梅鋼5 號高爐大比例使用外購焦操作實踐

董躍玲

梅鋼5號高爐于2012年6月投產，有效容積為4070m3，設置36個風口，4個鐵口。由于自產焦不足，5號高爐長期用焦結構為75%自產焦+25%外購焦。由于限煤要求不斷提高，2018年9月11日7米的2B焦爐停爐，自產焦產能縮減，外購焦使用比例大幅提高。為此， 5號高爐探索了大比例使用外購焦高爐操作。由于沒有大比例使用外購焦操作的經驗，導致高爐透氣性變差，高爐接受風量的能力降低，爐缸活躍性變差，管道、崩滑料次數增多。經過實踐，通過采取降低礦焦比、調整上下部制度、控制爐身煤氣平均流速、大礦批冶煉技術、控制熱制度和造渣制度等措施，高爐接受風量的能力增強，爐缸工作狀況逐步改善，高爐利用系數達到正常水平。

1.焦炭結構的變化及對高爐冶煉的影響

1.1 焦炭結構的變化

2018年9月12日，5號高爐入爐焦炭結構進行了較大的調整，外購焦比例由25%提高至50%，最高用至65%。5號高爐使用的外購焦品種為梗陽焦炭和金達焦炭，自產焦、梗陽焦炭及金達焦炭的主要指標，見表1。

1.2 外購焦比例增加后對高爐冶煉的影響

大比例使用外購焦，入爐后對高爐冶煉的影響主要有：

（1）高爐透氣性變差。外購焦冷態強度、熱態強度均差于自產焦，入爐后在爐內易產生粉末，對高爐的透氣性影響較大，高爐接受風量的能力降低，2018年9月-12月中上旬風量低于正常水平200Nm3/min -300Nm3/min，12月中下旬風量水平最低萎縮至正常水平的一半。

（2）爐缸活躍性變差。大比例使用外購焦后，高爐爐內透氣性變差，風量萎縮，長期低風量運行，風量不能吹到爐缸中心，導致中心死料柱變大，爐缸活躍性變差，管道、崩滑料次數增多。2018年12月24日爐芯溫度由398℃開始下行，2019年5月7日下行至最低207℃。

表1 2018年9月-12月自產焦、梗陽焦炭及金達焦炭的主要指標 %

（3）爐頂溫度變低。外購焦水分高，入爐后易直接導致爐頂溫度低；爐內透氣性變差，風壓偏高，間接引起爐頂溫度偏低。2018年9月-12月爐頂溫度低于正常水平15℃。高爐煤氣到達布袋除塵，還有一定的溫降，若布袋除塵入口煤氣溫度低于80°就會凝露，造成布袋糊死，高爐煤氣通路受阻，影響高爐生產。

2.外購焦比例提高后的生產操作應對

2.1 原燃料質量管理

（1）控制礦石和焦炭結構調整頻次和幅度。5號高爐入爐礦石結構為燒結礦81%-85%+塊礦12%-16%+球團礦3%，礦石入爐結構變化會對氣流的穩定性、軟融帶及渣系造成較大的影響。焦炭入爐結構變化會對爐溫的控制、煤氣流分布造成較大的影響。平衡原燃料物流，礦石結構調整周期＞1月，每次各礦種比例調整幅度≤2%。焦炭結構調整周期＞48小時，每周調整次數≤1次，每次外購焦比例調整幅度≤5%。

（2）增設外購焦脫濕工藝，改善外購焦質量。外購焦水分波動大，影響篩分效果，對高爐爐況造成影響。因此，增設外購焦脫濕工藝，采用熱風爐熱廢氣與焦炭進行充分熱交換，脫除焦炭水分，使入爐外購焦的質量得到提高。目前正在施工，預計2019年9月投用。

（3）改進塊礦篩分，降低入爐粉末。投入離線篩分設備，確保離線篩分效果滿足高爐使用標準。形成離線篩分塊礦與在線篩分塊礦相結合的高爐塊礦供給模式，降低塊礦入爐粉末，改善高爐透氣性。

2.2 降低礦焦比

通過降低礦焦比0.3及以上，焦炭批重提高，焦窗厚度增加，特別是提高了軟融帶焦窗厚度，改善高爐透氣性；礦焦比降低后，噴煤量減少，減少未燃煤粉量，改善爐缸透氣性。

2.3 上部制度調整

爐芯溫度降低，爐缸活躍性變差后，高爐接受風量能力更差，氣流波動大，爐體熱負荷劇烈波動。上部制度由“平臺+漏斗”模式調整為“中心加焦”模式，中心加焦量25%左右，以中心氣流為主，適當抑制邊緣氣流，布料矩陣由C：1049483736251、O：103938373調整為C：1039383726114、O：103938372，調整后氣流穩定性逐步轉好，風量逐步恢復至正常水平。

2.4 控制下部送風參數

為了吹透中心，活躍爐缸，5號高爐風速控制在260-270m/s，鼓風動能150-170KJ/s。風口布局為28×130mm+8×125mm，風口面積0.4696m2，當高爐爐況波動、風量減小時，采取堵風口措施，縮小風口面積，確保風速和鼓風動能在要求范圍內。

2.5 爐身煤氣平均流速控制

根據爐腹煤氣量，在爐頂設備允許的條件下，調整爐頂壓力，確保爐身煤氣平均流速＜3.0m/s。

2.6 大礦批冶煉技術

通過擴大礦批，保證焦窗厚度充足，實際爐腰焦層厚度控制高于200mm，有利于氣流的合理分布 。

2.7 熱制度和造渣制度的控制

爐渣成分和鐵水溫度是影響渣鐵流動性的因素，所以保持合理的爐渣成分和較高的鐵水溫度，可以保證渣鐵流動性，促進爐缸工作狀況的改善。

（1）爐渣控制要求：R21.16-1.20，（Al2O3）≤16%，（MgO/Al2O3）≥0.45。

（2）爐溫控制要求：[Si] 0.3-0.5%，鐵水溫度大于1500℃。

引入綜合校正焦比控制爐溫，相比燃料比控制爐溫，爐溫穩定性更強。綜合校正焦比將風溫、濕份、煤氣利用率、燒結礦TFe、渣比、爐身熱負荷等影響爐溫的因素進行統籌分析。

2.8 生產效果

通過以上實踐，5號高爐采用中心加焦后，雖然煤氣利用率下降，燃料比上升，但高爐接受風量的能力增強，自2019年5月7日開始，5號高爐爐缸工作狀況逐步改善，爐況穩定性逐步提高，爐芯溫度逐步回升至正常溫度范圍，至8月12日爐芯溫度達到390℃，見圖1。高爐利用系數逐步達到正常水平，見表2[2]。

3.討論

（1）風速和鼓風動能控制。對于大型高爐而言，由于爐缸直徑大，長時間減風，建議風速控制在260m/s-270m/s，鼓風動能150KJ/s-170KJ/s，能夠吹透爐缸中心，確保爐缸活躍性。

（2）爐腰焦層厚度控制。若焦窗厚度不足，影響高爐爐內透氣性。建議實際爐腰焦層厚度控制高于200mm 。

表2 梅鋼5號高爐主要技術指標

圖1 2018年9月-2019年8月爐芯溫度趨勢圖 ℃

（3）礦焦比的選擇。外購焦比例由25%提高至50%后，對高爐透氣性影響較大，建議控制礦焦比低于正常礦焦比0.3及以上。

（4）上部制度的選擇。建議上部制度采取“中心加焦”措施，中心加焦量為25%左右，高爐爐況穩定性更強。

（5）熱制度和造渣制度的控制。爐缸活躍性變差后，為改善渣鐵流動性，建議爐渣控制要求：R21.16-1.20，（Al2O3）≤16%，（MgO/Al2O3）≥0.45。爐溫控制要求：[Si] 0.3-0.5%，鐵水溫度大于1500℃。

4.結語

（1）原燃料質量對高爐透氣性影響較大，對爐缸活躍性影響存在一個較長的作用周期。爐缸活躍性變差，易破壞爐內煤氣流分布，影響高爐穩定順行，應重視入爐原燃料質量的管理。

（2）通過降低礦焦比、采用大礦批技術提高焦窗厚度，改善高爐透氣性。

（3）采用“中心加焦”上部制度，提高高爐爐況穩定性。

（4）通過下部制度的調整，能夠吹透中心，改善爐缸活躍性。

（5）對熱制度和造渣制度的控制，可以保證渣鐵流動性，有利于渣鐵處理，促進爐缸工作狀況的改善。

參考文獻略