摘  要  萊鋼5號1080 m3高爐通過優(yōu)化操作，采取精料入爐、提高煤氣利用率、合理控制熱制度和造渣制度、推行爐溫的趨勢化管理等措施，推進低硅冶煉，實現(xiàn)了高爐長期穩(wěn)定順行，平均燃料比降至505 kg/t。

關(guān)鍵詞  低燃料比  煤氣利用率  低硅

1  前言

萊鋼5# 1080m3于2017 年7 月大修完成投產(chǎn)。高爐共設(shè)有2個鐵口，20 個風(fēng)口，開爐后實現(xiàn)3 d 達產(chǎn)。2017 年至今高爐平均燃料比505kg/t，鐵水平均［Si］含量0.33%，大焦比降至306 kg/t，小焦比19kg/t，煤比達到180 kg/t，取得了良好的經(jīng)濟效益。

2  改善原燃料質(zhì)量，實施精料入爐

高爐生產(chǎn)“七分原料、三分操作”，說明精料對高爐生產(chǎn)的決定性作用。隨著煤比的提高，為保持爐況順行、高產(chǎn)低耗，原燃料質(zhì)量成為決定性的因素。

2.1  提高焦炭質(zhì)量

焦炭在爐內(nèi)起到很好的料柱骨架作用，它的熱強度指標(biāo)對于改善高爐下部的透氣性，尤其是爐缸“死焦柱”的透氣性和透液性起著至關(guān)重要的作用。

2.1.1  合理搭配入爐焦炭配比

5號高爐前期配加50%外購干熄焦和50%自產(chǎn)水熄焦。水熄焦水分不穩(wěn)定，粉末多。后期配加50%外購干熄焦和50%自產(chǎn)干熄焦，成分穩(wěn)定，為高爐降低燃料比的實踐奠定了基礎(chǔ)。

2.1.2   改善焦炭熱性能指標(biāo)

提高焦炭的熱強度和降低焦炭的熱反應(yīng)性，爭取焦炭的熱反應(yīng)性(CRI)≤27％，最高不超過29％；力爭焦炭的熱強度(CSR) >62％，最低不低于60％，這對于保證焦炭的骨架作用，提高煤比和保持爐況順行至關(guān)重要。

2.2  精料入爐

加強篩分確保精料入爐。通過提高礦、焦的篩分效果，減少入爐粉末率，從而減少了塊狀帶堵塞料柱空隙的發(fā)生，降低阻損，保證軟熔帶“焦窗”的透氣性，保證了爐缸死焦柱的透氣、透液性，因此使煤氣達到了合理的初始分布。

嚴格控制給料器閘門開度，控制給料速度，延長篩分時間，清篩、篩底更換和篩分粒級監(jiān)控，減少人爐粉末，實現(xiàn)使入爐粉末<3％，保持高爐順行。

2.3  加強對入爐原燃料的監(jiān)控

值班工長及時并詳細掌握原燃料，尤其是焦炭的變化，以便爐況波動時能及時應(yīng)對。焦炭質(zhì)量的變化比較大的時候應(yīng)及時調(diào)整焦炭的負荷。采取高爐料倉倉位管理制度，一倉一品種，控制倉位高度，控制好倉存量不低于50％，減少原燃料摔落破碎；防止混料；實現(xiàn)大焦、焦丁分級人爐。提高高爐入爐焦炭的平均粒度，而且提高焦炭資源使用效率

2.4  完善原燃料質(zhì)量檢測和管理

（1）煉鐵廠內(nèi)部實驗室對入爐原燃料的性能進行檢測，為高爐操作提供了及時有效地數(shù)據(jù)。

（2）對入爐原燃料中的K2O、Na2O、ZnO等有害元素進行定期平衡汁算與分析，杜絕有害元素含量高的物料參與燒結(jié)配料。建立長效預(yù)警機制。減少有害元素長期循環(huán)富積對高爐的危害。

3  合理煤氣流分布，提高煤氣利用率

煤氣流分布是否合理是決定高爐煤氣利用率高低的根本因素，因此必須根據(jù)不同時期爐況的需要，選擇合理的煤氣流分布，其主要控制措施是選擇合理的送風(fēng)制度和裝料制度，但同時爐況穩(wěn)定是提高煤氣利用的基礎(chǔ)。5號高爐通過摸索實踐，上部調(diào)劑采用“大礦批、厚焦層、平臺加漏斗”的操作理念，下部調(diào)劑采用“合理風(fēng)量、高風(fēng)速、高風(fēng)溫、高富氧”的操作思路，全面引入爐腹煤氣量和理論燃燒溫度綜合監(jiān)控制度，實現(xiàn)了煤氣流的合理分布，爐況在保持穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化布料矩陣、擴大礦批，改善了煤氣利用率，達到降低燃料比的目的。

3.1  上部調(diào)劑

上部裝料制度的目的是通過控制布料參數(shù)，形成合理的料面形狀，達到煤氣流的合理分布，最終達到改善透氣性和煤氣利用的目的。5號高爐上部調(diào)劑通過采用“大礦批、厚焦層、平臺加漏斗”的操作理念，實現(xiàn)了“平臺+漏斗”料面形狀，達到了煤氣流的合理分布。5號高爐采取穩(wěn)定風(fēng)量和氧量，固定焦比，微調(diào)噴煤量．每小時核算一次燃料比，量化各操作參數(shù)對燃料比的影響，爭取料速穩(wěn)定，降低頂溫，改善煤氣利用。目前，5號高爐焦批穩(wěn)定在7噸，礦批穩(wěn)定40噸，料速在6～6.5批/h，爐況運行效果較好。布料矩陣則通過調(diào)整布料檔位和圈數(shù)，最終形成“平臺+漏斗”的料面形狀。通過優(yōu)化上部調(diào)劑，煤氣利用率提高到了49.3％，頂溫降到了105～120℃，大大降低了燃料比。

大礦批實驗。大量試驗及高爐解剖表明，爐料在到達軟熔帶，以前，一直保持著布料時的層次。適當(dāng)增加礦批和焦批，焦層和礦石的厚度比增加，明顯地改變了煤氣流的發(fā)展。合理的礦批可穩(wěn)定上部氣流發(fā)展，增加礦石和煤氣的接觸面積，利于改善煤氣利用率，并且加快了煤氣在燒結(jié)礦和球團礦微小空隙的擴散，有利于礦石還原。大礦批操作關(guān)鍵是要采用“大α 角、大角差”的布料矩陣，使礦帶減薄，改善料柱透氣性，降低壓差。5號高爐礦批維持在40 t的上限，煤氣利用率持續(xù)穩(wěn)定在49%以上，節(jié)焦效果顯著。2017年7月開爐以來5號高爐月平均煤氣利用率。

3.2  下部調(diào)劑

下部調(diào)劑通過優(yōu)化風(fēng)量、風(fēng)壓、頂壓、風(fēng)溫、風(fēng)口配置等參數(shù)，控制風(fēng)速和鼓風(fēng)動能，確保吹透爐缸中心。為了保持爐缸中心活躍，適當(dāng)維持較小進風(fēng)面積和較長的風(fēng)口長度，來獲得較高的風(fēng)速和鼓風(fēng)動能。5號高爐的風(fēng)口進風(fēng)面積在0．202m2，實際風(fēng)速控制在240-260m／s，鼓風(fēng)動能控制在8000～10000kg．m/s。

3.2.1  合理風(fēng)量、富氧量使用

日常生產(chǎn)采取定風(fēng)量、定富氧量操作，目標(biāo)設(shè)定值控制在一個合理區(qū)間。不追求風(fēng)量、富氧量最大化，以實現(xiàn)風(fēng)量、富氧量的上下調(diào)整和波動留有余量，最大限度的保證爐腹煤氣量和初始煤氣流分布的穩(wěn)定性。根據(jù)爐況現(xiàn)狀和風(fēng)口布局，風(fēng)量在2450～2550m3／min區(qū)間，短時期即使?fàn)t況接受更高風(fēng)量也不能追高，根據(jù)目標(biāo)風(fēng)量調(diào)整風(fēng)壓，留給壓差合理波動區(qū)間，維持風(fēng)量和煤氣量長期的穩(wěn)定性。富氧量也以適應(yīng)目標(biāo)噴煤比對理論燃燒溫度和爐缸熱量的需求，富氧量控制在9000一10000m3／h，富氧率在4.8～5.5％，維持下部送風(fēng)參數(shù)的穩(wěn)定。2017年7月開爐以來5號高爐富氧率。

3.2.2  提高頂壓

提高頂壓可以穩(wěn)定煤氣分布，降低煤氣流速改善煤氣利用，降低燃料比。5號高爐視爐況透氣性改善，壓差降低的特征，在保持冶強穩(wěn)定的情況下，將頂壓提高到200kPa，爐況反應(yīng)良好，燃料比降低明顯。

3.2.3  提高風(fēng)溫

風(fēng)溫是廉價的資源，高爐提高風(fēng)溫，可以降低燃料比。隨著噴煤比的提高，高爐接受風(fēng)溫的能力也增強。高爐通過實施助燃空氣和煤氣雙預(yù)熱、實現(xiàn)正常爐況下風(fēng)溫提高到1200℃以上。2017年7月開爐以來5號高爐月平均風(fēng)溫。

3.2.4  控制噴煤量

噴煤量是高爐下部調(diào)劑的一個非常重要的手段，不但是調(diào)整爐溫的一個有效手段，也是影響爐腹煤氣量的一個重要因素。調(diào)劑原則足在某一階段服從高爐煤比設(shè)定目標(biāo)的需要，5號高爐噴煤量調(diào)劑原則如下：

（1）以穩(wěn)定爐溫為核心，日常操作對噴煤量小幅度調(diào)整和臨時調(diào)整，但不能長期偏離煤比目標(biāo)值，出現(xiàn)長時間偏離時應(yīng)采取調(diào)整焦炭負荷的方式將煤比水平恢復(fù)到目標(biāo)控制范圍。

（2）噴煤比實時控制在170～180kg/t。即使短時期觀察爐況有接受更高煤比的能力，必須不貪、不頂、不追。應(yīng)確保把煤比穩(wěn)定在一個固定水平上，再通過其他手段促進高爐燃料比的下降。

（3）因外界原燃料變化或者爐況不穩(wěn)定需要穩(wěn)定爐況而降低煤比控制值時，也應(yīng)當(dāng)設(shè)定好階段性的煤比控制目標(biāo)值，并按以穩(wěn)定爐溫為核心來調(diào)整煤量，在爐況好轉(zhuǎn)可以接受更高煤比時應(yīng)分臺階按計劃增煤，杜絕隨意性。高爐大噴煤操作模式下各種操作制度適應(yīng)了大噴煤，煤量變化太大也非常容易導(dǎo)致氣流分布改變過大而使?fàn)t況產(chǎn)生波動，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，在一般情況下，減煤過多反而不利爐況的操作和恢復(fù)。

4  合理控制熱制度和造渣制度，確保爐缸熱量充沛

爐溫控制必須加強鐵水物理熱和[Si]數(shù)的雙重控制，并且[Si]控制標(biāo)準必須滿足物理熱標(biāo)準。5號高爐鐵水物理熱控制在1470～1490℃，盡可能避免小于1470℃的情況，出現(xiàn)低物理熱時應(yīng)當(dāng)盡快采取措施恢復(fù)到合理控制區(qū)間。為了降低燃料比的需要，鐵水物理熱也不易過高造成浪費，對物理熱超過1500℃的現(xiàn)象也應(yīng)該注意控制。以此對應(yīng)目前合理的[Si]控制區(qū)間應(yīng)當(dāng)在0.25％一0.40％，并避免[Si]連續(xù)低于0.2％的情況。爐渣堿度根據(jù)爐缸熱量和生鐵脫硫需要，二元堿度控制在1.22—1．27，爐渣流動性良好，爐缸熱充沛。

5  高爐主要參數(shù)采用趨勢管理控制

高爐操作中具有爐頂布料控制要求高、高爐滯后性大、氣流控制較難、原燃料條件要求高、設(shè)備性能要求穩(wěn)定等特點。尤其是在爐溫調(diào)節(jié)或氣流分布調(diào)節(jié)等方面，難以在較短時間內(nèi)起作用達到預(yù)期目的，而現(xiàn)狀情況會持續(xù)一定時間，因此高爐操作必須采取趨勢管理，做到早動、少動、盡量使高爐保持穩(wěn)定。趨勢管理要做好長線判斷，加強對爐況變化的敏感性，及時掌握風(fēng)壓、風(fēng)量、壓差、爐腹煤氣量指數(shù)、煤氣利用率、頂溫、水溫差、熱負荷等關(guān)鍵參數(shù)的長線變化，從而分析判斷高爐爐況的走向，及早采取措施，確保爐況良性發(fā)展態(tài)勢和適應(yīng)性。

（1）根據(jù)冶煉條件和生產(chǎn)任務(wù)及時制定高爐操作方針，統(tǒng)一操作思想，三班統(tǒng)一操作。

（2）每周召開一次爐況分析會，對爐況運行全面分析，對存在問題制定解決方案。

（3）嚴格考核[Si] 、[S]和三類品等，對超標(biāo)的指標(biāo)嚴格按考核制度考核。

（4）嚴格規(guī)定高爐調(diào)劑權(quán)限。布料矩陣調(diào)整、料線、風(fēng)口布局、負荷等由工藝主管與車間主任商量確定后執(zhí)行，礦批、爐溫、堿度由值班工長做好調(diào)劑。

（5）推行爐況點檢制度，工長接班后首先對爐況重點冶煉參數(shù)點檢分析，做出判斷和調(diào)劑，對波動大或異常數(shù)據(jù)匯報給爐長。

6  推行爐溫的趨勢化管理，實施低硅冶煉

爐溫趨勢的管理是高爐操作的難點，是把影響爐溫的各類因素、風(fēng)口的狀況變化、爐溫的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢、調(diào)節(jié)量的方向和作用效果等，進行綜合分析和判斷，依據(jù)爐溫變化趨勢，預(yù)先調(diào)整熱量水平。若只是靠現(xiàn)時的爐溫或鐵水溫度來調(diào)爐溫，就會發(fā)生滯后于爐溫變化而加熱過頭引起爐溫大熱或連續(xù)低熱造成爐溫急劇變涼，使?fàn)t溫大起大落波動。

實踐表明，[Si]下降1％，焦比下降4kg／t。因此，低硅冶煉是降低燃料比的有效手段。低硅冶煉的原則是“降硅不降熱、虧熱不降硅”，低硅冶煉必須要有充足的鐵水物理熱作保證。燃料比降低后，燃料帶人爐內(nèi)的SiO2明顯減少，有利于實現(xiàn)低硅冶煉。5號高爐低硅冶煉要求鐵水溫度1 480±10℃，[Si]：0．25％一0．40％，[S]：0．020％～0．030％，二元渣堿度：1．22～1．27，鐵水一級品率85％以上。鐵水溫度在上限或下限，一般采取小幅調(diào)整煤量來調(diào)爐溫。低硅冶煉技術(shù)的實施，有利于爐缸的穩(wěn)定和生產(chǎn)指標(biāo)的提升。2017年7月開爐以來5號高爐月平均爐溫。

7  加強爐外出鐵管理，適應(yīng)高爐產(chǎn)能的提高

5號高爐設(shè)有兩個鐵口，東西兩個矩形出鐵場，具備兩場同時出鐵的前提條件。隨著高爐產(chǎn)量的不斷提高，渣鐵量的增大，爐內(nèi)壓差維持在較高水平，高爐對爐前出鐵的依賴性增強。為了及時排凈爐缸渣鐵，5號高爐采用了零間隔出鐵，極大地緩解了爐內(nèi)操作壓力，減少了鐵前減風(fēng)現(xiàn)象。

8  效果

5號高爐通過加強原燃料管理，不斷優(yōu)化高爐各項基本制度，對高爐生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，及時采取行之有效的措施，確保高爐穩(wěn)定順行，實現(xiàn)了低燃料比生產(chǎn)，推進指標(biāo)創(chuàng)優(yōu)和節(jié)能降耗。目前已達到歷史較好水平505.2kg／t，但與國內(nèi)先進值492．53kg／t(寶鋼)相比仍有些許差距，這就是潛力所在。

9  結(jié)語

（1）加強原燃料質(zhì)量管理，尤其是焦炭熱強度是高爐生產(chǎn)穩(wěn)定，是實現(xiàn)低燃料比的基礎(chǔ)。

（2）“平臺+漏斗型”操作模式的采用是實現(xiàn)低燃料比實踐的根本。通過上、下部調(diào)劑，特別是大礦批和平臺加漏斗的料面形狀，可以獲得合理的煤氣流分布，是改善煤氣利用一條非常有效的辦法。

（3）在高爐日常操作中，爐溫、頂溫、煤氣利用率、水溫差等主要參數(shù)采用趨勢管理控制，有利于發(fā)現(xiàn)爐況的異常狀況，最大限度地保持高爐處于穩(wěn)定可控狀態(tài)。

（4）爐前出鐵質(zhì)量對于高爐來說非常重要，強化爐前出鐵組織是高爐穩(wěn)定順行的必要條件。

10  參考文獻 

［1］王筱留. 高爐生產(chǎn)知識問答. 北京：冶金工業(yè)出版社.

［2］周傳典. 高爐煉鐵技術(shù)手冊. 北京：冶金工業(yè)出版社.

［3］張賀順，任立君，陳艷波，等. 首鋼京唐2號高爐大礦批實踐.

［4］胡伯康. 寶鋼1 號高爐低硅冶煉技術(shù).