高爐噴吹煤粉的配煤工藝技術研究

苗慧源，郭利平

（福建三寶鋼鐵有限公司，福建 漳州 363000）

0 引言

噴吹煤在現代高爐冶煉中的應用是為了代替部分焦炭為高爐冶煉過程提供還原劑和熱量，從而達到降低焦比和降低生產成本的目的，是高爐冶煉歷史中一個較大的重大措施。噴煤的出現讓高爐煉鐵技術成為現代煉鐵生產技術的主流技術，是高爐煉鐵技術生存和推廣應用的關鍵技術。其優點主要包括顯著降低煉鐵焦比及生產成本、有效調節高爐熱制度、噴吹煤粉反應過程中提高煤氣的穿透擴散能力和還原能力、緩解焦煤需求量、減少煉焦投資和環境污染等[1-6]。近年來，隨著高爐操作水平的不斷進步、高爐噴吹煤的需求量不斷增加、原燃料成本的不斷上漲，鋼鐵企業降成本的壓力不斷增大。噴吹煤的消耗是影響噴吹成本的重要因素。而噴吹煤的種類越來越多，各煤種由于受成分、性能、運輸等因素的影響，價格存在很大的差異。高爐噴吹往往存在基礎配煤結構，而在新煤種可供的前提下，存在用新煤種去替代原有煤種的配煤方案，因此，現有的配煤方法存在配煤成本無法控制，時常會導致成本過高的問題發生[7-13]。本文針對現有技術中存在的上述不足之處，提出了一種高爐噴吹的配煤方法，旨在解決降低高爐噴吹的配煤成本的問題，有效提高公司產品競爭力。

1 高爐噴吹的配煤現狀分析

目前，福建三寶鋼鐵有限公司（以下簡稱公司）鐵前生產線高爐2 座，1 700 m3和1 080 m3各1 座，燒結機2 座，320 m2和180 m2各1 座，高爐煉鐵生產采用典型的富氧噴煤工藝，工藝流程圖如圖1 所示。高爐富氧噴煤是增產節焦的重要措施，也是高爐下有效容積調劑和負荷調劑的重要手段。高爐富氧噴煤后，冶煉行程發生了變化，并采取相應措施，以取得預期效果。

圖1 富氧噴煤工藝流程圖

1.1 噴吹的前提條件

1）爐況穩定順行，爐缸圓周工作較均勻；

2）高爐熱制度，造渣制度相對穩定；

3）高爐及噴煤系統設備運行正常；

4）噴煤熱滯后時間可按2.5～3.0 h 計。

1.2 增加噴吹量的條件

1）爐溫穩定或爐溫呈現緩慢下行時；

2）高爐增加進風面積后，爐況穩定，為防止邊沿氣流發展時，可適當增加噴吹量；

3）煤粉增加數量可根據當時爐溫水平酌定。

1.3 改善原燃料條件

爐況穩定順行，能夠接受較大煤量時，發生下列情況之一者，可適當減少噴吹量：

1）爐況熱行時；

2）停止富氧時或減少富氧時；

3）原料條件變差時；

4）低料線時期減輕負荷的爐料即將下達預計爐熱時；

5）減少的煤粉數量根據當時爐況而定。

1.4 突然停噴情況

發生下列情況之一者，必須停噴：高爐休風或慢風風壓低于50%時；爐況變差，出現難行，連續崩料、懸料后；爐缸大涼；爐溫急劇升高。

大噴吹量情況下，因故突然停噴的爐況處理方法：

1）爐況正常時突然停煤，預計停煤時間小于2 h，可補加相當所停煤量的焦炭，料制不用變更，預計停煤時間大于2 h，應立即視爐溫集中加入相當于2 h煤量的50%～70%的焦炭，并變停煤料；

2）減風控制料速至正常料速的70%～80%，應視當時的爐溫水平及料速情況而定，以爐溫稍高于正常爐溫、生鐵質量有保證為原則；

3）爐溫低、爐渣變黑、生鐵w[S]＞0.05%時突然停煤，不管停煤時間長短，應立即加凈焦若干批，大幅減風控制料速，并同時匯報爐長；

4）爐況恢復。停煤后恢復噴吹時，風量根據爐溫基礎可一次恢復至正常量的70%～90%，煤量根據變停煤料下達時間恢復。

2 高爐噴吹的配煤新工藝研究

1）選取預設數量不同類型的原煤，并根據配煤后不同的應用場合，篩選出第一預設數量的原煤，從第一預設數量的原煤中再選取出第二預設數量的原煤，對第二預設數量進行預配比，并獲取預配比后的混煤；

2）將混煤放入高爐進行噴吹以獲取配煤后的樣品煤，將樣品煤與混煤的重量進行對比，當兩者之間的差值超過預設損耗值時，對原煤的預配比方案進行一次修正，以使得樣品煤的損耗在預設損耗范圍內；

3）對樣品煤進行評定，以判斷樣品煤是否符合評定標準。當樣品煤符合評定標準時，將其標記為標準樣品煤；當樣品煤不符合評定標準時，計算樣品煤的得分與評定標準值之間的差值，根據差值，對樣品煤配煤前的原煤預配比方案進行二次修正；當經過二次修正之后的樣品煤經再次評定合格后，將其標記為標準樣品煤；當經過二次修正之后的樣品煤再次評定不合格時，對樣品煤配煤前的原煤預配比方案再次進行二次修正，當達到二次修正次數上限后，若評定結果仍不合格，對混煤進行高爐噴吹時的溫度進行修正，直至樣品煤符合評定標準；

4）在步驟3）中，獲取三種標準樣品煤，并計算三種標準樣品煤經評定后的得分與評定標準合格值之間的差值，將獲得的三個差值按大小進行排序，并將差值最小的標記為第一標準樣品煤，差值位于中間的標記為第二標準樣品煤，差值最大的標記為第三標準樣品煤，并計算第一標準樣品煤、第二標準樣品煤和第三標準樣品煤的生產成本；

5）根據不同的應用場合及預設成本系數，從第一標準樣品煤、第二標準樣品煤和第三標準樣品煤中選取其中之一的原煤預配比方案，作為配煤方案進行生產。

3 高爐噴吹的配煤新工藝的有益效果分析

1）通過對原煤的配比和應用場合的結合，能夠根據不同的應用場合配比出不同的配煤方案，從而能夠使得配煤后的煤品能夠適用相應場合，且能夠有效地降低配煤成本。

2）通過選取預設數量不同類型的原煤，并根據配煤后不同的應用場合，篩選出第一預設數量的原煤，從第一預設數量的原煤中再選取出第二預設數量的原煤，對第二預設數量的原煤間的比例以及原煤的數量和類型進行調整，以對第二預設數量的原煤進行預配比，并獲取預配比后的混煤，能夠有效地有效地提高原煤的混煤效率。

3）將混煤放入高爐進行噴吹以獲取配煤后的樣品煤，將樣品煤與混煤的重量進行對比，當兩者之間的差值超過預設損耗值時，對原煤的預配比方案進行一次修正，以使得樣品煤的損耗在預設損耗范圍內，能夠有效地降低樣品煤的損耗，降低生產成本。

4）對樣品煤進行評定，以判斷樣品煤是否符合評定標準，當樣品煤不符合評定標準時，計算樣品煤的得分與評定標準值之間的差值，根據差值，對樣品煤配煤前的原煤預配比方案進行二次修正，通過多次修正能夠使得配煤方案更加經濟合理，不僅能夠提高配煤效率，還能夠極大地降低損耗，節約成本。

5）獲取三種標準樣品煤，并計算三種標準樣品煤經評定后的得分與評定標準合格值之間的差值，將獲得的三個差值按大小進行排序，并將差值最小的標記為第一標準樣品煤，差值位于中間的標記為第二標準樣品煤，差值最大的標記為第三標準樣品煤，并計算第一標準樣品煤、第二標準樣品煤和第三標準樣品煤的生產成本；根據不同的應用場合及成本預算，從第一標準樣品煤、第二標準樣品煤和第三標準樣品煤中選取其中之一的原煤預配比方案，作為配煤方案進行生產。根據配煤結果的評比，選取最優的配煤方案，不僅能夠降低配煤時的損耗，還能得到最優的生產方案，極大地提高生效效率降低成本。

4 結論

1）通過高爐噴吹的配煤現狀分析、高爐噴吹的配煤新工藝研究和高爐噴吹的配煤新工藝的有益效果分析等三個方面對高爐噴吹配煤新工藝研究進行了論述，成功研發了高爐噴吹配煤新工藝。

2）通過高爐噴吹配煤新工藝的研發，能夠有效地降低配煤成本，能夠有效地提高原煤的混煤效率，能夠有效地降低樣品煤的損耗，還能得到最優的生產方案，極大地提高生效效率降低成本。