張曉晨，曾文軍

( 福建羅源閩光鋼鐵有限責(zé)任公司，福建 羅源 350600)

摘 要: 羅源閩光高爐采用的全是外購(gòu)焦炭，面對(duì)低成本壓力，高爐入爐焦炭質(zhì)量波動(dòng)較大，影響爐況穩(wěn)定順行，高爐鐵水成本大幅波動(dòng)。通過(guò)對(duì)羅源閩光高爐焦炭結(jié)構(gòu)持續(xù)對(duì)比分析，觀察判斷爐況、分析操作、核算鐵水成本，確定適合羅源閩光的入爐焦炭結(jié)構(gòu)，既保證了高爐穩(wěn)定順行對(duì)焦炭質(zhì)量的基本要求，又降低入爐焦炭成本。

關(guān)鍵詞: 焦炭配料結(jié)構(gòu); 進(jìn)口焦炭; 干熄焦炭; 成本分析; 爐況

0 引言

羅源閩光有兩座高爐，容積分別為 1 250 m³ 、1 280 m³ ，單爐設(shè)計(jì)產(chǎn)能 4 500 t /d。2023 年 6 月受下道工序影響，預(yù)計(jì)到 2024 年 10 月，每座高爐控制產(chǎn)能至3 000 t /d。近年來(lái)，高爐不斷優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)，逐步降低球團(tuán)礦比例，增加塊礦、燒結(jié)礦比例，并針對(duì)不同高爐的情況制定了適宜的爐料結(jié)構(gòu)，這對(duì)降低生鐵成本起到了積極的作用^［1］。高爐用燃料成本占噸鐵成本的 30%以上^［2］。一方面，隨著高爐大型化和在大噴吹的條件下，要求焦炭骨架作用，對(duì)焦炭質(zhì)量的需求更加重要; 另一方面，面對(duì)鋼鐵產(chǎn)能過(guò)剩，成本壓力的要求和優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源的減少，不可避免地使用低品質(zhì)焦炭，如中硫焦、高硫焦和水熄焦。如何合理使用價(jià)格較低、品質(zhì)較差的焦炭或搭配使用不同種類(lèi)的焦炭，在確保高爐穩(wěn)定順行基礎(chǔ)上，又能降低高爐煉鐵燃料成本，尋求焦炭質(zhì)量與煉鐵成本的平衡關(guān)系。羅源閩光無(wú)焦化廠，外購(gòu)焦炭種類(lèi)及焦炭質(zhì)量波動(dòng)較大。通過(guò)長(zhǎng)期燃料結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析、觀察判斷爐況、分析操作、核算鐵水成本等確定優(yōu)化羅源閩光焦炭配比。

1 高爐焦炭配料結(jié)構(gòu)

1．1 敬業(yè)、瑞豐高爐焦炭配料結(jié)構(gòu)

敬業(yè) 1 260 m³高爐焦炭配比結(jié)構(gòu)，干熄焦 50%、準(zhǔn)一級(jí) 焦 炭 30%、焦 炭 Ⅰ5%、一 級(jí) 焦 10%、焦 炭5%。敬業(yè)干熄焦 50%、一級(jí)焦 10%作為主焦時(shí)，敬業(yè)1 260 m3 高爐焦炭主要成分見(jiàn)表 1。

由表 1 可知，指標(biāo)表現(xiàn)略差的準(zhǔn)一級(jí)焦炭、焦炭( 高硫) 、焦炭Ⅰ可以配加到 40%，爐況順行良好。低價(jià)的 煙 煤 煤 比 達(dá) 49 kg /t·Fe。煙 煤 價(jià) 格 要 低200 元/t左右。

敬業(yè)1 260 m³ 高爐和瑞豐1 350 m³ 高爐焦炭配比對(duì)應(yīng)的指標(biāo)見(jiàn)表 2。

由表 2 可知，敬業(yè)高爐燃料比 523．5 kg /t·Fe，焦炭成本 912．65 元/t，噸鐵成本2 859．36 元/t。近期，敬業(yè)高爐除塵灰由外銷(xiāo)改內(nèi)部消化，鉛鋅負(fù)荷升高，高爐中心氣流減弱，消耗較以往有所升高。瑞豐1 350 m³ 高爐焦炭配比結(jié)構(gòu)，水熄頂裝焦50%+一級(jí)搗固焦 5%+干熄焦－高硫 40%+準(zhǔn)一級(jí)干熄焦 5%，瑞豐水熄頂裝焦和一級(jí)搗固焦質(zhì)量表現(xiàn)較穩(wěn)定，瑞豐 1 350 m³ 高爐焦炭成分見(jiàn)表 3。

由表 3 可知，搭配低價(jià)干熄高硫焦炭 45%，爐況順行良好消耗較低。

由敬業(yè) 1 260 m³ 高爐、瑞豐1 350 m³ 高爐焦炭配比對(duì) 應(yīng) 的 指 標(biāo) ( 表 2) 可 知，瑞豐高爐燃料比501．1 kg /t·Fe，焦 炭 成 本 795． 44 元/t，噸 鐵 成 本2 620．96 元/t，噴吹煙煤煤比達(dá)61．9 kg /t·Fe。瑞豐噸鐵成本較低，爐況順行，除塵灰外銷(xiāo)，鉛鋅負(fù)荷低，煤氣利用率達(dá)47．5%。港口較近，原燃料轉(zhuǎn)運(yùn)成本較低，配料結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理。瑞豐、敬業(yè)沒(méi)有焦化廠，全為外購(gòu)焦炭，主要使用干熄焦炭，注重原料質(zhì)量，爐況順行，又有很強(qiáng)的成本意識(shí)，尋求焦炭質(zhì)量與煉鐵成本最優(yōu)的配料方式。

1．2 寧夏建龍 1 260 m³ 高爐焦炭配料結(jié)構(gòu)

寧夏建龍 1 260 m³ 高爐 2023 年 1—11 月指標(biāo)參數(shù)見(jiàn)表 4。由表 4 可知，寧夏建龍入爐的焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度( CSＲ) 65%左右，含硫最高1．26%，因長(zhǎng)期使用高硫焦炭，造成爐況出現(xiàn)失常，頻繁的難行、懸料、燒小套，對(duì)高爐生產(chǎn)造成很大的影響。觀察建龍高硫焦配比情況可以發(fā)現(xiàn)，高硫焦配比最高達(dá)100%，3 月份以后由于頻繁的燒小套，開(kāi)始逐步降低高硫焦配比，最低降到 4%。9 月份以后為改善高爐爐況開(kāi)始將焦炭含硫量降低至 0．9 左右。由建龍煉鐵廠經(jīng)驗(yàn)可知，使用高硫焦要確保焦炭的 CSＲ 在65%以上; 使用高硫焦炭要以高爐爐況順行為前提，控制好高硫焦的配用比例，或者不使用高硫焦而提高中硫焦的入爐比例; 使用高硫焦如果硫負(fù)荷超過(guò)4．0 kg /t，高爐會(huì)出現(xiàn)燒風(fēng)口小套，因?yàn)樾纬闪私Y(jié)晶硫，結(jié)晶硫降低銅的熔點(diǎn)使得小套容易燒漏; 入爐硫負(fù)荷高也會(huì)加劇煤氣管道腐蝕。目前，建龍煤氣管道腐蝕嚴(yán)重，新建了煤氣管道替換原有的煤氣管道。

2 優(yōu)化高爐焦炭配比實(shí)踐

羅源閩光參照外單位，根據(jù)自身?xiàng)l件，對(duì)焦炭配比結(jié)構(gòu)進(jìn)行探索。羅源閩光高爐由于長(zhǎng)期產(chǎn)能不匹配，慢風(fēng)生產(chǎn)，高爐出現(xiàn)了幾次較大的失?，F(xiàn)象，基本過(guò)程為爐缸堆積、爐墻結(jié)厚、連續(xù)管道、偏塌料、難行、頻繁燒風(fēng)口套。通過(guò)洗爐、降低堿金屬負(fù)荷、改善原燃料條件、精細(xì)化操作等恢復(fù)爐況。逐步認(rèn)識(shí)到原燃料條件的重要性，不斷摸索出合理的焦炭配比結(jié)構(gòu)。在確保高爐穩(wěn)定順行基礎(chǔ)上，優(yōu)化高爐煉鐵燃料成本。

2．1 配加進(jìn)口焦炭對(duì)比分析

羅源閩光與同時(shí)期的敬業(yè)、瑞豐高爐焦炭配料結(jié)構(gòu)為進(jìn)口焦炭 20%、烏海中硫 20%、準(zhǔn)一級(jí)焦炭60%。高爐配加進(jìn)口焦炭期間濕焦炭負(fù)荷由 4．2 加到4．79，燃料比由 516．03 kg /t·Fe 降到504．1 kg /t·Fe，爐況順行良好，2#高爐渣皮跳動(dòng)較大，也逐步穩(wěn)定下來(lái)，當(dāng) 月 兩 座 高 爐 僅 燒 1 個(gè) 小 套，焦 炭 成 本841．5 元 /t，噸鐵成本 2 763．29 元/t。

羅源閩光10 月份焦炭主要成分見(jiàn)表5，為此階段高爐用焦炭成分表，進(jìn)口焦炭指標(biāo)優(yōu)勢(shì)明顯。10 月份進(jìn)口焦炭按 20%搭配用完后，進(jìn)一步壓低成本，開(kāi)始搭配使用中硫、高硫焦炭，然而主焦指標(biāo)不理想，輔焦的指標(biāo)變得更差，原計(jì)劃的焦炭?jī)?yōu)劣配合使用效果沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。11 月份 1#高爐燃料比537．61 kg /t·Fe。

爐 況 失 常 處 理 12 d，其 間 1 # 高 爐 燃 料 比573．61 kg /t·Fe。爐況失常階段，對(duì)比 10 月份，燃料成本上升 182．48 元/t，原料成本上升107．65 元/t。另外，消耗螢石 88．78 t、錳礦 217．12 t、小套燒漏 23 個(gè)，吹管灌渣 3 條，補(bǔ)加凈焦 183 t，合計(jì)損失 143．5 萬(wàn)元。

2．2 配加干熄焦炭對(duì)比分析

羅源閩光高爐 2 月 15 日開(kāi)始配加干熄焦炭，配比由 20% 調(diào)整為 35%，后又調(diào)整為 15%。調(diào)整時(shí)間、配加不同比例干熄焦部分指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表 6。高爐配加干熄焦( 布料到中心) 后，焦炭濕負(fù)荷由 4．2逐步加至 4．7～4．8。

高爐使用焦炭質(zhì)量見(jiàn)表 7，入爐焦炭成分干熄焦 指 標(biāo) 表 現(xiàn) 較 好。 1 # 高 爐 燃 料 比 降 至495．7 kg /t·Fe，煤氣利用率提高 0．76%; 2#高爐燃料比降至 500．1 kg /t·Fe，煤氣利用率提高1．29%。高爐爐況及各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)較好，干熄焦指標(biāo)穩(wěn)定作為主焦使用，準(zhǔn)一級(jí)焦炭約配 60%，表現(xiàn)較差的焦炭如金巖高硫配加到 20%，未出現(xiàn)爐況波動(dòng)。另外，爐況順行后爐料結(jié)構(gòu)得以?xún)?yōu)化，逐漸減用、停用球團(tuán)礦，各項(xiàng)降本措施逐步開(kāi)展。緊盯燒結(jié)質(zhì)量，要求燒結(jié) ＲDI≥63%，轉(zhuǎn)鼓≥78%，篩分粒級(jí) 5 ～ 10 mm占比≤20%，開(kāi)機(jī)料、生料落地或集中打入指定料倉(cāng)，視爐況情況少量配用，燒結(jié)日常指標(biāo)波動(dòng)要小，燒結(jié)鋅含量超 0．004%時(shí)，及時(shí)減配含鋅高的除塵灰^［3］。

2．2．1 1#、2#高爐配用干熄焦高爐爐況對(duì)比分析

1#高爐 2 月 1 日～2 月 14 日塌料 37 次，高爐爐況失常及補(bǔ)加凈焦見(jiàn)表 8。上部氣流邊緣東側(cè)過(guò)吹，縮小礦帶寬，適當(dāng)抑制邊緣和中心加焦為主要調(diào)節(jié)方向。1#、2#高爐布料角度見(jiàn)表 9，礦帶 6°，最后一圈礦上抬布到次內(nèi)圈，防止礦布到最內(nèi)圈時(shí)礦量不均勻，焦炭最內(nèi)圈 23°布 3 圈，慢風(fēng)生產(chǎn)，原燃料條件差，通過(guò)中心加焦發(fā)展中心氣流，可以確保高爐穩(wěn)定順行。2 月 15 日干熄焦炭入爐，高爐逐步趨于穩(wěn)定，塌 料 2 次，大 幅 度 減 少。煤 氣 利 用 率 由45．17%提高至 48．3%，平均 47．2%。高爐控制料速在 6 批/h，富氧 2 800 m3 /h，維持下道工序，確保頂溫。上部調(diào)節(jié)抑制邊緣開(kāi)放中心，拉開(kāi)礦帶寬至7．5°。中心穩(wěn)定、邊緣東側(cè)轉(zhuǎn)弱。高爐使用干熄焦前后指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表 10。由表 10 可知，1#高爐燃料比降低15．5 kg /t·Fe，焦丁比提高 4．7 kg /t·Fe，頂溫升高 14 ℃，球團(tuán)比降低 3．21%。

2#高爐爐況失常及補(bǔ)加凈焦見(jiàn)表 8。2 月 1 日～2 月 14 日 2#高爐塌料 6 次，渣皮脫落影響鐵水物理熱，為防止?fàn)t涼事故，加焦提硅 14 次。懸料 4 次，低物理熱 2 次，合計(jì)加焦 78．5 t。高爐渣皮頻繁脫落，冷卻壁溫度波動(dòng)大，軟水流量開(kāi)到最大 4 200m³ /h，軟水溫差一直居高不下，最高達(dá) 4．3 ℃。長(zhǎng)期如此易燒壞冷卻壁，不利于高爐爐型維護(hù)。上部調(diào)節(jié)以抑制邊緣和發(fā)展中心為主要調(diào)節(jié)手段，如 1#、2#高爐布料角度( 見(jiàn)表 9) 慢風(fēng)生產(chǎn)采用中心加焦，焦角 21°布 3 圈，確保中心氣流。多次調(diào)整礦角，抑制或者發(fā)展邊緣氣流，均不太理想，爐況波動(dòng)較大，渣皮穩(wěn)定不住。隨著 2 月 15 日干熄焦入爐，爐身溫度逐步穩(wěn)定，軟水溫差下降至 2． 0 左右波動(dòng)，負(fù)荷由4．2逐步加至 4．7～4．8，燃料比下降至500 kg /t·Fe左右。煤氣利用率由 46%提高至 47．2%，高爐無(wú)懸料。

隨著煤氣利用好轉(zhuǎn)，2#高爐 2 月后期開(kāi)始出現(xiàn)頂溫過(guò)低 現(xiàn) 象，高爐控制料速在 6 批/h，富 氧 減 至2 000 m³ /h，產(chǎn)能不超的條件下，風(fēng) 量 加 大 至2 350 m³ /min左右，頂溫逐步維持在 100 ℃ 左右。

高爐使用干熄焦前后指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表 10，由表 10 可知，2#高爐日均產(chǎn)量上升 198 t，煤比多噴11 kg /t·Fe、焦丁比多用7．3 kg /t·Fe，減用球團(tuán) 3．84%。另外，積存的一些質(zhì)量略差的燒結(jié)、焦 炭 和 細(xì) 焦 丁，逐 漸配用。

2．2．2 配用干熄焦前后主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

高爐配用干熄焦前后指標(biāo)波動(dòng)較大，燃料比由516．05 kg /t·Fe 降到 497．29 kg /t·Fe，使用干熄焦前后原燃料成本對(duì)比見(jiàn)表 11。由表 11 可知，使用干熄焦后，原料成本降低 10．84 元/t，燃料成本降低51．68 元/t，合計(jì)降成本 62．52 元/t，焦炭降本幅度最大達(dá) 69．23 元/t。焦炭質(zhì)量提升后有助于爐況穩(wěn)定順行，低價(jià)的煤粉和焦丁可以多配，條件允許可以嘗試噴吹部分煙煤，高價(jià)的球團(tuán)少配，有助于降低成本。2 月 1 日～2 月 14 日兩座高爐因爐況調(diào)節(jié)共加焦炭 131．34 t，2 月 15 日～2 月 29 日加焦炭25．7 t，使用干熄焦后爐況明顯好轉(zhuǎn)。另外，1 月 1 日～2 月 14 日2#高爐小套燒漏 15 個(gè)，1#高爐小套燒漏 10 個(gè)，2 月 14 日～2 月 29 日兩座高爐小套燒漏個(gè)數(shù)為零。焦炭質(zhì)量改善后，燒小套大幅度減少。爐前出鐵卡鐵口有所好轉(zhuǎn)，鉆頭、鉆桿等備品備件消耗大幅降低。

3 效果

經(jīng)過(guò)焦炭配比實(shí)踐優(yōu)化對(duì)比分析，確定高爐焦炭入爐配比結(jié)構(gòu)為: 干熄焦炭/進(jìn)口焦炭/一級(jí)焦炭20%+準(zhǔn)一級(jí)焦炭 60% +高硫焦炭/二級(jí)焦炭 20%。既能滿(mǎn)足高爐爐況順行，又能兼顧原料成本結(jié)構(gòu)。 高爐的各項(xiàng)指標(biāo)逐漸改善，成本逐漸下降，降低成本效果明顯。高爐煤比160 kg /t·Fe，大噴吹的條件下，要求焦炭骨架作用至關(guān)重要，低于 15%時(shí)，爐況會(huì)出現(xiàn)輕微波動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)塌料、渣皮脫落、頂溫不足等影響下道工序。另外，從寧夏建龍經(jīng)驗(yàn)可知，配高硫焦炭時(shí)其反應(yīng)后強(qiáng)度要在 65%以上，硫負(fù)荷超過(guò)4．0 kg /t，高爐會(huì)出現(xiàn)燒風(fēng)口小套。煤氣中硫偏高，造成煤氣管道、BPＲT 葉片、波紋管和閥門(mén)腐蝕嚴(yán)重，影響后續(xù)高爐生產(chǎn)，對(duì)全工序影響較大?？煽紤]不使用高硫焦或提高中硫焦的入爐比例。

4 結(jié)語(yǔ)

⑴優(yōu)化高爐焦炭入爐結(jié)構(gòu)，有利于穩(wěn)定爐況順行，兼顧降低入爐焦炭成本。要保證入爐焦炭的整體質(zhì)量，入爐焦炭干熄焦炭/進(jìn)口焦炭/一級(jí)焦炭20%+準(zhǔn)一級(jí)焦炭 60% +搗固水熄焦/高硫焦 20%，煉鐵的燃料成本為最優(yōu)。面對(duì)低成本壓力，要守住焦炭作為骨架用量的底線，一旦爐況失常，造成的損失反而極大影響降本增效的作用。

⑵燒結(jié)礦質(zhì)量出現(xiàn)波動(dòng)或爐況波動(dòng)時(shí)，可通過(guò)減少搗固水熄焦/高硫焦比例來(lái)提高入爐焦炭的品質(zhì)，改善高爐爐況，保證高爐順行，同時(shí)配用差焦炭時(shí)，要做好精細(xì)化操作，及時(shí)在操作上預(yù)防原料上的劣勢(shì)。

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