盧 勤
( 新余鋼鐵集團(tuán)有限公司，江西 新余 338001)
摘要:對(duì)新鋼 10 號(hào)高爐自 2014 年取消中心加焦技術(shù)以來，首次進(jìn)行6 m干濕焦轉(zhuǎn)換生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行總結(jié)。通過采取“開中心、兼顧邊緣”的煤氣流分布控制，實(shí)行活躍爐缸，進(jìn)行上、下部調(diào)劑，提高原燃料篩分效率，加強(qiáng)爐前操作管理等一系列措施，高爐爐況實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)順過渡，取得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。
關(guān)鍵詞:水熄焦; 焦炭強(qiáng)度; 爐況
0 前言
新鋼第一煉鐵廠有9 號(hào)、10 號(hào)高爐( 2 500 m3 ) 2 座。10 號(hào)高爐于2009 年11 月8 日開爐投產(chǎn)，采用串罐無料鐘爐頂和陶瓷杯爐底爐缸結(jié)構(gòu)，爐體采用聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻及薄壁爐襯，配備明特法 +備用干渣坑渣處理工藝。2014 年5 月，在入爐品位不斷下降的情況下，通過加強(qiáng)原燃料質(zhì)量管理，不斷優(yōu)化操作制度，逐步取消了中心加焦冶煉，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)明顯改善，部分關(guān)鍵指標(biāo)邁入了同行先進(jìn)水平。2015 年 10 號(hào)高爐入爐品位為56.15%，燃料比取得了496 kg/t 的好成績(jī)。
新鋼焦化廠 3 號(hào)干熄塔用于處理 5 號(hào)、6 號(hào) 6 m焦?fàn)t生產(chǎn)的焦炭，每年必須進(jìn)行為期約 28 天的檢修，檢修期間由于將干熄焦工藝改為濕熄焦工藝，焦炭質(zhì)量會(huì)出現(xiàn)劣化，導(dǎo)致高爐操作和指標(biāo)受到影響( 見表1) 。2016 年6 月，焦化廠干熄塔進(jìn)行為期1 個(gè)月的計(jì)劃?rùn)z修，這是自2014 年取消中心加焦技術(shù)以來，首次進(jìn)行6 m 焦?fàn)t干濕焦轉(zhuǎn)換生產(chǎn)，第一煉鐵廠格外重視，召開專題論證會(huì)后，在煤氣流分布控制上采取了“開中心、兼顧邊緣”的措施，使?fàn)t缸工作活躍，同時(shí)積極進(jìn)行上、下部調(diào)劑，提高原燃料篩分效率，加強(qiáng)爐前操作管理，使高爐爐況在這一個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)順過渡，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。
1 焦炭質(zhì)量劣化情況
新鋼 2 500 m 3 高爐正常生產(chǎn)情況下，用焦結(jié)構(gòu)為 6 m 焦?fàn)t生產(chǎn)的干焦 60% +4. 3 m 焦?fàn)t生產(chǎn)的干焦 30% + 外購一級(jí)冶金焦 10%。這種用料結(jié)構(gòu)在焦炭品質(zhì)穩(wěn)定的前提下能夠滿足高爐生產(chǎn)需要，但是在焦化廠干熄塔檢修期間，由于 6 m 焦?fàn)t干焦生產(chǎn)全部轉(zhuǎn)換為濕熄工藝，導(dǎo)致焦炭質(zhì)量大幅下滑，對(duì)高爐爐況的穩(wěn)定順行及降耗產(chǎn)生了不利影響。
1. 1 冷熱強(qiáng)度變差
焦炭冷熱強(qiáng)度指標(biāo)影響高爐料柱的透氣性和透液性以及煤氣流的分布。濕法熄焦時(shí)，噴水后紅焦急劇冷卻，內(nèi)部產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，造成焦炭產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋多且易碎成小塊。干法熄焦時(shí)，紅焦經(jīng)緩慢冷卻而降低了其內(nèi)部的熱應(yīng)力，網(wǎng)狀裂紋少，氣孔率低; 在干法熄焦過程中，焦炭從上往下流動(dòng)，增加了焦炭之間的相互磨擦和碰撞次數(shù)，使焦炭的機(jī)械穩(wěn)定性改善，塊度的均勻性提高; 在干熄爐預(yù)存段內(nèi)，保溫作用會(huì)促使生焦殘留揮發(fā)分析出，促進(jìn)焦炭成熟度進(jìn)一步提高。
新鋼濕熄焦與干熄焦的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表 2。
1. 2 水分波動(dòng)大
焦炭水分過高會(huì)造成爐頂溫度下降，水分大幅波動(dòng)會(huì)造成實(shí)際入爐焦炭負(fù)荷變化，從而引起高爐熱制度波動(dòng)，繼而影響爐況穩(wěn)定，使高爐焦比升高。2016 年6 月，由于干熄焦系統(tǒng)檢修，焦炭含水量平均值由0.90%上升到7.28%，加大了高爐爐溫調(diào)劑的難度; 同時(shí)，入爐焦炭粉末較多，不利于篩除，會(huì)影響高爐料柱透氣性。
2 濕熄焦對(duì)高爐生產(chǎn)的影響
2. 1 對(duì)熱制度的影響
濕法熄焦時(shí)，打水時(shí)間一般為 105 ～110 s，焦炭負(fù)荷由正常時(shí)的 4. 72 t/t 下降到 4. 06 t/t。由于焦炭水分大幅度波動(dòng)，因此很難找到基準(zhǔn)焦炭負(fù)荷，導(dǎo)致高爐爐溫波動(dòng)較大，鐵水中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差由 0. 053 上 升 至 0. 064，平均硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0. 39%上升至 0. 44%，且高爐溫現(xiàn)象較多。使用濕焦期間24 h內(nèi)高爐焦炭負(fù)荷及爐溫變化見圖 1。
2. 2 對(duì)爐況的影響
1) 濕焦水分較高，含粉率較高，入爐粉末增加后，高爐爐內(nèi)上部透氣性會(huì)惡化。
2) 濕熄焦熱強(qiáng)度下降 3% ～4%，下部料柱骨架作用減弱，導(dǎo)致風(fēng)壓上升 5 ～10 kPa 且波動(dòng)較大，風(fēng)量萎縮100 m3 /min，中心氣流減弱，邊緣局部氣流不穩(wěn)，伴隨管道行程。
3) 爐頂溫度下降 50 ～60 ℃，煤氣處理系統(tǒng) TＲT入口溫度不超過70 ℃，迫使 TＲT 停止余壓發(fā)電而轉(zhuǎn)高壓閥組。為避免動(dòng)力能源長(zhǎng)期浪費(fèi)，采取頻繁調(diào)節(jié)富氧量、控制冶強(qiáng)和減緩料速的措施來提高爐頂溫度，但是這樣擾亂了生產(chǎn)節(jié)奏，更不利于氣流穩(wěn)定。2016 年 5—6 月使用濕熄焦前后高爐部分參數(shù)變化趨勢(shì)見圖 2。
2. 3 對(duì)爐前工作的影響
10 號(hào)高爐在使用 6 m 焦?fàn)t生產(chǎn)的濕焦初期，爐缸粉焦增加，中心氣流明顯減弱，爐溫偏高，壓差明顯上升，鐵水黏稠且流動(dòng)性變差，爐前出鐵卡焦頻繁，鐵口來風(fēng)早，出鐵不暢，爐內(nèi)下料受阻，導(dǎo)致爐溫升高且形成惡性循環(huán)。
3 措施
3. 1 上料系統(tǒng)的管理
3. 1. 1 優(yōu)化供料順序
焦炭在從焦化廠向第一煉鐵廠輸送的過程中，首先由焦1 ～焦4 皮帶輸送，然后落入溜篩，再經(jīng)過“∧”形梯滑入篩焦樓 6 個(gè)倉。這種輸送方式造成大顆粒的好焦炭易分布在篩焦樓兩邊的 1 號(hào)倉和 6 號(hào)倉，而小顆粒焦炭或焦粉易落入篩焦樓“∧”形梯下方的 3號(hào)倉和4 號(hào)倉。為此，在輸送焦炭時(shí)，將篩焦樓的 1號(hào)倉或6 號(hào)倉的大顆粒焦炭送往高爐槽下的 2 號(hào)倉，使之位于皮帶的尾部并布于高爐中心，達(dá)到以粒度來彌補(bǔ)焦炭劣化的目的。同時(shí)，做好焦炭的供、用平衡，實(shí)現(xiàn)“半倉化”管理，減少焦炭二次摔打。
3. 1. 2 優(yōu)化槽下篩焦程序
10 號(hào)高爐槽下共有 6 個(gè)焦炭倉，稱量斗放空后立即啟動(dòng)振動(dòng)篩，這會(huì)造成短時(shí)間內(nèi)有 3 個(gè)倉先后啟動(dòng)振動(dòng)篩。由于焦丁篩單位時(shí)間內(nèi)處理量大，焦層厚，因此篩分效果很差。為此，將篩焦程序改為只允許 2 個(gè)倉先后延時(shí)啟動(dòng)振動(dòng)篩，這樣就降低了焦丁篩的處理量，提高了過篩效果。
根據(jù)焦丁平均用量來調(diào)整焦丁稱料斗扇形閘門開度及開啟時(shí)間，使焦丁均勻地灑在塊礦和球團(tuán)礦里并分布在中間環(huán)帶，以改善高爐軟融帶的透氣性并減少高爐下部參加間接還原的焦炭量，從而改善料柱透氣性。
3. 1. 3 提高焦炭篩分效率
在保證上料能力的前提下，通過調(diào)整礦倉、焦倉閘門開度及給料機(jī)偏心塊位置來減小槽下燒結(jié)礦和焦炭的給料量，使燒結(jié)礦篩分量由 150 ～ 180 t/h 調(diào)整為 107 t/h，焦炭篩分量由 120 ～150 t/h 調(diào)整為81t/h; 同時(shí)，將 22 號(hào)倉焦炭棒條篩的間隙由 20 mm 更換為 25 mm，以提高中心焦粒級(jí)。采取以上措施后，入爐粉末明顯減少，有利于疏導(dǎo)中心氣流。
3. 1. 4 加強(qiáng)清篩工作管理
要求每班清篩不少于 4 次，確保焦炭、焦丁篩干凈無堵。
3. 2 操作參數(shù)選擇
3. 2. 1 送風(fēng)制度的選擇
干濕焦生產(chǎn)轉(zhuǎn)換初期，未對(duì)富氧量( 13 000 m3 /h) 和鼓風(fēng)量( 4 850 m3 /min) 作調(diào)整，焦炭質(zhì)量變差后爐缸粉焦增加，冶煉強(qiáng)度與原燃料品質(zhì)不匹配，而相對(duì)過大的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能易形成順時(shí)針的渦流，導(dǎo)致高爐下部壓差上升，中心氣流反而下降，煤氣利用率由49. 9%下降到 47. 5%。后來，逐步將富氧量減至11 000 m3 /h，風(fēng)量調(diào)整為 4 800 m3 /min，維持鼓風(fēng)動(dòng)能13 500 ～140 00 kg·m/s。送風(fēng)制度調(diào)整后爐頂溫度維持了相對(duì)穩(wěn)定，煤氣利用率回升到49. 5%。
3. 2. 2 爐頂壓力的選擇
實(shí)際生產(chǎn)中，為保證爐缸一定的活性，防止死料柱過于肥大，必須要保證一定的風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度。一定爐缸直徑的高爐，決定了其所需的一定范圍的回旋區(qū)深度，也就是說一定回旋區(qū)長(zhǎng)度，是促進(jìn)氣流均勻分布和傳質(zhì)傳熱的需要，是確保高爐爐況穩(wěn)定順行的需要。提高頂壓，有利于促進(jìn)煤氣流合理分布，減少爐況波動(dòng);降低頂壓，有利于延長(zhǎng)回旋區(qū)長(zhǎng)度，發(fā)展中心主導(dǎo)氣流。
干熄焦檢修期間，10 號(hào)高爐頂壓由235 kPa降低至230 kPa，邊緣氣流仍然不穩(wěn)定，渣皮脫落頻繁，后來將頂壓逐步降至218 kPa，中心氣流明顯改善，火炬如柱且呈“杯狀”，煤氣利用率逐步升高。
3. 2. 3 裝料制度的選擇
焦炭質(zhì)量劣化后，高溫區(qū)焦炭粒度小且含粉多，中心死焦堆滲透性變差，料柱透氣性變差。在裝料制度上，10 號(hào)高爐始終堅(jiān)持“開中心、兼顧邊緣”的煤氣流分布控制理念，保持“煤氣流兩條通路”的操作思路。在使用濕熄焦期間，保持 10 號(hào)高爐的布料矩陣
不變，通過調(diào)整爐頂下料閘開啟速度、適當(dāng)延長(zhǎng)布焦時(shí)間、增加中心及邊緣焦炭量來調(diào)整各檔位，達(dá)到了均衡兩股煤氣流目的。
3. 3 加強(qiáng)日常操作管理
3. 3. 1 煤比的選擇
長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐表明，新鋼 10 號(hào)高爐在使用 6 m焦?fàn)t生產(chǎn)的干焦時(shí)，煤比控制在 145 ～ 150 kg/t，理論燃燒溫度為2 250 ～2 280 ℃，爐內(nèi)透氣性良好，壓差在 135 ～ 140 kPa，渣鐵物理熱充沛，流動(dòng)行良好。如果煤比超過 150 kg/t，透氣性指數(shù)會(huì)變差，壓差將上升，兩股氣流就會(huì)失衡。為此，在 10 號(hào)高爐使用6 m焦?fàn)t生產(chǎn)的濕焦初期，果斷采取了降低煤比的措施，將煤比控制在 130 ～ 140 kg/t，不僅有效改善了爐內(nèi)透氣性，減少了未燃煤粉，維持了爐況的穩(wěn)定，還調(diào)寬了煤比的調(diào)劑范圍。
3. 3. 2 爐溫、堿度的控制
爐缸活躍是高爐操作的重要控制內(nèi)容，是高爐生產(chǎn)穩(wěn)定、高效、低耗、長(zhǎng)壽的基礎(chǔ)。使用濕熄焦后，爐缸死焦柱的空隙變小、透氣性變差，而渣鐵物理熱低、渣鐵黏稠將使?fàn)t芯溫度降低，這樣極易形成爐缸中心堆積。為此，10 號(hào)高爐在大量使用6 m焦?fàn)t生產(chǎn)的濕焦期間，將鐵水物理熱比正常生產(chǎn)時(shí)提高 10 ～ 20 ℃，控制鐵水溫度在1 500 ～ 1 520 ℃，鐵水中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0. 40% ～0. 50%，爐渣堿度控制在 1. 18 ～1. 22，從而確保了爐渣的物理熱，使?fàn)t渣保持了良好的流動(dòng)性，維持了足夠的爐缸中心溫度，活化了爐缸工作。
3. 3. 3 爐內(nèi)、爐外操作要求
1) 爐內(nèi)操作。穩(wěn)定爐溫是重中之重，正常爐況下用煤量來調(diào)劑爐溫，調(diào)節(jié)幅度為 1 ～3 t/h，以盡量避免爐溫波動(dòng)給爐況帶來影響。
2) 爐前操作。爐前加強(qiáng)開口、堵口操作，即幾乎要做到不間斷甚至重疊出鐵，本爐次堵口后立即開另一鐵口，或開口超過30 min未來渣立即組織開另一鐵口; 統(tǒng)一四班打泥量，保證適宜的鐵口深度，根據(jù)爐溫狀況、爐前出鐵卡焦現(xiàn)象，調(diào)整合適的鉆頭，維持合理的鐵口深度，保證出鐵速度大于生成速度，出鐵時(shí)間控制在 100 ～120 min較為宜。
4 效果
10 號(hào)高爐于2014 年成功實(shí)現(xiàn)取消中心加焦后，煤氣利用率提高，消耗明顯降低，但對(duì)原燃料條件提出了更高的要求，而10 號(hào)高爐使用濕焦生產(chǎn)后，焦炭質(zhì)量明顯劣化，通過精細(xì)化管理槽下篩分系統(tǒng)，減少了入爐粉末，爐內(nèi)結(jié)合上下部調(diào)劑，均衡兩股氣流，維持了爐缸工作活躍，取得了良好的效果。10 號(hào)高爐取消中心加焦前后使用濕焦時(shí)的高爐主要指標(biāo)見表5。
5 結(jié)語
1) 在原燃料品質(zhì)變差時(shí)，應(yīng)立足崗位，眼睛向內(nèi)，功夫下在自身上，做足細(xì)節(jié)管理，提高原燃料的過篩效果，改善料柱的透氣性。
2) 上下部調(diào)劑的原則: 下部吹透中心，確保初始煤氣流分布合理; 上部適當(dāng)疏松邊緣氣流，確保下料順暢，維持合理壓差，“壓”和“疏”都有度，達(dá)到適宜參數(shù)值為佳，做到“開中心、兼顧邊緣”的煤氣分布控制。
3) 穩(wěn)定熱制度，控制適宜爐渣堿度，提高鐵水物理熱操作，改善渣鐵流動(dòng)性，以活躍爐缸為根本是應(yīng)對(duì)焦炭質(zhì)量劣化的重要操作切入點(diǎn)。