曾宇，李建軍，劉德輝，謝明輝，李曉春，高德庫(kù)，佟敏英
（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠 ，遼寧 鞍山 114021）
摘要： 針對(duì)鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠高爐群平均利用系數(shù)低的問(wèn)題，從原料條件、操作爐型和操作管理三個(gè)方面進(jìn)行了原因分析， 通過(guò)采取原燃料指標(biāo)量化管理、 高爐爐型診斷管理、操作參數(shù)科學(xué)管理等措施，克服了原燃料結(jié)構(gòu)變化等不利因素，提高了高爐群平均利用系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了高爐長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行。
關(guān)鍵詞： 高爐；利用系數(shù)；指標(biāo)量化管理；爐型診斷；操作管理
鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠 （以下簡(jiǎn)稱煉鐵總廠） 現(xiàn)有大型高爐 8 座， 其中 3200 m3高爐 4座，2580 m3高爐 4 座。 由于有 4 座高爐的爐缸存在不同程度的隱患，為保證安全生產(chǎn)，高爐降低冶煉 強(qiáng) 度， 高爐群平均利用系數(shù)降低， 很 難 達(dá) 到2.1 t/（m3·d）的水平。 相比國(guó)內(nèi)如武鋼、沙鋼等企業(yè)高爐利用系數(shù)長(zhǎng)期在 2.1 t/（m3·d）以上的水平，生產(chǎn)效率存在差距。2017 年下半年，煉鐵總廠對(duì)高爐平均利用系數(shù)低的原因進(jìn)行了分析， 通過(guò)采取原燃料指標(biāo)量化管理、高爐爐型診斷管理、高爐操作科學(xué)管理等措施，在同等原燃料條件下，優(yōu)化了內(nèi)部操作體系，提高了高爐群平均利用系數(shù)。
1 高爐利用系數(shù)低的原因分析
1.1 原料條件
煉鐵總廠高爐的用料結(jié)構(gòu)主要為燒結(jié)礦+球團(tuán)礦+外購(gòu)塊礦， 其中外購(gòu)塊礦比例不超過(guò) 10%。共有燒結(jié)機(jī) 7 臺(tái)，360 m2燒結(jié)機(jī) 3 臺(tái)，265 m2燒結(jié)機(jī) 2 臺(tái)，328 m2燒結(jié)機(jī) 2 臺(tái)，其中 6 臺(tái)燒結(jié)機(jī)的配料使用混勻料場(chǎng)。 4 座 3200 m3高爐采用單一燒結(jié)礦入爐。 4 座 2580 m3高爐中，7#高爐、11#高爐原料條件較好，使用單一料種燒結(jié)礦；5#高爐作為平衡燒結(jié)礦的調(diào)劑爐，經(jīng)常變更燒結(jié)礦的品種，甚至長(zhǎng)時(shí)間同時(shí)使用兩種燒結(jié)礦；4#高爐使用東鞍山燒結(jié)礦， 由于沒(méi)有綜合料場(chǎng)， 來(lái)料指標(biāo)穩(wěn)定性較差，堿度、FeO 等關(guān)鍵指標(biāo)穩(wěn)定性不好，對(duì)爐況的長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行帶來(lái)了一定的負(fù)面影響。
煉鐵總廠燒結(jié)產(chǎn)能水平與高爐消耗水平基本一致，當(dāng)燒結(jié)機(jī)進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的檢修時(shí)，為應(yīng)對(duì)燒結(jié)礦產(chǎn)量降低造成的原料缺口， 高爐將大比例使用料場(chǎng)存儲(chǔ)的落地料。 落地原料受空間限制及篩分能力不足等因素的影響， 會(huì)造成入爐原料的堿度、FeO、準(zhǔn)粉末（粒度<5 mm）等指標(biāo)變差，高爐入爐風(fēng)量減少，利用系數(shù)降低。
1.2 操作爐型
煉鐵總廠高爐受原料穩(wěn)定性差的影響， 有 4座高爐存在爐身或爐缸的隱患，因此，煤氣流的控制方面更側(cè)重于中心氣流，中心加焦量多，中心區(qū)域的布焦炭量達(dá)到焦炭總量的 25%~30%，多時(shí)甚至達(dá)到 35%。 噴吹煤粉過(guò)程中，未燃煤粉很容易集中到死料堆內(nèi)形成低透液區(qū)域， 以及集中到死料堆表面附近氣流不活躍的固定料層中， 引起粉末在死料堆的積蓄， 使死料堆的透氣性、 透液性變差，進(jìn)而造成死料堆溫度降低，導(dǎo)致爐渣黏度增加和死料堆透液性進(jìn)一步降低， 最終鐵水和爐渣無(wú)法透過(guò)死料堆，集中地沿著死料堆的表面滴落、下降，使得進(jìn)入爐缸邊緣的渣鐵流量增加，加劇料柱惡化的同時(shí)，增加了渣鐵在爐缸邊緣的環(huán)流，使?fàn)t缸活躍性下降［1］，中心氣流受阻，邊中氣流分布比例失衡，順行狀態(tài)變差，導(dǎo)致高爐利用系數(shù)降低。
1.3 操作管理
煉鐵總廠高爐的操作管理實(shí)行爐長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，高爐中夜班的操作參數(shù)由爐長(zhǎng)制定、 倒班作業(yè)長(zhǎng)執(zhí)行。 由于人員能力與經(jīng)驗(yàn)的限制，爐況操作存在判斷失誤、操作不當(dāng)、調(diào)整滯后，煤氣流變化后參數(shù)控制不合理等問(wèn)題。 人為因素造成爐況波動(dòng)，高爐利用系數(shù)降低。
2 改進(jìn)措施
2.1 原燃料指標(biāo)量化管理
（1） 中間指標(biāo)管理。 密切跟蹤燒結(jié)機(jī)、堆取料機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，跟蹤生產(chǎn)過(guò)程中的中間指標(biāo)（如熔劑粒度、燃料粒度、返礦粒度等），一旦中間指標(biāo)出現(xiàn)異常，及時(shí)對(duì)異常參數(shù)的形成原因進(jìn)行分析，形成整改方案并實(shí)施，最終完成整改，做到 “早動(dòng)、少動(dòng)”，減小燒結(jié)礦質(zhì)量的波動(dòng)幅度，提高燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定性，為高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行創(chuàng)造條件。
（2） 篩分管理。 加強(qiáng)對(duì)槽下爐料的篩分管理，調(diào)小漏嘴，篩子振動(dòng)幅度 3.5~4 mm，減小料流速度， 在滿足高爐上料的前提下， 盡量延長(zhǎng)篩分時(shí)間，提高篩分效果，嚴(yán)格控制小于 5 mm 粉末的入爐量，提高料柱的透氣性。
（3） 分級(jí)入爐。 燒結(jié)礦粒度差距大將會(huì)導(dǎo)致爐料的孔隙度降低，劣化料柱的透氣性，影響高爐的順行狀態(tài)［1］。 對(duì)入爐燒結(jié)礦實(shí)施分級(jí)管理，有助于改善高爐料柱透氣性。 通過(guò)增加篩子，對(duì)成品燒結(jié)礦按粒度區(qū)間進(jìn)行區(qū)分，將大約占總量的 20%~ 25%、 粒度范圍在 5~12 mm 的燒結(jié)礦進(jìn)行分槽管理，獨(dú)立上料。 在一個(gè)布料周期內(nèi)，按一定的大小粒比例、使用兩種不同粒度的燒結(jié)礦，縮小同一批爐料的粒度差，改善整個(gè)料柱的透氣性。
（4） 料場(chǎng)管理。 按質(zhì)量對(duì)落地料進(jìn)行分區(qū)管理，開停機(jī)料與不合格品作為雜料存放，其它物料按種類分堆存放。 高爐有計(jì)劃地使用開停機(jī)料與不合格品料，減小用量，降低影響。 當(dāng)高爐大量補(bǔ)充 落 地 料 時(shí)， 嚴(yán)格禁止使用開停機(jī)料與不合格品料。
2.2 高爐爐型診斷管理
通過(guò)對(duì)高爐開展?fàn)t型診斷管理， 查找操作爐型的不合理因素，分析其形成原因，從源頭進(jìn)行治理，保證操作爐型合理。 高爐爐型診斷管理主要分爐缸管理、 爐身管理和礦石平臺(tái)寬度管理三個(gè)部分。
（1） 爐缸管理。 爐缸管理的核心工作內(nèi)容是保持爐缸的活躍性， 確保爐芯區(qū)域不會(huì)發(fā)生中心堆積現(xiàn)象。 爐缸管理是高爐實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行的前提，活躍的爐缸是高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)。
為了保證爐缸長(zhǎng)期的工作狀態(tài)， 主要開展三方面的工作：一是強(qiáng)化鐵水溫度管理，在 2580 m3高爐爐況無(wú)大波動(dòng) 的 情 況 下， 鐵水溫度不允許低于1490 ℃，通過(guò)保持渣鐵足夠的過(guò)熱度，確保其流動(dòng)性；二是通過(guò)縮小風(fēng)口面積，提高風(fēng)速，增加回旋區(qū)長(zhǎng)度，縮小爐缸中心的焦堆區(qū)域，改善爐缸中心區(qū)域的透氣性和透液性； 三是在中心氣流可以滿足高爐順行要求的前提下， 降低中心加焦的比例，減小中心焦堆的大小，避免中心焦堆過(guò)大而導(dǎo)致爐缸活躍性下降。
（2） 爐身管理。 爐身管理的核心工作內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)圓周溫度場(chǎng)的科學(xué)分布， 確保爐墻邊緣位置不會(huì)發(fā)生結(jié)厚現(xiàn)象。 爐身管理是高爐實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)， 邊緣溫度場(chǎng)的穩(wěn)定是高爐取得較好經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的基礎(chǔ)。 邊緣溫度場(chǎng)的穩(wěn)定主要取決于邊緣爐料的落點(diǎn)和邊部礦焦比。 煉鐵總廠有多座高爐的熱負(fù)荷穩(wěn)定性不好， 存在異常波動(dòng)現(xiàn)象，其主要原因在于邊緣的起始布料角度不準(zhǔn)確，落點(diǎn)距爐墻位置未達(dá)到理想狀態(tài)。 布料角度小，落點(diǎn)距爐墻位置遠(yuǎn)，爐料向外側(cè)滾動(dòng)，邊緣爐料結(jié)構(gòu)不受控；布料角度大，爐料落點(diǎn)打爐墻后反彈，距爐墻邊緣位置形成堆尖， 爐料無(wú)法布到指定的理想位置。 兩種布料的情況都無(wú)法獲得穩(wěn)定的邊緣氣流通道。 煉鐵總廠通過(guò)對(duì)各高爐落料點(diǎn)位置進(jìn)行計(jì)算，對(duì)其布料的起始角度進(jìn)行了調(diào)整，布料落點(diǎn)位置與爐墻的距離控制在 100 mm 以內(nèi)。 各高爐布料起始角度調(diào)整前后的數(shù)據(jù)見表 1。調(diào)整后爐身熱負(fù)荷的穩(wěn)定性明顯得到提升。
（3） 礦石平臺(tái)寬度管理。 礦石平臺(tái)寬度管理的核心工作內(nèi)容是保持合適的平臺(tái)寬度，通過(guò)合適的平臺(tái)寬度選擇，確定合適的無(wú)礦區(qū)面積，確保中心氣流順暢，在生產(chǎn)順行的情況下，實(shí)現(xiàn)取得較好經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的目標(biāo)。 礦石平臺(tái)的寬度決定了礦石軟熔帶徑向的寬度以及無(wú)礦區(qū)的大小， 是高爐初始煤氣流二次分布是否合理的決定性因素。 平臺(tái)過(guò)寬，無(wú)礦區(qū)小，風(fēng)口前端阻力增加，風(fēng)口回旋區(qū)與礦石布料平臺(tái)的寬度不匹配， 中心氣流受到抑制，不利于高爐順行；反之，平臺(tái)寬度過(guò)窄，則會(huì)出現(xiàn)中心過(guò)吹現(xiàn)象，消耗大幅度升高。 只有平臺(tái)寬度合適，高爐才會(huì)取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 通過(guò)對(duì)3200 m3高爐熱負(fù)荷與礦石平臺(tái)寬度的離散關(guān)系進(jìn)行分析，得出礦石平臺(tái)寬度為 1.3 m 時(shí)，熱負(fù)荷彌散區(qū)間最小，最有利于邊緣氣流的穩(wěn)定。 3200 m3高爐熱負(fù)荷與礦石平臺(tái)寬度的關(guān)系見圖 1。
2.3 高爐操作科學(xué)管理
煉鐵總廠各高爐操作按照“一爐一策”的方針進(jìn)行管理。 根據(jù)各高爐不同的用料結(jié)構(gòu)、爐缸炭磚侵蝕程度、設(shè)備狀態(tài)、操作爐型等條件，綜合判斷，制定高爐操作方針。 針對(duì)炭磚侵蝕較為嚴(yán)重的高爐，通過(guò)合理組織出鐵、控制適宜的冶煉強(qiáng)度、不出鐵鐵口定期養(yǎng)護(hù)等方式， 保證高爐在一個(gè)穩(wěn)定的利用系數(shù)水平長(zhǎng)期運(yùn)行，減少爐況波動(dòng)。 高爐參數(shù)控制方面，日常操作參數(shù)由爐長(zhǎng)負(fù)責(zé)制定，制定好后， 由廠調(diào)度室值班長(zhǎng)負(fù)責(zé)對(duì)高爐煤氣流變化參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤， 實(shí)現(xiàn)了高爐操作參數(shù)控制的合理性， 大幅度提高操作的準(zhǔn)確性。 人員管理方面，實(shí)行高爐中夜班操作指導(dǎo)上墻管理，定期組織主要操作崗位人員進(jìn)行事故預(yù)案學(xué)習(xí)，通過(guò)學(xué)習(xí)，不斷提高操作技能，完善預(yù)案，提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)對(duì)事 故的控制能力，將事故處理在萌芽狀態(tài)，避免擴(kuò)大。
3 生產(chǎn)效果
煉鐵總廠自 2017 年下半年采取改進(jìn)措施后，鐵前工作實(shí)現(xiàn)了全面提升。 原料系統(tǒng)嚴(yán)抓過(guò)程管理，跟蹤中間指標(biāo)，改善了高爐入爐原料水平。 上料系統(tǒng)更加注重篩分的效率， 大幅降低了入爐準(zhǔn)粉末的含量，提高了入爐爐料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，為高爐系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。 通過(guò)開展高爐爐型診斷管理， 量化高爐邊緣溫度場(chǎng)的控制區(qū)間以及圓周工作的均勻度， 有針對(duì)性地匹配系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)爐況進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了高爐群長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定順行，產(chǎn)能穩(wěn)步提升。 2015.01~2018.05 高爐平均利用系數(shù)如圖 2 所示。
由圖 2 可以看出，2015.01~2017.05 高爐平均利用系數(shù)穩(wěn)定性不好，波動(dòng)區(qū)間大，低的時(shí)候不到1.9 t/（m3·d），高的時(shí)候甚至超過(guò)2.2 t/（m3·d），整體水平在 2.1 t/（m3·d）以下。 2017.06~2018.05 高爐采取改進(jìn)措施后，利用系數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行在 2.1 t/（m3·d）以上的水平，取得了良好的效果。
4 結(jié)語(yǔ)
鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠從原料條件、操作爐型和操作管理三個(gè)方面分析了高爐群平均利用系數(shù)低的原 因，采取了原燃料指標(biāo)量化管理、高爐爐型診斷 管 理、高爐操作科學(xué)管理等措施，在原燃料條件不變的情況下，明顯提高了高爐群平均利用系數(shù)，由不足 2.1 t/（m3·d）穩(wěn)定地提升至2.1 t/（m3·d）以上的水平，改進(jìn)效果良好，實(shí)現(xiàn)了高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。 由此可見，在高爐生產(chǎn)中，當(dāng)原燃料結(jié)構(gòu)發(fā)生微小變化時(shí)， 可以通過(guò)合理組織生產(chǎn)、科學(xué)管理，實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)周期、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
［1］ 王再義, 王尤清, 邢本策, 等. 燒結(jié)礦分級(jí)入爐技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究［J］. 鞍鋼技術(shù), 2003（6）: 23-26．