供稿|陳奎，劉志朝，牟川福 / CHEN Kui，LIU Zhi-chao，MOU Chuan-fu

邯寶2號(hào)3200 m3高爐于2009年4月21日點(diǎn)火開(kāi)爐，4月26日利用系數(shù)即達(dá)2.0以上，實(shí)現(xiàn)了較快的達(dá)產(chǎn)記錄。開(kāi)爐以來(lái)，2號(hào)高爐操作者一直致力實(shí)施降焦增煤的技術(shù)攻關(guān)。通過(guò)總結(jié)大型高爐不同冶煉條件下的生產(chǎn)特點(diǎn)，施行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)制度，優(yōu)化大型高爐日常操作管理，克服了原燃料劣化條件，在長(zhǎng)期保持燃料比500 kg/t左右的情況下，實(shí)現(xiàn)了高爐焦比低于310 kg/t、煤比達(dá)到150 kg/t以上的低燃耗生產(chǎn)。

高爐降焦增煤

從高爐實(shí)施去“中心焦”到“平臺(tái)+漏斗”的裝料模式后，2號(hào)高爐爐況發(fā)生了根本性的變化，各項(xiàng)指標(biāo)有了大幅提升，爐況穩(wěn)定順行周期變長(zhǎng)，煤氣利用率提高到50%以上，焦比降至330 kg/t，燃料比降到510 kg/t以下。2011年以后，邯鋼邯寶公司鐵前焦化系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)柳林焦煤配比由22%逐步降至5%，配吃烏海高硫煤，其他高硫煤配比也大幅提高，隨著配煤結(jié)構(gòu)的調(diào)整，焦炭中灰分、硫分大幅升高，對(duì)高爐順行造成了巨大的影響。

由于原燃料質(zhì)量的降低，爐況不接受高風(fēng)速、高動(dòng)能操作，高爐爐況波動(dòng)頻繁，為了穩(wěn)定爐況，促進(jìn)順行，高爐在氣流紊亂的情況下往往采取兩種措施，一是料制上適當(dāng)壓邊，突出中心；二是減小礦批或加焦批，或同時(shí)減礦批加焦批，減輕焦炭負(fù)荷“退守”。

總之，高爐在爐況穩(wěn)定的情況下，分步加負(fù)荷，能夠爭(zhēng)取指標(biāo)；波動(dòng)的時(shí)候，采取“退守”保爐況，指標(biāo)又退步。整體平衡下來(lái)，高爐順行雖然得以維持，但煤比、焦比等主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)大幅下滑，這是困擾高爐生產(chǎn)的一大問(wèn)題。因此，要實(shí)現(xiàn)較低燃料比條件下降焦增煤的低燃耗生產(chǎn)必須滿足爐況穩(wěn)定順行這一充分條件。

實(shí)施降焦增煤的措施

隨著對(duì)大型高爐操作的認(rèn)識(shí)和煉鐵廠全面實(shí)施“精細(xì)化管理”以及創(chuàng)新操作管理理念的落實(shí)，2號(hào)高爐面對(duì)現(xiàn)有劣化趨勢(shì)的原燃料條件，以爐況穩(wěn)定順行為基礎(chǔ)，采取了一系列操作調(diào)整，在現(xiàn)有冶煉條件下，通過(guò)控制高爐合適的入爐送風(fēng)比、控制合理的爐腹煤氣量和煤氣量指數(shù)等操作理念的應(yīng)用，優(yōu)化高爐工藝操作，實(shí)現(xiàn)了高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行、較低燃料比條件下的指標(biāo)改善效果。

加強(qiáng)原燃料管理

原燃料客觀條件是大量低價(jià)料入爐，礦石品位整體下降、渣量增大；爐料結(jié)構(gòu)中比例占70%~75%的燒結(jié)礦品位降低、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度不穩(wěn)定；焦化產(chǎn)能不能適應(yīng)高爐需要，大量使用性能不穩(wěn)定的外購(gòu)焦，干焦配比波動(dòng)大，同時(shí)由于降成本需要，優(yōu)質(zhì)焦煤配比大幅降低，自產(chǎn)干熄焦炭性能降低；占15%~20%的生礦含粉率大，粘粉多等等，對(duì)爐況的操作穩(wěn)定帶來(lái)困難。

(1) 實(shí)施延伸管理，把握原燃料源頭質(zhì)量，尤其了解含鐵料成分波動(dòng)情況；量化振料時(shí)間，規(guī)定了原燃料最大備料速度控制參數(shù)：外購(gòu)焦為15 kg/s、干焦為20 kg/s、小燒為30 kg/s、大燒為40 kg/s，在保證了不虧料情況下，改善了篩分效果，最大限度減少入爐粉末；優(yōu)化排料順序，各種爐料混合平鋪，在排料過(guò)程中，不同料種在不同位置有不同的比例，達(dá)到滿足爐內(nèi)平臺(tái)穩(wěn)定的要求。

(2) 由于燒結(jié)礦品位降低幅度較大，渣鐵比大幅度提高，高爐下部透液性變差，煤氣流阻力增大，嚴(yán)重制約了高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的提升。廠部要求燒結(jié)車間穩(wěn)定生產(chǎn)秩序，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整混勻料冶金廢料及各種除塵灰的配比；提高燒結(jié)礦粒度均勻程度，滿足整粒要求；燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率97.5%、FeO%含量7%~9%、轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度≥80%合格率大于80%、綜合合格率90%等改善燒結(jié)礦性能措施，滿足了2號(hào)高爐爐況的透氣性和順行性要求。

(3) 2高爐煤氣流波動(dòng)很大程度來(lái)源于爐缸透氣透液性差，引起一次分布的變化，主導(dǎo)了二、三次煤氣分布的調(diào)整，造成爐況不穩(wěn)定。因此，保持較好的焦炭冷、熱強(qiáng)度是穩(wěn)定爐況、提高煤比降低焦比的重要因素。2號(hào)高爐焦炭性能控制標(biāo)準(zhǔn)是M40≥87%、M10≤7%、CSR≥68%、CRI≤23%，能夠滿足降焦增煤要求。

上下部制度的調(diào)整

通過(guò)對(duì)裝料制度和送風(fēng)制度的摸索調(diào)整，上下部制度達(dá)到相對(duì)平衡的局面，高爐爐況能夠適應(yīng)較大的風(fēng)量，入爐風(fēng)量由5700 m3/min增加到6050~6150 m3/min、實(shí)際風(fēng)速達(dá)到260~270 m/s、鼓風(fēng)動(dòng)能達(dá)到150~160 kJ/s，隨著強(qiáng)化，高爐產(chǎn)能得到提高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也取得了進(jìn)步。

由于外圍原燃料條件變差，高爐在大風(fēng)量入爐條件下，爐況穩(wěn)定性變差，高爐指標(biāo)嚴(yán)重下滑。為適應(yīng)原燃料條件劣化的客觀現(xiàn)實(shí)，2號(hào)高爐先是通過(guò)對(duì)布料擋位、布料角度、批重和對(duì)應(yīng)料線的不斷摸索和調(diào)整，靠布料優(yōu)化了平臺(tái)加漏斗的料面形狀：確立了礦、焦最大角度為41°~41.5°、礦最小角度為32°~32.5°、焦最小角度為29°~29.5°、爐料最大角度落點(diǎn)離爐墻300~500 mm、料線(1.2±0.2) m、礦石在爐喉的厚度600~800 mm、焦炭在爐喉的厚度≥500mm、焦炭在爐腰的厚度≥200mm、焦批≥17.8t的控制區(qū)間。微調(diào)基礎(chǔ)布料矩陣：，礦石角差由9°調(diào)整為6°，礦焦同時(shí)往外移，控制爐料距離爐喉鋼磚0.2~0.4 m，中間環(huán)帶平臺(tái)寬度1.0~1.5 m，漏斗深約1.5 m。實(shí)現(xiàn)了突出中心、適當(dāng)抑制邊緣，兼顧中間環(huán)帶合適煤氣量比例分配的分布效果，既保證了較高的煤氣利用率，又提高了抗干擾能力，促進(jìn)了煤氣流的穩(wěn)定。

爐缸初始煤氣流分布是基礎(chǔ)，主導(dǎo)煤氣流二、三次分布，保證上下部制度的合理匹配，是保證煤氣流分布順暢、穩(wěn)定和獲得高煤氣利用率的關(guān)鍵。2號(hào)高爐在穩(wěn)定基礎(chǔ)布料矩陣和布料角度的基礎(chǔ)上，調(diào)小送風(fēng)比至1.7~1.8之間，控制入爐風(fēng)量在5800~5950 m3/min區(qū)間，提出在原燃料質(zhì)量有保證的情況下，送風(fēng)比控制在上限水平，在原燃料質(zhì)量降低的情況下，送風(fēng)比控制在下限水平；適當(dāng)擴(kuò)大風(fēng)口面積至0.4247 m2，控制實(shí)際風(fēng)速在245~260 m/s、鼓風(fēng)動(dòng)能在135~150 kJ/s，爐腹煤氣量由7950 m3/min以上降至7800 m3/min左右，提高富氧率至2.0%以上保持產(chǎn)量平衡。調(diào)整部分風(fēng)口長(zhǎng)度由643 mm到663 mm，助推爐況的穩(wěn)定和透氣性改善。根據(jù)當(dāng)前原燃料條件和上下部制度匹配控制實(shí)踐，結(jié)合產(chǎn)能均衡穩(wěn)定的要求，2號(hào)高爐提出了爐腹煤氣量在7650~7850 m3/min、煤氣量指數(shù)不超62.5 m/min的控制要求，在原燃料條件有保證的情況下可以控制在62.5 m/min和7850 m3/min以上；在原燃料條件降低的情況下?tīng)t腹煤氣量指數(shù)和爐腹煤氣量控制在62.5 m/min和 7850m3/min以下。

通過(guò)上下部制度的合理調(diào)整，爐體水溫差波動(dòng)區(qū)間變窄，表明高爐煤氣流分布穩(wěn)定合理，爐況穩(wěn)定性越來(lái)越好，抗干擾能力越來(lái)越強(qiáng)，為實(shí)現(xiàn)較低燃料比生產(chǎn)條件下的指標(biāo)改善提供了保證。

提高煤粉的燃燒率

富氧噴煤、以煤代焦對(duì)高爐有明顯的間接效益，而煤粉燃燒性的好壞，預(yù)示著噴入高爐的煤粉在風(fēng)口區(qū)能否完全燃燒，它直接影響煤粉的置換比。煤粉完全燃燒與否，與煤種、煤粉的成分和粒度有關(guān)，并且與鼓風(fēng)參數(shù)如氧濃度、風(fēng)溫等有密切關(guān)系。

(1) 通過(guò)對(duì)高爐用煤理化試驗(yàn)表明，煤粉的燃燒率隨揮發(fā)分含量的升高呈上升趨勢(shì)。單純從煤粉燃燒率的角度看，煤粉中灰分含量升高燃燒率呈下降趨勢(shì)。試驗(yàn)還表明，影響置換比最主要的因素是煤粉含碳量，其在67%~70%之間變化時(shí)，含碳量每增加1%，置換比可提高0.15左右。因此，高爐在噴吹煤的選擇上綜合考慮了煤粉的煤質(zhì)指標(biāo)， 2號(hào)高爐配煤結(jié)構(gòu)中煙煤比例在45%~52%，混合煤灰分控制在8%~10%，揮發(fā)分20%~24%，煤粉含碳量68%~72%，能夠有效提高燃燒率，煤粉置換比在0.785~0.861之間。

(2) 固定風(fēng)溫1200℃，控制綜合加濕用量在5~15 g/m3，保證理論燃燒溫度在2100~2300℃，達(dá)到增加單位時(shí)間煤粉燃燒量的效果，未燃煤粉相對(duì)減少，從而提高置換比。

(3) 富氧對(duì)煤粉燃燒有著重要的促進(jìn)作用，適當(dāng)增加富氧率，有利于改善加大煤量后煤粉的燃燒。高爐在要求產(chǎn)能均衡的冶煉條件下，富氧率逐步由1.4%提高至2.0%。

(4) 通過(guò)噴煤系統(tǒng)自動(dòng)控制研發(fā)，噴吹設(shè)備工藝的優(yōu)化，噴吹操作程序的改進(jìn)，操作方式的優(yōu)化，不僅實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)全自動(dòng)噴煤，而且噴煤均勻率、穩(wěn)定率達(dá)到了95%以上。

渣鐵處理管理

渣鐵處理能力差，尤其是連續(xù)渣鐵排放差，會(huì)對(duì)爐況的穩(wěn)定順行帶來(lái)極不利的影響，2號(hào)高爐本著“均衡穩(wěn)定、安全有效”的原則，為適應(yīng)渣量大、渣比高的實(shí)際情況，對(duì)爐前渣鐵處理制定了量化指標(biāo)，并固化成制度出鐵模式，助推了高爐持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

采用鋼釬維澆注料澆注鐵口泥套，杜絕了鐵口冒泥現(xiàn)象。運(yùn)用打泥自動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)爐況基礎(chǔ)，調(diào)整打泥量，確保了鐵口深度穩(wěn)定合格。消除每爐鐵理論鐵量、估計(jì)鐵量和實(shí)際鐵量的偏差，提高2號(hào)高爐渣鐵處理能力，有效避免了憋渣憋鐵對(duì)爐況的影響。

出鐵場(chǎng)有4個(gè)鐵口，采用2用2備制，根據(jù)安全通鐵量決定倒場(chǎng)安排。高爐制定了詳細(xì)的“爐前鐵口倒場(chǎng)操作法”，保證了倒場(chǎng)期間爐內(nèi)、爐外的穩(wěn)定協(xié)調(diào)。

量化渣鐵處理過(guò)程，對(duì)每爐鐵的出鐵間隔時(shí)間、鉆頭大小、鐵口深度、出渣間隔時(shí)間、鐵水流速、堵口打泥量、打泥壓力等指標(biāo)制定了量化標(biāo)準(zhǔn)：①出鐵間隔0~10 min；②鐵口深度3500~3700 mm；③出鐵流速5.6~6..0 t/s；④下渣來(lái)渣時(shí)間≤20 min；⑤出鐵時(shí)間100~120 min； ⑥出鐵次數(shù)10~13 次/d；⑦打泥壓力1500~2000 kN；⑧打泥量200~250 kg/次；⑨鉆頭使用直徑55 和60 mm兩種；⑩由于出鐵流速慢、下渣來(lái)渣時(shí)間超過(guò)40 min規(guī)定時(shí)間，要重疊出鐵。

針對(duì)渣鐵處理量化標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行了一系列技術(shù)改造。比如開(kāi)口機(jī)增設(shè)霧化裝置、更換性能更加優(yōu)良的鑿巖機(jī)、開(kāi)發(fā)爐前打泥智能系統(tǒng)等等，提高了渣鐵處理能力。

結(jié)束語(yǔ)

爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行是實(shí)現(xiàn)低燃耗生產(chǎn)的充分條件。降焦增煤實(shí)施能夠彌補(bǔ)自產(chǎn)干焦的不足，利于干焦配比的穩(wěn)定和提高，減少使用外購(gòu)焦品種和比例，促進(jìn)爐況穩(wěn)定和指標(biāo)改善。不過(guò)分追求煤比“數(shù)量”，達(dá)到焦比、煤比、燃料比的最優(yōu)平衡，實(shí)現(xiàn)低燃耗生產(chǎn)效益最大化。