津西1280m³高爐經(jīng)濟(jì)爐料條件下雙礦層疊加技術(shù)的應(yīng)用和探索
李建偉  李春輝
(河北津西鋼鐵集團(tuán)股份有限公司)
 
摘  要：為適應(yīng)爐料結(jié)構(gòu)由精料向經(jīng)濟(jì)爐料的轉(zhuǎn)變，津西1280m³高爐通過(guò)對(duì)操作手段的創(chuàng)新，保證了高爐長(zhǎng)周期的穩(wěn)定順行，實(shí)現(xiàn)了鐵前成本的降低。其主要措施是通過(guò)基礎(chǔ)管理為優(yōu)化布料創(chuàng)造條件，實(shí)現(xiàn)了雙礦層間隔疊加的技術(shù)創(chuàng)新，提高了煤氣利用率，達(dá)到了降焦比的目的。
關(guān)鍵詞：爐料結(jié)構(gòu)布料鐵前成本
 
1前言
為適應(yīng)日益嚴(yán)峻的市場(chǎng)形勢(shì)，津西根據(jù)自身的資源條件，資源市場(chǎng)供礦價(jià)格及到廠的運(yùn)輸情況等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，爐料結(jié)構(gòu)由精料向經(jīng)濟(jì)爐料轉(zhuǎn)變。為應(yīng)對(duì)入爐料品位下降。塊礦比例增加，入爐料硫負(fù)荷增加對(duì)高爐造成的影響，通過(guò)抓鐵前的基礎(chǔ)管理，為優(yōu)化布料創(chuàng)造條件。大膽嘗試創(chuàng)新布料實(shí)施雙礦層疊加。2015年1280高爐實(shí)現(xiàn)了全年利用系數(shù)3.65t/m³.d，煤比150kg/t，燃料比510kg/t。
2裝料制度的調(diào)整
高爐裝料制度的變化遵循一條總原則[1]，在保證爐況穩(wěn)定順行的前提下，盡量提高整個(gè)CO₂含量曲線的水平，以提高爐頂混合煤氣CO₂的總含量。充分利用煤氣的能量，獲得最低焦比，這也是布料調(diào)整的理論基礎(chǔ)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，高爐內(nèi)煤氣若完全分布均勻，即煤氣曲線成一水平線時(shí)，冶煉指標(biāo)并不理想。因?yàn)榇藭r(shí)爐料與爐墻摩擦阻力很大，下料會(huì)不順利。為在順利的前提下，充分利用煤氣能量，津西1280 m³高爐在裝料制度做了一些嘗試和創(chuàng)新，取得了良好的效果。
高爐裝料制度的變化主要是原料裝入順序，為降低鐵前成本，1280m³高爐塊礦比例逐漸加大到20%，為保證料柱的透氣性，料車放料塊礦加入到第二車和第三車，爐頂布料時(shí)，將其布在料面的中間環(huán)帶，以保證中心和邊緣的透氣性，防止塊礦爆裂后產(chǎn)生爐墻粘結(jié)現(xiàn)象。裝入方法上由CC↓OOO↓,轉(zhuǎn)變?yōu)? CC↓OO↓+ OO↓CC↓，也就是每隔3批倒分裝會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)礦層的疊加。這樣煤氣在爐內(nèi)停留的時(shí)間延長(zhǎng)，增加了礦石與煤氣的接觸時(shí)間，利于礦石的還原，提高煤氣利用。合適礦批的選擇上要保證煤氣順利通過(guò)的前提下，達(dá)到最大的煤氣利用率。通過(guò)在津西爐料條件下的反復(fù)試驗(yàn)，確定了雙礦層在爐喉截面積的最大厚度為2000mm，爐腰截面的最大厚度為1020mm。
通過(guò)以上調(diào)整，高爐整個(gè)料柱存在8~9個(gè)雙礦層，高爐煤氣利用率有了極大提高（見圖1）綜合燃料比由540kg/t下降到515kg/t。

3雙礦層疊加的技術(shù)條件
經(jīng)濟(jì)爐料并不等于垃圾料，高爐也不是垃圾料的處理廠，需要相對(duì)合理的爐料結(jié)構(gòu)做保障，津西1280m³高爐做了大量基礎(chǔ)性工作來(lái)保證雙礦層疊加技術(shù)的實(shí)施，為高爐穩(wěn)產(chǎn)低耗創(chuàng)造條件。
3.1控制燒結(jié)礦粒級(jí)
雙礦層疊加會(huì)使煤氣通過(guò)料柱阻力增大，因此需要優(yōu)化原料的粒級(jí)，采用燒結(jié)礦大小礦分級(jí)入爐技術(shù)來(lái)改善料柱的透氣性和煤氣流的合理分布。大小礦分級(jí)入爐的原理源于歐根公式^[2]。由簡(jiǎn)化后的歐根公式可知，燒結(jié)礦粒級(jí)越接近，爐料孔隙度越大，透氣性越好。利用這一原理，生產(chǎn)中采取了將粒度5—16 mm的小礦和16—50 mm的大礦分級(jí)入倉(cāng)。并摸索出了塊礦加入順序和小礦加入比例。爐頂布料時(shí)大礦布到高爐中心區(qū)域以改善透氣性，塊礦布到中心環(huán)帶以保證爐況順行，小礦布到高爐邊緣區(qū)域適當(dāng)抑制邊緣，既可以保證爐襯又能提高煤氣利用率。
3.2控制原料進(jìn)廠標(biāo)準(zhǔn)
礦粉采購(gòu)可適當(dāng)降低品位，一般控制綜合入爐礦品位55.5%以上。嚴(yán)格控制有害元素入爐，尤其是控制堿金屬入爐。減少使用量少的雜礦，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)配礦，除塵灰進(jìn)行處理再利用，從源頭降低有害元素帶入量。
3.3穩(wěn)定焦炭質(zhì)量
嚴(yán)格焦炭采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，焦炭指標(biāo)按CRI＜30%，CSR＞60%，M40＞80%，M10＜6%控制，保證采購(gòu)焦炭的穩(wěn)定性，以保持高爐料柱的穩(wěn)定性。
3.4保持足夠的爐缸活躍程度
雙礦層料制應(yīng)用后，必須有足夠活躍的爐缸工作狀態(tài)為保證，隨著精料向經(jīng)濟(jì)爐料的轉(zhuǎn)變，加上上部裝料制度的雙礦疊加，爐缸活躍程度下降，中心發(fā)死，爐底中心溫度下降（如圖2）

圖2  爐底中心溫度變化
高爐初始煤氣流分布不均勻，爐腹冷卻壁5—7段溫度出現(xiàn)加大波動(dòng)，平均溫度出現(xiàn)較大上升（如圖3）。

圖3 爐腹冷卻壁5—7段溫度變化
為充分活躍爐缸，穩(wěn)定初始?xì)饬�，通過(guò)縮小風(fēng)口面積來(lái)提高風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，吹透中心，活躍爐缸，風(fēng)口面積由0.19m²逐步縮小到0.18m²，風(fēng)口長(zhǎng)度由420mm增加到450mm。通過(guò)以上調(diào)整，爐缸活躍程度明顯改善，冷卻壁溫度波動(dòng)在1個(gè)月后得到很好的控制，渣皮穩(wěn)定性增強(qiáng)，全爐熱負(fù)荷呈下降趨勢(shì)，達(dá)到了高爐上穩(wěn)，下活的目的。
3.5保證較高的煤粉燃燒率（大于85%）
減少未燃煤粉對(duì)高爐的不良影響，改善整體料柱透氣性，主要措施是煤粉細(xì)度—200目大于80%，水分1%；適當(dāng)提高富氧率，1280m³高爐富氧率保持在3.5%左右。通過(guò)基礎(chǔ)管理，為雙礦層疊加布料技術(shù)創(chuàng)造條件，高爐保持了長(zhǎng)期的穩(wěn)定順行，同時(shí)降低了鐵前成本。
4結(jié)語(yǔ)
(1) 經(jīng)濟(jì)爐料必須堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)，特別是對(duì)有害元素加強(qiáng)控制，這樣才可能保持高爐順行，為技術(shù)創(chuàng)新提供基礎(chǔ)。
(2) 津西1280m³高爐雙礦層疊加技術(shù)能較大地提高煤氣利用率，但需要基礎(chǔ)管理，良好的爐缸活躍程度等條件作為支撐，切不可無(wú)條件盲目實(shí)施。
參考文獻(xiàn)
[1] 賈艷, 李文興. 高爐煉鐵基礎(chǔ)知識(shí)（第二版）[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2013：86.
[2] 王筱留. 鋼鐵冶金學(xué)（煉鐵部分）第三版[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社2013：56—58.