永通公司2號高爐優化操作制度的實踐

徐德強 岳增林 王 維 司力功

(安鋼集團永通球墨鑄鐵管有限責任公司)

永通公司2號高爐優化操作制度的實踐

徐德強 岳增林 王 維 司力功

(安鋼集團永通球墨鑄鐵管有限責任公司)

介紹了永通公司2號高爐投產幾年來，對設備的優化和三個階段高爐操作的摸索及總結。通過不斷的優化操作制度和設備的完善，最終形成了適合該高爐生產的基本工藝制度，高爐各項指標得到提高。

高爐 操作制度 爐況 燃料比

0 前言

永通公司2號高爐是在節能減排，淘汰落后產能的情況下投建的，于2006年11月開工建設，由于建設工期短，相應的配套設施不夠完善，操作人員對無料鐘爐頂操作掌握不好，對高爐設備不熟悉，高爐生產水平一直沒有達到理想狀態，生產技術經濟指標不太好。為達到快速、高效、節能的生產目的，通過不斷的優化操作制度和設備的完善，高爐各項指標得到提高。下面筆者就2號高爐的優化過程及經驗作一介紹。

1 高爐概述

永通公司2號高爐有效容積588 m3，爐頂采用石家莊閥門三廠生產的W Z串罐式無料鐘爐頂，高爐爐體和風渣口大中套采用軟水閉路循環，風口和渣口小套采用軟水開路循環，三座頂燃格子磚 (19孔)式熱風爐，煤氣助燃空氣采用雙預熱，爐缸陶瓷杯，煤氣干法除塵，軸流式風機，BPRT機組等工藝。高爐高徑比2.97，設有16個風口，1個渣口，1個鐵口，爐前配套液壓開口機、液壓泥炮和雙小坑。該高爐于2007年5月28日點火投產，高爐投產后，永通公司形成年120萬 t的煉鐵生產能力，但由于燒結機沒有同步建設，原燒結面積僅為 75 m2，燒結機年生產能力只有130萬 t，高爐爐料結構一般為燒結55％～60％+球團40％～45％(或用部分生礦置換球團)。2號高爐設計爐型參數見表1。

表1 2號高爐設計爐型參數

2 高爐生產前期各種完善和基本操作制度的形成

高爐投產前期所存在的主要問題為：①PLC自動化系統未完全投入，截料閥開度不可控制，采用全開模式，爐頂布料僅能模擬大鐘下料。由于設備，人員都處于磨合期，外圍工作極不穩定，造成頻繁的加減風操作。②配套設計的 AV50-13軸流風機未投入運行，使用原有的離心式小風機送風，風量小，由于當時設計開爐用風口只有Φ120mm，送風面積大，風速嚴重偏低，鼓風動能嚴重不足，不利于爐缸整體工作狀態的改善，造成長期的邊緣行程旺，正常風壓190 kPa，礦批16.7 t，由于冶強低，爐況開始階段基本正常，以后逐步形成爐缸堆積，表現為氣流不穩，崩塌料頻繁和風口的燒壞，為此采取階段性的堵風口操作。③爐頂溜槽長度較短，與爐吼直徑不相適應，且溜槽單方向轉動，影響布料效果。④2008年元月新型軸流風機投運，隨著爐頂壓力的提高，煤氣除塵系統承受‘高壓操作的問題逐步爆露出來，高爐不能實現高壓操作。⑤球團礦和燒結礦強度和粒度組成所需要的改進。

針對以上所存在的主要問題，對爐頂布料控制系統進行了完善，將溜槽長度進行了加長，使之與爐喉直徑之比科學合理，布料溜槽定時返轉一次方向；新型軸流風機投運后，對不能承受高壓操作的部分管道進行了移位、加固補焊；將原來針對小高爐的原燃料標準提高，使之適應中型高爐的操作要求等。通過對設備的整改，管理制度的創新，對無料鐘爐頂布料規律的探討，人員操作水平的提高，高爐生產逐步趨于穩定順行，并形成針對2號高爐的生產管理操作制度，這些制度概括為：①對原燃料的控制要求：焦碳 M40＞82％、M10＜8％、反應后強度＞62％、反應性＜28％；燒結礦粒度組成5mm～10mm比例＜20％，轉固指數＞75％，燒結原料赤鐵礦大于一定比例時，對成品燒結礦噴灑鹵化物；豎爐生產焙燒溫度＞1150℃，生球粒度組成 8mm～16mm比例＞85％，抗壓強度平均＞2000 N/球。②爐頂布料遵循“大 a角、大礦角”[1]的操作思路，采取礦三環，焦四環的基礎料制，利用爐頂攝像裝置調節氣流的原則：首先是環數，其次是角度；首先是發展，其次是抑制。③鼓風動能控制為60 kJ/s～70 kJ/s，風口直徑、風口長度選擇不同規格，使風口長度和爐缸直徑之比符合要求，根據原燃料不同條件和相應鼓風動能的要求，對不同規格的風口進行組合，保證爐缸的活躍。④熱制度 [Si]0.3％～0.5％，鐵水溫度＞1450℃，風溫＞1100℃，理論燃燒溫度＞2100℃～2200℃。⑤爐渣堿度 R2=1.10～1.20，根椐 A l203(11.5％～14％)高低，M gO在7.5％～8.5％范圍內進行調整。⑥不同送風條件下的高壓操作制度。⑦縮小出鐵間隔，穩定出鐵時間，嚴格按要求在規定時間內打開鐵口，同時按3 t鐵/m in～5 t鐵 /m in，控制出鐵速度，增加出鐵次數，要求每天出鐵不少于18次。

3 高爐正常生產幾個不同階段主要操作制度及運行特點

3.1 2008年4月～2008年 8月(階段Ⅰ)

這一階段的主要生產特點為，爐料結構為55％～58％(燒結)+45％～42％(球團)，燒結礦堿度1.80～2.30；在此爐料結構條件下，爐頂布料基礎料制確定為礦批穩定為18 t～19 t；把風口全部更換為角度6°的斜風口，風口長度為4×420mm+12×360mm；適當縮小進風面積，提高鼓風動能，更換部分Φ110mm小風口，總進風面積由0.181 m2，縮小到0.172 m2，鼓風動能達到55 kJ/s～60 kJ/s；風壓240 kPa～280 kPa，高爐頂壓逐漸提高到140 kPa～160 kPa；正常情況下硅按0.3％～0.5％控制。

在以上爐料結構和主要操作制度條件下，高爐爐況基本穩定順行，但有時壓量關系緊張，爐頂布料盡管采取以發展中心為主，抑制邊緣為輔的裝料制度，但“抑制”邊緣十分勉強，遇有原燃料條件波動，則表現為小的崩塌料，高爐的煤氣利用差，焦比偏高。

3.2 2008年12月(階段Ⅱ)

這一階段公司由于受全球金融危機的影響，1號高爐處于停產階段，公司燒結礦富余，爐料結構為65％(燒結)+30％(球團)+5％(生礦)，爐頂布料采用為礦批基本穩定為19.6 t，最大時擴大到20.6 t，風口長度為10×420mm+6×360mm；縮小進風面積，提高鼓風動能，更換部分Φ110mm小風口，總進風面積由0.163縮小為 0.158 m2，鼓風動能提高到65 kJ/s～70 kJ/s；同時受限產因素的影響，風壓正常情況下維持在230 kPa。

在此爐料結構和主要操作制度條件下，高爐料拄透氣性改善，高爐崩塌料次數明顯減少，爐況穩定順行程度提高，抗原燃料波動能力增強，煤氣利用改善，燃料比大幅度降低。

3.3 2009年3月(階段Ⅲ)

這一階段，1號高爐恢復生產，因燒結能力所限，2號高爐減少了燒結礦入爐配比。為弱化球團礦在爐內布料的滾動效應等弊端，選擇配用5％～8％的塊礦，高爐爐料結構基本為55％(燒結)+37％(球團)+8％(生礦)。爐頂布料采用，風口長度調為 4×420mm+12×360mm，總進風面積調為0.163 m2，鼓風動能為65 kJ/s～70 kJ/s；以保證回旋區適宜和爐缸中心氣流合適的“強度”，控制風壓為230 kPa～240 kPa。

高爐爐況表現為穩定順行，燃料比較低，且這一段時間，燒結礦SiO2含量為4.30％～4.70％，高爐消化了燒結礦強度差和因低硅在爐內低溫還原粉化造成的不利影響，各項指標得以優化。三個代表階段高爐的主要技術指標見表2。

4 不同階段的比較分析

1)球團比例控制為42％～45％，高爐能夠維持順行，但經濟技術指標不好，不適合目前低成本冶煉運行的操作指導思想。其它企業有使用高比例球團的報道，各有其使用的特點如比例多少和高爐的順行情況等，分析永通公司球團礦比例受到限制、不能進一步提高的主要因素為：①該高爐的爐身角偏大，較大的爐身角不能適應高球團比例高溫膨脹性能，而1號高爐則因其爐身角小，和爐身使用水冷模塊造成爐身下部侵蝕，進一步使爐身角縮小，在原料條件相同情況下其順行程度往往較好。②目前裝料制度的程序為燒結、球團間隔下入料車坑上的稱量斗，球團礦還不能實現單獨布料，也即布料時不能單獨布在中間環帶，限制了無鐘布料的靈活性；球團礦也不能和焦碳混裝，靠部分焦碳阻止球團礦在爐內的滾動不能實現[2]。③近年來盡管對豎爐球團的生產工藝控制進行了許多優化，但豎爐生產的工藝特點決定了其質量的不均勻性，其抗壓強度＞1800 N/球僅占50％，＜1000 N/球占10％，最小抗壓強度僅為650 N/球。④由于燒結產能較小，燒結生產過程存在時有薄鋪快跑“趕”產量的因素，燒結礦結晶程度差，燒結整體粒度偏碎，5mm～10mm部分占30％以上。⑤燒結配用料較雜，引起燒結堿度波動較大，FeO波動也大。

表2 各階段主要技術指標

2)2號高爐燒結礦比例提高到60％以上，高爐能夠取得產量高，燃料比低等較好的經濟技術指標。高堿度燒結礦和酸性球團礦配以少量的塊礦，這種合理的爐料結構為目前絕大多數企業所采用，并取得較好的冶煉指標，究其合理性，一方面要突出燒結礦堿度、球團礦堿度“度”的合理之外，另一方面則是解決燒結礦和球團礦的比例問題。2號高爐在有條件提高燒結礦比例同時、將球團比例降到30％，高爐料拄透氣性改善，高爐崩塌料次數明顯減少，爐況穩定順行程度提高，抗原燃料波動能力提高，煤氣利用提高。同時這一階段，控制冶煉強度為1.61 t/m3·d，此冶煉強度修正后相當于爐容3000 m3高爐為1.15 t/m3·d[3]，基本為冶煉強度和燃料比關系曲線中的燃料比最低點。所以此階段燃料比的大幅度降低，包含有燒結礦比例的提高、和冶煉強度控制的合理兩個因素。

3)通過總結高比例球團對爐況造成的影響，在燒結礦不能滿足一定配比的條件下，適當地配以塊礦分散球團礦的使用缺點。同時通過適當控制冶煉強度，高爐技術指標能夠得到良好的改善。過去許多高爐以提高利用系數為中心，忽視高利用系數和高冶強引起的燃料比、焦比升高，忽視高利用系數和高冶強導致高爐事故，影響高爐壽命。2號高爐在2008年4月以前，有時不注意控制球團礦比例，冶強大于1.90 t/m3·d，燃料比最高到580 kg/t，且高爐經常出現煤氣流失控導致的爐墻熱負荷大幅度波動，而燒壞冷卻壁水管事故，不僅高爐的經濟技術指標不好，而且對高爐的長壽有著重要影響，說明了冶強和原燃料條件等不相適應。在目前鋼鐵產能過剩，控制產量，成本比拼，追求效益最大化的情況下，企業應以降低燃料比和能耗作為高爐的首要任務。三個階段高爐主要的工況參數見表3。

表3 高爐主要的工況參數

4 結語

1)對比以上三個有代表性的生產階段，在不同的爐料結構情況下，采取與之對應的風口面積、風速、鼓風動能和裝料制度，高爐能夠保持爐況穩定順行，生產技術指標與原燃料條件和冶煉強度的控制有很大關系。

2)永通公司2號高爐通過小幅度調整爐料結構，適當控制冶煉強度的操作，初步收到降低燃料比的效果，應在此基礎上，進一步探討效益最大化的合適冶煉強度范圍。

3)目前的高爐操作應圍繞低成本而展開，全面貫徹“高效、優質、低耗、長壽、環?！钡母郀t生產指導方針，尋求適于爐型結構特點的最佳爐料結構模式，確保原料好時指標優，原料一般能穩產，原料不好能生產的指導思想。

[1]劉琦.談無料鐘爐頂布料規律.煉鐵，2007(6)：55-60.

[2]劉文壯，安志慶.八鋼高爐使用高比例球團礦冶煉實踐.新疆鋼鐵，2006(3)：50-52.

[3]銀漢.高爐冶煉強度的目標和評價問題.杭州：2006年全國煉鐵生產技術會議論文集，2006：454-457.

PRACT ICE O F O PT IM IZ ING O PERAT ION SY STEM IN YONGTONG NO.2 BLAST FURNACE

Xu Deqiang Yue Zhenglin W angW ei SiL igong (Anyang Iron＆Steel Group Co.，L td)

The equipm ent op tim ization and b last furnace p ractice(BF)are introduced since the No.2 BF putting into p roduction in this paper.Through continuously op tim izing operation system and imp roving equipm ent perform ance，the basic p rocess system which is suitab le fo rBF p roduction has been finally form ed and variousBF indexes im p roved.

b last furnace operating system b last furnace condition fuel ratio

＊聯系人：岳增林，高級工程師，河南.安陽(455133)，安鋼集團永通球墨鑄鐵管有限責任公司；

2010—2—8