何 軍，邊秀生，于海濤
（山東鋼鐵集團淄博張鋼有限公司煉鐵廠）
摘 要 介紹張鋼1350m3高爐在采用經(jīng)濟料煉鐵及焦炭質(zhì)量變差后，通過加強原燃料質(zhì)量管理，改善原燃料質(zhì)量，采取上下部調(diào)整相結(jié)合優(yōu)化高爐各項操作制度及加強爐前出鐵操作管理工作等多項措施，張鋼1350m3高爐煤氣利用率提高1%以上。
關(guān)鍵詞 高爐 煤氣利用率 調(diào)節(jié) 制度
1 前言
張鋼1350m3高爐采用串罐無料鐘爐頂結(jié)構(gòu)、卡魯金頂燃式熱風爐技術(shù)、爐體冷卻壁、風口中套均采用軟水密閉循環(huán)冷卻方式，貫流式風口小套采用高壓凈環(huán)水冷卻、雙矩形出鐵場布置等一系列先進實用技術(shù)，共設(shè)置20個風口，2個鐵口，于2010年1月28日點火開爐，開爐順利。由于張鋼使用焦炭全部采用外購，多廠家供應，焦炭質(zhì)量不一。2011年9月1350m3高爐開始出現(xiàn)崩、懸料，爐況順行度變差，煤氣利用率下降，導致燃料比升高。1350m3高爐煤氣利用率僅43-44.5%左右，而國內(nèi)先進高爐煤氣利用率達到48%～50%。張鋼1350m3高爐必須通過調(diào)整工藝參數(shù)，優(yōu)化高爐操作，提高煤氣利用率來降低焦比和燃料比。
2 提高煤氣利用率可行性研究
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，煤氣利用率每提高1%，焦比降低1.2%。提高煤氣利用率的途徑是合理控制中心和邊緣2股氣流，延長煤氣在高爐內(nèi)停留時間，提高間接還原度，擴大間接還原區(qū)，降低直接還原。
2.1 改善爐料質(zhì)量
爐況穩(wěn)定順行是提高煤氣利用率的前提，而原燃料質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到爐況順行。原燃料質(zhì)量控制主要以“高、小、穩(wěn)、凈、勻”五字方針為基礎(chǔ)，隨著高爐冶煉強度提高及燃料比的下降，焦炭質(zhì)量對高爐爐況的穩(wěn)定順行起關(guān)鍵性作用，改善焦炭質(zhì)量是提高煤氣利用率的必要條件。隨著鋼鐵企業(yè)盈利能力降低，張鋼1350m3開始實行經(jīng)濟煉鐵，一些劣質(zhì)礦石，包括瓦斯灰、鋼渣精粉等廠內(nèi)循環(huán)固雜鐵料用于燒結(jié)，造成燒結(jié)礦冶金性能不穩(wěn)，堿金屬及鋅等有害元素增多，除了對高爐操作帶來不利影響外，也加劇了爐體磚襯的侵蝕，影響高爐長壽。
2.2 高爐工藝參數(shù)調(diào)整
高爐調(diào)整包括上部調(diào)節(jié)與下部調(diào)節(jié)，上部調(diào)節(jié)是爐況調(diào)整的主要手段，下部調(diào)節(jié)是爐況調(diào)整的基礎(chǔ)。
2.2.1 下部調(diào)節(jié)
合理的風口布局可獲得適宜的風速、鼓風動能和風口回旋區(qū)，使初始煤氣流分布合理，爐缸工作活躍。一般情況下，提高鼓風動能有利于打通中心，發(fā)展中心氣流，提高煤氣利用率。高爐是連續(xù)生產(chǎn)反應器，進風面積設(shè)定好后一般情況下不變，只是在原燃料質(zhì)量惡化、高爐順行狀況極差時，才考慮縮小進風面積，確保打通中心氣流。高爐日常調(diào)整參數(shù)主要是風量、風溫、富氧及噴吹煤粉。風量水平主要決定于爐況是否順行，其次是生產(chǎn)需要。
2.2.2 上部調(diào)節(jié)
上部調(diào)節(jié)主要指裝料制度調(diào)整。在一定范圍內(nèi)，降低料線加重邊緣，提高料線發(fā)展邊緣。批重應以礦石批重為準，小料批加重邊緣、疏松中心，大料批抑制中心、減輕邊緣。隨著礦石批重的擴大，可以提高煤氣利用，同時爐料分布可以達到抑制中心和整個爐喉截面爐料分布趨向均勻的作用。布料矩陣調(diào)整使爐料合理分布，是控制煤氣流分布的主要手段，其核心是通過控制不同角位的礦焦比來控制合適的中心和邊緣煤氣流分布，希望形成爐頂煤氣溫度較低、中心區(qū)域氣流窄而強、邊緣得到較好抑制的煤氣流分布模式。
因此，高爐只有采用綜合調(diào)整的手段，才能獲得合理的煤氣流分布，提高煤氣利用率，達到降低燃料比的目的。
3 提高煤氣利用率的措施
3.1 改善爐料質(zhì)量
3.1.1 改善入爐礦石質(zhì)量。
1350m3高爐爐料結(jié)構(gòu)為：燒結(jié)礦＋球團礦＋塊礦，燒結(jié)礦堿度在1.85±0.05，入爐綜合品位55.5％。生產(chǎn)中一般用PB塊礦、海南礦，有時用硅石調(diào)整堿度。由于面臨成本壓力，目前1350m3高爐使用經(jīng)濟料煉鐵，入爐爐料品位下降，渣量增加，燃料比上升。此外，由于燒結(jié)礦使用經(jīng)濟料和消化廠內(nèi)循環(huán)物料，燒結(jié)礦質(zhì)量下降強度降低，造成入爐粉末率增加。對此主要采取以下措施：加強高爐槽下篩粉能力，將入爐燒結(jié)礦＜5mm控制在2%以內(nèi)。
3.1.2 改善入爐焦炭質(zhì)量。
由于張鋼1350m3高爐使用使用焦炭全為外購焦炭，焦炭質(zhì)量不一，變化較大，對高爐爐況影響較大。對此主要采取以下措施：（1）根據(jù)采購焦炭質(zhì)量對焦炭廠家提出要求，對連續(xù)達不到使用要求的廠家，進行停用，由之前焦炭供應廠家6～7家，減少至2～3家，穩(wěn)定焦炭質(zhì)量；（2）在2012年5月開始采用干熄焦，使用干熄焦用量在25%～50%，降低濕熄焦用量，避免因濕熄焦成分、水分波動大，造成爐況波動。（3）在料場建立篩粉樓，對入爐塊礦、焦炭進行預篩分，降低粉礦入爐量，有利于爐況穩(wěn)定順行。
3.2 保持合理送風制度
1350m3高爐長期處于高強度冶煉，鼓風動能維持在較高水平，燃料比同時相對較高。為了改善煤氣利用率，降低燃料比，配合上部裝料制度變化和爐型變化，對送風參數(shù)等進行相應的調(diào)整。參考1350m3高爐開爐來爐況順行期間操作參數(shù)，確定適宜鼓風動能及風速，鼓風動能穩(wěn)定在8500～9000kg(f)·m/s，風速在230～240m/s范圍。
3.3 合理調(diào)整裝料制度
一度認為礦石批重在順行的基礎(chǔ)上越大越能改善煤氣利用，但生產(chǎn)調(diào)整中發(fā)現(xiàn)，礦石批重擴大到40ｔ時，下料不穩(wěn)，操作難度高，而將礦批縮到38.5ｔ后，高爐適應性明顯得到改善。因此只有合適的礦石批重才能起到穩(wěn)定邊緣氣流、抑制中心氣流、提高煤氣利用率的作用。1350m3高爐通過做料流測試，對所測的數(shù)據(jù)經(jīng)過認真分析討論后確定布料矩陣，基本矩陣為C322302272242202O322303283242，但因原燃料變化，爐況出現(xiàn)波動時，可臨時改變布料矩陣，適度疏松邊緣和中心2股氣流，保持爐況順行，一旦生產(chǎn)條件得到改善，再逐步加重邊緣，時機成熟再控制中心氣流，以提高煤氣利用率。
3.4 適宜的造渣制度
近年來由于鋼鐵產(chǎn)能和成本的影響，國內(nèi)很多廠家不得不采用高Al2O3礦石，使得爐渣中Al2O3升高。張鋼高爐使用的礦石很大一部分南非礦及澳礦，南非礦及澳礦最大特點之一是Al2O3成分高，使得高爐渣中Al2O3從原來的14%左右上升到16—18%。由于爐渣中Al2O3含量的增多，爐渣的黏度增大，造成爐前工作量大，生鐵質(zhì)量下降，高爐風量減少，氣流不穩(wěn)，產(chǎn)能降低，嚴重影響高爐的穩(wěn)定順行。針對爐渣中Al2O3升高，燒結(jié)礦熔劑改用加入菱鎂石粉，提高MgO含量，改善爐渣的性能，依據(jù)MgO/Al2O3在0.6—0.65范圍調(diào)整菱鎂石粉用量，同時，二元堿度及四元堿度控制在中下線，改善爐渣流動性，同時采取低硅冶煉，提高了爐況順行度。
3.5 增加噴煤量與富氧率
通過大煤比與高富氧相結(jié)合，提高噴煤比由130kg/t提高到165kg/t，富氧率由1.53%提高到3.5%以上。
3.6 強化爐前出鐵管理
加強爐前管理，合理安排出鐵次數(shù)，縮短放鐵間隔時間＜10分鐘，確保高爐及時排凈渣鐵；針對炮泥質(zhì)量問題，制定炮泥使用管理規(guī)定，并及時與供貨商聯(lián)系，解決因炮泥不穩(wěn)定對爐前出鐵影響，有利于爐況穩(wěn)定順行。
4 調(diào)整效果
通過加強精料水平，采取上下部綜合調(diào)節(jié)相結(jié)合，加強爐前和爐內(nèi)的技術(shù)水平和操作管理，張鋼1350m3高爐煤氣利用率有了一定的改善，見表1：
5 存在的問題
目前，張鋼1350m3高爐燃料比、噴煤比與國內(nèi)先進水平仍有差距，生產(chǎn)中亟待解決的問題是煤氣利用率提高后，如何進一步提高噴煤比，降低燃料比。
6 結(jié)語
6.1 高爐操作需要勤分析、早判斷、快調(diào)整，做到爐況穩(wěn)定順行。
6.2 提高煤氣利用率必須以爐況順行為基礎(chǔ)，加強精料水平，特別是保持入爐料質(zhì)量穩(wěn)定。
6.3 高爐調(diào)整要上下部調(diào)節(jié)相結(jié)合，采用適當?shù)牟僮鞣椒?，控制合適的冶煉強度，以提高煤氣利用率降耗增效為主要生產(chǎn)目標。
7 參考文獻
[1] 胡正剛. 提高武鋼5號高爐煤氣利用率的實踐. 武鋼技術(shù).2012.50（2）：8-11