安鋼2 號高爐低燒結(jié)配比生產(chǎn)研究

□ 張 鋒

安鋼2號高爐（2 800m3）于2016年11月大修開爐復(fù)產(chǎn)。2017—2018年大部分時間高爐爐況順行，產(chǎn)量和各項經(jīng)濟指標維持在較好水平，同時在取暖季環(huán)保管控期間爐況出現(xiàn)不同幅度的波動，產(chǎn)量和指標受到較大影響。2號高爐正常生產(chǎn)期間主要使用爐料結(jié)構(gòu)為75%燒結(jié)礦、10%球團礦、15%塊礦，爐料基本穩(wěn)定順行。隨著國家環(huán)保要求越來越嚴格，按照污染天氣安陽市環(huán)保管控方案的要求，安鋼3臺燒結(jié)機至少限制50%產(chǎn)能，嚴重情況下要求2臺燒結(jié)機停產(chǎn)。公司燒結(jié)礦供應(yīng)嚴重不足，高爐不得不面臨燒結(jié)比例大幅降低的生產(chǎn)條件。為避免大幅降低燒結(jié)配比、爐料結(jié)構(gòu)大變造成爐況大幅度波動，2號高爐在2019年進行低燒結(jié)配比使用研究攻關(guān)，總結(jié)低燒結(jié)比例生產(chǎn)對高爐的影響，摸索合理的操作模式，使高爐保持低燒結(jié)配比條件下的長時間穩(wěn)定生產(chǎn)，為公司特殊時期平衡燒結(jié)礦、實現(xiàn)高爐穩(wěn)定順行、創(chuàng)造經(jīng)濟效益提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。

一、低比例燒結(jié)礦使用安排

在環(huán)保管控燒結(jié)機控產(chǎn)期間，2高爐分階段降低燒結(jié)配比，改變爐料結(jié)構(gòu)，研究爐料的綜合冶金性能，主要觀察高爐煤氣流分布、運行參數(shù)、壓量關(guān)系、操作爐型、燃料比和爐前出鐵和鐵水質(zhì)量控制的變化情況，并通過調(diào)整裝料制度、送風參數(shù)、礦批等，總結(jié)掌握合理匹配的操作模式，實現(xiàn)高爐穩(wěn)定順行。

二、操作參數(shù)運行變化

從基本性能來看，與燒結(jié)礦相比，球團礦具有品位高、粒度均勻、還原性好等優(yōu)點。同時也存在一些缺點：一是球團礦易滾動，隨著球團礦比例的不斷增加，滾動影響越來越明顯，影響高爐布料形狀、煤氣流的穩(wěn)定性；二是球團礦受熱易發(fā)生膨脹，影響高爐下料的均勻性，特別是堿金屬對球團礦的災(zāi)難性膨脹影響，嚴重影響高爐爐況的穩(wěn)定；三是球團礦的軟化溫度較低，造成高爐軟融帶變厚、上移，嚴重影響高爐料柱的透氣性。

2019年，隨著環(huán)保管控燒結(jié)礦供應(yīng)變化，總體上看燒結(jié)配比不斷降低（見圖1），在燒結(jié)礦供應(yīng)不足時，分階段降低燒結(jié)礦配比（見表1）。

圖1 2019年燒結(jié)配比使用情況

表1 高爐分階段降低燒結(jié)配比情況

排除計劃休風影響，運行參數(shù)變化分析如下：

風量與透氣性指數(shù)變化見圖2。2019年6月18日燒結(jié)配比減少后，透氣性指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢且波動較大，風量有小幅度的萎縮，可以看出降低燒結(jié)礦配比后，高爐壓差升高，透氣性惡化，氣流不穩(wěn)定，高爐風量受到一定影響，主要原因是高爐軟熔帶增厚，整體上移。

圖2 高爐風量和透氣性指數(shù)變化

煤氣利用率與熱負荷變化見圖3。2019年6月18日燒結(jié)配比降至66%后，熱負荷開始有小幅度上升；2019年8月24日降至62%左右，熱負荷繼續(xù)上升。主要是受燒結(jié)配比降低、球團比例升高，以及球團膨脹和滾動對料柱和布料的影響，中心氣流受阻，邊緣氣流不穩(wěn)，爐墻波動增加。煤氣利用率有小幅下降，基本穩(wěn)定。

圖3 高爐煤氣利用率和熱負荷變化

日產(chǎn)與燃料消耗變化趨勢見圖4。降低燒結(jié)配比后，出現(xiàn)壓差升高、風量萎縮、煤氣流穩(wěn)定性下降，高爐降低焦炭負荷應(yīng)對，煤氣利用下降，整體上產(chǎn)量有所下降，焦比上升，燃料比上升。

圖4 高爐日產(chǎn)量與燃料消耗變化情況

三、高爐操作調(diào)整

1.加強原燃料管理

通過試驗研究，對燒結(jié)礦配礦進行相應(yīng)調(diào)整，提高燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定性，同時將爐渣鎂鋁比控制在合理范圍。加強原燃料質(zhì)量管控，盡量減少因原燃料質(zhì)量波動造成爐況波動的情況，發(fā)現(xiàn)異常及時現(xiàn)場取樣復(fù)檢。跟蹤焦炭、燒結(jié)礦每次變料情況，及時查詢質(zhì)量變化，保證成分質(zhì)量穩(wěn)定。加強槽下上料管理，在保證供料的前提下，調(diào)整篩分速度，提高篩分效果。每班監(jiān)控原燃料倉位，避免低倉位；做好對料工作，關(guān)注爐頂稱量值的變化，保證上料的準確性。

2.操作調(diào)整

調(diào)整布料順序：主要考慮球團礦滾動的影響，出料過程中把球團倉出料順序排在中間位置，減少球團滾動對布料料面的影響，從而減輕對高爐煤氣分布的影響。

球團礦的受熱膨脹和其軟化區(qū)間變寬、軟熔帶變厚上移，造成高爐料柱的透氣性惡化。尤其是2號高爐用燒結(jié)礦配加大量的除塵灰，燒結(jié)中的堿金屬含量嚴重超過國家標準值。堿金屬會造成球團礦的災(zāi)難性膨脹，惡化料柱透氣性。高爐調(diào)整以疏松中心煤氣流、改善料柱透氣能力為主。操作上通過對布料矩陣角度和檔位的調(diào)整，實現(xiàn)高爐爐況穩(wěn)定順行。

2019年6月18日高爐降低燒結(jié)配比73%～66%，球團比例提升12%～20%，對高爐不利影響顯現(xiàn)，壓差逐漸升高，透氣性惡化，高爐退負荷從5.0逐步退至4.40，疏松整個料柱透氣性。2019年6月22日矩陣調(diào)整焦炭外檔由3.5圈改為3圈、焦炭中心由4.5圈改為5圈（見表2），發(fā)展中心煤氣流。調(diào)整保證了高爐全風量作業(yè)，使高爐煤氣流保持穩(wěn)定，消除了塌滑料，實現(xiàn)了高爐的穩(wěn)定順行。

2019年8月24日高爐燒結(jié)礦配比降至62%，球團配比提高至25%；2019年10月2日球團提高至27%；2019年10月11日球團配比提高至30%。球團礦膨脹裂化、球團礦滾動對布料的影響加劇等原因，導(dǎo)致高爐邊緣和中心溫度同時下降；同時燒結(jié)礦堿金屬含量高對球團礦的破壞，導(dǎo)致球團礦異常膨脹，高爐透氣性嚴重變差。高爐壓差升高，煤氣流不穩(wěn)定，爐墻開始不穩(wěn)，熱負荷開始頻繁波動。高爐調(diào)整：在之前的基礎(chǔ)上繼續(xù)視情況疏導(dǎo)中心氣流，礦石6檔2環(huán)改為1環(huán)，礦石外檔由1圈礦改為3圈（見表2），控制邊緣，抑制爐墻波動。

表2 高爐各階段調(diào)整主要使用矩陣

在各階段低燒結(jié)配比使用實踐中，通過調(diào)整，整體爐況向好，保持了煤氣流穩(wěn)定，高爐穩(wěn)定順行，實現(xiàn)了低燒結(jié)配比長時間維持穩(wěn)定的目的。在2019年10月的生產(chǎn)中，2號高爐日產(chǎn)量均能完成廠部下達的計劃產(chǎn)量，高爐保持穩(wěn)定順行。高爐主要參數(shù)與指標見表3。

表3 2019年10月1日—15日高爐主要參數(shù)和指標

四、總結(jié)

球團礦和燒結(jié)礦理化性能差異較大，使用低燒結(jié)高球團，高爐爐料軟化區(qū)間變寬、軟熔帶變厚，操作爐型變化，爐墻波動變大，邊緣熱負荷增加。球團礦自身的軟化膨脹、燒結(jié)帶入的堿金屬造成的球團災(zāi)難性膨脹，均會嚴重影響高爐料柱的透氣性。

球團礦的滾動性造成布料形狀不穩(wěn)定，向中心和邊緣的滾動影響高爐煤氣流的分布，影響高爐順行。通過采取調(diào)整放料順行，將球團礦布排在礦帶中間減少其滾動，一定程度上可以緩解滾動對高爐爐況的影響。

低燒結(jié)配比的使用中，焦炭負荷比較低，燃料比較高。與2018年正常生產(chǎn)對比，燃料比升高50kg/t，生鐵成本明顯上升。下一步還需要通過總結(jié)高爐各項參數(shù)變化，持續(xù)調(diào)整以提高高爐整體的透氣性，進一步優(yōu)化煤氣利用，降低高爐燃料消耗。

各階段高爐實踐證明，在燒結(jié)比例不斷下降，球團礦比例不斷升高的情況下，高爐爐況變化逐步惡化，主要體現(xiàn)壓差高、透氣性差、熱負荷升高等特征，通過操作矩陣和焦炭負荷的調(diào)整，實現(xiàn)了燒結(jié)配比62%的長時間穩(wěn)定生產(chǎn)。

低燒結(jié)配比使用實踐，為安鋼特殊時期平衡燒結(jié)礦、實現(xiàn)高爐穩(wěn)定順行、創(chuàng)造經(jīng)濟效益提供了寶貴的實踐經(jīng)驗，為今后的低燒結(jié)配比生產(chǎn)提供了可靠的操作參考。○