摘  要  對馬鋼4000m3(A)高爐提高煤比生產(chǎn)實踐進行了總結(jié)。通過采取改善焦炭質(zhì)量、提高入爐品味降低渣比、優(yōu)化上部裝料制度、提高煤粉燃料率、細化操作、加強管理等措施，高爐保持長周期穩(wěn)定順行，各項技術(shù)經(jīng)濟技術(shù)指標不斷提高，在燃料比相對比較經(jīng)濟且小幅下降的前提下，2016年9月以后月均煤比基本達到150kg/tFe的水平，最高157kg/tFe。

關(guān)鍵詞  大型高爐  煤比  氣流  穩(wěn)定順行

焦炭是高爐煉鐵必不可少的熱源和還原劑，然而隨著焦炭資源的日益匱乏和價格上漲，使用大量噴煤減少焦炭入爐量已經(jīng)成為必然趨勢。提高噴煤量，降低焦比可以獲得可觀的經(jīng)濟效益，明顯降低噸鐵成本，因此 ,降低高爐燃料比，提高煤比無論是對降低噸鐵成本、提高鋼鐵企業(yè)的競爭力，還是實現(xiàn)節(jié)能減排、改善環(huán)境均有非常重要的意義。

1  生產(chǎn)現(xiàn)狀

馬鋼4000m3（A）高爐于2007年2月投產(chǎn)，采用自立式框架結(jié)構(gòu)，設(shè)36個風口，4個鐵口，采用了PW串罐無料鐘爐頂，TMT開口機，4座新日鐵外燃式熱風爐，軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)。 近兩年來，A高爐本著優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、穩(wěn)產(chǎn)的操作原則，不斷總結(jié)操作經(jīng)驗，實現(xiàn)了高爐的較長時間的穩(wěn)定順行。2016年進一步攻關(guān)，通過采取改善焦炭質(zhì)量、提高入爐品味降低渣比、細化操作、加強管理等措施，高爐長周期穩(wěn)定順行已超過1000天，但該穩(wěn)定順行仍處于指標不高的狀態(tài)下的實現(xiàn)，與國內(nèi)先進有較大的差距，主要體現(xiàn)在負荷及煤比較低，因此在穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)上不斷提高煤比成為我們追求的目標。

2  采取措施

2.1  改善原燃料質(zhì)量

2.1.1  改善焦炭質(zhì)量

焦炭是高爐冶煉的重要燃料，在高爐冶煉中起到熱源、還原劑、滲碳劑以及料柱骨架的作用。隨著風溫水平的提高，高爐熱量收入中，焦炭燃燒所占份額明顯減小，作為還原劑與滲碳劑的功能的部分被噴吹燃料所替代而相對降低，但隨著煤比的提高，爐內(nèi)的焦炭量減少，剩余的焦炭面臨更苛刻的機械化學條件，可以預見，在高煤比時，焦炭從高爐料線到爐缸的下降過程中，會有更嚴重的劣化。焦炭作為料柱骨架的作用更為突出，因此穩(wěn)定焦炭質(zhì)量非常重要[1]。

2.1.1.1  焦炭性能穩(wěn)中提升

隨著高爐冶煉強度不斷提高及焦比下降，導致焦炭在高爐內(nèi)停留的時間延長，焦炭作為骨架的作用進一步強化，焦炭熱性能對爐況的影響更為重要，降低焦炭反應性（CRI）、提高反應后強度（CSR）、改善焦炭質(zhì)量是提高煤氣利用率進而降低燃料比的必要條件。

2016年公司對鐵前系統(tǒng)進行聯(lián)動降本，焦化與高爐積極聯(lián)系，以保高爐穩(wěn)定為原則，在主焦煤供應緊張的大環(huán)境下，焦化廠加強配煤的攻關(guān)力度，引進了進口焦煤，最大限度的滿足高爐需要，保證了焦炭的質(zhì)量的穩(wěn)定性。

2.1.1.2  提高焦炭入爐粒度

爐缸工作狀態(tài)不活躍是長期困擾馬鋼4000m3的問題，焦炭粒度對爐缸的工作狀況起到至關(guān)重要的作用，特別是隨著煤比上升噴煤量增加加劇了焦炭粉化，死料柱粒度變小，對死料柱透氣、透液性產(chǎn)生嚴重影響進而影響爐缸工作狀況。與國內(nèi)同類型高爐相比，焦炭入爐粒度偏小一直是馬鋼4000m3高爐的短板， 2015年A高爐平均焦炭入爐粒度為47.50mm,國內(nèi)4000m3級高爐焦炭入爐粒度大都在50mm左右，這嚴重制約了高爐指標的提升。在總廠的統(tǒng)籌管理下，2016年2月，A爐將新干焦1B、2B焦炭篩板齒間距由25mm改為28mm，調(diào)整后這兩個倉的相對粒度大（50mm左右）的焦炭布到中心，提高了中心死料柱的置換速度及改善爐缸的透氣、透液性，對改善爐缸的工作狀況起到了很好的作用。

2.1.2  提高入爐品味，降低渣比

馬鋼4000m3高爐入爐原燃料條件波動較大，相對同級別高爐入爐品味相對偏低，由于隨著煤比的上升，未燃煤粉帶入的渣比增加造成“概念”渣比升高[2]，按65%的燃燒率計算煤比提高10kg/tFe增加渣比3kg/tFe左右。A高爐采取合理優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、球團礦降硅鋁、燒結(jié)礦降鎂等措施，提高入爐品味，降低渣比，同時規(guī)定及時變料應對原料波動。

球團強化質(zhì)量優(yōu)先的理念，通過調(diào)整配礦比，優(yōu)化原料系統(tǒng)工藝等措施，球團礦Al2O3含量從1.64%下降至的1.33%左右，球團礦SiO2由6.0%下降至5.5%左右。

關(guān)于MgO對燒結(jié)礦強度的影響，觀點不盡相同。但從近幾年國內(nèi)低鎂燒結(jié)發(fā)展的趨勢來看，隨著燒結(jié)礦MgO的降低，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強度沒有惡化。2016年馬鋼新區(qū)燒結(jié)廠對燒結(jié)礦進行了降MgO實踐，由1.93%降至1.8%左右。

通過不斷優(yōu)化燒結(jié)、球團生產(chǎn)工藝，燒結(jié)礦TFe由57.10%提高至57.40%，球團TFe由62.20%提高到62.79%，高爐綜合入爐品位由58.45%提高到58.85%，渣比由310 kg/t下降300 kg/t以內(nèi)。2016年A高爐綜合入爐品味和渣比。

2.2  上下部調(diào)整相適應，優(yōu)化上部裝料制度[3]

上部調(diào)劑必須與下部調(diào)劑相適應。下部調(diào)劑是根據(jù)爐況及原燃料條件來調(diào)節(jié)風口面積、調(diào)整氣流的初始分布來保持中心氣流，保持合理的邊緣氣流，控制合適的回旋區(qū)大小，避免過高或過低的風速及鼓風動能對回旋區(qū)焦炭的影響，實現(xiàn)合理的煤氣流初始分布，通過上下部調(diào)節(jié)達到“上引下吹”的效果。為了提高高爐穩(wěn)定性及煤氣利用率降低消耗，2014年下半年開始逐步取消中心加焦形成平臺加漏斗的布料模式，該模式必須在保證中心的同時保持適當發(fā)展的邊緣氣流，在上部料制調(diào)整的同時下部也進行積極調(diào)整與上部制度匹配，A高爐的風口面積由中心加焦時的0.4503m2逐步調(diào)整到目前的0.4680m2，從操作實績來看，高爐穩(wěn)定性及煤氣利用率均有提升。

2.2.2  優(yōu)化上部布料矩陣

2014年下半年起馬鋼4000m3高爐開始改變思路，上部裝料制度逐步由“中心加焦”模式過渡到“平臺加漏斗”模式，中心加焦便于打開中心，促使中心氣流發(fā)展；同時，推動爐缸“死料柱”的焦炭快速更新，有利于爐缸的活躍。A高爐采用中心加焦的布料模式也曾取得過良好的指標，但是中心加焦模式要求外界原燃料相對穩(wěn)定，當原燃料發(fā)生變化時，尤其是焦炭質(zhì)量變差，爐況穩(wěn)定性受到極大的影響，嚴重時甚至導致爐況失常。平臺加漏斗的布料模式主要優(yōu)勢在于穩(wěn)定中心的同時適當疏松邊緣，在一定程度上防止爐墻黏結(jié)并提高煤氣利用率。改變思路以來，高爐整體穩(wěn)定順行，對外部原燃料條件變化的適應能力明顯變強。

平臺加漏斗布料模式是在保證穩(wěn)定合適中心氣流的前提下適當疏松邊緣，若中心氣流不足，疏松邊緣則會出現(xiàn)邊緣局部氣流，墻體溫度局部上升，熱負荷大幅上升，壓制邊緣則會出現(xiàn)爐墻黏結(jié)，都不利于高爐氣流的穩(wěn)定。A高爐以“穩(wěn)定中心，適當疏松邊緣”為指導思想，對各檔位的負荷和計算落料點位置調(diào)整變化后進行持續(xù)跟蹤，不斷摸索各檔的負荷變化梯度，并結(jié)合理論計算及十字測溫各環(huán)帶的溫度變化找出之間的對應性，為上部調(diào)整提供依據(jù)，找出適合自身原燃料條件的調(diào)整基準，針對外界變化引起的氣流變化，高爐利用對料線、布料角度方法臨時調(diào)整過渡。平臺加漏斗的布料模式下，保持合適穩(wěn)定的平臺寬度及漏斗深度對中心與邊緣氣流的穩(wěn)定及合理分布至關(guān)重要，特別是隨著負荷增加煤比的上升后對邊緣的影響也會變大，平臺不穩(wěn)定更易出現(xiàn)氣流不穩(wěn)定，通過對上部調(diào)整建立趨勢化管理，探索各檔位負荷變化及礦焦角差和礦焦距爐墻的距離，逐步找到了合適的負荷分布及角差和距爐墻距離。為保證中心與邊緣氣流，邊緣負荷不宜高出中心負荷過多，同時煤比上升對邊緣氣流影響加大，加大角差及減小礦焦距邊距來調(diào)整中心與邊緣氣流的分配相對合適穩(wěn)定但調(diào)整幅度不能過大，漏斗區(qū)域負荷適當加重來穩(wěn)定控制次中心溫度保持中心氣流的集中、中心不過大；結(jié)合之前休風料面來看，平臺寬度較窄只有1m左右（平臺面積占爐喉面積的35%左右），氣流易受外界條件的影響而影響負荷及煤比的提高，因此，在調(diào)整操作上開始圍繞穩(wěn)定邊緣及找到合適平臺寬度及位置，料線在1.35m狀態(tài)下結(jié)合理論計算，隨煤比上升逐步外揚角度，拓寬礦石平臺寬度，礦石平臺寬度由8.5°逐步拓寬至 8.9°，摸索焦礦最外角的位置，調(diào)整各檔之間的角差使平臺寬度穩(wěn)定在1.2m左右（平臺面積占爐喉面積的42%左右）的位置。2016年A高爐上部布料矩陣主要調(diào)整過程。

2.2.2  擴大礦批

批重對爐料分布的影響是所有裝料制度參數(shù)中最重要的。批重決定爐內(nèi)層狀結(jié)構(gòu)的厚度，批重越大、料層越厚，軟熔帶每層“氣窗”面積越大，高爐將因此改善透氣性。批重越大，整個料柱的層數(shù)減少，因此界面效應減少。界面效應給高爐布料帶來的缺陷是明顯的：首先，它破壞了爐料的層狀結(jié)構(gòu)，使布料操作復雜化；其次，由于礦、焦的互相作用，界面上的混合層是難以避免的，它對料柱的透氣性會有不同程度的不利影響，減少界面效應有利于改善高爐透氣性。當噴煤水平越來越高時，出現(xiàn)了是否存在最小焦層厚度的問題，以及如果存在會是多少的問題。一般來說，從實際生產(chǎn)觀察，在高爐爐喉的礦層不應超過70-80cm，焦層不應小于32cm[3]。綜合考慮馬鋼的原燃料條件，2016年A高爐礦批由100t逐步擴至110t，提高煤比降低焦比的同時，擴礦批選擇焦批不動，保證爐腰焦層厚度不低于20cm（爐喉焦層厚度不低于40cm）。

  通過以上調(diào)整，A高爐逐步獲得了穩(wěn)定合適的兩道煤氣流分布，煤氣利用率由48.5-49%水平提高至49-49.5%水平。

2.3  提高煤粉燃燒率

改善煤粉燃燒狀態(tài)是改善料柱透氣性，提高煤粉置換比、降低燃料比的關(guān)鍵，主要通過優(yōu)化鼓風參數(shù)、熱補償、改善煤粉粒度組成等措施實現(xiàn)[5]；馬鋼4000m3高爐風溫基本穩(wěn)定在1200-1220℃水平，富氧率2.5-3.0%的水平，理論燃燒溫度2220-2300℃。馬鋼的富氧率在同級別高爐中是偏低的水平，低煤比條件下限制性不明顯，但隨著煤比的上升低富氧率的限制性就會越來越明顯，就目前狀況來看煤比達到160kg/tFe（燃料比500 kg/tFe，噴吹煤量60t/h以上），氧過剩系數(shù)只有1.06左右處于低水平影響煤粉燃燒，煤比繼續(xù)上升將會影響更嚴重，富氧率有待進一步提高。隨著煤比達到150 kg/tFe以上，進一步優(yōu)化噴煤制粉，改善煤粉粒度，煤粉粒度<200目的比例由原來的74%左右提高到77%以上，改善煤粉燃燒狀態(tài)。

2.4 細化操作，加強管理 

2014年開始在操作控制管理上創(chuàng)造性的建立了高爐體檢預警及順行體系，通過對歷史數(shù)據(jù)的總結(jié)回歸對高爐主要參數(shù)建立了管理控制界限，在日常操作中嚴格按照控制目標進行操作控制管理，形成目標值管理控制，為調(diào)整應對提供數(shù)字化、量化標準。為了強化過程體檢的效果，建立“每日體檢PDCA”驗證表，從現(xiàn)狀分析、原因分析、應對措施、結(jié)果驗證、下一步操作方針五個方面完成對每日爐況的PDCA過程控制，保證每一步調(diào)整有理有據(jù)，有結(jié)果有分析。

成立了各個分廠的相關(guān)技術(shù)組，主要負責技術(shù)方面的總結(jié)攻關(guān)，作為高爐體系的一部分，建立各自部分的過程控制標準，加強過程控制管理；各個技術(shù)組之間通過交流溝通，信息共享，共同提高自身的過程控制水平，為提高高爐的過程控制起到很好的作用。

針對外部條件變化對高爐的影響，建立了各類操作應對預案及管理辦法，在外界條件變化及事故突發(fā)的情況下，高爐操作者嚴格按照操作預案執(zhí)行，操作者在處理時做到處理 “心中有數(shù)，腦中有路”，作出最快最準確的應對，減少高爐受外部條件影響程度，保證高爐在外部因素影響下平穩(wěn)過渡。

3  取得效果

通過改善焦炭質(zhì)量、提高入爐品味降低渣比、優(yōu)化上部裝料制度、提高煤粉燃料率、細化操作、加強管理等措施，A高爐在燃料比小幅下降的前提下，煤比由130kg/tFe提高至157kg/tFe，高爐各項經(jīng)濟技術(shù)指標均有所提升。

4  結(jié)語

（1）高效、低耗、穩(wěn)定順行是高爐生產(chǎn)的目標。提高煤比是個系統(tǒng)工程，整個鐵前系統(tǒng)需要聯(lián)動降本，保證高爐的長周期穩(wěn)定順行。

（2）在不打破原有原燃料保供條件下，轉(zhuǎn)變思路調(diào)整部分焦炭篩齒間距提高焦炭粒度，加快中心料柱的置換速度，改善爐缸工作狀況、提高中心氣流穩(wěn)定性，對指標提高創(chuàng)造有利條件。

（3）裝料制度上對平臺加漏斗模式的把控水平不斷提高，建立上部制度與氣流相關(guān)參數(shù)的趨勢跟蹤管理，為不斷探索調(diào)整優(yōu)化提供有利支撐。

（4）高爐技術(shù)組成員分別跟蹤不同的數(shù)據(jù)，建立自己的數(shù)據(jù)庫形成趨勢管理，發(fā)現(xiàn)異常及時匯報預警，對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行整理分類，找到其相關(guān)性因素，不斷完善體檢制度，為高爐的高指標的穩(wěn)定順行提供數(shù)據(jù)依據(jù)和理論支撐。

5  參考文獻

[1]周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2002:72

[2]朱錦明.寶鋼高爐200kg/tFe 以上噴煤比的實踐[J].煉鐵,2005,24（增刊）:36-40

[4]（荷）馬丁﹒戈德斯等著，沙永志譯.現(xiàn)代高爐煉鐵[M].第3版. 北京：冶金工業(yè)出版社,2016:93-94.

[]惠志剛,丁暉. 馬鋼新區(qū)4000m3高爐提高煤比實踐[J].煉鐵,2009,28(4):26-29