邯鋼五高爐煉鐵低能耗冶煉技術

魏航宇  李志明

（河鋼集團邯鋼公司煉鐵部）

摘  要：邯鋼五高爐經過兩年的時間走出了常年鬧爐況的境遇，特別是面對原燃料條件逐漸惡化和爐役后期的情況，創新調整操作制度，在爐役接近11年冷卻壁損壞漏水和碳磚侵蝕的情況下，高爐利用系數提高到2.7t/m3·d，噸鐵500kg的燃料比，實現了真正的低能耗冶煉。

關鍵詞：煤氣流控制；操作制度；燃料比

1 概況

今年來由于經濟形式和鋼鐵行業的不景氣，特別是鋼鐵成本壓力增大后，高爐煉鐵面臨的問題也逐漸增多，原燃料條件的惡化，指標的進步要求逐漸提高，如何降低生鐵成本是高爐煉鐵的首要問題，生鐵成本涉及方面很多，原燃料消耗、人工成本和動能成本等，如何降低燃料消耗成為近年來高爐生產的主題。邯鋼5高爐降低生鐵燃料比過程中主要是對煤氣流的合理控制，努力提高煤氣利用率，另外消化減少外圍影響穩定了生產，焦比降至310kg/t鐵，煤比135kg/t鐵，燃料比保持在500 kg/t鐵以下，產量由于爐役后期和爐缸溫度升高較快控制在5350噸/日（利用系數2.65），達到了降低消耗的最終目標。

2 操作制度的調整

2.1 送風制度

五高爐共設有28個風口，所用風口主要包括，550×120、550×110、500×120和500×110四種，其中的550mm長風口使用較謹慎，最多未超過6個，自2013年開始逐漸淘汰550×110和500×110風口，煤氣流的第一次分布和形成過程主要受送風制度影響，送風制度主要包括風口長短、面積和對應的鼓風動能和爐腹煤氣量的大小等，為適應較高的冶煉強度，特別是隨著原燃料質量的逐漸退步，根據2015年五高爐繼續加強送風制度的合理分配，一直以大風量低氧為主線，風口面積逐步放大，目前全部使用500×120風口。2015年后隨著爐役后期的特殊要求，高爐根據爐體和爐況變化情況對風氧使用進行階段性的調整，2015年高爐富氧率平均1.19%，較2014年降低5%，到2015年10月份后富氧率僅有0.51%，高爐通過對風量和氧的調整，高爐穩定順行、指標提升較多，特別是爐缸溫度得到了很好的控制。就5#高爐目前送風制度看，送風比超過了2.0，動能達到了9500-10000，回旋區深度1.643，深度指數0.528，爐腹煤氣量5050，煤氣指數59，回旋區深度和指數屬正常范圍，實現了爐役后期的穩定、安全和高產，高爐風量和富氧情況見圖1。

2.2 裝料制度

2.2.1 布料角度

2011年5高爐中修開爐后，3月份-7月份高爐生產指標較好，但由于后期原燃料降低成本措施的實行，整體原燃料質量下降較多，特別是焦炭品種增加、性能變差、入爐原料品位下降0.5%-1%，致使高爐爐內整體透氣性變差，氣流分布與爐料分布情況變化且不相適應，原燃料變化后為保證中心氣流的正常通道，高爐開始對爐頂裝料制度和送風制度做出調整，調整后起到了較好的效果，但由于原燃料條件一直處于波動時期，高爐布料制度和送風制度也一直再跟隨調整。2011年-2015年5#高爐主要布料角度變化見表1。

表1  5#高爐近兩年布料角度變化表

2.2.2 布料環數和料線

布料環數和料線對爐料爐內分布情況起較大控制作用，近年來5高爐雖布料角度的變化較多，布料環數和料線變化也較為明顯，布料環數一直處于上升趨勢，特別是爐況出現較大變化過程后，為了調節煤氣流分布避免出現局部氣流和氣流不暢等現象，布料環數的調整一定意義上相當于定點布料，實施后效果還是較為明顯的。料線主要是塊狀帶厚度的一個體現，2012年3月前料線一直處于1.5m，由于5高爐左右探尺自開爐以來很少走齊，偏差較大，特別是爐頂裝料后，焦炭和礦石所反應情況更不相同，針對這種情況，2012年后逐漸收角度，并將料線上提，礦料線1.4m，焦料線1.3m。通過整體的爐頂裝料制度調節，兩探尺基本走齊，偏差焦小。

2.3 造渣制度和出鐵制度的調整

2.3.1 高爐爐渣低鎂高鋁控制技術的開發

隨著原燃料條件的變化，特別是高鋁原料的配加，高爐渣冶煉控制成為制約高爐強化的一個方面，五高爐2013年前造渣一直控制鋁鎂比0.5以上，以穩定良好的爐渣性能和脫硫性能，但由于燒結增加鎂灰成本過高，另外品位影響較大，2014年后逐漸降低MgO含量，渣中鎂已經降低到7%左右，Al2O3含量逐步提高，渣中鋁已經升高到16%，高爐鋁鎂比基本上控制在0.4-0.45，高爐渣鎂鋁情況見圖2，高爐生產指標沒有受到影響，燒結礦降低成本的同時也大大的增加了排堿能力。

2.3.2 低硅冶煉技術的實施

五高爐逐步對造渣制度進行調整的同時，熱制度隨之進行了調整，逐漸推行低硅冶煉技術，2015年硅素較2010年降21.3%，硅素情況見圖3，低硅冶煉技術的實施將燃料消耗降低至最低，燃料比降低5kg/t鐵，燃料比降低到505kg/t鐵以下，鐵中硫和鐵水物理熱的穩定性得到了提高，低硅冶煉為低燃料比冶煉創造了基礎條件。

3 參數變化

3.1 水溫差的變化

自2013年開始高爐逐步采取增大中心氣流，減弱邊緣氣流的做法，裝料制度上邊緣焦炭逐漸減弱，礦圈數增加，送風制度上采取大風量吹透中心和減氧增加中心氣流的做法，從效果看壁體穩定性明顯增強，水溫差趨勢見圖4，這是燃料比下降的一個主要原因。

3.2 煤氣利用率

煤氣利用率是煤氣能量利用的直接體現者，而壓差則是我們日常操作和爐內壓量關系的主要參數，兩者互相矛盾又互相關聯，我們追求好的壓量關系前提下最大程度的提高煤氣利用率，5#高爐煤氣利用率和壓差都由于外部調節變化變化較大，2013年后保證壓差穩定在150kPa以下，見圖5，使煤氣利用率提高到48.5%以上。

4 效果及結語

通過對操作制度的調整，特別是煤氣流的調整起作用后，2013年高爐燃料比大量降低，2014和2015年降到500kg/t鐵，雖然后期也采取了一些措施，但降低幅度很小，五高爐燃料比趨勢見圖6。

從5#高爐近期燃料比看，整個操作制度與煤氣流變化是最關鍵的因素，日常調劑操作參數主要是裝料制度的上部微調和下部送風制度的合理控制，爐外出鐵也是影響高爐順行的一個最主要因素。

1）上部裝料制度是高爐煤氣流調整的重點；

2）送風制度的控制是煤氣流穩定的基礎；

3）造渣制度和熱制度是高爐穩定的基礎，同時也是低燃料比冶煉的關鍵；

4）只有通過各種制度的優化，最終將燃料比降至500kg/t鐵以下。