萊鋼提高1000m3高爐爐頂壓力操作實(shí)踐

趙洪雨  孫連生

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司煉鐵廠  山東  萊蕪  271104）

摘  要：萊蕪分公司煉鐵廠3座1000m3高爐生產(chǎn)通過采取加強(qiáng)原燃料管理、調(diào)整送風(fēng)制度和優(yōu)化爐前出鐵組織等措施，逐步提高了頂壓使用水平，從而提高了生鐵的產(chǎn)量和質(zhì)量，同時(shí)噸鐵發(fā)電量有了明顯提高，燃料比有了大幅度降低，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：高爐，頂壓，送風(fēng)制度

The Top Pressure of Blast Furnace Operation Practice to Improve the Laiwu Steel 1000m3

Zhao Hong-yu，Sun Lian-sheng

（Shandong Iron and Steel Co., Ltd., Laiwu Branch ironworks, Shandong Laiwu 271104）

Abstract：Laiwu branch's 3 1000m3 blast furnace ironmaking plant production, and there is a big gap between the advanced enterprises in the use of the top pressure, by strengthening the management of raw materials, adjust the air supply system and the optimization of tapping organization measures, gradually improve the top pressure level, thereby increasing the yield and quality of pig iron, and T iron capacity has been significantly improved, the fuel ratio has been greatly reduced, and has achieved remarkable economic benefits.

Keywords：blast furnace，top pressure，blast system

1概述

國(guó)內(nèi)鋼鐵市場(chǎng)階段性低迷，降低生產(chǎn)成本是目前提高鋼鐵企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。一方面高爐要提高產(chǎn)量，降低固定費(fèi)用消耗，另一方面要降低噸鐵的原燃料消耗。提高產(chǎn)量就需要增加風(fēng)量，近幾年隨著原燃料條件變化，高爐操作也發(fā)生了一些改變，風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)面積逐步縮小，但風(fēng)速、動(dòng)能提高，高爐穩(wěn)定性變差。同時(shí)，高爐燃耗也沒達(dá)到較好的水平。在綜合研究國(guó)內(nèi)同類型高爐操作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，萊蕪分公司煉鐵廠決定通過提高頂壓來(lái)改善高爐操作。

2現(xiàn)狀調(diào)查分析

2.1設(shè)備現(xiàn)狀

2.1.1高爐實(shí)現(xiàn)高壓操作需要具備的設(shè)備條件。

一是風(fēng)機(jī)要有足夠的供風(fēng)能力，以保證在高爐高壓狀態(tài)下提供足夠的風(fēng)量，以滿足高爐強(qiáng)化冶煉的需要。二是高爐的整個(gè)送風(fēng)系統(tǒng)和爐頂設(shè)備、煤氣系統(tǒng)以及高爐本體要有足夠的強(qiáng)度和可靠的密封性，以保證在高壓狀態(tài)下正常工作。

2.1.2現(xiàn)狀：

能源動(dòng)力廠銀前區(qū)共有3 臺(tái)汽輪鼓風(fēng)機(jī)，其中1#風(fēng)機(jī)為AV56-13 型，2#、3#風(fēng)機(jī)為AV63-14 型，1#風(fēng)機(jī)額定出口風(fēng)壓0.35MPa，2#、3#風(fēng)機(jī)額定出口風(fēng)壓0.38 MPa。隨著高爐冶煉強(qiáng)度逐步提高，頂壓的提升，要求風(fēng)機(jī)出口壓力達(dá)到400 kPa ，已超出3 臺(tái)風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)壓力。

2.2工藝操作現(xiàn)狀分析

通過對(duì)比調(diào)查分析，結(jié)合萊鋼在1000m3級(jí)高爐在頂壓使用中的經(jīng)驗(yàn)和問題，提高頂壓后，會(huì)降低風(fēng)口前鼓風(fēng)動(dòng)能，中心和邊緣煤氣流重新分布。提高頂壓后，爐缸內(nèi)的壓力提高，將會(huì)帶來(lái)出鐵速度的變化。高頂壓操作對(duì)原燃料條件要求更加嚴(yán)格，特別是對(duì)料柱的透氣性有更高的要求。通過對(duì)操作過程和工藝條件進(jìn)行研究和分析，影響頂壓使用的主要問題：

2.2.1提高頂壓后，鼓風(fēng)動(dòng)能降低，邊緣氣流發(fā)展。

提高爐頂壓力，風(fēng)口前的阻力增大，風(fēng)量和風(fēng)口面積不變的情況下，高爐內(nèi)的煤氣流速降低，特別是邊緣降低幅度較大，從而促進(jìn)邊緣氣流發(fā)展，煤氣流分布失常，冷卻壁渣皮滑落，邊緣形成局部小管道，最終造成高爐爐況順行度下降，指標(biāo)降低，嚴(yán)重時(shí)甚至爐況長(zhǎng)期失常。

2.2.2提高頂壓后，對(duì)原燃料質(zhì)量要求更加嚴(yán)格。

提高頂壓是通過調(diào)整高壓閥組閥門開度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)爐頂?shù)拿簹饬鞑蛔銜r(shí)，要想達(dá)到設(shè)定的頂壓值，調(diào)壓閥組閥門會(huì)不斷關(guān)小，以達(dá)到設(shè)定值，當(dāng)閥門關(guān)的過小時(shí)，會(huì)影響煤氣的上升，使高爐處于憋風(fēng)狀態(tài)，導(dǎo)致高爐加風(fēng)困難，引起爐況長(zhǎng)期不順。因此高頂壓條件下，料柱的透氣性要好，入爐粉末量低，冶金性能好。

2.2.3提高頂壓后，爐前出鐵受到較大影響。

提高爐頂壓力后，高爐內(nèi)整個(gè)壓力都會(huì)提高，鐵水對(duì)鐵口炮泥沖刷速度加快，當(dāng)鐵口對(duì)面的渣鐵不能流到鐵口處時(shí)，爐缸煤氣會(huì)從鐵口處噴出，形成鐵口假噴現(xiàn)象，導(dǎo)致渣鐵不凈，同時(shí)增加了鐵口維護(hù)的難度。

3 技術(shù)方案的確定及實(shí)施

經(jīng)技術(shù)人員多次論證，確定最終方案：針對(duì)影響頂壓提高的主要因素風(fēng)機(jī)的耐壓能力進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)調(diào)整，達(dá)到頂壓提升后所要求的送風(fēng)壓力。通過提高鼓風(fēng)動(dòng)能，促進(jìn)兩股煤氣流的合理分布，部分抵消提高頂壓帶來(lái)的影響。逐步增加風(fēng)口長(zhǎng)度，發(fā)展中心氣流，提高了爐缸活躍度和爐況的穩(wěn)定性。對(duì)外購(gòu)焦品種進(jìn)行篩選并分類存放，降低焦炭質(zhì)量波動(dòng)對(duì)爐況的影響，為高頂壓使用打好基礎(chǔ)。提高炮泥質(zhì)量和鐵口有效作業(yè)率，保證能出凈渣鐵。具體實(shí)施過程如下：

3.1 對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整，提高風(fēng)機(jī)送風(fēng)壓力。

3.1.1實(shí)施風(fēng)機(jī)加級(jí)提壓改造

加級(jí)后可以提升機(jī)組風(fēng)壓8-10%，3 臺(tái)機(jī)組風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子均有預(yù)留級(jí)，具備風(fēng)機(jī)加級(jí)改造條件。加級(jí)后1#風(fēng)機(jī)出口風(fēng)壓能達(dá)到0.39MPa, 2#、3#風(fēng)機(jī)加級(jí)后出口風(fēng)壓能達(dá)到0.42 MPa，滿足高爐提高風(fēng)壓后的運(yùn)行要求。三臺(tái)機(jī)組改造后能相互備用，正常切換，可保證風(fēng)機(jī)運(yùn)行可靠性。

3.1.2實(shí)施風(fēng)機(jī)EPU 技術(shù)改造

實(shí)施前依次對(duì)三臺(tái)機(jī)組進(jìn)行了改造：4 月23 日至5 月24日，6 月25 日至7 月24 日，8 月8 日至9 月10 日日完成了3#、1#、2#機(jī)組加級(jí)加壓改造及EPU升級(jí)改造，并完成性能試驗(yàn)及曲線重新制定。

3.1.3改造效果

改造后由于供風(fēng)壓力升高，進(jìn)一步提高了高爐的冶煉強(qiáng)度，使風(fēng)機(jī)特性進(jìn)一步優(yōu)化，1#風(fēng)機(jī)改造后的指標(biāo)變化見表1,2#風(fēng)機(jī)改造后的指標(biāo)變化見表2，正常運(yùn)行情況下，電動(dòng)放風(fēng)閥全關(guān)，消除了風(fēng)機(jī)正常供風(fēng)情況下存在放散的問題。

表1 1#風(fēng)機(jī)加級(jí)后相關(guān)指標(biāo)變化

表2 2#風(fēng)機(jī)加級(jí)后相關(guān)指標(biāo)變化

3.2對(duì)爐頂裝料系統(tǒng)設(shè)備和煤氣系統(tǒng)設(shè)備檢修處理

在提壓之前，組織設(shè)備檢修，對(duì)密封設(shè)備進(jìn)行檢查更換。爐頂裝料設(shè)備采用的是密封墊密封，提壓后改進(jìn)了密封墊質(zhì)量，波紋補(bǔ)償器、爐頂煤氣封罩和煤氣管道的檢修人孔，都是薄弱環(huán)節(jié)。在提壓前都對(duì)這些設(shè)施進(jìn)行檢查，對(duì)于腐蝕變形的進(jìn)行更換，對(duì)于設(shè)計(jì)壓力達(dá)不到提壓要求的也進(jìn)行更換，以滿足提壓需要。

3.3對(duì)操作制度進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化

3.3.1提高鼓風(fēng)動(dòng)能活躍爐缸

提高高爐爐頂壓力會(huì)引起爐內(nèi)壓力升高，同時(shí)爐腹煤氣量因壓力作用會(huì)有所縮小，需要對(duì)送風(fēng)制度進(jìn)行調(diào)整，保持爐缸活躍程度。從公司要求提升產(chǎn)能后，入爐風(fēng)量顯著提高，5#高爐由2200m3/min提高到2500m3/min，6#高爐由2200m3/min提高到2400m3/min，5#高爐鼓風(fēng)動(dòng)能提高了500kg.m／s左右，6#高爐提高了1000kg.m／s左右。1#高爐的動(dòng)能達(dá)到8000kg.m／s ，高爐爐缸活躍程度顯著提高。

表3：各高爐送風(fēng)參數(shù)調(diào)整表

在提高鼓風(fēng)動(dòng)能的同時(shí)，為了更好的吹透中心，同時(shí)采取了增加風(fēng)口長(zhǎng)度的措施，由450mm調(diào)整到465mm，再由465mm調(diào)整到480mm,這樣爐缸死焦堆的死區(qū)減少，透液性提高，促進(jìn)中心氣流發(fā)展，抑制邊緣氣流發(fā)展，能部分抵消提高頂壓帶來(lái)的影響。

3.3.2優(yōu)化裝料制度

高爐的爐頂壓力、風(fēng)量、熱風(fēng)壓力增加后,為適應(yīng)新的操作參數(shù)，逐步對(duì)裝料制度進(jìn)行了調(diào)整，按“發(fā)展中心氣流為主、穩(wěn)定邊緣”的操作思路,擴(kuò)展了布料平臺(tái)，二區(qū)兩座高爐礦角角差由原來(lái)的8°左右增加到9°到9.5°。老區(qū)1#高爐布料平臺(tái)擴(kuò)展1環(huán)，礦角角差由原來(lái)的8°增加到9.5°，有效提高了煤氣利用率，有利于提高煤比、降低焦比、降低燃料比、低[Si]冶煉，有效避免了風(fēng)量增加后可能造成的小管道氣流，保證了高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。

在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)爐料結(jié)構(gòu)冶煉條件下，高爐的原料質(zhì)量有了大幅降低,原燃料含粉量增加和焦炭強(qiáng)度的降低引起爐況頻繁波動(dòng)，冶煉成本升高。通過及時(shí)改變風(fēng)口的布局,增加鼓風(fēng)動(dòng)能，促使?fàn)t缸初始?xì)饬鞣植几�加合理�?/p>

3.3.3高富氧、高風(fēng)溫、高頂壓、低硅冶煉相結(jié)合。

高風(fēng)溫不僅可以使高溫區(qū)下移，增加爐缸的熱量收入，而且能提高鼓風(fēng)動(dòng)能，改善爐缸工作狀態(tài)，有利于活躍爐缸。高爐在風(fēng)溫使用上，通過優(yōu)化熱風(fēng)爐燒爐換爐制度，使風(fēng)溫由原來(lái)的1150℃提高到1200℃左右；同時(shí)對(duì)工長(zhǎng)貫徹全風(fēng)溫操作思想，盡量不用風(fēng)溫調(diào)節(jié)爐況，富氧能有效地改善煤粉燃燒的性能，提高風(fēng)口理論燃燒溫度，有利于提高煤比。以穩(wěn)定理論燃燒溫度為主，將富氧量由4000 m3/h提高至6000m3/h，富氧率達(dá)3.5％，控制理論燃燒溫度在2200-2300℃，十字測(cè)溫邊緣60—80℃，中心500—600℃，鐵水溫度1480-1500℃，穩(wěn)定噴煤量，逐步提高噴煤比。

3.3.4加強(qiáng)原燃料管理，改善料柱透氣性

（1）對(duì)現(xiàn)有焦炭品種進(jìn)行篩選，保留使用效果好的焦炭。從焦炭的強(qiáng)度、水分、粒度以及高爐使用情況考慮，對(duì)現(xiàn)有的焦炭品種進(jìn)行了優(yōu)選，保留使用效果好，供應(yīng)充足的焦炭廠家。

（2）對(duì)成分和性能接近的焦炭品種進(jìn)行歸類劃分 。由于高爐只有2個(gè)焦炭倉(cāng)，并且料場(chǎng)場(chǎng)地受限，無(wú)法做到每種外購(gòu)焦單獨(dú)打堆，為規(guī)范、穩(wěn)定入爐焦炭質(zhì)量，選擇成分相近、質(zhì)量接近的焦炭品種混合打堆，避免了因焦炭質(zhì)量波動(dòng)影響爐況。

（3）結(jié)合原燃料性能，分析高爐的工況條件，有針對(duì)性地調(diào)整操作參數(shù)�？偨Y(jié)各種因素對(duì)煉鐵燃料比的影響，根據(jù)焦炭性能變化情況，定量調(diào)整操作參數(shù)。

表4：燃料比影響因素變化統(tǒng)計(jì)表

（4）根據(jù)焦炭的冶金性能，制定燃料比結(jié)構(gòu)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)。焦炭在高爐冶煉中主要起料柱骨架的作用，焦炭強(qiáng)度的細(xì)微變化都會(huì)帶來(lái)焦炭負(fù)荷和燃料結(jié)構(gòu)的改變。日常生產(chǎn)中如果蜂窩狀、有裂紋的焦炭數(shù)量增加，那么焦炭的強(qiáng)度很可能變差，再結(jié)合檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行焦炭負(fù)荷調(diào)整。制定燃料比結(jié)構(gòu)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)如下：

表5：煤比調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)焦炭和其它原燃料條件變差時(shí)，通過及時(shí)調(diào)劑參數(shù)，定量控制，達(dá)到了原料條件變化只影響指標(biāo)提升，而不影響高爐順行的目標(biāo)。

（5）控制合理的篩分速度。在保證上料速度的情況下，嚴(yán)格確定篩分時(shí)間，保證燒結(jié)篩分時(shí)間大于20s/t，焦炭大于1min/ t,如果時(shí)間過短應(yīng)該通過調(diào)整振篩電機(jī)振幅或者在下料口插擋棍處理，燒結(jié)礦篩加插棍和受料面增加擋料器，生礦和球團(tuán)篩增加擋板，實(shí)現(xiàn)礦料篩面均勻薄層平鋪，遇到原料偏碎時(shí)可以延長(zhǎng)篩分時(shí)間或臨時(shí)換較大篩孔的篩子，在不影響正常上料的情況下定時(shí)對(duì)各個(gè)振篩進(jìn)行空振。以減少粉末人爐，改善料柱透氣性。

（6）強(qiáng)化工長(zhǎng)原燃料管理。實(shí)行工長(zhǎng)和上料工聯(lián)合督查原料制度，保證入爐原料滿足高爐冶煉要求。上料皮帶和關(guān)鍵振篩增加監(jiān)控視頻，及時(shí)了解各原料質(zhì)量和粒度狀況。高爐工長(zhǎng)對(duì)槽下振篩情況進(jìn)行巡查，高爐槽下清理完振篩后，高爐工長(zhǎng)進(jìn)行確認(rèn)。對(duì)槽下篩分、爐料質(zhì)量變化及時(shí)監(jiān)督作好記錄并反饋信息到相關(guān)單位。

（7）嚴(yán)格原燃料的倉(cāng)位管理，正常倉(cāng)位大于5m，低于5m為低倉(cāng)位，在減少二次摔碎的同時(shí)，防止因原料粒度偏析造成粉末集中入爐。

3.3.5強(qiáng)化爐前出渣鐵生產(chǎn)組織，為高頂壓使用創(chuàng)造條件

為適應(yīng)高頂壓操作，對(duì)爐前出渣鐵操作管控措施進(jìn)一步細(xì)化，對(duì)設(shè)備維護(hù)、鐵口維護(hù)、炮泥質(zhì)量、出鐵頻率都提出了新的要求， 確保出渣鐵安全、及時(shí)、均衡、有序。有意識(shí)縮短出鐵間隔時(shí)間，增加出鐵次數(shù)，每天從14 次增加到16次，加快出鐵節(jié)奏；嚴(yán)格控制見渣間隔時(shí)間在30min以內(nèi)，放渣時(shí)間加長(zhǎng),盡量提高炮泥的耐渣性能；爐前維護(hù)好鐵口，保證鐵口深度在2．2m以上，杜絕斷、漏鐵現(xiàn)象的發(fā)生，確保渣鐵排凈。

4 實(shí)施效果

萊蕪分公司煉鐵廠1000 m3級(jí)高爐自實(shí)施高頂壓操作以來(lái)，統(tǒng)計(jì)2016年1000 m3高爐每月頂壓使用情況，平均頂壓達(dá)到了195kPa，最高頂壓達(dá)到了199kPa，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

4.1對(duì)高爐順行的影響

萊鋼1000m3高爐在2016年1月進(jìn)行了提頂壓實(shí)踐，提壓初期采取緩慢提升的辦法，每次提2KPa，觀察高爐的變化。邊提頂壓邊對(duì)送風(fēng)制度、裝料制度進(jìn)行調(diào)整，頂壓逐步由185KPa提升到190KPa。高爐各項(xiàng)制度匹配良好，提壓后爐內(nèi)壓力升高，壓差在提壓初期高出提壓前，通過各項(xiàng)制度的調(diào)整，高爐中心逐步放開，邊緣氣流也適當(dāng)發(fā)展，料柱透氣性逐步好轉(zhuǎn)，壓差慢慢接近提壓前，運(yùn)行一個(gè)月后壓差略低于提壓前，高爐順行得到改善，抗波動(dòng)能力增強(qiáng)。

4.2提高頂壓對(duì)生鐵質(zhì)量的影響

1000 m3高爐在提壓的同時(shí)增大高爐風(fēng)量，縮小進(jìn)風(fēng)面積，風(fēng)速、動(dòng)能提高，爐缸活躍度增強(qiáng)，蓄熱能力增強(qiáng)，同時(shí)提高富氧量，理論燃燒溫度提高，渣鐵物理熱明顯提高，脫硫能力增強(qiáng)。在4月份提壓以后，1000 m3高爐逐步嘗試降低生鐵[Si]素含量，生鐵[Si]素約降低0．1％，但是渣鐵熱量充足，生鐵質(zhì)量較好。

4.3提頂壓后產(chǎn)量的變化

在提高頂壓以后加大了入爐風(fēng)量，入爐風(fēng)量增大10％左右，同時(shí)由于爐況順行度變好，可以適當(dāng)提高煤比和富氧量，生鐵[Si]降低，料速變快，生鐵產(chǎn)量大幅提高，自4月份至6月份生鐵逐月提高，提高幅度約20％。

4.4提高頂壓對(duì)高爐燃耗的影響

提高項(xiàng)壓后煤氣在爐內(nèi)的時(shí)間延長(zhǎng)，參與反應(yīng)的時(shí)間延長(zhǎng)，煤氣利用提高，在提高頂壓后煤氣利用按統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)約提高1％，可降低焦比5-6kg。提高頂壓后，生鐵[Si]素降低約0．1％，可降低焦比4-5kg。綜合統(tǒng)計(jì)，單位生鐵燃耗約降低15kg／t。

4.5提壓后發(fā)電量的變化

TRT發(fā)電量跟煤氣發(fā)生量、煤氣溫度、爐頂壓力有關(guān)，萊鋼高爐在提高爐頂壓力的同時(shí)，加大入爐風(fēng)量，雖然頂壓升高對(duì)煤氣流速有一定的抑制，但是從檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看產(chǎn)生的煤氣量是增加的，煤氣溫度也有所提高，所以TRT發(fā)電量有明顯提高，噸鐵發(fā)電量提高1-2度。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)高爐送風(fēng)風(fēng)機(jī)的耐壓能力進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)調(diào)整，達(dá)到頂壓提升后所要求的送風(fēng)壓力，是提高頂壓的基礎(chǔ)條件。

（2）通過提升風(fēng)量、縮小風(fēng)口面積提高鼓風(fēng)動(dòng)能，促進(jìn)兩股煤氣流的合理分布，部分抵消提高頂壓帶來(lái)的影響。

（3）逐步增加風(fēng)口長(zhǎng)度，發(fā)展中心氣流，抑制邊緣氣流，提高了爐缸活躍度和爐況的穩(wěn)定性，有利于高頂壓的使用。

（4）對(duì)外購(gòu)焦品種進(jìn)行篩選并按照冶金性能分類存放，降低焦炭質(zhì)量波動(dòng)對(duì)爐況的影響，為高頂壓使用打好基礎(chǔ)。

（5）提高炮泥質(zhì)量和鐵口的有效作業(yè)率，降低因壓力提高對(duì)出鐵組織的影響，才能順利出凈渣鐵。

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