滿足高爐順行要求的前提下，降低中心加焦的比例，減小中心焦堆的大小，避免中心焦堆過大而導致爐缸活躍性下降。

（2）爐身管理。爐身管理的核心工作內容是實現圓周溫度場的科學分布，確保爐墻邊緣位置不會發生結厚現象。爐身管理是高爐實現長周期穩定運行的基礎，邊緣溫度場的穩定是高爐取得較好經濟指標的基礎。邊緣溫度場的穩定主要取決于邊緣爐料的落點和邊部礦焦比。煉鐵總廠有多座高爐的熱負荷穩定性不好，存在異常波動現象，其主要原因在于邊緣的起始布料角度不準確，落點距爐墻位置未達到理想狀態。布料角度小，落點距爐墻位置遠，爐料向外側滾動，邊緣爐料結構不受控；布料角度大，爐料落點打爐墻后反彈，距爐墻邊緣位置形成堆尖，爐料無法布到指定的理想位置。兩種布料的情況都無法獲得穩定的邊緣氣流通道。煉鐵總廠通過對各高爐落料點位置進行計算，對其布料的起始角度進行了調整，布料落點位置與爐墻的距離控制在100 mm以內。各高爐布料起始角度調整前后的數據見表1。調整后爐身熱負荷的穩定性明顯得到提升。

表1 各高爐布料起始角度調整前后對比 （°）

（3）礦石平臺寬度管理。礦石平臺寬度管理的核心工作內容是保持合適的平臺寬度，通過合適的平臺寬度選擇，確定合適的無礦區面積，確保中心氣流順暢，在生產順行的情況下，實現取得較好經濟指標的目標。礦石平臺的寬度決定了礦石軟熔帶徑向的寬度以及無礦區的大小，是高爐初始煤氣流二次分布是否合理的決定性因素。平臺過寬，無礦區小，風口前端阻力增加，風口回旋區與礦石布料平臺的寬度不匹配，中心氣流受到抑制，不利于高爐順行；反之，平臺寬度過窄，則會出現中心過吹現象，消耗大幅度升高。只有平臺寬度合適，高爐才會取得較好的技術經濟指標。通過對3200 m3高爐熱負荷與礦石平臺寬度的離散關系進行分析，得出礦石平臺寬度為1.3 m時，熱負荷彌散區間最小，最有利于邊緣氣流的穩定。3200 m3高爐熱負荷與礦石平臺寬度的關系見圖1。

圖1 3200 m3高爐熱負荷與礦石平臺寬度的關系

2.3 高爐操作科學管理

煉鐵總廠各高爐操作按照“一爐一策”的方針進行管理。根據各高爐不同的用料結構、爐缸炭磚侵蝕程度、設備狀態、操作爐型等條件，綜合判斷，制定高爐操作方針。針對炭磚侵蝕較為嚴重的高爐，通過合理組織出鐵、控制適宜的冶煉強度、不出鐵鐵口定期養護等方式，保證高爐在一個穩定的利用系數水平長期運行，減少爐況波動。高爐參數控制方面，日常操作參數由爐長負責制定，制定好后，由廠調度室值班長負責對高爐煤氣流變化參數進行動態跟蹤，實現了高爐操作參數控制的合理性，大幅度提高操作的準確性。人員管理方面，實行高爐中夜班操作指導上墻管理，定期組織主要操作崗位人員進行事故預案學習，通過學習，不斷提高操作技能，完善預案，提高生產環節對事故的控制能力，將事故處理在萌芽狀態，避免擴大。

3 生產效果

煉鐵總廠自2017年下半年采取改進措施后，鐵前工作實現了全面提升。原料系統嚴抓過程管理，跟蹤中間指標，改善了高爐入爐原料水平。上料系統更加注重篩分的效率，大幅降低了入爐準粉末的含量，提高了入爐爐料結構的穩定性，為高爐系統持續、穩定生產奠定了基礎。通過開展高爐爐型診斷管理，量化高爐邊緣溫度場的控制區間以及圓周工作的均勻度，有針對性地匹配系統參數，對爐況進行調整，實現了高爐群長時間的穩定順行，產能穩步提升。2015.01～2018.05高爐平均利用系數如圖2所示。

由圖2可以看出，2015.01～2017.05高爐平均利用系數穩定性不好，波動區間大，低的時候不到1.9 t/（m3·d），高的時候甚至超過2.2 t/（m3·d），整體水平在 2.1 t/（m3·d）以下。 2017.06～2018.05 高爐采取改進措施后，利用系數穩定運行在2.1 t/（m3·d）以上的水平，取得了良好的效果。

圖2 2015.01～2018.05高爐平均利用系數

4 結語

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠從原料條件、操作爐型和操作管理三個方面分析了高爐群平均利用系數低的原因，采取了原燃料指標量化管理、高爐爐型診斷管理、高爐操作科學管理等措施，在原燃料條件不變的情況下，明顯提高了高爐群平均利用系數，由不足 2.1 t/（m3·d）穩定地提升至2.1 t/（m3·d）以上的水平，改進效果良好，實現了高爐長期穩定順行。由此可見，在高爐生產中，當原燃料結構發生微小變化時，可以通過合理組織生產、科學管理，實現高爐長周期、高效、穩定運行。