沈龍龍，高 鵬，郝團偉，洪 偉，李駿峰，盛敏江
（馬鞍山鋼鐵股份有限公司，安徽馬鞍山 243000）
【摘 要】 對馬鋼B高爐提煤比過程進行了總結，B高爐開爐后通過摸索調整找到合適的基本操作制度，保證了高爐的穩(wěn)定運行。2023年11月開始，熱風爐開始逐步在線檢修，風溫水平繼續(xù)下降，通過對上、下部操作制度的優(yōu)化，進一步提升了煤比，2024年4—5月煤比達到165 kg/t，同時燃料比維持在500 kg/t以下。
【關鍵詞】 操作制度；中心加焦；平臺加漏斗；煤比
1 概述
2023年以來鋼鐵市場形勢更加嚴峻，原燃料價格上漲，鋼材產品價格下跌，大部分鋼鐵廠處于虧損狀態(tài)。煉鐵系統(tǒng)占全流程能耗 73.5%，其中焦炭作為高爐主要燃料，在鐵水燃料成本中所占比例最大，降本增效的重要措施就是提高煤比［1］、降低焦比，使燃料比總體可控，以煤代焦，降低鐵水燃料成本。馬鋼B高爐總體目標是煤比達到160 kg/t，力爭突破170 kg/t，燃料比控制在505 kg/t以下，以確保取得較好的經濟效益。
B 高爐二代爐役設 38 個風口、4 個鐵口，爐腹（B1、B2）、爐腰（B3）、爐身（S1～S6、R1～R3）共使用12段六管型強化冷卻鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁，采用軟水密閉循環(huán)冷卻，較一代爐役降低了爐身高度，高徑比降至2.11，有助于降低料柱阻損，同時減小了爐腹角，減輕了煤氣流對爐腹的沖刷。
B 高爐二代爐役采用不放殘鐵、爐體三分段推移技術進行快速大修，其間熱風爐未進行大修，采取逆送風保溫方式。2022年12月8日點火開爐后，隨著風量的提升，風溫勉強維持 1 170 ℃，煤氣消耗大幅增加。熱風爐燒爐煤氣成本較高，且在送風過程中熱風爐爐殼出現(xiàn)多次開焊跑風的情況，存在較大安全隱患，高爐被迫降低頂壓使用上限，以控制送風壓力，降低風險，熱風壓力按 410 kPa 控制，頂壓按 225～230 kPa 控制。自 2023 年 11 月開始逐步對熱風爐進行在線改造，熱風爐改“兩燒一送”，風溫下調，穩(wěn)定至 1 140～1 150 ℃，在國內 4 000 m3高爐中屬于較低風溫水平，目前國內大型高爐普遍風溫水平在1 200 ℃，先進高爐達到1 230～1 250 ℃。
2 基本操作制度的確定
B 高爐一代爐役于 2022年 9月 15日停爐大修，12月8日開爐，開爐氣流控制采取“平臺+漏斗”兩道氣流控制模式。受設備故障、焦粉入爐及操作應對問題影響，開爐不順，恢復期間爐況存在反復，2024年 1 月初改為中心加焦布料模式以快速恢復爐況，至 1 月底爐況基本恢復正常。B 高爐爐況恢復后，逐步對上、下部操作制度進行了摸索調整，主要是借鑒A高爐操作制度，并結合生產實踐，逐步確立適合B高爐的基本操作制度［2］ 。
2.1 上部裝料制度
B 高爐自一代爐役（2014 年）以來，長期采用的均是“平臺+漏斗”兩道氣流控制模式，未曾使用過中心加焦布料模式，因此對于中心加焦布料模式，沒有成熟可借鑒的經驗，需要持續(xù)摸索。中心加焦模式經過三個階段的調整，基本達到了較為合適的兩道氣流分布，形成了基礎布料矩陣。
2.1.1 摸索基礎布料矩陣（1月31日至4月27日）
爐況基本恢復至正常后，需摸索合適的中心加焦量、礦焦平臺角度及角差。根據國內高爐中心加焦經驗，中心焦角度選擇 13°，針對開爐后長期的風量不全所導致的中心氣流不足問題，本階段的調整措施主要是打開中心，降低壓差。受壓差高的影響，焦炭負荷低，前期礦批不大，冶煉強度不高，礦平臺角差控制在 9°～10.5°，以疏導中心氣流，2023年 2—4 月礦焦平臺角差見圖 1。通過摸索，最大礦角度選擇 41°～41.5°，最大焦角度選擇 42°～43°，最小礦角度選擇 30.5°～32.5°，最小焦角度選擇 30°～31.5°。平臺兩端均是焦包礦，針對平臺不穩(wěn)、滑料多的問題，第一階段對焦炭增加檔位以形成副平臺，雖然兩道氣流均有改善，但滑料現(xiàn)象未消除。 至4月底布料矩陣為
2.1.2 強化中心穩(wěn)定邊緣（5月1日至7月25日）
針對平臺不穩(wěn)、探尺極差大、小幅滑料頻繁導致中心不穩(wěn)的問題，逐步加大粒子鋼用量，在兩道氣流改善后，逐步恢復焦炭負荷、提高冶煉強度。對上部裝料制度進行調整，主要措施是擴礦平臺。礦平臺角差擴至 12°，以減少滑料，將礦平臺質心外移，礦石最外檔角度從 41°擴至 42°，使最外檔礦焦角度一致，以控制邊緣氣流。同時對焦炭增加第 5檔的檔位，增加無礦區(qū)，進一步強化中心。2023年2—11月中心流指數及邊緣流指數趨勢見圖2，從圖2中可以看出，6—7 月整體中心氣流變寬，穩(wěn)定性下降，中心流指數上升，邊緣流指數明顯下降，煤氣利用率明顯下降，未達到預期效果。主要布料矩陣調整為 ：
2.1.3 優(yōu)化兩道氣流分布（7月25日至11月7日）
針對中心氣流寬而不強、收斂性不好的問題，分析認為主要由平臺偏寬、中心氣流過吹導致。邊緣氣流過重，兩道氣流分布不均，導致中心存在滑料現(xiàn)象。本階段主要是穩(wěn)定中心氣流，疏松邊緣氣流，進一步尋找兩道氣流的平衡點。去除第 5 檔焦炭，通過內檔礦石角度外揚，將礦平臺角差由 12.0° 縮至10.5°，2023年7月25日至11月7日礦焦平臺角度見圖3。同時，將外檔礦焦焦差增加至1°，以疏松邊緣氣流。調整期間，邊緣爐體渣皮產生波動，通過降料線進行控制。調整后，兩道氣流分布趨于合理，煤氣利用率上升。
2.2 下部送風制度
送風制度是確定一次氣流合理分布的關鍵。B高爐開爐后先借鑒A高爐（二代爐役2021年12月開爐，與 B 高爐設計一致）的風氧參數，然后根據實際生產情況，不斷調整合適的風量、送風面積等參數。對比風機房實際風量及畢托巴風量表數據來對畢托巴流量表及氧量表進行校準，解決混合風量及風機房風量不匹配及富氧流量顯示偏低的問題，確保風氧參數的準確，2023年2—11月混合風量、風機房風量及鼓風動能見圖 4。爐況恢復初期，受爐內壓差高的影響，風量偏低，導致動能偏低。通過氣流調整，壓量關系改善后，逐步恢復風量。同時擴風口面積，將風口面積由 0.480 8 m2提高至0.486 7 m2，進一步提高入爐風量，降低壓差。提高富氧率至 4.5%，確定 B 高爐合適的鼓風動能為130～145 kJ/s，入爐風量為 7 000 m3 /min，理論燃燒溫度按2 200～2 330 ℃控制。
2.3 熱制度、渣系控制及爐前出鐵組織
考慮開爐期間焦粉入爐、長期風量不足，導致爐缸活躍性不好，同時針對原燃料條件下滑、渣比上升的情況，在恢復指標及提高冶煉強度過程中，爐前出鐵是關鍵環(huán)節(jié)。在實際出鐵過程中發(fā)現(xiàn)爐缸活躍性不好的情況，從熱制度及渣系控制上進行調整。高化學熱及高物理熱容易導致實際出鐵不能滿足要求，因鐵水流速偏慢，在熱制度控制上應優(yōu)先滿足物理熱，適當控制化學熱。B 高爐日均物理熱按 1 510～1 520 ℃控制，鐵水含硅量按 0.35% ～0.45% 控制，鐵水含硫量按 0.020%～0.035% 控制，以確保渣鐵流動性。
因燒結礦中 Al2O3含量上升，導致渣中實際Al2O3含量偏高（15.5%～16.2%），為此應提高燒結礦中MgO含量，保證渣中鎂鋁比在0.5以上，這樣在物理熱1 500 ℃以上時，能保持合適的爐渣流動性。
在產量達到10 500 t/d的情況下，日均鐵速需達到7.2 t/min，實際出鐵過程需要重點關注鐵速情況。出鐵過程有2個鐵速時間控制點，鐵口打開1 h時要求鐵速≥7 t/min，鐵口打開 2 h 時要求鐵速≥8 t/min，否則實際出鐵量無法滿足理論鐵量生成速度。將出鐵時間控制在 140~160 min，重疊時間控制在10 min，確保零斷渣，穩(wěn)定渣鐵液面。調整后，B 高爐日均鐵次基本控制在10爐。
2.4 爐型控制
B 高爐二代爐役與一代爐役鑄鐵冷卻壁不同，采用全鑄鐵冷卻壁。鑄鐵冷卻壁冷卻效果沒有銅冷卻壁好，渣皮脫落后穩(wěn)定時間長，爐身 S 段波動時，冷卻壁溫度高且波動大，容易產生局部氣流，因此對于全鑄鐵冷卻壁爐型控制是適當控制，確保冷卻壁溫度可控［3］ 。開爐近一年壁體整體穩(wěn)定，冷卻壁水溫差在2 ℃以內，為充分發(fā)揮新高爐優(yōu)勢，采取了較為疏松的邊緣氣流，以期降低爐內壓差。
2.5 主要生產指標
通過摸索并穩(wěn)定固化合適的操作制度，同時根據生產情況持續(xù)優(yōu)化調整上、下部操作制度，高爐指標不斷提高。自 2023年 6月份起，煤比基本維持在 150 kg/t 以上，產量達到 10 500 t/d 以上，2023 年1—10月主要經濟技術指標見表1。
3 改進措施
3.1 原燃料管理
2023年開始原燃料質量不斷下滑，燒結礦全鐵下降，SiO2含量上升，入爐綜合品位逐步下降，2023年平均入爐品位較2022年大幅下降，對應渣比大幅上升，主要原燃料指標見表2。爐內重點做好篩分，減少粉末入爐，同時穩(wěn)定用料結構。二代爐役后，焦炭供料流程由焦化（不篩分）-高爐槽下改為焦化（不篩分）-筒倉-高爐槽下，為提高粒度，筒倉增加篩分，確保了焦炭粒度，同時筒倉焦炭維持高庫存，減少了焦炭摔打對焦炭質量的影響，焦炭粒度得到了保證。整體焦炭粒度基本保持在 52 mm，同時對于噴吹煤粉，要求小于-200 目的粒度占比在 70%以上。
3.2 送風制度調整
11月開始將熱風爐逐個退出送風，熱風爐送風方式由“兩燒兩送”改為“兩燒一送”，風溫下降至1 135 ℃，導致鼓風動能下降，理論燃燒溫度下降，不利于煤粉的燃燒。11月 7日利用定修機會，縮小風口面積，堵一個風口操作，堵風口后風口面積為0.465 6 m2 ，整體入爐風量仍為6 950～7 000 m3 /min， 鼓風動能達 135 kJ/s，保證了充足的中心氣流，提高了爐缸活躍性。將整體富氧率保持為4.5%～5.2%，使理論燃燒溫度保持在 2 250 ℃，確保了高煤比情況下的煤粉燃燒。2023 年 11 月至 2024 年 5 月混合風量及鼓風動能趨勢見圖5。
3.3 上部制度調整
11 月 7 日利用定修機會，對現(xiàn)場料面情況進行檢測，整體料面為“窄平臺+深漏斗”料面，具備料制轉換條件。復風后直接進行料制轉換，去中心焦，改為“平臺+漏斗”兩道氣流控制模式，中心焦角度未進行過渡，一步到位直接轉換［4］ 。轉換期間，小幅降低焦炭負荷，適當降低冶煉強度，縮礦平臺，適當抑制邊緣氣流，引導中心氣流，料制得到順利轉換。
主要布料矩陣調整過程如下：
在煤比提升過程中，兩道氣流均出現(xiàn)發(fā)展的情況，對料制進行微調，外揚外檔礦石角度，內推內檔礦石角度，礦平臺角差由 10°擴至11°，減第5檔焦炭環(huán)數，實現(xiàn)了兩道氣流的穩(wěn)定。
3.4 持續(xù)保持好的爐缸活躍性
好的爐缸活躍性是一次氣流合理分布及出鐵穩(wěn)定的基礎［5］ ，特別是二代爐役由 3 個鐵口對倒出鐵改為 2 個鐵口對倒出鐵，鐵口轉換周期約 40 天，易出現(xiàn)爐缸不活躍的情況。提高爐缸活躍性需要上、下部操作制度的配合，B 高爐通過較高的產量、充足的爐缸熱量、合適的化學熱、適宜的鼓風動能及良好的渣鐵流動性，總體提高了爐缸活躍性。2023年1—12月爐芯溫度趨勢見圖6，由圖6可以看出，7月份開始爐芯溫度整體呈上升趨勢。
3.5 主要經濟技術指標
通過優(yōu)化調整，去中心焦后，在“平臺+漏斗”模式、低風溫水平條件下，實現(xiàn)了煤比的明顯提升。2024年4—5月煤比達到165～170 kg/t，煤氣利用率提升至 49%，焦炭負荷達到 5.0（含大焦及焦?。?，燃料比保持在 500 kg/t 左右，整體經濟技術指標達到二代爐役開爐以來最高水平，2023 年 11 月至 2024年5月主要經濟技術指標見表3。
4 結語
1）無論是中心加焦氣流控制模式還是“平臺+漏斗”氣流控制模式，煤比提升的前提是保持兩道氣流的合理分布，同時需要根據實際氣流變化進行適應性調整。
2）大型高爐大風量、高富氧及高冶煉強度條件下，需要持續(xù)保持好的爐缸活躍性，為高爐穩(wěn)定運行提供基礎。
3）高爐開爐后需要摸索合適的操作制度，穩(wěn)定固化后不斷進行優(yōu)化調整，確保爐況的穩(wěn)定。
參考文獻
[1] 解成成，馬琦琦，左俊，等 . 馬鋼 2 號高爐提高煤比的攻關措施［J］.煉鐵，2023，42（3）：12-15.
[2] 陳軍，王志堂，聶長果，等.馬鋼4號高爐保穩(wěn)順提煤比生產實踐［J］.煉鐵，2019，38（1）：18-22.
[3] 李林春，趙東明，張延輝，等.鞍鋼10號3 200 m3高爐降低焦比生產實踐［J］.鞍鋼技術，2024（1）：51-54+58.
[4] 尹保軍 . 山鋼日照 1 號高爐取消中心加焦踐［J］. 煉鐵，2019，38（6）：52-55.
[5] 李紅衛(wèi)，王紅斌，唐順兵 . 太鋼 5 號高爐提高爐缸活躍性的措施［J］.煉鐵，2013，32（3）：6-9.