摘  要  萊鋼5號1080 m3高爐通過優化操作，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，實現了高爐長期穩定順行，平均燃料比降至505 kg/t。

關鍵詞  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。高爐共設有2個鐵口，20 個風口，開爐后實現3 d 達產。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，取得了良好的經濟效益。

2  改善原燃料質量，實施精料入爐

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

2.1  提高焦炭質量

焦炭在爐內起到很好的料柱骨架作用，它的熱強度指標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%自產水熄焦。水熄焦水分不穩定，粉末多。后期配加50%外購干熄焦和50%自產干熄焦，成分穩定，為高爐降低燃料比的實踐奠定了基礎。

2.1.2   改善焦炭熱性能指標

提高焦炭的熱強度和降低焦炭的熱反應性，爭取焦炭的熱反應性(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控，減少人爐粉末，實現使入爐粉末<3％，保持高爐順行。

2.3  加強對入爐原燃料的監控

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對。焦炭質量的變化比較大的時候應及時調整焦炭的負荷。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  完善原燃料質量檢測和管理

（1）煉鐵廠內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據。

（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配料。建立長效預警機制。減少有害元素長期循環富積對高爐的危害。

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制度和裝料制度，但同時爐況穩定是提高煤氣利用的基礎。5號高爐通過摸索實踐，上部調劑采用“大礦批、厚焦層、平臺加漏斗”的操作理念，下部調劑采用“合理風量、高風速、高風溫、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控制度，實現了煤氣流的合理分布，爐況在保持穩定順行的基礎上，通過優化布料矩陣、擴大礦批，改善了煤氣利用率，達到降低燃料比的目的。

3.1  上部調劑

上部裝料制度的目的是通過控制布料參數，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號高爐上部調劑通過采用“大礦批、厚焦層、平臺加漏斗”的操作理念，實現了“平臺+漏斗”料面形狀，達到了煤氣流的合理分布。5號高爐采取穩定風量和氧量，固定焦比，微調噴煤量．每小時核算一次燃料比，量化各操作參數對燃料比的影響，爭取料速穩定，降低頂溫，改善煤氣利用。目前，5號高爐焦批穩定在7噸，礦批穩定40噸，料速在6～6.5批/h，爐況運行效果較好。布料矩陣則通過調整布料檔位和圈數，最終形成“平臺+漏斗”的料面形狀。通過優化上部調劑，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展。合理的礦批可穩定上部氣流發展，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，煤氣利用率持續穩定在49%以上，節焦效果顯著。2017年7月開爐以來5號高爐月平均煤氣利用率。

3.2  下部調劑

下部調劑通過優化風量、風壓、頂壓、風溫、風口配置等參數，控制風速和鼓風動能，確保吹透爐缸中心。為了保持爐缸中心活躍，適當維持較小進風面積和較長的風口長度，來獲得較高的風速和鼓風動能。5號高爐的風口進風面積在0．202m2，實際風速控制在240-260m／s，鼓風動能控制在8000～10000kg．m/s。

3.2.1  合理風量、富氧量使用

日常生產采取定風量、定富氧量操作，目標設定值控制在一個合理區間。不追求風量、富氧量最大化，以實現風量、富氧量的上下調整和波動留有余量，最大限度的保證爐腹煤氣量和初始煤氣流分布的穩定性。根據爐況現狀和風口布局，風量在2450～2550m3／min區間，短時期即使爐況接受更高風量也不能追高，根據目標風量調整風壓，留給壓差合理波動區間，維持風量和煤氣量長期的穩定性。富氧量也以適應目標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％，維持下部送風參數的穩定。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，在保持冶強穩定的情況下，將頂壓提高到200kPa，爐況反應良好，燃料比降低明顯。

3.2.3  提高風溫

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

3.2.4  控制噴煤量

噴煤量是高爐下部調劑的一個非常重要的手段，不但是調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。調劑原則足在某一階段服從高爐煤比設定目標的需要，5號高爐噴煤量調劑原則如下：

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

（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。應確保把煤比穩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定需要穩定爐況而降低煤比控制值時，也應當設定好階段性的煤比控制目標值，并按以穩定爐溫為核心來調整煤量，在爐況好轉可以接受更高煤比時應分臺階按計劃增煤，杜絕隨意性。高爐大噴煤操作模式下各種操作制度適應了大噴煤，煤量變化太大也非常容易導致氣流分布改變過大而使爐況產生波動，根據生產經驗，在一般情況下，減煤過多反而不利爐況的操作和恢復。

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]數的雙重控制，并且[Si]控制標準必須滿足物理熱標準。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，出現低物理熱時應當盡快采取措施恢復到合理控制區間。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℃的現象也應該注意控制。以此對應目前合理的[Si]控制區間應當在0.25％一0.40％，并避免[Si]連續低于0.2％的情況。爐渣堿度根據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、設備性能要求穩定等特點。尤其是在爐溫調節或氣流分布調節等方面，難以在較短時間內起作用達到預期目的，而現狀情況會持續一定時間，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，及時掌握風壓、風量、壓差、爐腹煤氣量指數、煤氣利用率、頂溫、水溫差、熱負荷等關鍵參數的長線變化，從而分析判斷高爐爐況的走向，及早采取措施，確保爐況良性發展態勢和適應性。

（1）根據冶煉條件和生產任務及時制定高爐操作方針，統一操作思想，三班統一操作。

（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，對超標的指標嚴格按考核制度考核。

（4）嚴格規定高爐調劑權限。布料矩陣調整、料線、風口布局、負荷等由工藝主管與車間主任商量確定后執行，礦批、爐溫、堿度由值班工長做好調劑。

（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點檢分析，做出判斷和調劑，對波動大或異常數據匯報給爐長。

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、風口的狀況變化、爐溫的現狀和發展趨勢、調節量的方向和作用效果等，進行綜合分析和判斷，依據爐溫變化趨勢，預先調整熱量水平。若只是靠現時的爐溫或鐵水溫度來調爐溫，就會發生滯后于爐溫變化而加熱過頭引起爐溫大熱或連續低熱造成爐溫急劇變涼，使爐溫大起大落波動。

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，燃料帶人爐內的SiO2明顯減少，有利于實現低硅冶煉。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，一般采取小幅調整煤量來調爐溫。低硅冶煉技術的實施，有利于爐缸的穩定和生產指標的提升。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，適應高爐產能的提高

5號高爐設有兩個鐵口，東西兩個矩形出鐵場，具備兩場同時出鐵的前提條件。隨著高爐產量的不斷提高，渣鐵量的增大，爐內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，極大地緩解了爐內操作壓力，減少了鐵前減風現象。

8  效果

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

9  結語

（1）加強原燃料質量管理，尤其是焦炭熱強度是高爐生產穩定，是實現低燃料比的基礎。

（2）“平臺+漏斗型”操作模式的采用是實現低燃料比實踐的根本。通過上、下部調劑，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、水溫差等主要參數采用趨勢管理控制，有利于發現爐況的異常狀況，最大限度地保持高爐處于穩定可控狀態。

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

10  參考文獻 

［1］王筱留. 高爐生產知識問答. 北京：冶金工業出版社.

［2］周傳典. 高爐煉鐵技術手冊. 北京：冶金工業出版社.

［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.