高冶強下降低燃料比的實踐探索

王 寧，高柱平

（新鋼集團技術中心，江西 新余 338001）

1 新鋼高爐現狀

1.1 規模與燃耗在行業所處水平

2021—2022 年行業57 座2 000～3 200 m3高爐主要技術經濟指標如表1 所示，新鋼9 號、10 號爐指標均好于同類型高爐的平均水平。

表1 2021—2022 年全國鋼鐵企業57 座同類型高爐主要技術經濟指標

1）規模方面：2021 年新鋼9 號、10 號爐年產約209 萬t，其中大修（9 號爐40 d、10 號爐46 d）影響年產約27 萬t；2022 年新鋼9 號、10 號爐年產245.92萬t，10 號爐大修15 d，所影響產量高于行業平均12.82 萬t。

2）燃料消耗方面：相比同類型高爐，新鋼9 號、10 號爐入爐焦比低32 kg/t、煤比高18 kg/t、燃料比低14 kg/t。

3）2021 年煤比逐步突破165～170 kg/t，進行利用系數3.0 t/（m3·d）攻關。后期因冶煉強度（全文簡稱“冶強”）上升致燒結礦用料平衡偏緊，在一定程度影響量與質的平衡[1]。

1.2 與先進高爐指標對比

將2021 年的高爐指標與先進高爐（韶鋼8 號爐、漣鋼7 號、8 號爐）相比（見表2）：煤比低4 kg/t、入爐焦比約高出27 kg/t，燃料比高出23 kg/t，相差幅度較大。較重鋼2 號爐，煤比低10 kg/t、入爐焦比約高35 kg/t、燃料比高出24 kg/t，在燃料結構和消耗方面均存差距。

表2 2021 年新鋼2 500 m3 高爐與先進高爐指標對比

2022 年新鋼9 號、10 號爐燃料比為518 kg/t，與先進高爐差距逐漸縮小，與重鋼1 號爐相近，較中南8 號爐、漣鋼7 號爐燃料比分別高出19 kg/t、5 kg/t，具體指標如表3 所示。

表3 2022 年新鋼2500 高爐與先進高爐指標對比

2 原料差異情況

入爐品位、燒結礦粒級組成存在不同程度差距（見表4、表5）。入爐品位相較于先進高爐低1%左右，燒結礦轉鼓強度、入爐粒度組成存在較大差異。新鋼9 號、10 號爐所用燒結礦粒級組成的中大粒級少，5～10 mm 準粉末占比達30%以上（較長時間達35%，甚至在40%以上），造成氣流波動、爐況不穩和指標下滑[2]。而湘鋼和重鋼2 號爐的入爐燒結礦粒級分布相對均勻、準粉末質量占比均在20%以下。

表4 入爐品位

表5 燒結礦轉鼓強度和粒級組成

高爐入爐Zn 負荷雖大幅降低，2021 年從0.78 kg/t降至0.4 kg/t，降幅49%，有利于改善爐型管控和消耗指標，但隨著原料質量下降（尤其強度下降），導致中心氣流減弱、爐況波動，期間兩高爐仍容易發生爐墻黏結問題，制約日常氣流調節及指標改善。

3 優化氣流分布及降耗增產措施

3.1 加大入爐粒級組成的監測和督促

新鋼不斷推進優化爐料結構、穩定質量、減少有害元素等工作，形成以“高爐為中心”的鐵前一盤棋管理理念。2021 年6 月后返礦率呈現逐步降低趨勢，如圖1 所示，常態化粒級組成監測如圖2 所示。2022 年1—8 月累計監測128 次、月均16 次；時段分布方面，3 月11 日前監測7 次，后監測121 次。期間不乏粒級組成變差后氣流和爐況波動的情況發生，例如圖2 圓圈標注階段。在4 月下旬、6 月上旬、7 月中旬，在高爐氣流分布和爐況方面，均出現不同程度的渣皮脫落、管道氣流、懸料問題。

圖1 高爐槽下燒結礦返礦率

圖2 入爐燒結礦5～10 mm 準粉末含量變化

3.2 高富氧促煤比提高

投用脫濕鼓風后，富氧率提高、產量增加的同時，理論燃燒溫度大幅上升，為穩定理論燃燒溫度和氣流分布提供了契機。優化燃料結構，掌握高煤比作業技術是指標進步和降本的方向。2021 年7 月份，9 號爐開始加氧并將富氧率穩定在5.5%左右，提煤比至180 kg/t，10 號爐大修開爐后富氧率即5.5%。期間因燒結礦供應偏緊、質量有所下滑，爐況出現波動，故控制煤比在160～170 kg/t[3]。2022 年6 月因生產安排，減氧至4.5%左右，煤比保持在160～170 kg/t。

3.3 優化上下部氣流

在實際生產過程中，2 500 m3高爐始終堅持“穩定中心主導氣流，兼顧邊緣氣流”的原則，穩定改善氣流分布以提高煤氣利用率、降低燃料比。在利用系數3.0 t/（m3·d）攻關過程中，9 號爐自2021 年7 月24 日達到日產7 500 t 以上的目標；10 號爐于2022 年1 月15 日開爐，1 月17 日即達到攻關目標。后續針對2 500 m3高爐積極尋求低耗高產路徑，逐步縮小風口面積、降低冶強，嘗試節能型噴槍，促進低耗高產的良性循環。兩高爐分別縮小風口面積4.41%、5.41%，具體如表6 所示。風量由5 300～5 500 m3/min逐步調整至4 950～5 100 m3/min。

表6 高爐調整風口情況

經大修噴涂修正爐型、更換和修補爐喉鋼磚。上部操作制度在開爐和一代爐役經驗基礎上，由O87654（22222）C876543（322222）演變為O8765（3332）C987654（222222）或O8765（2332）C9876543（2222221），結合布料時間、邊緣負荷，視爐況修正上部煤氣分布、穩定爐況和改善煤氣利用。而礦批、角差受生產條件制約，礦批由前期的78～82 t/批逐步縮小，基本穩定在68～72 t/批。

4 重點問題的解決

4.1 處理生產中爐墻黏結問題

針對2 500 m3高爐首次探索處理爐墻黏結技術。于2022 年4 月23 日、7 月27 日分別進行10 號、9 號爐生產中空料線處理黏結作業。據冷卻壁溫度及頂溫變化趨勢進行黏結物剝落量、熱制度把控程度的摸索。在計劃性處理黏結之前，通過提升爐缸熱量、適當降低爐渣堿度來活化爐缸，縮短低爐溫、渣鐵物理熱不足時間，渣鐵流動性變差，致使中心主導氣流不足，影響恢復進程。在趕料過程中，上部布料采取引導中心疏松邊緣、錳礦洗爐等措施促進爐況恢復。

4.2 解決風口磨損

風口磨損后易掛渣、結焦而制約噴吹均勻性及漏水，影響了指標，甚至影響到爐況。經統計，2022 年累計更換風口43 個，風口磨損為主要原因，尤其10 號爐損壞13 個（占更換比例的50%）。因此，在穩定配吹壓差調槍的基礎上，試用帶陶瓷風口；更改停煤操業方式，減少噴槍過燒變形和損壞造成的風口磨損。

5 燃料比進步情況

近年燃耗指標情況如表7 所示，從表7 中可知：近年煤比提高，逐步突破165 kg/t，入爐焦比逐步降至345 kg/t、燃料比降至506 kg/t，結構更加優化；2021年5 月起，逐漸提高冶強進行利用系數3.0 t/（m3·d）攻關。自2021 年11 月高爐冶強提升后，燒結礦用料平衡偏緊，較大程度影響量與質的平衡。2022 年8—12 月燃料比在500～510 kg/t，年平均利用系數達到2.8 t/（m3·d）以上。

表7 新鋼2 500 m3 高爐歷年燃料比指標

6 結語

爐墻黏結所導致的氣流分布失常起源于高爐下部，因此對于比較嚴重的爐墻結厚，不能僅限于采用一般的上下部調劑手段，建議采取及時而堅決的糾正措施，以期盡快消除結厚，使爐況恢復正常來改善技術指標。通過積極探尋低耗增產生產路徑，采取降低冶強、縮小風口面積，提高煤比、優化氣流分布等措施，高爐燃料比逐步實現500～510 kg/t。后續經濟料開拓應用等技術探索應為降本創效、提升競爭力的需要。