宋  杰  李名華

（萍安鋼公司  湘東煉鐵廠）

摘  要  萍鋼為提高高爐經濟技術指標，通過對4號高爐采取強化原燃料管理、優化高爐操作制度、改進噴吹煤質量、低風溫情況下高富氧操作和控制一定的氧過剩系數等措施，使得4號高爐煤比得到大幅度提高，2020年9月份以后煤比達到160kg/t以上。其中，2021年1月份煤比為175kg/t。

關鍵詞  提高煤比  低風溫  高富氧

1  前言

萍鋼4號高爐（450 m3）于2010年11月建成投產。自2015年以后隨著淘汰產能推進，萍鋼自產焦及三臺燒結機相繼停產，原燃料結構及質量不斷下滑。焦炭全部采用外購焦，機燒配比僅能維持60%，塊礦比例高達19%，另外球式熱風爐蓄熱球已使用4年以上，蓄熱球板結嚴重，蓄熱能力下降，風溫近期已不足1000℃。爐況雖順，但指標劣化，產能下降，煤比水平整體偏低，長年噸鐵煤比都在140 kg/t以下，對生產成本造成較大的影響。經分析認為，造成這種問題的主要原因是高爐操作思想未能及時跟進，滿足于順行、低產、高消耗。2020年根據4號高爐冶煉條件，不斷總結操作經驗，積極攻關，實現了高爐在爐況順行的基礎上通過優化各項影響提高煤比的技術措施，使噴煤比逐步提高至噸鐵175kg水平。

2  提高煤比的措施

2.1  加強原燃料管理

精料是高爐取得穩定順行的基礎，也是實現大噴煤強化冶煉的基本條件。2015年以后4號高爐精料水平逐步呈下降趨勢，入爐綜合品位降至55%，渣比上升至390 kg/t。同時，使用高鋅原料冶煉，鋅負荷長期在2.0kg/t以上。為緩解原燃料質量劣化給高爐爐況的穩定順行造成的不利影響，主要采取了以下措施：

（1）對燒結工序提出要求，入爐燒結礦轉鼓強度不得低于74%，含粉不得高于5.0%，并盡量保持化學成分穩定。（2）在焦炭使用方面，盡量穩定各種外購焦配比，不能隨意變更。（3）及時掌握原燃料質量信息變化，自動辦公軟件MES系統隨時更新原燃料質量信息，并形成最新配料單，提醒工長配料是否需要調整。（4）加強篩網管理。加強對槽下篩網的監控，對發現斷齒及磨損較大的篩網及時更換處理，同時要求每2h清理一次篩網，雨天清理篩網次數增加，保證篩分效果。塊礦與熱球混合使用，改善塊礦篩分效果。（5）嚴格控制礦石、焦炭過篩速率，全部控制在＜10 kg/s，保證篩分效果，減少入爐粉末。（6）加強倉位管理，生產時為避免倉位落差大而造成爐料破碎粉化現象，要求高爐各料倉倉位不低于0.7倉。

2.2  優化高爐操作制度

應用合理的上下部調劑手段，同時兼顧熱制度及造渣制度，保持四大制度相互適應，是爐況順行，并提高煤比得以強化的基本保障。

（1）下部制度的優化。汲取多年的經驗教訓，4號高爐改變了大風口、長風口操作的理念，改用短風口，較小風口面積，使用大風量來活躍高爐爐缸、兼顧中心的操作指導思想。風口長度由340mm縮短到320mm，風口面積由0.135m2縮小到0.123m2，風量由1600m3/min提高到1650m3/min 左右，爐腹煤氣量由 85m/min以下提高到90m/min以上。經過半年多的生產實踐，4號高爐抗外界干擾的能力增強，爐缸工作狀況逐步改善，爐況長期穩定性得以提高。2020年下半年，隨著噴煤比的大幅度提高，4號高爐始終保持爐腹煤氣量指數在90m/min 左右操作，有效保證了高煤比條件下爐況穩定運行的能力，尤其爐缸工作狀況良好。

（2）上部制度的優化。匹配好上下部制度，可達到煤氣流分布合理、爐況穩定順行、煤氣利用改善的目的。上部采用大角度超多環布料，礦角38*2 36*2 34*2 31.5*2 29.5*2，焦角39*2 37*2 34.5*2 31.5*2 27*2，在擴大礦石角度、增加布料檔位的過程中，煤氣利用逐步上升。隨著焦炭負荷的增加，擴大礦批保證了焦窗厚度，減少了混合料層的界面效應，同時采用高頂壓操作，爐頂壓力由155kPa提高到165kPa，消弱了大風量、高渣比、高煤比操作帶來的高壓差效應。4號高爐礦石批重已增至17.5t，裝料制度基本在基準布料矩陣上微調，確保了高煤比條件下煤氣流分布的合理性。

（3）穩定適宜的爐溫及渣系控制。充足穩定的爐溫及良好的渣系是保證高煤比條件下爐況穩定順行的基本前提。生產中4號高爐[Si]含量控制在0.40%～0.60%，鐵水溫度1470～1490℃?？紤]到4號高爐渣比較高，生產時在保證四元堿度基本穩定的情況下，控制爐渣二元堿度處于下限水平（1.20左右），這在不影響爐渣脫硫能力的同時，改善了爐渣流動性能，緩解了渣比高的負面影響，在操作過程中做到“微調、早調、少調”，提高爐溫、堿度的穩定性，對爐況穩定順行、提高噴煤比操作起到了積極作用。

2.3  優化噴吹用煤

高爐噴吹用煤應能滿足高爐工藝的要求，有利于擴大噴煤量和提高置換比，達到經濟噴煤的目的。 

（1）優化無煙煤質量。高爐噴吹煤粉主要質量指標有灰分、揮發分、硫含量等?；曳指邥垢郀t渣量增加，不利于煤比的提高，而且置換比降低，達不到經濟噴煤的效果，無煙煤灰分控制在13% 以內。通常采用含碳量高、發熱值高、硫低的無煙煤可獲得良好的噴吹效果。高爐增加煤比后，噴煤制粉能力必須滿足高爐需要，適當提高煤粉可磨系數。

（2）控制好煤粉細度及水分。適宜的煤粉細度及水分，有利于煤粉充分燃燒，提高煤粉利用率和置換比，減少未燃煤的不良行為，同時還防止煤粉過細導致煤粉過早渣化堵塞煤槍的發生，改善噴煤的作業環境。萍鋼4號高爐混合煤粒度＜0.074mm占80%左右，水分控制在1%以內。 

2.4  低風溫情況下高富氧操作

風溫是活躍爐缸最經濟的重要熱源，也是影響煤粉燃燒率的關鍵。隨著高爐噴吹煤量的加大，必須跟上熱補償，而最直接最經濟的熱量來源就是風溫。雖然低風溫是當前萍鋼4號高爐生產的不利因素，但不是制約提高煤比的限制性環節。為提高煤粉的燃燒效果，全風溫操作的情況下，小時富氧量由5000m3/h提高到6500m3/h，一方面加速了煤粉的燃燒，降低了未燃煤的不良效應，提高了煤粉的利用率；另一方面解決了煤比提高后理論燃燒溫度降低的問題。

2.5  保證較高的氧過剩系數

為充分提高煤粉的燃燒效果，行業標準氧過剩系數不應低于1.15。因為煤粉中碳的氣化速度與氣相中氧的濃度成正比，隨著氧濃度的提高，將加快氧向碳表面的擴散速度，使反應速度加快，煤粉燃燒率提高。萍鋼4號高爐富氧率控制在5.0-5.5%左右，計算結果表明，在目前煤比175kg/t的情況下，氧過剩系數能保證在1.25的較高水平。

2.6  控制好理論燃燒溫度

理論燃燒溫度過低或過高對高爐冶煉都沒有好處。理論燃燒溫度過低，會造成爐缸熱量不足，煤粉燃燒不完全，煤粉利用率降低，未燃煤增加惡化料柱透氣性、透液性，對保持爐況順行、進一步提高煤比操作不利。過高的理論燃燒溫度雖然能使煤粉燃燒更加完全，但引起高爐下部壓降增加，甚至發生懸料的危險，最終導致爐況不順，很難保持高煤比操作。為此，4號高爐在富氧率5.0-5.5%和全風溫操作的情況下，保持理論燃燒溫度介于2100～2150℃，以達到穩定爐況，促進大噴煤的效果。

2.7  保證風口均噴、勻噴

在一定送風條件下，鼓風含氧量是固定的，分擔到每個風口的含氧量也是一定的。若噴槍受堵塞或不噴吹，將造成其他風口煤量增加，氧過剩系數降低，一方面導致煤粉燃燒率大幅降低，未燃煤增多，惡化高爐順行，另一方面造成爐缸初始煤氣流分布變化較大，引起爐況失衡。因此，隨著噴煤的提高，保證風口均噴、勻噴顯得非常重要。高爐生產中除了噴煤工按時檢查煤槍噴吹狀況外，一方面確保送風風口全噴煤，另一方面校正噴槍位置，避免磨風口現象。 

2.8  強化出鐵管理

在渣鐵處理方面，加強爐前對鐵口的維護，保證鐵口合格率，提高出鐵正點率，及時出凈渣鐵 ，避 免渣鐵不凈引起熱制度波動 ，影響爐況順行。（1）選擇質量較好的炮泥，統一三班打泥量，保證鐵口合格率。（2）日出鐵爐次由17爐增加至18爐，為增加富氧，提升煤比創造條件。（3）及時對罐，出鐵間隔時間控制在30分鐘以內，出鐵前后料速均勻才是出鐵正常的標志。

2.9  高煤比操作休復風應對

萍鋼4號高爐提高煤比后，遇到短期休風或長期休風，不需要在休風前進行提前停煤或低煤比操作，待爐前渣鐵排放干凈，準備休風時，同時停煤停氧即可。復風后，只要爐況順行，料線正常開始走動，迅速恢復噴煤、富氧，按照正常煤比操作。高爐休復風操作，不刻意降低煤比操作，更有利于參數穩定，促進爐況快速恢復。

2.10  提高煤比過程進行效果評價

提高煤比的過程也是效果不斷評價的過程，為進一步提高煤比提供依據。主要評價方法：（1）爐況順行穩定，氣流分布合理，爐缸工作活躍。（2）計算噴煤置換比在0.70以上，提高煤比能夠降低生鐵成本。（3）計算理論燃燒溫度及氧過剩系數在正常范圍。（4）布袋灰碳含量無明顯上升趨勢，控制在20%以內。

2.11  效果

萍鋼4號高爐通過采取多項措施，實現了高煤比操作，2020年9月份以后煤比保持在160kg/t以上，2021年1月份煤比水平高達175kg/t，高爐利用系數呈上升趨勢。

3  結語

（1）原燃料質量較差，爐料結構不合理，努力做好精料入爐工作，是確保爐況穩定順行，提高煤比強化冶煉的基礎。 

（2）采取合適的上下部調劑，兼顧適宜的熱制度及造渣制度，保持各制度相互適應，達到煤氣流分布合理、爐缸活躍、爐況穩定順行的目的，為實現提高煤比、降低燃料比操作的提供條件。

（3）改進煤粉質量，在低風溫情況下，控制好氧過剩系數及適宜的理論燃燒溫度等關鍵技術環節，是進一步提高煤比的重要手段。

（4）做好基礎性管理工作，強化爐前出渣鐵，提高煤比過程進行效果評價，等為提高煤比操作提供了有力保障。

4  參考文獻

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[2] 王筱留.高爐生產知識問答[M].北京：冶金工業出版社，2005.

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