陳志煥，樊建業(yè)

摘 要：對(duì)興澄3200m3大型高爐開爐31個(gè)月以來的生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行了總結(jié)，通過2年多的努力探索，操作技能和管理能力穩(wěn)步提高，高爐生產(chǎn)穩(wěn)步發(fā)展，無爐況嚴(yán)重失常情況出現(xiàn)，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)長期穩(wěn)定在較高水平。

關(guān) 鍵 詞：大型高爐；煤氣利用率；燃料比

興澄特鋼在2002年—2009年9月共有3座小高爐生產(chǎn)，分別為2座450m3高爐和1座530m3高爐。2009年9月底，第一座全國產(chǎn)化裝備的3200m3高爐投產(chǎn)，但仍然無自己煉焦生產(chǎn)，原燃料全部外供。通過2年多的努力探索，操作技能和管理能力穩(wěn)步提高，高爐生產(chǎn)穩(wěn)步發(fā)展，無爐況嚴(yán)重失常情況出現(xiàn)，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)長期穩(wěn)定在較高水平。

1 高爐生產(chǎn)情況

1．1 高爐配套情況

3200m3高爐于2009年9月25日投產(chǎn)，設(shè)置4個(gè)鐵口，32個(gè)風(fēng)口。單燒高爐煤氣，煤氣及助燃空氣雙預(yù)熱，采用具有專利技術(shù)的旋切頂燃式熱風(fēng)爐；爐底—爐缸采用微孔炭磚+陶瓷杯結(jié)構(gòu)，爐缸2段及爐腰、爐身中下部第6～9段采用銅冷卻壁，爐底水冷管、風(fēng)口大中套與冷卻壁采用軟水密閉循環(huán)，風(fēng)口小套為工業(yè)水開路循環(huán)；皮帶運(yùn)料和串罐無料鐘爐頂；爐前液壓開口機(jī)和泥炮；重力除塵+布袋干法煤氣除塵凈化系統(tǒng)；TRT余壓發(fā)電系統(tǒng)；汽動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)；底濾法水沖渣系統(tǒng)及燒結(jié)分級(jí)入爐等新工藝、新技術(shù)全部國產(chǎn)化。

1．2 高爐生產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r

3200m3高爐操作人員年輕，沒有任何大型高爐操作經(jīng)驗(yàn)。雖然在同行專家的指導(dǎo)下，快速掌握了大型高爐操作的技術(shù)，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)持續(xù)提升，但由于操作經(jīng)驗(yàn)欠缺，與國內(nèi)兄弟單位同級(jí)別高爐比較，興澄大型高爐不管在操作還是技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面還存在諸多差異。為此，我們一直在努力尋求優(yōu)化高爐操作的方法。以下就高爐投產(chǎn)以來(2009年10月—2012年4月)的生產(chǎn)操作實(shí)踐做簡(jiǎn)要回顧總結(jié)。

(1)生產(chǎn)指標(biāo)情況。投產(chǎn)以來3200m3高爐利用系數(shù)變化如圖1所示，入爐焦比、煤比、焦丁比以及燃料比變化如圖2所示，爐頂溫度與TRT噸鐵發(fā)電量變化如圖3所示。

3200m3高爐投產(chǎn)31個(gè)月以來，無爐況失常情況出現(xiàn)。2009年12月之后，利用系數(shù)穩(wěn)定在2．35~2．50，焦比及煤比指標(biāo)穩(wěn)步提升，分別維持在300~320kg／t及165~175kg／t，燃料比維持在510～520kg／t。2011年12月后，高爐利用系數(shù)進(jìn)一步提高，平均達(dá)到2．50以上，焦比295~305kg／t，燃料比505~510kg／t。2011年4月，高爐計(jì)劃年修3天，當(dāng)月利用系數(shù)降低較多。TRT噸鐵發(fā)電量平均為44．46kW·h／t，扣除兩次出廠檢修影響，平均發(fā)電量為45．61kW·h／t。2011年10月之后，隨著煤氣利用率大幅度提高，爐頂溫度下降明顯，TRT噸鐵發(fā)電量有所降低，維持在42．0~43．5kW·h／t。

(2)生產(chǎn)條件變化情況。由于沒有自己的礦山以及焦化廠，造成入爐品位及焦炭質(zhì)量不穩(wěn)定。通過燒結(jié)礦混勻料場(chǎng)的擴(kuò)容改造，換堆時(shí)間由4天延長到7天，并配入一定比例預(yù)換堆混勻料，降低換堆引起燒結(jié)礦質(zhì)量波動(dòng)的幅度；焦炭采用船上直供高爐礦槽，減少倒運(yùn)過程中的破損；同時(shí)，嚴(yán)格控制T／H值，加強(qiáng)篩面的清理，減少粉末入爐等一系列強(qiáng)化管理措施，將原燃料波動(dòng)幅度控制在最小范圍內(nèi)。2009年10月—2012年4月，3200m3高爐入爐品位及焦炭強(qiáng)度、富氧率及風(fēng)溫變化趨勢(shì)如圖4、5所示。

焦炭結(jié)構(gòu)中搗固焦使用比例高，造成整體焦炭指標(biāo)表觀上升，高爐使用搗固焦比例根據(jù)爐況穩(wěn)定順行狀況逐步提高(如圖6所示)。入爐品位2011年11月前維持在59．0％以上，后因礦石價(jià)格因素的影響，對(duì)入爐料結(jié)構(gòu)做出比較大的調(diào)整，大幅度提高生礦使用比例，造成入爐品位呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，綜合入爐品位平均下降1．2％。但由于提高操作水平，改善煤氣利用率，并未造成燃料比升高。富氧率逐步提高，維持在3．0％～4．0%。盡可能發(fā)揮熱風(fēng)爐潛力，保證送風(fēng)溫度在1200±10℃。

(3)生產(chǎn)操作控制變化情況。煤氣利用率直接表征高爐冶煉噸鐵燃料消耗水平，在3200m3高爐生產(chǎn)過程中，一直將提高煤氣利用率作為主要課題進(jìn)行研究，一直追求低硅冶煉，[Si]控制在0．35％～0．40％，嚴(yán)格控制硅偏差在0．12以內(nèi)。在原燃料質(zhì)量逐步下降的不利因素下，通過操作制度的優(yōu)化，煤氣利用率由44．5％提高到49．5％～50．5％，保證燃料比不升高。煤氣利用率變化情況如圖7所示，鐵水中[Si]及硅偏差變化情況如圖8所示。

冶煉強(qiáng)度整體控制在0．70～0．75，綜合冶煉強(qiáng)度控制在1．10～1．20，高爐生產(chǎn)過程中不以單純的增加冶煉強(qiáng)度來優(yōu)化操作指標(biāo)，過高過低的冶煉強(qiáng)度都不利于燃料消耗指標(biāo)的優(yōu)化。3200m3高爐冶煉強(qiáng)度與燃料比關(guān)系控制在尚好的范圍區(qū)間內(nèi)，但出現(xiàn)個(gè)別月份有較大偏離的情況。

2 高爐操作基本原則及技術(shù)路線

2．1 高爐操作基本原則

(1)以高爐穩(wěn)定順行為最基本原則。

(2)以燃料消耗為中心，任何強(qiáng)化冶煉的措施都不能以犧牲燃料比為代價(jià)。

(3)降低噸鐵爐腹煤氣量，提高煤氣利用率，充分利用高爐煤氣的熱能和化學(xué)能，降低燃料比。

(4)調(diào)整高爐用料結(jié)構(gòu)，降低原料成本。確保焦炭質(zhì)量前提下多配搗固焦，降低焦炭成本。

2．2 高爐操作基本技術(shù)措施

(1)全風(fēng)量、高風(fēng)溫操作。

(2)疏通中心控制邊緣，尋求合適的兩股氣流。

(3)堅(jiān)持低[Si]冶煉。

(4)大礦批厚料層布料，減少礦焦界面層，降低壓差。

(5)通過合理配礦杜絕各類熔劑入爐。

2．3 高爐生產(chǎn)操作管理

(1)高爐生產(chǎn)過程中，設(shè)備管理執(zhí)行點(diǎn)檢員制度，堅(jiān)持全員參與，“操檢合一”。

(2)高爐生產(chǎn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，堅(jiān)持計(jì)劃作業(yè)值制度，推行崗位作業(yè)觀察制度。

(3)設(shè)備管理及生產(chǎn)操作執(zhí)行“三精”方針。

2．4 高爐操作實(shí)況

(1)送風(fēng)制度的調(diào)整及改進(jìn)。①風(fēng)口面積和長度的選擇及調(diào)整。3200m3高爐開爐時(shí)選用風(fēng)口為Φ120mm×550mm×32，送風(fēng)面積為0．3619m2；后逐步調(diào)整風(fēng)口配置為以Φ130mm×600mm為主，Φ120mm×600mm作為調(diào)整風(fēng)口面積的手段，送風(fēng)面積長期保持在0．417m2左右。②風(fēng)溫、濕度、氧量及噴吹量。3200m3高爐生產(chǎn)過程中堅(jiān)持使用高風(fēng)溫；通過脫濕或加濕系統(tǒng)的運(yùn)行，穩(wěn)定鼓風(fēng)濕度在10～12g／m3；操作過程中不追求過高的富氧量，穩(wěn)定噸鐵爐腹煤氣量為出發(fā)點(diǎn)；追求適當(dāng)高的煤比，但在煤比達(dá)到180kg／t以上時(shí)，節(jié)焦效果明顯下降，煤比160～165kg／t時(shí)，焦比及燃料比同時(shí)下降。③風(fēng)口前理論燃燒溫度Tf。適應(yīng)的理論燃燒溫度可以限制硅元素在風(fēng)口前的還原，是影響低硅冶煉的一個(gè)重要因素。Tf控制在2200～2300℃，方法主要以加濕或脫濕、富氧及噴煤相結(jié)合。

(2)裝料制度的調(diào)整及改進(jìn)。①礦焦批重調(diào)整。大礦批布料，增加了焦層厚度，改善了氣流分布，提高了煤氣利用率。開爐至今一直執(zhí)行燒結(jié)礦分級(jí)入爐，在裝料時(shí)采用同重量礦批。以2011年調(diào)整情況為例，調(diào)整前，焦炭批重≤16．2t，負(fù)荷≤5．33；調(diào)整后，焦炭批重≥17．3t，負(fù)荷≥5．57。調(diào)整步驟：第一，在維持焦炭負(fù)荷不變的情況下，將礦石批重逐步由85t加大到95t，焦炭批重逐步擴(kuò)大到17．0t；第二，在維持焦炭批重不變條件下，逐步增大礦批到95～105t，加重負(fù)荷到5．57(調(diào)整前后相關(guān)參數(shù)對(duì)比情況見表1)。隨著礦石、焦炭批重的擴(kuò)大，料層的加厚，料柱界面數(shù)由44層減少到34層，高爐壓差降低，焦層厚度加大，使氣流通路順暢，煤氣利用率提高，為增加負(fù)荷創(chuàng)造了有利的條件。②擋位角度及矩陣變化。3200m3大型高爐布料矩陣設(shè)置方向是邊緣和中心保持較輕負(fù)荷，維持“兩條通路、保持中心”。開爐后將2m料線區(qū)間的角度適當(dāng)調(diào)整，布料角度增大后，料流質(zhì)心半徑范圍南原來不足第9擋位到接近第10擋位，達(dá)到了調(diào)整的目的。布料矩陣變化如下：

為找到最經(jīng)濟(jì)的裝料制度，先后采取增加邊緣焦炭、減少礦石放邊緣的裝料制度，增加中心焦炭、減少礦石疏松中心的裝料制度，及邊緣中心同時(shí)收縮發(fā)展兩道氣流的裝料制度，但都帶來高爐爐況的波動(dòng)。采取以第5擋位內(nèi)中心區(qū)域加焦代替中心加焦技術(shù)，通過焦炭在爐喉區(qū)域分配環(huán)數(shù)及分配量的調(diào)整，中心焦炭加入量由21．2％減少到14．75％，有效地控制了3200m3高爐中心氣流的強(qiáng)度，中心點(diǎn)溫度由650℃下降到550℃。同時(shí)，爐頂溫度南140℃降低到90~110℃，煤氣中CO，含量由20．5％提高到21．5％以上，煤氣利用率達(dá)到48．5％以上。

(3)造渣制度的調(diào)整。造渣制度的調(diào)整主要基于以下原則：①當(dāng)渣量大、堿金屬含量高時(shí)，爐渣堿度R2適當(dāng)降低，控制在1．05～1．10，在保證生鐵質(zhì)量的同時(shí)兼顧排堿；當(dāng)渣量小、堿金屬含量不高時(shí)，爐渣堿度R2適當(dāng)提高，控制在1．10～1．15。②爐渣中(MgO)含量控制在8．0％～9．0％，(Al2O3)含量控制在15．5％以內(nèi)，(MgO)／(Al2O3)比值控制在0．55～0．65之間，(Al2O3)／(SiO2)比值控制在0．35～0．45的范圍，[Si]一般0．35％~0．4％，鐵水溫度一直維持1490℃左右。

(4)提高搗固焦比例。2011年8月，取消特級(jí)焦炭使用后，二煉鐵分廠對(duì)焦炭進(jìn)行“精細(xì)化”管理。每天下達(dá)焦炭使用配比單，提前采取預(yù)防措施并對(duì)焦炭使用情況進(jìn)行跟蹤，保證高爐用焦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。由于管理措施到位及公司的支持，在取消特級(jí)焦及增加搗固焦比例不利的條件下，二煉鐵大型高爐操作人員克服了搗固焦在大型高爐上存在的一系列難題，取得4．3m搗固焦在3200m3高爐長期使用的成功，在最短時(shí)間內(nèi)快速摸索出一套適合本廠大型高爐使用高比例搗固焦的操作方法及技巧，實(shí)現(xiàn)高爐穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，生產(chǎn)指標(biāo)持續(xù)提升。

進(jìn)入2012年，3200m3大型高爐生產(chǎn)繼續(xù)保持穩(wěn)定順行勢(shì)頭，各項(xiàng)指標(biāo)再上新的臺(tái)階：鐵水平均日產(chǎn)8200t／d以上，利用系數(shù)2．56以上，焦比304kg／t，煤比163kg／t，燃料比500～510kg／t，[Si]保持0．35％～0．40％，硅偏差0．066，爐頂煤氣中CO2含量達(dá)到23．0％以上，平均煤氣利用率達(dá)到50．5％。

3 高爐投產(chǎn)以來存在的問題

(1)非計(jì)劃休風(fēng)率高。以2011年為例，由于各種原因高爐休風(fēng)次數(shù)高達(dá)34次，年平均休風(fēng)率達(dá)到3．316％，高于同內(nèi)同行將近2．0％～2．5％，造成實(shí)際日產(chǎn)量高，但月平均日產(chǎn)量偏低的現(xiàn)象。休風(fēng)率高，嚴(yán)重制約了高爐生產(chǎn)指標(biāo)的提升。

(2)原燃料批次間質(zhì)量波動(dòng)大。沒有自己的焦化企業(yè)及礦山，生產(chǎn)所需原燃料全部外購，基本上是“吃百家飯”。各種原燃料質(zhì)量參差不齊，且波動(dòng)非常大，使用量無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供應(yīng)。燒結(jié)礦混勻造堆堆量能力仍顯不足，燒結(jié)礦生產(chǎn)換堆頻率高，造成燒結(jié)礦質(zhì)量周期性波動(dòng)；球團(tuán)礦用精礦粉成分波動(dòng)大、粒度粗、黏結(jié)劑使用量大，品位一直處于低水平。

(3)爐體溫度不穩(wěn)定。高爐自投產(chǎn)以來，爐體溫度尤其是第10～12段冷卻壁溫度始終無法穩(wěn)定，波動(dòng)幅度非常大，目前依然沒有找到解決的辦法。

(4)搗固焦質(zhì)量評(píng)價(jià)無標(biāo)準(zhǔn)。少量使用時(shí)可以借用頂裝焦標(biāo)準(zhǔn)，但高比例使用后再借用頂裝焦標(biāo)準(zhǔn)則無法指導(dǎo)生產(chǎn)操作，表現(xiàn)為焦炭指標(biāo)情況與生產(chǎn)實(shí)際指標(biāo)的背離。如搗固焦粒度小，平均粒徑比頂裝焦炭粒徑小8～10mm，高爐壓差高于用頂裝焦的高爐，做M40強(qiáng)度檢驗(yàn)連試樣都難以取出，只能用M25來評(píng)價(jià)，與M40無法對(duì)照。

(5)大型高爐品位基底不確定。由于市場(chǎng)變化因素影響，中小型高爐都大幅度降低入爐品位，3200m3高爐入爐品位也降低到了58．0％左右，目前尚未破壞高爐順行及燃料消耗，但基底線需要進(jìn)一步探索。

4 結(jié)語

(1)興澄3200m3大型高爐投產(chǎn)后生產(chǎn)穩(wěn)定，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)持續(xù)改善提高。

(2)大型高爐設(shè)備全國產(chǎn)化是可行的，設(shè)備運(yùn)行是穩(wěn)定可靠的。

(3)小焦?fàn)t搗固焦在大型高爐上成功使用是可行的。3200m3大型高爐在短時(shí)間內(nèi)成功摸索出一套適合本廠大型高爐使用高比例搗固焦的操作方法及技巧，實(shí)現(xiàn)高爐穩(wěn)定生產(chǎn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

(4)在原燃料質(zhì)量下降的情況下，通過優(yōu)化操作及合理配礦，可以實(shí)現(xiàn)高爐既強(qiáng)化冶煉，又不升高燃料比。

(5)通過追求爐內(nèi)煤氣流的合理分布，進(jìn)一步提高煤氣利用率，降低高爐煉鐵燃料消耗是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

(6)大礦批布料，增加了焦層厚度，改善了氣流分布，提高煤氣利用率是降耗節(jié)能的根本措施。