劉吉志，劉玉愛，安仲鑫

（1山東廣富集團(tuán)有限公司，山東 濱州276000；2山東大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250061）

1　前言

山東廣富集團(tuán)煉鐵系統(tǒng)共有2×450 m3+3×750 m3高爐5座，265 m2帶式燒結(jié)機(jī)1臺(tái)，35 t/h煤粉制粉中速磨1臺(tái)，入爐焦炭分濕熄和干熄兩種，全部由本公司焦化廠供給。高爐入爐料結(jié)構(gòu)為85%燒結(jié)礦+15%塊礦，富氧率0.54%，熱風(fēng)壓力260 kPa，風(fēng)溫1 085℃。因正常生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，燒結(jié)礦產(chǎn)量和煤粉無法同時(shí)滿足5座高爐全負(fù)荷作業(yè)，致使高爐利用系數(shù)僅為3.62 t/（m3·d），煤比僅76 kg/t，焦比490 kg/t。

因山東廣富集團(tuán)高爐在取暖季限產(chǎn)，部分高爐需要停產(chǎn)，此時(shí)燒結(jié)礦有富余，噴煤制粉供給在產(chǎn)單座高爐量相對(duì)增多，故噴煤量有增加的必要；部分高爐停產(chǎn)時(shí)煉鋼產(chǎn)能隨之降低，氧氣剩余量也增多，在產(chǎn)高爐可提高富氧率，這就為煉鐵系統(tǒng)增產(chǎn)降耗空間的生產(chǎn)實(shí)踐創(chuàng)造了條件。

通過煤粉代替一部分焦炭以達(dá)到節(jié)能降耗的目的，但會(huì)減少料柱中焦炭量從而降低高爐料柱的透氣性。冶煉強(qiáng)度要進(jìn)一步提高，更需要深入改善原燃料質(zhì)量，同時(shí)配以合適的送風(fēng)、裝料等基本操作制度的調(diào)整，以確保爐況的穩(wěn)定順行，從而改善煤氣利用，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)降耗。將煤比的提高與富氧鼓風(fēng)結(jié)合好，不僅只為提高煤粉的燃燒率，還需要保證風(fēng)口區(qū)合理的理論燃燒溫度［1-2］。

2　增產(chǎn)降耗保障措施

1）提高入爐品位和改善燒結(jié)礦冶金性能。把精料入爐作為前提條件，增加了原料中卡粉配比，把原料中的紅礦（電解鋁的尾礦）去掉，提高燒結(jié)礦的品位和改善強(qiáng)度，并通過合理配礦改善燒結(jié)礦的物理冶金性能。2017年9—12月采用的燒結(jié)礦成分見表1。

表1　2017年精料成分配比（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）和堿度

2）進(jìn)一步減少入爐粉末。為提高篩分效率，解決塊礦潮濕且含粉較多易堵塞篩網(wǎng)導(dǎo)致粉料難以篩除的狀況，把塊礦篩由原來的棒條篩改為聚氨酯篩面塊礦篩，提高了塊礦篩分效率，大幅度減少了入爐粉末總量，改善了料柱透氣性。

3）把干濕焦混合入爐改為全干熄焦入爐。高爐限產(chǎn)后，干熄焦產(chǎn)量完全能夠滿足2號(hào)高爐的生產(chǎn)需要。

4）確保和改善煤粉質(zhì)量。合理控制無煙煤的各項(xiàng)指標(biāo)，使水分、灰分、揮發(fā)分、硫分以及固定碳控制在合理的范圍內(nèi)，同時(shí)入廠時(shí)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，確保其成分的穩(wěn)定性。提高煤粉的細(xì)度。因煤粉越細(xì)越有利于燃燒，故把煤粉中＜0.074 mm的含量由78%提高到81%，為煤比的提高創(chuàng)造更有利的條件。常用的兩類噴吹煤的成分和熱值見表2。

表2　噴吹煤的成分和熱值

3　增產(chǎn)降耗實(shí)踐及效果

由于原燃料條件逐步改善，2017年12月3日—2018年1月4日，高爐進(jìn)行了增產(chǎn)降耗生產(chǎn)試驗(yàn)。

1）發(fā)揮配套風(fēng)機(jī)能力，增加入爐風(fēng)量。外部條件具備后，高爐開始嘗試加風(fēng)，12月3日風(fēng)壓從258 kPa開始，2 d時(shí)間內(nèi)逐步加到280 kPa，風(fēng)量從1 540 m3/min逐步增加到1 670 m3/min。風(fēng)量的增加使鼓風(fēng)動(dòng)能增加，加大了高爐風(fēng)口回旋區(qū)，也增大了煤氣向中心穿透的能力，有利于高爐開放中心氣流，改善了爐缸氣流分布，高爐產(chǎn)量從1 633 t/d提高到1 803 t/d。

2）提高頂壓改善煤氣流分布。風(fēng)量增加后產(chǎn)量隨之提高，但隨之而來的是邊緣小氣流增加。分析認(rèn)為是隨風(fēng)量增加，爐內(nèi)煤氣生成總量增加，高爐橫截面上煤氣流速加快導(dǎo)致產(chǎn)生局部小氣流。故自2017年12月5日開始，逐步提高頂壓，確保高爐全壓差≤135 kPa。頂壓提高后邊沿小氣流消除，煤氣利用也明顯改善，燃料比降低，同時(shí)渣鐵物理熱充足，同樣的生鐵含硅量物理熱達(dá)到1 490℃以上，進(jìn)一步進(jìn)行降低含硅量操作成為可能。

3）上部裝料制度調(diào)整。鼓風(fēng)量增加和頂壓提高后，及時(shí)擴(kuò)大礦石批重，由原來的16 t調(diào)整到17.2 t，并依料速7.5批/h及時(shí)調(diào)整；在矩陣形式上保證邊沿氣流，適當(dāng)增加漏斗邊沿布礦，防止煤氣流在漏斗邊沿發(fā)展，從而確保了中心氣流，增強(qiáng)了高爐抵抗外界條件波動(dòng)的能力。

4）提高送風(fēng)溫度。通過提高熱風(fēng)爐拱頂溫度（由1 280℃提高到1 320℃），提高廢氣溫度（由原來280℃提高到320℃），改變燒爐方式，縮短換爐時(shí)間等一系列措施，使送風(fēng)平均溫度由1 100℃提高到了1 130℃。

5）適當(dāng)增加富氧量，與提高噴煤量相結(jié)合。由于系統(tǒng)富氧量剩余，自2017年12月5日開始，將富氧率自0.54%提高到1.02%，小時(shí)煤量由5～6 t提高到9～10 t，煤比由原來的76 kg/t提高到125 kg/t。隨著噴煤量的增加，高爐料柱透氣性雖有所降低,但由于頂壓的提高和入爐料粉末的嚴(yán)格控制，高爐順行仍舊得到了保障，噴煤和富氧的結(jié)合及風(fēng)溫的提高，使?fàn)t缸工作狀態(tài)得到進(jìn)一步改善。

6）對(duì)煤粉噴吹系統(tǒng)實(shí)施在線監(jiān)測(cè)。增加噴煤量曲線顯示，實(shí)時(shí)把握噴煤罐壓及輸送管道壓力的變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)噴煤量的變化，工長(zhǎng)隨高爐進(jìn)程適時(shí)調(diào)整噴吹量。全干焦入爐，保證了焦炭水分的穩(wěn)定，保持了燃料比的穩(wěn)定性，更有利于爐況的穩(wěn)定。

7）強(qiáng)化爐前渣鐵排放管理。渣鐵是否從爐內(nèi)及時(shí)排放出來，對(duì)爐溫以及煤氣流分布的穩(wěn)定性有關(guān)鍵影響。隨著產(chǎn)量的增加，爐缸工作狀態(tài)的活躍，渣鐵溫度提高，熱風(fēng)壓力提高，渣鐵對(duì)鐵口通道的沖刷加劇，突出表現(xiàn)為鐵口放鐵時(shí)間縮短，致使鐵口見煤氣過早，實(shí)際鐵水排放量與理論產(chǎn)量偏差增大。為解決此問題，自2017年12月10日開始改進(jìn)炮泥質(zhì)量，適當(dāng)增加炮泥碳化硅的含量，由1%提高到2%，提高了鐵口抗沖刷能力，同時(shí)穩(wěn)定打泥量以確保合適的鐵口深度，強(qiáng)化鐵水罐調(diào)度管理，在放鐵次數(shù)并沒有增加的情況下，確保了爐缸內(nèi)渣鐵的及時(shí)排出，減少了爐渣在爐內(nèi)的滯留率，確保了良好的爐缸工作狀態(tài)和合理的初始煤氣流分布。

8）高爐試驗(yàn)期間的參數(shù)和高爐主要技術(shù)指標(biāo)如表3所示。通過冶強(qiáng)和爐頂壓力的提高，2號(hào)高爐TRT的日發(fā)電量由5.2萬kW·h提高到6.0萬kW·h，提高了15%，日降低成本0.8萬元。

表3　高爐操作試驗(yàn)參數(shù)和主要技術(shù)指標(biāo)

4　結(jié)　論

4.1精料入爐是實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)降耗的基本保障。燒結(jié)礦品位的提高和良好的冶金性能是實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)降耗的有利因素。

4.2全部應(yīng)用干熄焦對(duì)高爐穩(wěn)定順行起到了關(guān)鍵作用，焦炭質(zhì)量的改善和穩(wěn)定是高爐穩(wěn)定的不可缺因素。

4.3增產(chǎn)降耗必須加強(qiáng)對(duì)入爐原料篩分管理，減少入爐粉末有利于強(qiáng)化冶煉。

4.4確保和改善煤粉的質(zhì)量性能，有利于提高煤粉噴吹量和置換比；提高煤比和富氧相結(jié)合有利于保持風(fēng)口區(qū)合理的理論燃燒溫度及爐況穩(wěn)定。

4.5提高爐頂煤氣壓力，增大礦批裝料制度有利于煤氣流的穩(wěn)定，有利于增產(chǎn)降耗。

4.6爐前渣鐵排放管理到位是實(shí)現(xiàn)高爐爐況穩(wěn)定和增產(chǎn)降耗的必要條件。