安鋼2000 m3級高爐提高煤比的措施

李勝杰 吳鏗 于海彬 倪碧帥

(1.北京科技大學；2.安陽鋼鐵股份有限公司)

安鋼2000 m3級高爐提高煤比的措施

李勝杰1，2吳鏗1于海彬2倪碧帥1

(1.北京科技大學；2.安陽鋼鐵股份有限公司)

安鋼2000 m3級高爐采取了改進噴煤設備，改善原燃料條件、優化高爐操作、提高風溫、富氧噴煤等措施，使得煤比大幅度提升、焦比顯著下降。

高爐 焦比 噴煤 富氧

0 前言

高爐富氧噴煤不僅能大幅度降低入爐焦比，減少對日益匱乏的焦煤資源的依賴，而且有利于改進冶煉工藝——可以擴展風口前的回旋區、縮小呆滯區、降低風口前的理論燃燒溫度[1]，是降低生產成本、改善高爐冶煉過程的有效手段，已成為高爐煉鐵技術進步的重要內容。

1 概況

安鋼現有2000 m3級高爐兩座 (8號、9號高爐)。8號高爐于2005年10月15日點火開爐，9號高爐于2007年6月28日點火開爐，兩座高爐相配套的噴煤系統也在高爐投產不久后投入使用。兩座高爐共用一個3#煤場，其噴煤系統總工藝如圖1所示。

圖1 安鋼2000 m3級高爐噴煤工藝圖

煤粉制備及噴吹系統按煙煤和無煙煤混合噴吹設計，制粉系統為三個系列 (一臺60 t/h中速磨煤機，兩臺40 t/h中速磨煤機)；噴吹系統采用“兩罐并列 +噴吹總管 +爐前分配器”噴吹形式。

2 提高煤比的主要措施

安鋼2000 m3級高爐自從點火開爐以來，煤比逐漸提高。8號高爐開爐后第6個月份 (2006年4月份)煤比達到 79 kg/t，由于有了 8號高爐實踐的經驗，9號高爐開爐后第3個月份 (2007年9月份)煤比達到105 kg/t，但是與設計要求仍有很大的差距，因此安鋼在實際生產過程中，不斷摸索和總結，從改進噴煤設備性能、優化高爐操作制度、噴吹煤種和控制煙煤無煙煤配比等方面入手，逐步提高高爐煤比。

2.1 對噴煤系統的改進

高爐噴煤工藝雖然已比較成熟，但在具體流程、工藝參數以及設備配置等方面，還存在許多需要改進和完善的地方。安鋼2000 m3級高爐自噴煤系統投產以來，在實際生產過程中產生許多新的問題，主要表現為：制粉能力不足、噴吹煤量無法達到設計要求等。安鋼逐步對噴煤系統進行了大規模的設備改進，主要包括噴吹系統部分管道線路、制粉系統部分設備和噴吹系統部分設備等，如圖2、圖3所示。

通過技術改進，改善了現有工藝和設備中的制約因素，提高了系統的可靠性和自動控制能力，為高爐進一步提高煤比、降本增效打下了良好基礎[2]。

圖2 受料斗改造示意圖

圖3 噴吹罐改造圖

2.2 強化精料管理，優化爐料結構

提高煤比必須以精料為基礎[3]。精料要求提高入爐礦石的品位，提高熟料比，穩定入爐料的成分，篩除入爐料的粉末等。隨著煤比的逐步提高，焦比的逐步降低，料柱中的礦焦比擴大，焦炭的骨架作用重要性相對提高，焦炭的質量必須優先得到保證。

1)嚴格執行各項制度，強化原燃料現場管理，杜絕混料和攙雜現象。8號和9號高爐使用的焦炭分別由三煉焦和四煉焦提供，燒結礦分別由360 m2和400 m2燒結機生產。安鋼成立鐵前攻關小組，定期抽查燒結礦強度及焦炭強度，對鐵前系統制定鐵前異常指標反饋制度，一旦檢查站檢驗出指標超出表1中所規定范圍，必須立即反饋給高爐。值班工長必須密切關注企業信息化系統所提供的各種信息，根據檢查站反饋的鐵前異常質量指標，及時掌握原燃料尤其是焦炭質量的變化。值班工長可以根據這些信息，及時調整高爐操作。

表1 鐵前異常指標反饋制度 ％

2)加強高爐槽下篩分工作，嚴格控制給料器閘門開度，控制料流速度，延長篩分時間，定期清篩和更換，盡可能降低入爐含粉率。把燒結礦振動篩篩孔從5mm改為8mm，入爐燒結礦＜5mm的比例由原來的 8.3％降至4.8％。

3)對燒結礦進行鹵化物噴灑，提高燒結礦強度和降低低溫還原粉化率。

4)完善焦丁回收制度，在礦石中配加適量焦丁，提高高爐料柱的透氣性。現在 8號高爐配加焦丁穩定在1000 kg/批，9號高爐配加焦丁穩定在 800 kg/批。

5)安鋼2000 m3級高爐爐料結構一直采用燒結礦 +酸性球團 +生礦模式，爐料結構為 70％燒結礦+25％進口球團礦 +5％南非塊礦。兩座高爐配加強度較好的進口球團，盡量避免使用強度較差的國內球團；配加高品位進口塊礦，既改善了爐渣性能，又獲得了良好的指標和效益。高爐爐料結構的優化，保證了高煤比操作的物質條件，同時也為降低焦比提供了基礎保證。

2.3 上、下部調劑相結合

通過上下部調劑可以形成合理的煤氣流分布，改善料柱透氣性，提高爐況穩定性和大噴煤量的接受能力，從而提高煤比。

1)下部調劑。下部調劑主要是送風制度的調節，使初始煤氣流分布合理，爐缸工作均勻活躍，熱量充沛、穩定。經一段時間的摸索，安鋼2000 m3級高爐都基本找到適合本高爐的風口布置及進風面積。目前 8號高爐使用的風口有兩種：110mm和120mm；進風面積為：0.3129 m2。9號高爐使用的風口有三種：110mm、120mm和130mm；進風面積為：0.3437 m2。每座高爐大小風口相互搭配，圓周方向煤氣流均勻穩定，爐況順行，為進一步提高冶煉強度創造了條件。

2.4 高頂壓操作

高頂壓降低煤氣流在爐內的流速，增加煤氣流與礦石的接觸時間，提高了煤氣流能量的利用[4]。噴煤以后，料柱中礦/焦比上升，料柱透氣性變差，噴煤量變大時，爐內未燃煤粉增加，惡化爐內料柱的透氣性。因此，噴煤后壓差升高.同時入爐焦炭數量減少，爐料重量上升，有利于爐料下降，允許適當的高壓差。兩座高爐煤比與爐頂壓力的關系如圖4所示。此時適當地提高頂壓，降低壓差，有利于爐料下降和煤比提高。安鋼2000 m3級高爐根據原燃料和操作要求，在根據爐況靈活調節頂壓的同時，適當地提高了爐頂壓力。日常調劑實行穩定高頂壓操作，穩定了爐況，提高了煤比，降低了焦比。

圖4 安鋼2000 m3級高爐煤比與爐頂壓力的關系

2.5 提高風溫，增加富氧量，提高煤粉置換比

高爐噴煤以后，理論燃燒溫度降低，為保證正常的爐缸熱狀態，要求足夠的熱補償，高風溫和富氧都有助于提高理論燃燒溫度[5]。提高煤粉置換比，改善高爐噴吹效果和保證高爐在大噴煤時長期穩定、順行和高產[6]。此外，隨著噴煤量的上升，在其他條件不變的情況下，風口區域未燃煤粉增多，不僅大大降低煤粉燃燒率，還會使高爐透氣性變差，引起高爐難行，而富氧有利于煤粉燃燒率的提升，同時富氧是強化冶煉、提高產量的手段。兩座高爐在保證爐況穩定順行的前提下，將富氧率維持在2.0％～3.0％，風溫1170℃以上。

2.6 無煙煤和煙煤混合噴吹

無煙煤揮發分低，可磨性和燃燒性不好，但是含碳量高，發熱值高，因此其煤焦置換比較高；煙煤揮發性高，可磨性和燃燒性好，成本較無煙煤低，但是它的發熱值低，爆炸性較強，對安全條件要求比較嚴格，因此，單噴任何一種都不經濟[7]。同時，從爐況角度出發，煙煤中揮發物高，可提高燃燒率，而其分解熱也大于無煙煤，可更快的降低理論燃燒溫度，這樣就可更快提高風溫，增大富氧率。煙煤中 (H2+ CO)高，能改善煤氣還原性，降低其黏度，有利于礦石的間接還原，進而降低焦比。此外，高揮發性能帶來更多的煤氣量，從而增加鼓風動能，也有利于發展中心氣流。通過試驗得出，安鋼合理的配煤比為：無煙煤∶煙煤 =2∶1，兩者的配合促進了風溫、富氧率與煤比的大幅度提高。

2.7 組織好外圍生產

煤比提高后，軟熔帶焦窗變薄，下部壓差升高，惡化爐缸透氣、透液性，必須抓好爐前工作，及時出凈渣鐵[8]。通過加強對出鐵正點率、出鐵均勻率、日出鐵次數和鐵口深度的考核，使鐵口工作大為好轉。隨著富氧率提高，冶煉強度提高，高溫區下移，要求工長和配管工密切注視爐身溫度變化，采取適合高爐爐身中上部冷卻強度，同時加強風口檢查。通過強化噴吹操作，減少噴煤倒罐時間和減少煤量波動，做到均勻、穩定的噴吹，為高爐順行，煤比提高創造了良好的外圍條件。

3 效果分析

經過采取上述 7個方面的措施，安鋼2000 m3級高爐的煤比已經穩定在130 kg/t左右，焦比得到大幅度的降低，大大降低了生產成本。安鋼 8號、9號高爐噴煤初期的主要經濟技術指標見表2、表3。

表2 安鋼 8號高爐2006年2～6月份主要經濟技術指標

表3 安鋼9號高爐2007年 7～11月份主要經濟技術指標

由表2可以看出，8號高爐自2006年2月份到6月份煤比從18 kg/t增加到137 kg/t，同時焦比下降到404 kg/t，利用系數明顯增加。由表3可以看出，9號高爐自2007年 7月份到11月份，煤比從3 kg/t逐漸增加到139 kg/t，A鋼和B鋼?；宓拇怪?TD面的 EBSD微觀織構組織。A鋼和B鋼?；嘶鸷蠡颈Ａ袅藷彳垥r形成的中心部位的組織，而次表層和表層晶粒發生了再結晶長大。?；宓慕M織和織構梯度減小。?；蹇棙嬛饕性趝001}〈ffff890〉和{001}〈ffff880〉之間以及{110}〈001〉上。常化后織構的總體強度下降，高斯強度減弱。?；驛試樣{110}〈112〉＞織構取向消失，B試樣的{110}〈112〉取向密度減弱。

4)分析了?；驛和B試樣在α取向線、ε取向線和γ取向線上織構密度變化規律。?；?A試樣α取向線上{001}〈0〉取向密度減小，{110}〈0〉取向密度增大；ε取向線上高斯織構取向密度增大；γ取向線上{111}2〉織構取向密度增大。常化后B試樣α取向線上取向密度值下降；ε取向線上高斯取向密度略增大，其它取向密度減??； γ取向線上γ纖維織構取向密度減小。

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選擇自動模式后，現場操作箱都無法進行操作。當坯料調運至上料輥道后，操作員在HM I上手動對中，然后在定尺規格內按照要求輸入定尺，點擊HMI自動啟動按鈕，PLC程序將控制所有輥道及單體設備的自動運行，實現母坯的定位切割、子坯依次去毛刺及自動推鋼、堆垛的功能，其流程如圖3所示。

圖3 自動切割控制流程

HMI上還繪制有液壓系統的畫面，可以遠程啟、停液壓站，包括液壓系統的報警信號等，同時為保證安全生產，在HM I上單獨制作一個急停按鈕，一旦生產過程中出現事故，按下急停按鈕，所有輥道及液壓設備全部停止工作，只有在事故處理完畢后，再次按下急停按鈕，可繼續自動生產。

3.3 系統使用效果

二次切割系統投用后，班產量已經達產，火切機的割縫控制在 8mm左右，定尺精度保證在10mm以內，毛刺去除率達到了98％，達到了設計要求，，從輥道自動啟動開始，全程無需操作人員干預，整個連續切割生產過程穩定、高效。

4 結論

此次離線二次切割項目對于切割機板坯的定位采用了先進的激光測距系統，與使用升降擋板定位相比，具有定尺切割精度高的優點；同時此次選用的切割機不帶傳統的汽缸壓下裝置，在定位的同時就計算了切割槍避輥的位置，與帶壓下裝置的火切機相比，完全避免了切割輥道的情況，保護了設備。同時選用的擺錘式去毛刺機，可以在輥道正常運行的情況下，實現頭、尾毛刺的去除工作，并且去毛刺率可達到98％以上，與刮刀式去毛刺機相比，具有去毛刺效率高，時間短的優勢。系統投用后，在較短的時間內達到了設計的產能。

5 參考文獻

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M EASURES O F INCREASING COAL INJECT I ON RAT I O AT2000m3BF IN ANGANG

L i Shengjie1，2W u Keng1Yu Haibin2N iB ishuai1(1.University of Science and Techno logy Beijing；2.Anyang Iron＆Steel Stock Co.，L td)

The coal ratio and coke ratio of2000 m3BF in Angang have been enor mously increased and decreased by adop ting som emeasures of develop ing equipm ents of PC I，imp rovingmaterial quality，op tim izing BF operation，enhancing blast temperature and PC I enriched w ith oxygen.

blast fu rnace coke ratio pulverized coal injection(PC I) oxygen enrichm en t

2009—11—23