劉寶洋

(河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司)

宣鋼4號(hào)高爐裝料制度調(diào)整實(shí)踐

劉寶洋

(河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司)

宣鋼4號(hào)高爐(1 800 m3)依據(jù)自身的操作爐型，通過幾年時(shí)間不斷的實(shí)踐與總結(jié),選擇適合自身的最佳裝料制度，實(shí)現(xiàn)了高爐長期穩(wěn)定順行，燃料比大幅度降低，降低了生鐵成本，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

高爐 裝料制度 實(shí)踐

0 前言

宣鋼4號(hào)高爐有效容積1 800 m3。宣鋼4號(hào)高爐建設(shè)應(yīng)用了一系列新技術(shù)：如日本NDK炭磚+瑞爾(法國)陶瓷杯爐缸結(jié)構(gòu)、薄壁爐墻+銅冷卻壁+鑄鐵冷卻壁+軟水密閉循環(huán)的冷卻結(jié)構(gòu)、新嘉恒渣處理技術(shù)、國產(chǎn)竄罐無料鐘爐頂，環(huán)縫洗滌煤氣清洗工藝等先進(jìn)技術(shù)，為宣鋼4號(hào)高爐創(chuàng)造先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)高效、長壽、節(jié)能、環(huán)保奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 高爐現(xiàn)狀

宣鋼4號(hào)高爐的特點(diǎn)是較大爐缸容積，采用矮胖型爐型，較小爐身及爐腹角，加深死鐵層深度等方面技術(shù)。高爐一共26個(gè)風(fēng)口，分東西方向2個(gè)出鐵口，沒有渣口。高徑比Hu/D=2.41。高爐為矮胖型，這種爐型由于爐缸直徑較大，高爐中心不易吹透，而邊緣氣流卻極易發(fā)展。并且宣鋼4號(hào)高爐入爐原料條件較差，長期大量配吃外購焦，外購球團(tuán)，塊礦，這些原料的物理及化學(xué)冶金性能極不穩(wěn)定，使得邊緣氣流不易控制，爐體溫度波動(dòng)幅度較大，宣鋼4號(hào)高爐根據(jù)上料設(shè)備特點(diǎn)和原燃料的物理及化學(xué)冶金性能以及其在高爐內(nèi)分布狀況特點(diǎn)，選擇合理適合宣鋼4號(hào)高爐裝料制度是保證高爐爐況穩(wěn)定順行基礎(chǔ)。

2 高爐布料矩陣調(diào)整過程

布料矩陣調(diào)整過程分為三個(gè)階段：第一階段兼顧中心和邊緣兩股氣流；第二階段中心加焦疏導(dǎo)中心氣流；第三階段穩(wěn)定邊緣氣流，調(diào)整中心氣流達(dá)到爐況順行。

2.1 第一階段調(diào)整

第一階段2012年4月中修開爐到2012年12月18日兼顧中心和邊緣兩股氣流同時(shí)發(fā)展?fàn)t況表現(xiàn)情況，這段時(shí)間的高爐布料矩陣調(diào)整及高爐主要指標(biāo)分別見表1和表2。

表1 第一階段布料矩陣調(diào)整

表2 宣鋼4號(hào)高爐2012年主要指標(biāo)

開爐前期，宣鋼公司為保證宣鋼4號(hào)高爐順利開爐做了大量工作，精心準(zhǔn)備開爐原料：高強(qiáng)度，高品位燒結(jié)礦，高品位自產(chǎn)球團(tuán)，全自產(chǎn)冶金濕焦。2012年4月6日4號(hào)高爐順利點(diǎn)火開爐，12日高爐日產(chǎn)達(dá)到4 228 t、焦比351 kg、煤比143 kg。此次開爐，我們是按照爐缸凍結(jié)來處理的，在操作制度進(jìn)行大膽突破和嘗試大礦批技術(shù)，效果顯著。此次4號(hào)高爐開爐是宣鋼歷史上首次大高爐在沒有放殘鐵的情況下中修開爐，并實(shí)現(xiàn)快速達(dá)產(chǎn)，焦比降低幅度快，開爐第四天高爐計(jì)算焦比降至360 kg以下，4號(hào)高爐用四天的時(shí)間完成了公司其他高爐開爐后4個(gè)月才能達(dá)到的焦比指標(biāo)。高爐爐況表現(xiàn)壓量關(guān)系平穩(wěn)爐況順行較好，風(fēng)壓一直維持在330 KPa左右，且料柱透氣性較好，高爐透氣性指數(shù)一直在215左右。6月焦比較低，燃料比偏高，煤氣利用率較低，邊緣氣流略有波動(dòng)，熱負(fù)荷在20 000 kcal/h，產(chǎn)量較低。為改善經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，爐內(nèi)通過疏通中心氣流來穩(wěn)定邊緣氣流，7月邊緣氣流逐步穩(wěn)定，熱負(fù)荷降到在16 000 kcal/h。產(chǎn)量增加，入爐風(fēng)量增至3 750 m3/min，爐況順行較好。

入冬以后配吃落地?zé)Y(jié)礦，多種外購球團(tuán)，并配吃一定比例外購焦，原燃料條件逐步變差，風(fēng)量萎縮，12月平均風(fēng)量下降至3 700 m3/min以下。2012年10月24日，調(diào)裝法為K40(3)38(4)36(3)34(2) J40(3)38(3)36(3)34(2)30(2)。目的是開邊讓中心，兼顧中心和邊緣兩股氣流來保持爐況的穩(wěn)定順行。但是效果并不理想，此裝法作用后，邊緣氣流逐步發(fā)展，熱負(fù)荷升高至22 000 kcal/h左右，當(dāng)邊緣溫度波動(dòng)較大時(shí)，瞬時(shí)熱負(fù)荷最高上至35 000 kcal/h，形成邊緣管道，燒壞冷卻設(shè)備，嚴(yán)重影響高爐順行。

2012年12月18日，為保證爐況順行，改善指標(biāo)調(diào)裝法為K40(2)38.5(3)36.5(3)34.5(2)J40(3)38.5(3)36.5(3)34(2)28(2)，縮小中心焦角中心逐步加焦來改善料柱透氣性。

2.2 第二階段調(diào)整

第二階段2012年12月18日到2014年11月31日中心加焦疏導(dǎo)中心氣流期間爐況表現(xiàn)，這段時(shí)間的高爐布料矩陣調(diào)整及高爐主要生產(chǎn)指標(biāo)分別見表3和表4。

表3 第二階段布料矩陣調(diào)整

表4 宣鋼4號(hào)高爐2013-2014年主要指標(biāo)

2013年-2014年兩年時(shí)間，宣鋼4號(hào)高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一般，焦比一直維持在380 kg/t～400 kg/t之間，燃料比在535 kg/t～550 kg/t之間。2013年初期邊緣氣流不穩(wěn)，爐體各段溫度均有波動(dòng)，熱負(fù)荷在22 000 kcal/h左右，風(fēng)量一直維持在3 700 m3/min以下,風(fēng)壓340 KPa左右。

為進(jìn)一步穩(wěn)定邊緣氣流，降低邊緣氣流波動(dòng)對(duì)冷卻壁危害。于2013年2月10日將軟水流量由3 500 m3/h提高至3 650 m3/h，進(jìn)水溫度由44 ℃降低至41 ℃～42 ℃。加強(qiáng)冷卻效果。2013年3月9日因邊緣氣流發(fā)展，爐體各部溫度波動(dòng)幅度較大，變裝法為K41(3)39.5(4)37.5(3)35.5(2)J41(3)39.5(3)37.5(3)35(2)28(3)，把礦焦最外環(huán)角度由40 °變?yōu)?1 °，并且增加中心焦，此裝法逐步作用后取得了良好的效果。

2013年5月以后邊緣氣流逐步規(guī)整，熱負(fù)荷降到13 000kcal/h～16 000 kcal/h之間，雖然邊緣氣流規(guī)整但經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差，燃料比高550 kg/t，煤氣利用率低。

2013年11月07日，由于壓量關(guān)系偏緊，減風(fēng)幅度較大，變裝法為K40(2)38.5(3)37(3)35(1.5)J40.5(3)39(3)37(3)34.5(2)28(3.5)，把礦圈最外環(huán)角度由41 °變?yōu)?0 °。焦圈最外環(huán)角度由41 ° 變?yōu)?0.5 °，發(fā)展兩股氣流，改善料柱透氣性，保持爐況順行。隨著原料條件的改善，高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到改善，焦比逐步由400 kg/t左右降至375 kg/t左右。

隨著裝法的逐步作用，邊緣氣流不穩(wěn)出現(xiàn)波動(dòng)，爐體各段溫度均有波動(dòng)，參數(shù)不易控制，熱負(fù)荷升至19 000 kcal/h左右。

2014年8月19日，變裝法為K41.5(4)39.5(3)37.5(3)35(1.5) J41.5(2) 39.5(3)37(3)34(2)28(4)，把礦焦最外環(huán)角度變?yōu)?1.5 °，來穩(wěn)定邊緣氣流，但效果不明顯。于是2014年11月30日變裝法為K41(4)39.5(3)37.5(3)35.5(1.5) J41(2)39.5(3)37(3)34(2)26(5)。把焦圈最內(nèi)環(huán)角度有28 °變?yōu)?6 °。通過疏導(dǎo)中心氣流來穩(wěn)定邊緣氣流。

2.3 第三階段調(diào)整

第三階段2014年11月31日至今穩(wěn)定邊緣氣流，調(diào)整中心氣流達(dá)到爐況順行階段爐況表現(xiàn)，這段時(shí)間的矩陣調(diào)整及主要指標(biāo)分別見表5和表6。

表5 第三階段布料矩陣調(diào)整

表6 宣鋼4號(hào)高爐2015-2016年主要指標(biāo)

通過幾年的摸索實(shí)踐，宣鋼4號(hào)高爐工作人員總結(jié)出“穩(wěn)住邊緣氣流，找準(zhǔn)中心氣流”的解決方案。2014年12月20日，變裝法為K41(4)39.5(3)37.5(3)35.5(1.5)J40.5(2)39(3)37(3)34(2)31(1)26(4)，2015年7月3日調(diào)整裝料制度為K41(4)39.5(3)37.5(3)35.5(1.5) J39.5(2)38(3)36(3)33.5(2)26(4)，把礦圈最外環(huán)角度設(shè)定41 °，焦圈最外環(huán)角度設(shè)定39.5 °，最外環(huán)礦角和焦角角差1.5 °，保證爐況順行的前提下，逐步將礦角外移，拉大礦焦角差，并增加礦角外環(huán)圈數(shù)，最大限度地提高邊緣礦焦比例，同時(shí)適當(dāng)縮小中心焦角角度，中心焦角設(shè)定為26°，增加中心焦圈數(shù)，保證了邊緣氣流的穩(wěn)定，中心合理，煤氣利用率逐步提高。這樣很好的穩(wěn)定邊緣氣流。

3 調(diào)整效果

進(jìn)入2015年以后，邊緣氣流很少波動(dòng)，高爐爐況順行，各項(xiàng)指標(biāo)逐步改善。2015年12月焦比降到353 kg/t，燃料比505 kg/t，為幾年來宣鋼4號(hào)高爐最好指標(biāo)，大大降低了生鐵成本。

3.1 熱負(fù)荷變化

經(jīng)過三個(gè)階段的調(diào)整，熱負(fù)荷有了顯著變化，各階段的變化趨勢分別如圖1～圖3所示。其中，圖1代表第一階段兼顧中心和邊緣兩股氣流的熱負(fù)荷，圖2代表第二階段中心加焦疏導(dǎo)中心氣流時(shí)的熱負(fù)荷，圖3代表第三階段穩(wěn)定邊緣氣流，調(diào)整中心氣流時(shí)的熱負(fù)荷。

圖1 第一階段熱負(fù)荷變化趨勢

圖2 第二階段熱負(fù)荷變化趨勢

圖3 第三階段熱負(fù)荷變化趨勢

從圖1～圖3可以看出，第一階段熱負(fù)荷一直處在20 000 kcal/h較高的水平，說明邊緣氣流不穩(wěn)定，爐體各段溫度波動(dòng)較大，嚴(yán)重影響爐體冷卻設(shè)備壽命，影響高爐長壽。第二階段熱負(fù)荷波動(dòng)幅度較大，瞬時(shí)熱負(fù)荷在11 000 kcal/h～30 000 kcal/h之間波動(dòng)，在邊緣氣流發(fā)展熱負(fù)荷較高時(shí)，中心氣流較弱，爐況不穩(wěn)，壓量關(guān)系時(shí)開時(shí)緊，高爐參數(shù)不好控制，波動(dòng)幅度較大，對(duì)爐體冷卻設(shè)備傷害較大，當(dāng)邊緣氣流較穩(wěn)時(shí)，中心氣流過分發(fā)展，焦比較高一直在400 kg / t，燃料比升高，煉鐵成本升高。第三階段熱負(fù)荷波動(dòng)幅度較小12 000 kcal/h～17 000 kcal/h，特別是2016年前兩個(gè)月熱負(fù)荷一直維持在13 000 kcal/h，此時(shí)高爐爐體各段溫度波動(dòng)較小，爐況順行，高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好。因此，第三階段的裝料制度比較適合宣鋼4號(hào)高爐現(xiàn)有的原料條件。

3.2 燃料比變化

經(jīng)過三個(gè)階段的調(diào)整，燃料比有了顯著變化，各階段的變化趨勢分別如圖4～圖6所示。其中，圖4代表第一階段兼顧中心和邊緣兩股氣流的燃料比，圖5代表第二階段中心加焦疏導(dǎo)中心氣流時(shí)的燃料比，圖6代表第三階段穩(wěn)定邊緣氣流，調(diào)整中心氣流時(shí)的燃料比。

從圖4～圖6可以看出，前兩個(gè)階段燃料比一直在540 kg/t左右，高爐煤氣利用率較差，燃耗較高高爐煉鐵成本較高。第三階段一般維持在520 kg/t左右，經(jīng)過以上分析第三階段的裝料制度比較適合宣鋼4號(hào)高爐現(xiàn)有的原料條件，并有效降低燃料比，降低生鐵成本。

4 結(jié)語

高爐的裝料制度是上部調(diào)節(jié)的重要手段，它影響著煤氣流的合理分布。4號(hào)高爐通過不斷的探索，總結(jié)出“穩(wěn)住邊緣氣流，找準(zhǔn)中心氣流”的裝料制度，高爐順行狀況得到明顯改善，技術(shù)指標(biāo)得到優(yōu)化，燃料比大幅度降低，有效降低了生鐵成本。

圖4 第一階段燃料比變化趨勢

圖5 第二階段燃料比變化趨勢

圖6 第三階段燃料比變化趨勢

[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，2002:5-29．

[2] 郭可中，林成城，陳君明．寶鋼3號(hào)高爐操作技術(shù)進(jìn)步[J].煉鐵，1998, 17(2)：17-20．

[3] 劉云彩．當(dāng)代高爐煉鐵成就[J].煉鐵， 2001， 20 (3)：27-31．

[4] 殷歡，李邦平．馬鋼2 500 m3高爐操作技術(shù)進(jìn)步[J].煉鐵,1999， 18 (1)：6-9．

ADJUSTMENT PRACTICE OF CHARGING SYSTEM IN NO. 4 BLAST FURNACE OF XUAN STEEL

Liu Baoyang

( Xuansteel Ironworks，Hebei Steel Group)

According to its own operation of furnace type of Xuan steel's No.4 BF(1 800 m3), the best charging system is chose through the practice for a few years to achieve long-term stable operation of blast furnace, fuel ratio is greatly reduced, the cost of pig iron is reduced, tremendous economic and social benefits have made.

blast furnace charging system practice

洋，工程師，河北.張家口(075100)，河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠；

2017—4—7