劉國勝，袁 勇
（甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司 煉鐵廠，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）
摘 要：分析了焦炭質(zhì)量調(diào)整后的指標(biāo)變化、高爐爐況穩(wěn)定性和生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，通過制定調(diào)整方案、積極調(diào)整應(yīng)對措施，實(shí)現(xiàn)了爐況基本穩(wěn)定順行，總結(jié)焦炭質(zhì)量調(diào)整后的爐況應(yīng)對措施及要點(diǎn)，為后續(xù)干熄焦檢修期間爐況調(diào)整提供保障。
關(guān)鍵詞：高爐；焦炭；堿負(fù)荷；鼓風(fēng)動能
0 引言
2022年酒鋼宏興股份公司為應(yīng)對鋼材市場的嚴(yán)峻形勢制定進(jìn)一步壓降成本的策略，當(dāng)年7月下旬開始，7＃高爐所用焦炭熱強(qiáng)度逐步降低；9月下旬原計(jì)劃40d的焦化干熄焦年修受影響，延期至60d，同時部分焦煤未按期到貨，焦煤配比多次調(diào)整，焦炭質(zhì)量穩(wěn)定性較差。 在焦炭質(zhì)量變化期間，高爐積極采取應(yīng)對措施，摸索出與焦炭質(zhì)量降低后匹配的基本操作制度，根據(jù)爐況運(yùn)行水平確定合理的操作參數(shù)，爐況保持了基本穩(wěn)定順行。12月初焦炭質(zhì)量逐步恢復(fù)正常后，高爐快速、穩(wěn)步強(qiáng)化，產(chǎn)量和指標(biāo)恢復(fù)至正常水平。
1 焦炭質(zhì)量調(diào)整過程
1.1 2022 年7月高爐爐況運(yùn)行情況
由于酒鋼周邊原燃料條件有限，7＃高爐入爐品位 53.5％，入爐堿負(fù)荷7 ～8kg ／t，長期壓差在190 ～195kPa，為提高鼓風(fēng)動能、開放中心氣流，高爐大修時設(shè)計(jì)風(fēng)口數(shù)量26 個，風(fēng)口間距1341mm，與國內(nèi)同級別高爐相比，風(fēng)口間距偏大，高爐風(fēng)口帶活躍難度增加。 為進(jìn)一步發(fā)揮產(chǎn)線產(chǎn)能優(yōu)勢、最大限度爭取風(fēng)量，7＃高爐采取中心加焦的裝料制度，減小中心區(qū)域的礦焦比，增加中心氣流強(qiáng)度，形成倒V形軟熔帶，提高料柱的透氣性；由于中心氣流中CO含量高，焦炭的溶損少，顆粒進(jìn)入爐缸時保持較大的粒度，提高死焦堆的透氣透液性［1］ 。
7＃高爐在借鑒同級別高爐的基礎(chǔ)上，為解決風(fēng)口帶活躍難度大、長期存在風(fēng)口破損的難題，下部送風(fēng)制度采取“大面積、加長度”的調(diào)劑原則，至2022年7月進(jìn)風(fēng)面積基本穩(wěn)定在 0.3452～0.3462m2 ，風(fēng)口平均長度在552 ～555 mm，爐況穩(wěn)定性較上半年有所改善。 2022年 7月份高爐運(yùn)行情況見表1。
由表1可知，7月高爐風(fēng)量4550～4610m3 ／min （主要受限產(chǎn)影響），鐵水物理熱在1500 ℃ 以上，鼓 風(fēng)動能 110kJ／s以上，爐缸熱制度基本穩(wěn)定可控，高爐上部、下部調(diào)劑匹配，全月未發(fā)生難行、懸料等生產(chǎn)事故。
1.2 焦炭質(zhì)量調(diào)整前各指標(biāo)控制
焦炭強(qiáng)度對高爐的影響主要體現(xiàn)在下述幾個方面［2］ ：
⑴隨爐料下降、焦炭承受的爐料重量越來越大，強(qiáng)度差的焦炭易被爐料擠壓破碎，小粒度焦炭占比增加，軟熔帶焦層勢必變薄、煤氣通透能力變差、壓差升高；
⑵堵塞大顆粒物料的空隙，阻止高熱量還原煤氣流的通過，造成部分物料在上部塊狀帶很難加熱還原。 當(dāng)這部分物料達(dá)到軟熔帶開始融化時，剩余的氧化物需直接還原去除，導(dǎo)致焦炭直接還原消耗量增加，固體焦層的厚度下降，軟熔帶氣窗煤氣流的通透能力下降；
⑶隨著強(qiáng)度的下降，進(jìn)入爐缸的焦炭粒度也會下降，導(dǎo)致爐缸死焦堆的孔隙度變差，透液性和爐缸活躍程度下降，渣鐵液無法穿過死焦堆的焦炭縫隙流向鐵口，只能沿爐缸圓周流向鐵口，造成環(huán)流侵蝕加重，對爐缸炭磚的象腳侵蝕加重；
⑷爐缸焦炭死料堆的清潔度指數(shù)變差，導(dǎo)致爐缸焦堆透液性差，此種條件下鐵水 Si含量升高，鐵水黏度大、爐渣中MgO／Al2O3偏低，爐渣流動性下降，造成爐底中心溫度下降、爐缸邊緣溫度升高、回旋區(qū)逐步萎縮、鐵口深度變淺等異常狀況。
為保證爐況穩(wěn)定順行，酒鋼7＃高爐對焦炭質(zhì)量有較為嚴(yán)格的要求，見表2。
由表2中可知，酒鋼 7＃高爐焦炭質(zhì)量控制要求基本正常，但受制于外部焦煤供料影響，所用焦炭各項(xiàng)指標(biāo)波動幅度較大。
2022 年1—7月焦炭質(zhì)量基本保持穩(wěn)定，但焦炭熱強(qiáng)度包括反應(yīng)性（CRI）和反應(yīng)后強(qiáng)度（CSR）呈逐步劣化趨勢，見表3。
從表3中可以看出，焦炭 CRI由年初的 22％左右升高至 24.5％左右，CSR 由年初的 69％左右降低至 65％左右，焦炭成本也呈大幅度下降趨勢。 為了積極應(yīng)對焦炭質(zhì)量逐步變化對高爐的影響，7＃高爐從爐內(nèi)調(diào)劑和外圍延伸管理上入手，經(jīng)營生產(chǎn)未出現(xiàn)較大波動。
1.3 焦炭質(zhì)量調(diào)整后各指標(biāo)控制
從 2022 年 7月酒鋼 7＃高爐焦炭進(jìn)行質(zhì)量調(diào)整，主要分為三個階段：
第一階段：7月下旬在焦炭灰分、硫分、冷強(qiáng)度基本保持不變的情況下，小幅度提高 CRI和降低1％ ～2％CSR。
第二階段：9月下旬焦?fàn)t干熄焦進(jìn)行年修，原計(jì)劃40d 受影響延期至60d，在此期間焦炭水分大幅度上升，焦炭冷強(qiáng)度特別是M10上升明顯，最高在8.0％左右，焦炭粒度＜25 mm由之前的＜5％上升至9％ ～10％，焦炭質(zhì)量劣化明顯。
第三階段：從10月下旬原燃料汽車運(yùn)輸受阻，部分主焦煤庫存緊張，焦?fàn)t根據(jù)現(xiàn)有煤種調(diào)整各焦煤配比，焦炭質(zhì)量頻繁變化，穩(wěn)定性一般。
至 11 月底干熄焦年修結(jié)束，焦炭質(zhì)量呈逐步好轉(zhuǎn)趨勢，原燃料到貨情況也有所緩解，焦?fàn)t及時進(jìn)行調(diào)整，12月中旬開始焦炭質(zhì)量逐步恢復(fù)至7月水平，見表 4。
2 爐況調(diào)劑應(yīng)對過程
2.1 焦炭質(zhì)量調(diào)整后爐況調(diào)劑原則
⑴料制、焦炭負(fù)荷調(diào)整：宜采取穩(wěn)定邊緣氣流的措施，后通過增加風(fēng)量達(dá)到開放中心氣流，同時配合調(diào)整焦礦平臺穩(wěn)定兩股氣流分布，短期內(nèi)采取較小批重、較輕負(fù)荷的措施穩(wěn)定壓量關(guān)系、維持爐況順行。 煤氣利用率等參數(shù)控制與入爐原燃料質(zhì)量匹配，以穩(wěn)定、避免大幅度波動為原則，必要時可以通過定風(fēng)量措施穩(wěn)定參數(shù)。
⑵下部送風(fēng)制度調(diào)整：根據(jù)爐況運(yùn)行狀況和參數(shù)變化趨勢，進(jìn)風(fēng)面積應(yīng)適當(dāng)縮小，風(fēng)口平均長度根據(jù)邊緣氣流穩(wěn)定性調(diào)整，宜小幅度減少。 下部送風(fēng)制度調(diào)整是爐況調(diào)劑的關(guān)鍵，確保煤氣流初始分布合理，避免高溫區(qū)頻繁移動，穩(wěn)定爐缸熱制度。
⑶熱制度、造渣制度：提高爐溫 0.05％ ～ 0.10％，提高鐵水溫度至1500 ℃ 以上，爐渣二元堿度按照中限進(jìn)行控制，根據(jù)入爐硫負(fù)荷變化小幅度提高鐵水硫磺。 提前、小幅度調(diào)劑煤量、燒結(jié)礦配比等參數(shù)，最大限度穩(wěn)定熱制度和造渣制度，合理安排出鐵頻次，確保渣鐵排凈。
⑷工藝參數(shù)控制：在保證鼓風(fēng)動能滿足120 kJ／ s的基礎(chǔ)上，根據(jù)壓差和熱風(fēng)壓力水平控制風(fēng)量，不過分追求大風(fēng)量。 按照煤比≯140kg ／t控制煤量，并根據(jù)煤量確定匹配的富氧量。 風(fēng)溫在爐況接受的前 提下保證 1200 ℃ 以上，其它操作參數(shù)根據(jù)爐況變化每日進(jìn)行調(diào)整，對爐況操作日志進(jìn)行更新。
⑸總結(jié)分析爐況日變化情況，制定有效的調(diào)整措施，加強(qiáng)日常操作監(jiān)管，穩(wěn)定控制參數(shù)，穩(wěn)定爐況。
⑹加強(qiáng)原燃料質(zhì)量管理，跟蹤來料焦炭粒度和入爐粉末變化，跟蹤爐料配比和冶金性能變化，及時調(diào)整應(yīng)對原燃料質(zhì)量變化，穩(wěn)定爐況。
2.2 焦炭質(zhì)量調(diào)整后爐況變化趨勢
焦炭發(fā)揮的發(fā)熱劑、還原劑的作用可以部分地被煤粉等噴吹物替代，但支撐料柱的作用卻無法替代，高爐仍然需要相當(dāng)數(shù)量的焦炭才能維持正常生產(chǎn)，焦炭質(zhì)量須保障，當(dāng)焦炭質(zhì)量降低，特別是熱強(qiáng)度、粒度等指標(biāo)降低后，對爐況的影響是多方面的。
一方面中心焦柱的穩(wěn)定性變差，易造成中心焦柱肥大、焦炭粒度降低，進(jìn)而導(dǎo)致爐缸活躍性變差，環(huán)流加劇，對高爐長壽、低耗等方面都造成較大影響，也直接體現(xiàn)在爐芯溫度的變化。 另一方面焦炭骨架作用減弱后，造成軟熔帶根部不穩(wěn)，高溫區(qū)頻繁波動，表現(xiàn)為壁體溫度頻繁波動，一定程度上增加了風(fēng)口破損的風(fēng)險。 為壓降成本焦炭質(zhì)量調(diào)整時原料質(zhì)量同樣變差，從8月份開始入爐堿負(fù)荷持續(xù)上升，最高時達(dá)到 8kg／ t，大幅度上升的堿負(fù)荷對入爐焦炭造成額外的溶損，對爐況的影響也更大、時間更長，所以雖然焦炭調(diào)整時間短但爐況恢復(fù)到正常水平耗時較長，爐芯溫度變化見圖1。
從圖1中可知，焦炭質(zhì)量調(diào)整初期爐況無明顯變化，爐芯溫度波動不大，隨著干熄焦年修濕熄焦入爐爐況穩(wěn)定性變差，爐內(nèi)頻繁出現(xiàn)滑料和崩料等異常爐況，爐芯溫度相應(yīng)開始出現(xiàn)下降（最低 431.6 ℃），后期隨著高爐調(diào)劑手段發(fā)揮作用，爐芯溫度逐步止跌并緩慢恢復(fù)至正常水平。
選取 6進(jìn) 6出的鑄鐵冷卻壁 7段（爐腹）、8段（爐腰）、9 段（爐身下部） 三段壁體溫度作為樣本，從圖2 中可以看出，焦炭質(zhì)量調(diào)整后高溫區(qū)頻繁波動，特別是爐腹、爐身下部區(qū)域，頻繁的滑料、塌料造成爐內(nèi)氣流穩(wěn)定性變差，進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)口區(qū)域頻繁出現(xiàn)生降，削弱了高爐調(diào)劑的效果。
2.3 焦炭質(zhì)量調(diào)整后爐況應(yīng)對注意事項(xiàng)
⑴要摒棄“大風(fēng)治百病”的錯誤理念，不能罔顧焦炭質(zhì)量調(diào)整的不利局面而過分爭取風(fēng)量，風(fēng)量須根據(jù)壓量關(guān)系來定，在確保鼓風(fēng)動能達(dá)標(biāo)，低熱風(fēng)壓力、低壓差狀態(tài)下適當(dāng)控制風(fēng)量。 焦炭質(zhì)量調(diào)整前風(fēng)量控制 4700～ 4750m3／ min，在爐況應(yīng)對過程逐 步調(diào)整4500→4550→4600m3 ／ min，在爐況接受的前提下逐步爭取風(fēng)量。
⑵煤氣利用率是礦石與煤氣流交換的結(jié)果，其數(shù)值高低既表明兩股氣流的分布情況，也表明原燃料質(zhì)量的整體水平。 焦炭質(zhì)量調(diào)整前煤氣利用率基本維持在 42％ ～43％，8—11 月根據(jù)爐況和原燃料條件暫時將煤氣利用率修正為 40％ ～41％。
⑶穩(wěn)定爐缸熱制度和造渣制度，尤其是在焦炭質(zhì)量調(diào)整后上限爐溫增多，下限爐溫也增多。 在焦炭質(zhì)量調(diào)整期間須對熱制度限高、提低、穩(wěn)中，從穩(wěn)定性上入手，硅偏差控制≯0.120，熱制度穩(wěn)定后逐步去穩(wěn)定造渣制度，進(jìn)而穩(wěn)定爐缸透氣、透液性。
⑷摸索匹配的下部送風(fēng)制度和上部裝料制度，焦炭質(zhì)量調(diào)整后料柱透氣性變差，易出現(xiàn)局部煤氣流過分發(fā)展的情況，料尺工作變差，壓量關(guān)系也波動頻繁，上部裝料制度通過縮小焦礦平臺較差、小批重、輕負(fù)荷等措施應(yīng)對，相應(yīng)的下部送風(fēng)制度也要進(jìn)行調(diào)整：適當(dāng)縮小面積、減短風(fēng)口長度。 7＃高爐進(jìn)風(fēng)面積、風(fēng)口平均長度由焦炭質(zhì)量調(diào)整前的 0.3452m2、 552 mm 逐步過渡至 0.3412m2 、550mm，后續(xù)隨著焦炭質(zhì)量恢復(fù)又回歸正常。
3 結(jié)語
⑴焦炭質(zhì)量調(diào)整后爐內(nèi)應(yīng)避免多次、小幅度調(diào)劑，避免影響擴(kuò)大，當(dāng)爐缸出現(xiàn)欠熱的征兆時措施一 次到位。
⑵焦炭質(zhì)量調(diào)整后應(yīng)對原料質(zhì)量重點(diǎn)關(guān)注，特 別是入爐堿負(fù)荷等劣化焦炭質(zhì)量的因素。
⑶總結(jié)焦炭質(zhì)量調(diào)整期間爐內(nèi)各參數(shù)變化趨勢和各階段爐況調(diào)整的措施，并固化為實(shí)操性標(biāo)準(zhǔn)。
⑷焦炭質(zhì)量調(diào)整須以高爐爐況穩(wěn)定順行為重點(diǎn)，過分降低焦炭質(zhì)量，忽視高爐爐況波動對生鐵成本的影響是不可取。
參考文獻(xiàn)：
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