攀鋼3#高爐低風溫強化冶煉實踐

劉 希，劉仁檢

(攀鋼釩煉鐵廠，四川 攀枝花 617021)

高風溫操作是高爐降低焦比、提高產量的重要手段之一，同時風溫也是高爐最廉價、利用率最高的能源介質。風溫降低會使爐頂溫度升高和理論燃燒溫度降低，在其他調劑不變的情況下，勢必會影響冶煉強度、降低產量。攀鋼釩3#高爐由于熱風爐影響，風溫水平不足，通過增加富氧量和大噴煤相結合的下部調劑手段，維持了合理的爐缸熱制度，提高了全風率，保持高爐爐況穩定順行，各項經濟指標得到全面優化。

1 3#高爐第四代爐齡簡介

攀鋼釩煉鐵廠3#高爐有效容積1200 m3，采用傳統的雙鐘式爐頂、馬基式布料器、料車上料的布料方式，高爐設置18個風口、2個渣口和1個鐵口。第四代爐齡于2006年4月10日大修投產至今連續生產13年，已處于爐齡末期，在此期間高爐以強化冶煉為中心，通過優化和完善高爐操作調劑方式，建立了持續、高效、穩定的高爐操作模式。高爐利用系數從投產時的2.426 t/(m3·d)提高到2.726 t/(m3·d) 。2006年至2018年3#高爐的主要技術經濟指標見表1。

2 釩鈦磁鐵礦冶煉特性

攀鋼高爐以冶煉高鈦型釩鈦磁鐵礦為主，其燒結礦特點是品位低、強度差，鐵含量低于50%,轉股指數81%～82%。同時，低溫還原粉化率較普通燒結礦高，約80%左右。攀鋼釩鈦磁鐵礦冶煉有以下特點：渣量大，渣中TiO2高，爐渣熔化溫度高，脫硫能力低，爐渣粘稠，流動性差，易形成泡沫渣。攀鋼1200 m3級高爐冶煉高鈦型釩鈦磁鐵礦已有40多年歷史，通過不斷地探索與完善，已經形成一套完整高效的操作體系，高爐利用系數能達到2.7 t/(m3·d)。

表1 2006～2018年3#高爐的主要技術經濟指標

3 3#高爐爐齡后期熱風爐及高爐生產狀況

3.1 熱風爐燒爐效果不理想，風溫水平偏低

3#高爐大修后配置4座經改造的內燃式熱風爐，采用兩燒兩送的送風方式，正常燒爐時熱風爐煤氣壓力在5.0-6.0 kPa，煤氣量100 000 m3/h，風溫達到1200 ℃。

在一期三座高爐中，由于3#高爐熱風爐處于煤氣管網末端，管道拐點多，阻損大，使得煤氣壓力低，風溫一直處于最低水平。從2017年7月份開始由于熱風爐火井垮塌嚴重(見圖1)，加之其他高爐休風的影響，煤氣壓力最低時只有1.8 kPa，煤氣量在70 000 m3/h左右，嚴重影響了燒爐，下半年平均風溫只有1158 ℃。

圖1 火井耐火磚垮塌

3.2 風溫降低后的高爐生產水平

在風溫下滑初期表現為爐內量壓關系寬松，冶煉強度低，邊緣氣流過分發展，爐頂爐喉溫度高，煤氣利用率降低，風不好守，容易滑料。由于邊緣氣流強，冶煉強度低，風量波動大，爐前鐵口工況變差，導致出鐵時間不均勻，產量也隨之下降。表2為2017年7月風溫降低前后3#高爐的主要生產技術指標。

表2 2017年7月風溫降低前后3#高爐主要生產技術指標

4 3#高爐在風溫降低后的強化冶煉措施

為了穩定爐況，增加產量，在操作上采用了以提高富氧率為主的一系列措施。

4.1 大富氧噴煤

高風溫、富氧噴煤操作歷來是高爐提高產量、降低焦比的重要措施，但在低風溫條件下，噴吹煤粉會使理論燃燒溫度更低，爐缸熱狀態得不到保障，這不但使置換比下降，燃料消耗升高，甚至還會惡化爐況。因此增大富氧量既可以彌補因低風溫和噴煤造成的理論燃燒溫度下降，又可以提高煤粉的燃燒率，提高置換比，改善爐況順行。從理論上講，風溫提高100 ℃，理論燃燒溫度上升80 ℃；富氧率每提高1%,理論燃燒溫度提高約45 ℃；煤比每升高100 kg/t，理論燃燒溫度降低200～250 ℃。自2017年7月風溫下降以來，理論燃燒溫度降低約40 ℃，通過把富氧率由1.68%逐步提升到3.16%,理論燃燒溫度在2018年下半年基本穩定在2270 ℃左右(見表2)。在噴煤方面，3#高爐除鐵口上方兩個風口外，其余16個風口共20支噴槍全部噴煤，在操作中做到早動少動，盡量減少煤量的波動。表3為3#高爐提高富氧率后的主要參數。

表3 3#高爐提高富氧率后的主要參數

4.2 增大鼓風動能

大富氧噴煤后，邊緣氣流較為發展，風口焦炭回旋區變短，中心氣流變差，加上釩鈦磁鐵礦軟熔帶位置低，渣鐵分離差等特點，必須增大鼓風動能才能吹透中心，活躍爐缸。高爐增大富氧量能提高理論燃燒溫度，降低爐頂溫度。隨著高爐富氧鼓風后由于氧濃度提高，N2量降低，單位生鐵的煤氣量減少，對爐料下降的阻力也減小，也給進一步增大風量提高冶煉強度創造了條件。

3#高爐風口面積除休風恢復外，基本穩定在0.2627 m2,高爐風量從2017年1～6月平均2957 m3/min-1提升到2018 年6～12月的3034 m3/min，鼓風動能達到140 kJ/s,在此期間，風壓變化不大，料柱透氣性好，這也有利于爐前渣鐵排放。

4.3 加強中部調劑

隨著冶煉強度的提高，下降爐料和上升煤氣流對爐身磚襯的摩擦和沖刷以及堿金屬等元素的侵蝕更為明顯，加強各段冷卻壁爐襯的監控，防止爐皮燒穿，維持一個合理的操作爐型是現在爐齡后期的重點工作。攀鋼3#高爐1～3段采用光面冷卻壁，4～8段為鑲磚冷卻壁，各段壓力見表4，大面累計壞35塊。2015年安裝加壓泵后，把風口、渣口、鐵口周圍四塊冷卻壁水壓由原來的0.4 MPa提高到了0.6 MPa，壞風口、渣口個數大幅減少，鐵口周圍熱流強度也從9000 kcal/(m2·h)降低到6000 kcal/(m2·h)。配管工在日常工作中嚴格執行爐缸區域的安全監測制度，冷卻壁水溫差超1.0 ℃及時匯報，對爐身斷水卡死的壞冷卻壁加強日常管控。爐內操作應避免兩頭爐溫，控制好爐溫區間，水溫差超標時增大冷卻強度，爐內采取降低冶煉強度，退負荷加焦炭，采用加重邊緣等措施。

表4 3#高爐各段水壓 MPa

4.4 合理的上下部調劑相結合

隨著增大富氧用量和平均風量增加至3035 m3/min，冶煉強度提高，為防止中心過吹，上部調劑中采用20.8～21 t的較大批重，料制以1COCO+1OO↓OCCC↓為主，1OCOC+1COCO+2OO↓OCCC↓為輔交叉使用，原則是保證“中心有火”不吹焦，爐頂爐喉溫度受控，料線由2.6 m提高到2.5 m。從2017年到2018年生產實際來看，邊緣中心兩道氣流發展合理，爐頂溫度由275 ℃降低到220 ℃，下降了20%，爐喉溫度由601 ℃將低到了463 ℃，下降23%，煤氣利用率從41%上升到43.8%的較好水平(見表2)。隨著富氧率的升高，煤氣熱值也隨之提高，從而改善了熱風爐的燒爐效果，從2018年起風溫逐漸回升至1190 ℃。

4.5 做好入爐料管控

原燃料質量的好壞極大的影響著高爐生產水平，只有加強原燃料管理，才能在不斷變化的外圍條件中讓高爐運行平穩。3#高爐正常生產時溝下燒結礦的過篩時間控制在75 s左右，入爐粉末在2.0%以下,由于全廠在高負荷生產時干熄焦缺口大，往往會用到水熄焦、落地焦等代替，多時比例甚至超過1/3，溝下必須對入槽焦炭的品種嚴格把關，及時通知爐內調整焦炭負荷，同時做好記錄。

4.6 緊抓爐前工作，綠色環保產鐵

鑒于冶煉釩鈦磁鐵礦的特性，隨著冶煉強度的提高，能及時按料批出凈渣鐵，不憋爐，是優化爐前爐內工作的首要任務，因此鐵口和渣口的工作狀態顯得尤為重要。在日常生產中，3#高爐鐵口做到見吹堵口房頂不冒煙，深度維持在1.7～1.9 m，出鐵時間70～90 min，鐵次按12～13次/天安排，同時杜絕冒泥，嚴防爐前事故。渣口做到勤堵勤放，把握好放渣時機，力爭上下渣比大于0.7。其次，3#高爐是單鐵口高爐，也受場地因素限制，與1#、2#高爐共用一條鐵罐線和渣罐線，有時運輸系統的受阻會使生產變得相當被動，因此還要加強調度聯系，做好渣鐵罐的運輸工作。

5 增加富氧率后高爐生產效果

通過富氧率的提高，高爐守風狀況得以改善，穩定了爐況，各項技術經濟指標明顯好轉，在生產被動時迅速扭轉了局面，穩定了爐況，在釩鈦磁鐵礦低風溫強化冶煉的道路上開辟了新的方向。表5為3#高爐提高富氧率后主要技術經濟指標。

表5 3#高爐提高富氧率后主要技術經濟指標

6 結語

3#高爐在低風溫階段通過提高富氧率實現了較高的冶煉水平，使各項經濟技術指標得到優化。

1)理論燃燒溫度的提高保證了合理的爐缸熱制度，提高了煤焦置換比，從而降低了焦比。

2)鼓風動能增大后，配合上下部調劑的合理應用和加強中部調劑的措施，邊緣中心兩道氣流發展穩定，爐頂爐喉溫度受控，爐腹煤氣指數適宜，煤氣利用率好，高爐利用系數連續突破最好水平。

3)通過溝下原燃料的精心管控，確保高爐入爐料的穩定，給高爐綠色環保優質高產把好了第一道關口。

4)爐前組織立足按時按料批出凈渣鐵，以嚴防爐前事故為原則，在加強運輸調度的同時，緊抓鐵口和渣口工作。