淺談紅鋼3#高爐節能降本生產實踐

彭衛東
(紅河鋼鐵有限公司生產管理部)

摘　要：紅鋼3號高爐（1350m3）采用板壁結合、薄壁爐襯、碳磚-----陶瓷杯復合爐底、軟水密閉循環冷卻系統、PW型串罐無料鐘爐頂、卡魯金頂燃式熱風爐等一系列先進使用技術，以實現高爐優質、低耗、高效、高產、長壽生產。在紅鋼原燃料情況達不到高爐精料的前提下，大高爐的節能降本生產實踐及相關技術參數。
關鍵詞：高風溫、富氧、大噴煤、生產實踐

1　前言

    紅鋼3#高爐（1350m3）采用板壁結合、薄壁爐襯、碳磚-----陶瓷杯復合爐底、軟水密閉循環冷卻系統、PW型串罐無料鐘爐頂、卡魯金頂燃式熱風爐、皮帶上料等一系列先進實用技術，以實現高爐優質、低耗、高效、高產、長壽、環保生產，采用成熟、可靠、適用、先進的工藝技術和設備。使高爐一代爐齡（不中修）達到15年以上，熱風爐壽命25年以上。3#高爐于2017年4月6日16：:56點火開爐。

主要設計指標

2　高爐原燃料情況（2017年）

2.1礦石

由于酸性礦石緊張，礦石來源雜，燒結礦用量鑒于60%至69%之間，綜合入爐品位較往年上升2.5%。煉鐵廠平均入爐品位為54.89%。較去年同期上升2%，焦比、礦耗有所下降，但還是渣量增大，爐門難以維護。爐內透氣性變差，憋風現象較為明顯，影響高爐操作及產能提高。2017年4月3#高爐用礦結構自產燒結礦60+本部球團15+天然塊礦25%；各礦種見表1表2：

表1

   表2

2017年，紅鋼燒結廠燒結礦平均品位51.43%，比去年同期上升2.16%，球團礦品種有昆鋼球團礦、印度球團礦、華寧球團礦，一粒球團礦，塊礦有SiO₂含量高的紅山塊礦及南非塊礦。對此，煉鐵廠對3#高爐實行精料專供方針，原燃料搭配好，用料結構做到合理調配。

入爐礦石由于燒結新鐵料中進口粉礦及貴沙粉礦使用比例大幅度增加，綜合入爐礦石品位上升2.00%，有害元素均大幅度下降，高爐順行程度較往年有所改善。

2.2焦炭、煤粉

紅鋼高爐全部使用外購焦炭，2017年，在公司及有關部門支持下，焦炭品種精簡，焦炭冷、熱態強度及穩定性等焦炭重要指標改善明顯。煉鐵廠對高爐入爐焦進行分品種入爐，高爐加強槽下篩分管理，嚴格按比例準確搭配入爐。搭配20%品質較優的干熄焦+80%的83焦炭；3#高爐使用的焦種少。整體上高爐用焦結構穩定、品質改善。

目前3#高爐使用的焦種分析見表3

表3

2.3   2017年3#高爐4、5月指標統計記錄

3高爐現狀

3#高爐利用熱風爐高風溫特點，實行富氧大噴煤操作，在確保高爐穩定順行，煤氣流分布合理，高爐熱能最大限度得到利用的前提下，逐漸提高風溫至上限水平。并有計劃的準備進行熱風爐空、煤氣雙預熱系統（準備上煤氣預熱系統實現雙預熱），提高熱風爐燒爐煤氣的發熱值，為提高噴煤比，進一步降低焦比作準備。

3.1高風溫對高爐冶煉的作用

3.1.1提高熱風溫度帶入的物理熱將使焦比降低，產量提高，單位生鐵的煤氣減少，爐頂溫度有所下降。高爐內熱量來源于兩個方面，一是風口前碳素燃燒放出的化學熱，二是熱風爐帶入的物理熱。后者增加，前者減少，焦比即可降低，但是碳素燃燒放出的化學熱不能在爐內全部利用（隨著碳素燃燒必然產生大量的煤氣，這些煤氣將攜帶部分熱量從爐頂逸出，即熱損失）。而熱風帶入的熱量在高爐內是100%被有效利用。可以說，熱風帶入的熱量比碳素燃燒放出的熱量要有用得多。

3.1.2采用噴吹燃料（使用脫濕鼓風）之后為了補償爐缸由于噴吹物（或水分）分解造成的溫度降低，必須要提高風溫，作用有利于增加噴吹量和提高噴吹效果。提高風溫還可以加快風口前焦炭的燃燒速度，熱量更集中于爐缸，使高溫區域下移，中溫區域擴大，有利于間接還原發展，直接還原降低。風溫的改變也是3#高爐調劑爐況的重要手段之一。

3.2　3#高爐風溫的使用

紅鋼3#高爐采用卡魯金頂燃式熱風爐來加熱所鼓入高爐的風，可將風溫提高至1150℃，這是3#高爐煉鐵技術進步的關鍵。同時卡魯金頂燃式熱風爐提供的高風溫成為3#高爐提高冶煉技術最有效的手段之一，大幅度降低焦比，高風溫可允許高煤比的走向。可顯著提高3#高爐生鐵產量。因高爐利用系數=冶煉強度/焦比，在降低焦比的同時利用系數升高，高風溫可降低焦比替代部分焦炭，允許高煤比，進而取得可觀的經濟效益。

3.3煤粉噴吹

3.1提高噴煤置換比的措施

影響噴煤置換比的因素主要有：煤的質量、煤粉燃燒的好壞、煤粉氣化程度、高爐操作、風溫、富氧、爐頂壓力以及高爐直接還原度等因素，其中：

3.1.1灰分要低，經驗表明灰分降低1%，置換比可提高1.4%-1.5%；煤粉粒度要細，在-200目以下，單個煤粉顆粒的比表面積越大，與氧的反應越快，反應時間越短，煤粉噴吹量可以增大。煤粉在風口前要完全燃燒，資料上顯示，小于200目的比例要大于80%。燃燒的限制因素為熱力學因素，增加鼓風含氧量就能提高煤粉燃燒率。

3.1.2保證有足夠的氧氣使其完全燃燒。提高富氧率是提高煤比最有效的措施之一，首先，富氧提高鼓風含氧濃度，加速煤粉在風口前燃燒，提高燃燒率；其次，富氧能維持較高的理論燃燒溫度，彌補風口前煤粉分解吸熱所消耗的熱量。

3.1.3保持一定的理論燃燒溫度，煤粉在風口前燃燒會使風口理論燃燒溫度降低，提高風溫及富氧可促進風口前煤粉燃燒完全。在高爐冶煉的其他參數不變時，風溫上升100℃，可提高理論燃燒溫度80℃左右，鼓風中含氧量增加1%，理論燃燒溫度升高40℃左右。在高爐操作中，適當抑制邊緣氣流，發展中心的上部調劑，可減少未燃煤粉隨煤氣溢出爐外。

3.4 富氧噴煤強化冶煉

3.4.1富氧鼓風使T理升高，鼓風量變小，煤氣量減少，高溫區下移，爐頂溫度降低，冶煉行程加快，爐料在爐內停留時間縮短；而噴吹煤粉則使T理降低，鼓風量增大，煤氣量增加，中心氣流發展爐缸溫度均勻，高中溫區擴大，爐頂溫度升高，焦比降低，料柱礦焦比例增大，爐料在爐內停留時間增長。可見富氧和噴吹煤粉對高爐冶煉過程大部分參數的影響是相反的，兩者結合可互相揚長避短，更好發揮高爐效率。

3.4.2隨著鼓風含氧和噴吹煤粉量的增加，高爐冶煉行程諸如爐料和煤氣流分布，爐內溫度場的變化以及還原與熱交換過程均發生明顯變化，因此，必須正確掌握富氧噴煤特征和調節規律及時采取適宜的調節方法以控制爐況穩定順行，實現最佳生產指標。就紅鋼3#高爐現有原料條件，3#高爐2017年平均煤比138 Kg/t，最大煤比150 Kg/t，平均富氧率1.67%。根據3#高爐的實際情況，年平均煤比及富氧率，均沒有達到好的水平，可以實現富氧大噴煤。

4加強工藝及設備管理（在原料條件達不到精料的前提下怎樣管理）

4.1提高熟料比和入爐礦品位。通過高爐系統、燒結系統、料場等部門協同努力，原料結構得到有效改善。    

4.2強化爐料篩分工作。為了有效降低入爐料粉末，嚴格控制入爐粉末≤1.5%，對3#高爐篩分設施進行了一系列改造，加強對生塊礦、球團礦篩分系統的管理，在焦炭篩上增加控料導板，以便更好地調控給料速度，在管理上實行每班安排槽下操作工嚴格控制料流閥開度，及時清理震動篩，大大減少了粉末入爐量。

4.3改變用焦模式，改善和穩定焦炭質量。由于紅鋼沒有自產焦炭，外購焦成分、理化性能差異大，導致高爐熱制度一直處于不穩定狀態，極易造成爐況失常。通過改變用焦模式，將外購焦炭用量改為質量中等的天能焦加83焦，從而更加穩定了3#高爐的焦炭質量，滿足了高爐強化冶煉、穩定熱制度的要求。

4.4采用合理的爐料結構。抓住原燃料質量改善的有利時機，不斷優化爐料結構，保證入爐熟料比在65%--69%之間，2017年4、5月入爐品位始終保持在54.89%左右，一定程度上降低了渣量，為高爐強化冶煉創造了條件。

4.5強化高爐操作管理。根據不同時期的變化做到及時調整，制定合理的操作方針。密切注意爐溫的變化，堅決杜絕因漏水、煤氣流失常造成的爐涼事故。嚴格執行規定的值班工長分析會制度，分析個人操作得失和總結成功經驗，制定下一階段的操作方針。

4.6加強燒結礦的使用管理。加強氯化鈣添加劑的管理工作，均勻添加，保持燒結礦較高的低溫還原粉化指數。對燒結礦供應實行先報分析后供料的程序，對燒結礦實行分倉存放，高爐工長對不同堿度燒結礦搭配使用，認真計算入爐堿度配比的核算，穩定造渣制度。規定每班接班后必須檢查燒結礦的使用情況，禁止人為的長期只用部分倉的燒結礦，造成其它倉燒結礦存放過久，強度變差的現象。

4.7加強設備管理。抓好設備點檢，盡量減少因設備故障造成高爐減風和慢風，尤其是杜絕重大設備事故，因為由此引發的高爐長時間或非計劃休風對高爐合理操作爐型的破壞。

4.8加強爐前管理。強化鐵口維護，確保爐門深度，保證爐前安全排放渣鐵。做到每爐排凈渣鐵，嚴格控制出鐵量與理論鐵量匹配。因紅鋼3#高爐鐵路線較為復雜，雙鐵口單線出鐵，認真組織鐵罐調配情況，保證出鐵間隔控制在30min以內，盡量避免憋風現象發生，為高爐穩定順行創造條件。

5合理的操作制度

   操作上首先保證爐況順行，在此基礎上力爭穩定爐溫，利用上下部調劑手段配合糾正偏料和制止管道，使煤氣利用有所改善。

5.1送風制度。

   高爐仍實行全風壓、全風量、爐頂高壓操作。根據爐況的順行狀況風口進風面積保持.2414m²。通過調節后，保證入爐風量，穩定了風壓，活躍了爐缸，保證了兩道氣流的順暢，雖然入爐風量有所減少但高爐順行狀況得到了很大改善。

5.2裝料制度。

根據實際情況，將裝料制度確定為全倒分裝C  O  ，以抑制邊緣過盛的煤氣流，發展中心氣流。2017年3#高爐使用的裝布料方式見表4;

5.3熱制度

考慮到既要冶煉低硅生鐵，又要防止出現爐涼，確定〔Si〕的控制范圍為0.25%～0.45％，〔Ｓ〕的控制范圍為0.025%～0.070%，并嚴格規定〔Si〕下限不得低于0 .25%，否則必須減風控制。嚴格熱風爐燒爐操作管理，采用合理的操作方式及換爐時間，保持風溫長時間穩定。

5.4造渣制度。

紅鋼高爐往年的入爐原燃料的堿金屬、TiO₂含量較高，其中爐渣中Al₂O_３ 含量平均為12.98%，使得冶煉過程中的渣鐵流動性差，堿金屬不易隨渣鐵排出，容易導致堿金屬在爐內的循環富集，且爐缸經常出現堆積，影響順行。對此，煉鐵廠一方面要求采購部門采購堿金屬、TiO₂、Al₂O₃等含量較低的原料，堵截源頭，并要求質檢部門增加對高爐使用爐料的檢驗次數，及時反饋信息。另一方面規定在確保鐵水質量的前提下選擇較低爐渣堿度的造渣制度。

6　結語

紅鋼煉鐵廠3#高爐通過采取一系列符合自身實際情況的技術措施，確保了爐況的穩定順行，高爐生產得到了進一步強化。3#高爐生產實踐表明，在現有的原燃料條件下，加強爐體維護，靈活利用上下部調劑手段，制定合理的操作制度和管理措施，加強爐前出鐵管理及槽下篩分工作的管理，大高爐同樣可以獲得較好的技術經濟指標。

參考文獻

周傳典  主編   《高爐煉鐵生產技術手冊》  2002.8  冶金工業出版社

馮清華  馬樹涵等編著《高爐噴吹煤粉知識問答》冶金工業出版社    

劉云彩   著  《高爐布料規律》第三版  2005.1  冶金工業出版社

潘國友  主編   《煉鐵》期刊2005年第2期5期，2006年第2期  中國南方工程技術有限公司主辦

金艷娟  主編   《高爐噴煤技術》 2005.3  冶金工業出版社 79--82