淺談紅鋼3#高爐節(jié)能降本生產(chǎn)實踐

彭衛(wèi)東
(紅河鋼鐵有限公司生產(chǎn)管理部)

摘　要：紅鋼3號高爐（1350m3）采用板壁結(jié)合、薄壁爐襯、碳磚-----陶瓷杯復(fù)合爐底、軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)、PW型串罐無料鐘爐頂、卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐等一系列先進(jìn)使用技術(shù)，以實現(xiàn)高爐優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、高產(chǎn)、長壽生產(chǎn)。在紅鋼原燃料情況達(dá)不到高爐精料的前提下，大高爐的節(jié)能降本生產(chǎn)實踐及相關(guān)技術(shù)參數(shù)。
關(guān)鍵詞：高風(fēng)溫、富氧、大噴煤、生產(chǎn)實踐

1　前言

    紅鋼3#高爐（1350m3）采用板壁結(jié)合、薄壁爐襯、碳磚-----陶瓷杯復(fù)合爐底、軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)、PW型串罐無料鐘爐頂、卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐、皮帶上料等一系列先進(jìn)實用技術(shù)，以實現(xiàn)高爐優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、高產(chǎn)、長壽、環(huán)保生產(chǎn)，采用成熟、可靠、適用、先進(jìn)的工藝技術(shù)和設(shè)備。使高爐一代爐齡（不中修）達(dá)到15年以上，熱風(fēng)爐壽命25年以上。3#高爐于2017年4月6日16：:56點火開爐。

主要設(shè)計指標(biāo)

2　高爐原燃料情況（2017年）

2.1礦石

由于酸性礦石緊張，礦石來源雜，燒結(jié)礦用量鑒于60%至69%之間，綜合入爐品位較往年上升2.5%。煉鐵廠平均入爐品位為54.89%。較去年同期上升2%，焦比、礦耗有所下降，但還是渣量增大，爐門難以維護(hù)。爐內(nèi)透氣性變差，憋風(fēng)現(xiàn)象較為明顯，影響高爐操作及產(chǎn)能提高。2017年4月3#高爐用礦結(jié)構(gòu)自產(chǎn)燒結(jié)礦60+本部球團(tuán)15+天然塊礦25%；各礦種見表1表2：

表1

   表2

2017年，紅鋼燒結(jié)廠燒結(jié)礦平均品位51.43%，比去年同期上升2.16%，球團(tuán)礦品種有昆鋼球團(tuán)礦、印度球團(tuán)礦、華寧球團(tuán)礦，一粒球團(tuán)礦，塊礦有SiO₂含量高的紅山塊礦及南非塊礦。對此，煉鐵廠對3#高爐實行精料專供方針，原燃料搭配好，用料結(jié)構(gòu)做到合理調(diào)配。

入爐礦石由于燒結(jié)新鐵料中進(jìn)口粉礦及貴沙粉礦使用比例大幅度增加，綜合入爐礦石品位上升2.00%，有害元素均大幅度下降，高爐順行程度較往年有所改善。

2.2焦炭、煤粉

紅鋼高爐全部使用外購焦炭，2017年，在公司及有關(guān)部門支持下，焦炭品種精簡，焦炭冷、熱態(tài)強(qiáng)度及穩(wěn)定性等焦炭重要指標(biāo)改善明顯。煉鐵廠對高爐入爐焦進(jìn)行分品種入爐，高爐加強(qiáng)槽下篩分管理，嚴(yán)格按比例準(zhǔn)確搭配入爐。搭配20%品質(zhì)較優(yōu)的干熄焦+80%的83焦炭；3#高爐使用的焦種少。整體上高爐用焦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、品質(zhì)改善。

目前3#高爐使用的焦種分析見表3

表3

2.3   2017年3#高爐4、5月指標(biāo)統(tǒng)計記錄

3高爐現(xiàn)狀

3#高爐利用熱風(fēng)爐高風(fēng)溫特點，實行富氧大噴煤操作，在確保高爐穩(wěn)定順行，煤氣流分布合理，高爐熱能最大限度得到利用的前提下，逐漸提高風(fēng)溫至上限水平。并有計劃的準(zhǔn)備進(jìn)行熱風(fēng)爐空、煤氣雙預(yù)熱系統(tǒng)（準(zhǔn)備上煤氣預(yù)熱系統(tǒng)實現(xiàn)雙預(yù)熱），提高熱風(fēng)爐燒爐煤氣的發(fā)熱值，為提高噴煤比，進(jìn)一步降低焦比作準(zhǔn)備。

3.1高風(fēng)溫對高爐冶煉的作用

3.1.1提高熱風(fēng)溫度帶入的物理熱將使焦比降低，產(chǎn)量提高，單位生鐵的煤氣減少，爐頂溫度有所下降。高爐內(nèi)熱量來源于兩個方面，一是風(fēng)口前碳素燃燒放出的化學(xué)熱，二是熱風(fēng)爐帶入的物理熱。后者增加，前者減少，焦比即可降低，但是碳素燃燒放出的化學(xué)熱不能在爐內(nèi)全部利用（隨著碳素燃燒必然產(chǎn)生大量的煤氣，這些煤氣將攜帶部分熱量從爐頂逸出，即熱損失）。而熱風(fēng)帶入的熱量在高爐內(nèi)是100%被有效利用�？梢哉f，熱風(fēng)帶入的熱量比碳素燃燒放出的熱量要有用得多。

3.1.2采用噴吹燃料（使用脫濕鼓風(fēng)）之后為了補(bǔ)償爐缸由于噴吹物（或水分）分解造成的溫度降低，必須要提高風(fēng)溫，作用有利于增加噴吹量和提高噴吹效果。提高風(fēng)溫還可以加快風(fēng)口前焦炭的燃燒速度，熱量更集中于爐缸，使高溫區(qū)域下移，中溫區(qū)域擴(kuò)大，有利于間接還原發(fā)展，直接還原降低。風(fēng)溫的改變也是3#高爐調(diào)劑爐況的重要手段之一。

3.2　3#高爐風(fēng)溫的使用

紅鋼3#高爐采用卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐來加熱所鼓入高爐的風(fēng)，可將風(fēng)溫提高至1150℃，這是3#高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)步的關(guān)鍵。同時卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐提供的高風(fēng)溫成為3#高爐提高冶煉技術(shù)最有效的手段之一，大幅度降低焦比，高風(fēng)溫可允許高煤比的走向�？娠@著提高3#高爐生鐵產(chǎn)量。因高爐利用系數(shù)=冶煉強(qiáng)度/焦比，在降低焦比的同時利用系數(shù)升高，高風(fēng)溫可降低焦比替代部分焦炭，允許高煤比，進(jìn)而取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3煤粉噴吹

3.1提高噴煤置換比的措施

影響噴煤置換比的因素主要有：煤的質(zhì)量、煤粉燃燒的好壞、煤粉氣化程度、高爐操作、風(fēng)溫、富氧、爐頂壓力以及高爐直接還原度等因素，其中：

3.1.1灰分要低，經(jīng)驗表明灰分降低1%，置換比可提高1.4%-1.5%；煤粉粒度要細(xì)，在-200目以下，單個煤粉顆粒的比表面積越大，與氧的反應(yīng)越快，反應(yīng)時間越短，煤粉噴吹量可以增大。煤粉在風(fēng)口前要完全燃燒，資料上顯示，小于200目的比例要大于80%。燃燒的限制因素為熱力學(xué)因素，增加鼓風(fēng)含氧量就能提高煤粉燃燒率。

3.1.2保證有足夠的氧氣使其完全燃燒。提高富氧率是提高煤比最有效的措施之一，首先，富氧提高鼓風(fēng)含氧濃度，加速煤粉在風(fēng)口前燃燒，提高燃燒率；其次，富氧能維持較高的理論燃燒溫度，彌補(bǔ)風(fēng)口前煤粉分解吸熱所消耗的熱量。

3.1.3保持一定的理論燃燒溫度，煤粉在風(fēng)口前燃燒會使風(fēng)口理論燃燒溫度降低，提高風(fēng)溫及富氧可促進(jìn)風(fēng)口前煤粉燃燒完全。在高爐冶煉的其他參數(shù)不變時，風(fēng)溫上升100℃，可提高理論燃燒溫度80℃左右，鼓風(fēng)中含氧量增加1%，理論燃燒溫度升高40℃左右。在高爐操作中，適當(dāng)抑制邊緣氣流，發(fā)展中心的上部調(diào)劑，可減少未燃煤粉隨煤氣溢出爐外。

3.4 富氧噴煤強(qiáng)化冶煉

3.4.1富氧鼓風(fēng)使T理升高，鼓風(fēng)量變小，煤氣量減少，高溫區(qū)下移，爐頂溫度降低，冶煉行程加快，爐料在爐內(nèi)停留時間縮短；而噴吹煤粉則使T理降低，鼓風(fēng)量增大，煤氣量增加，中心氣流發(fā)展?fàn)t缸溫度均勻，高中溫區(qū)擴(kuò)大，爐頂溫度升高，焦比降低，料柱礦焦比例增大，爐料在爐內(nèi)停留時間增長�？梢姼谎鹾蛧姶得悍蹖Ω郀t冶煉過程大部分參數(shù)的影響是相反的，兩者結(jié)合可互相揚(yáng)長避短，更好發(fā)揮高爐效率。

3.4.2隨著鼓風(fēng)含氧和噴吹煤粉量的增加，高爐冶煉行程諸如爐料和煤氣流分布，爐內(nèi)溫度場的變化以及還原與熱交換過程均發(fā)生明顯變化，因此，必須正確掌握富氧噴煤特征和調(diào)節(jié)規(guī)律及時采取適宜的調(diào)節(jié)方法以控制爐況穩(wěn)定順行，實現(xiàn)最佳生產(chǎn)指標(biāo)。就紅鋼3#高爐現(xiàn)有原料條件，3#高爐2017年平均煤比138 Kg/t，最大煤比150 Kg/t，平均富氧率1.67%。根據(jù)3#高爐的實際情況，年平均煤比及富氧率，均沒有達(dá)到好的水平，可以實現(xiàn)富氧大噴煤。

4加強(qiáng)工藝及設(shè)備管理（在原料條件達(dá)不到精料的前提下怎樣管理）

4.1提高熟料比和入爐礦品位。通過高爐系統(tǒng)、燒結(jié)系統(tǒng)、料場等部門協(xié)同努力，原料結(jié)構(gòu)得到有效改善。    

4.2強(qiáng)化爐料篩分工作。為了有效降低入爐料粉末，嚴(yán)格控制入爐粉末≤1.5%，對3#高爐篩分設(shè)施進(jìn)行了一系列改造，加強(qiáng)對生塊礦、球團(tuán)礦篩分系統(tǒng)的管理，在焦炭篩上增加控料導(dǎo)板，以便更好地調(diào)控給料速度，在管理上實行每班安排槽下操作工嚴(yán)格控制料流閥開度，及時清理震動篩，大大減少了粉末入爐量。

4.3改變用焦模式，改善和穩(wěn)定焦炭質(zhì)量。由于紅鋼沒有自產(chǎn)焦炭，外購焦成分、理化性能差異大，導(dǎo)致高爐熱制度一直處于不穩(wěn)定狀態(tài)，極易造成爐況失常。通過改變用焦模式，將外購焦炭用量改為質(zhì)量中等的天能焦加83焦，從而更加穩(wěn)定了3#高爐的焦炭質(zhì)量，滿足了高爐強(qiáng)化冶煉、穩(wěn)定熱制度的要求。

4.4采用合理的爐料結(jié)構(gòu)。抓住原燃料質(zhì)量改善的有利時機(jī)，不斷優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，保證入爐熟料比在65%--69%之間，2017年4、5月入爐品位始終保持在54.89%左右，一定程度上降低了渣量，為高爐強(qiáng)化冶煉創(chuàng)造了條件。

4.5強(qiáng)化高爐操作管理。根據(jù)不同時期的變化做到及時調(diào)整，制定合理的操作方針。密切注意爐溫的變化，堅決杜絕因漏水、煤氣流失常造成的爐涼事故。嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)定的值班工長分析會制度，分析個人操作得失和總結(jié)成功經(jīng)驗，制定下一階段的操作方針。

4.6加強(qiáng)燒結(jié)礦的使用管理。加強(qiáng)氯化鈣添加劑的管理工作，均勻添加，保持燒結(jié)礦較高的低溫還原粉化指數(shù)。對燒結(jié)礦供應(yīng)實行先報分析后供料的程序，對燒結(jié)礦實行分倉存放，高爐工長對不同堿度燒結(jié)礦搭配使用，認(rèn)真計算入爐堿度配比的核算，穩(wěn)定造渣制度。規(guī)定每班接班后必須檢查燒結(jié)礦的使用情況，禁止人為的長期只用部分倉的燒結(jié)礦，造成其它倉燒結(jié)礦存放過久，強(qiáng)度變差的現(xiàn)象。

4.7加強(qiáng)設(shè)備管理。抓好設(shè)備點檢，盡量減少因設(shè)備故障造成高爐減風(fēng)和慢風(fēng)，尤其是杜絕重大設(shè)備事故，因為由此引發(fā)的高爐長時間或非計劃休風(fēng)對高爐合理操作爐型的破壞。

4.8加強(qiáng)爐前管理。強(qiáng)化鐵口維護(hù)，確保爐門深度，保證爐前安全排放渣鐵。做到每爐排凈渣鐵，嚴(yán)格控制出鐵量與理論鐵量匹配。因紅鋼3#高爐鐵路線較為復(fù)雜，雙鐵口單線出鐵，認(rèn)真組織鐵罐調(diào)配情況，保證出鐵間隔控制在30min以內(nèi)，盡量避免憋風(fēng)現(xiàn)象發(fā)生，為高爐穩(wěn)定順行創(chuàng)造條件。

5合理的操作制度

   操作上首先保證爐況順行，在此基礎(chǔ)上力爭穩(wěn)定爐溫，利用上下部調(diào)劑手段配合糾正偏料和制止管道，使煤氣利用有所改善。

5.1送風(fēng)制度。

   高爐仍實行全風(fēng)壓、全風(fēng)量、爐頂高壓操作。根據(jù)爐況的順行狀況風(fēng)口進(jìn)風(fēng)面積保持.2414m²。通過調(diào)節(jié)后，保證入爐風(fēng)量，穩(wěn)定了風(fēng)壓，活躍了爐缸，保證了兩道氣流的順暢，雖然入爐風(fēng)量有所減少但高爐順行狀況得到了很大改善。

5.2裝料制度。

根據(jù)實際情況，將裝料制度確定為全倒分裝C  O  ，以抑制邊緣過盛的煤氣流，發(fā)展中心氣流。2017年3#高爐使用的裝布料方式見表4;

5.3熱制度

考慮到既要冶煉低硅生鐵，又要防止出現(xiàn)爐涼，確定〔Si〕的控制范圍為0.25%～0.45％，〔Ｓ〕的控制范圍為0.025%～0.070%，并嚴(yán)格規(guī)定〔Si〕下限不得低于0 .25%，否則必須減風(fēng)控制。嚴(yán)格熱風(fēng)爐燒爐操作管理，采用合理的操作方式及換爐時間，保持風(fēng)溫長時間穩(wěn)定。

5.4造渣制度。

紅鋼高爐往年的入爐原燃料的堿金屬、TiO₂含量較高，其中爐渣中Al₂O_３ 含量平均為12.98%，使得冶煉過程中的渣鐵流動性差，堿金屬不易隨渣鐵排出，容易導(dǎo)致堿金屬在爐內(nèi)的循環(huán)富集，且爐缸經(jīng)常出現(xiàn)堆積，影響順行。對此，煉鐵廠一方面要求采購部門采購堿金屬、TiO₂、Al₂O₃等含量較低的原料，堵截源頭，并要求質(zhì)檢部門增加對高爐使用爐料的檢驗次數(shù)，及時反饋信息。另一方面規(guī)定在確保鐵水質(zhì)量的前提下選擇較低爐渣堿度的造渣制度。

6　結(jié)語

紅鋼煉鐵廠3#高爐通過采取一系列符合自身實際情況的技術(shù)措施，確保了爐況的穩(wěn)定順行，高爐生產(chǎn)得到了進(jìn)一步強(qiáng)化。3#高爐生產(chǎn)實踐表明，在現(xiàn)有的原燃料條件下，加強(qiáng)爐體維護(hù)，靈活利用上下部調(diào)劑手段，制定合理的操作制度和管理措施，加強(qiáng)爐前出鐵管理及槽下篩分工作的管理，大高爐同樣可以獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

周傳典  主編   《高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊》  2002.8  冶金工業(yè)出版社

馮清華  馬樹涵等編著《高爐噴吹煤粉知識問答》冶金工業(yè)出版社    

劉云彩   著  《高爐布料規(guī)律》第三版  2005.1  冶金工業(yè)出版社

潘國友  主編   《煉鐵》期刊2005年第2期5期，2006年第2期  中國南方工程技術(shù)有限公司主辦

金艷娟  主編   《高爐噴煤技術(shù)》 2005.3  冶金工業(yè)出版社 79--82