萊鋼5#1080m³高爐提高煤比實踐

陳建巧 戴憲濤 徐愛波 徐春玲

摘要：通過提高風溫、提高富氧率、提高噴吹均勻率、提高透氣指數等改進措施，萊鋼5#1080m3高爐有效提高煤比最高177.5kg/t，全年可產生直接經濟效益430萬元。

Abstract： By improving the air temperature， increasing the oxygen enrichment rate， improving the uniformity of injection， and improving the gas permeability index， Laiwu Steel's 5#1080m3 BF effectively increase the coal ratio to the highest value of 177.5kg， and directly generate annual economic benefits of 4.3 million yuan.

關鍵詞：高爐;煤比;噴煤;焦炭

Key words： BF;coal ratio;spraying pulverized coal;coke

中圖分類號：TF54 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）15-0129-04

0 ?引言

高爐煤比，指的是高爐冶煉噸生鐵所消耗的噴吹煤粉量。對2017年萊鋼5號1080m3高爐煤比完成情況進行統計分析發現：2017年5號高爐煤比累計完成164.4kg/t，與先進企業煤比180kg/t以上相比還有較大改善空間（受原燃料條件及爐容大小影響）。為適應山鋼集團發展要求，按照“生鐵綜合成本與行業平均水平相比優勢再擴大30元/噸鐵”的目標，在全力提高產量的同時，如何進一步優化高爐各生產指標，提高高爐煤比，優化煤焦結構，持續降低高爐煉鐵成本成為具有重要意義的研究課題。

1 ?現狀分析

1.1 實際指標

對2017年5號高爐煤比完成情況按月度完成情況進行了統計分析（5月6月高爐停爐大修57天），根據2017年的月度完成情況（見圖1）：2017年8月份最高170.4kg/t，最低160.5kg/t，平均164.4kg/t，制定2018年煤比目標為：168kg/t，挑戰目標170kg/t。

另外，5號高爐自2017年大修以來，消除了生產上的重大安全隱患，高爐爐況水平得以逐步恢復，具備了進一步優化指標的安全基礎。

1.2 原因分析

采用頭腦風暴法、現場調研、對比試驗等方法，查找造成高爐煤比低的原因，從人、機、料、法、環、測六個方面進行原因分析，按照“二八法則”（見圖2），確認了影響高爐煤比的主要因素有：

①風溫低;

②富氧率低;

③噴吹不均勻;

④料柱透氣性差。

1.3 制定對策

確定要因后，通過多次試驗和技術攻關，綜合考慮影響原料生產的各因素，最終經過多次會議論證，確定最終方案（見表1）。

2 ?實施改進

2.1 提高風溫

與永鋒對標發現，永鋒高爐一直采取定風溫操作，風溫穩定在1250℃的較高水平。對標發現：一是永鋒煤氣壓力高，在9-12.5kPa之間，拱頂溫度15分鐘即可燒到1350℃，增加了熱風爐的蓄熱時間;二是煙道溫度控制高，達到390℃，有利于提高蓄熱量，三是換爐頻次執行比較好，每班8次。分析影響風溫提高的因素主要是煤氣壓力波動大（最低達4kPa左右，不可控因素較多），熱風爐操作標準化還存在一定差距。

2.1.1 殘氧檢測 ?建立燒爐模型。將3座熱風爐本體、預熱器、煙囪、各種管道等當做一個密閉的系統。通過對系統能源流的梳理，找出能源輸入2項、輸出1項、損失5項（見圖3）。

在確定能源輸入項、輸出項、損失項以后，通過統計數據、現場實測、查找資料、公式推導等方式得出每項的具體數值，確定了各能源分項的具體數值后完成了熱風爐熱平衡計算，得出5號高爐熱風爐當前的利用效率為69.13%。根據熱平衡計算結果，利用便攜式氧氣、一氧化碳檢測儀對熱風爐燒爐情況進行跟蹤，根據煙氣中殘氧和一氧化碳含量探尋每座熱風爐的最佳空燃比，倒推出空燃比控制曲線。再根據測算結果制定5號高爐熱風爐燒爐標準化操作模型（見表2）。

2.1.2 建立燒爐模型，提高燒爐效率

建立準時化燒爐模型（見圖4），準時化燒爐就是將燒爐、燜爐、充壓、送風的時間定點化，送風時間1個小時，燜爐時間5分鐘，充壓時間10分鐘，燒爐時間105分鐘，所有操作誤差在±1分鐘之內。燒爐的準時穩定促進了煤氣燃燒效率的提高，保證了風溫的穩定。

2.1.3 提高空氣預熱效率

利用高爐大修機會，更換板式空氣預熱器，為了有效提高板式換熱器的換熱效率，減少粉塵對換熱的影響，發明了在線清洗裝置，可實現24小時不間斷在線清洗，不需要停機;同時設計研發了低阻值換熱片，開發了多種形式組合的換熱元件，低阻值可有效提高助燃風風速，提高效率，組合換熱件具有換熱效率好，占地空間小的優點。板式空氣預熱器的改造應用，助燃空氣溫度將由原來空氣預熱溫度120℃提高到220℃，提高空氣理論燃燒溫度約30℃-40℃，風溫水平約提高約15℃-20℃，節約了高爐燃料消耗，降低了高爐的成本，提高了熱風爐煙氣的余熱利用率。

2.1.4 優化熱風爐燒爐燜爐操作

熱風爐燒爐采取分步調節操作方式。為均衡燒爐、穩定煤氣壓力，對相關的操作行為進行規范：①為了減小高爐煤氣總管壓力大幅度波動，熱風工燒爐時嚴禁把調節閥一次性全部打開操作。②熱風工燒爐時要嚴格執行崗位操作規程，在高爐煤氣壓力的情況下采用固定煤氣量，調節空氣量的操作方式：首先把空氣調節閥和煤氣調節閥開到點火角度;待燃燒爐閥門全部正常開啟后，把煤氣調節閥開到30%根據各個熱風爐的空燃比情況及時調節空氣調節閥開度;待拱頂溫度正常上升后再把煤氣調節閥開到50%及時調節空氣調節閥開度;依次輪推把煤氣調節閥開到70%、90%。調節閥整個開啟過程一定要分4-5步緩慢操作從而使拱頂溫度達到快速上升的目的。

熱風爐燜爐采取分步調節操作方式。為了減小高爐煤氣總管壓力大幅度波動，熱風工燜爐時嚴禁把調節閥一次性全部關閉操作。熱風工燜爐時要嚴格執行崗位操作規程。在關閉煤氣調節閥時要分步操作：①把煤氣調節閥關到70%及時調節空氣調節閥開度維持拱頂溫度;②依次輪推把煤氣調節閥關到50%、30%、0%及時調節空氣調節閥開度。調節閥整個關閉過程一定要分4-5步緩慢進行操作。③及時聯系平衡高爐煤氣總管壓力，熱風爐換爐過程中為了減小高爐煤氣總管壓力大幅度波動，熱風爐換爐時要通過監控畫面觀察并確認本區域各車間熱風爐燃燒及換爐情況，避免兩個及兩個以上的高爐出現同時換爐操作。

通過從設備、工藝和操作等方面的調整改進，5號高爐熱風風溫由原來的1183℃逐步提升至1195℃以上，2018年下半年風溫長期穩定在1200℃左右。同時，制定燒爐標準化模型，在提高風溫的同時，也確保了煤氣消耗可控。

2.2 提高富氧率

2.2.1 強化富氧鼓風，提高富氧流量

提升高爐富氧率，可有效提升高爐冶煉強度，可達到高產、穩產、節焦、優質的目的，降低生產成本，取得良好經濟效益。目前鋼鐵市場良好，產量便是效益。因此，提升高爐富氧率，提升高爐鐵水產量，符合公司戰略要求。燒結礦品位、焦炭CRI、渣中Al2O3比例含量，對高爐富氧率均有較大影響，為控制高爐富氧流量8000-1000m3/h，要求焦炭CSR不高于28%、燒結礦品位不低于53%、渣中Al2O3不高于16%。2018年實際完成富氧率指標見圖5。

2.2.2 穩定理論燃燒溫度在2250℃-2350℃

理論燃燒溫度是煤粉燃燒效率的保障，只有理論燃燒溫度保持在合理范圍內，才能確保煤粉充分燃燒，而且不至于對高爐產生不利影響。

通過提高富氧流量，匹配并穩定風口理論燃燒溫度，實現了富氧率由大修后的3.2%逐步提升至5.3%。

2.3 提高噴吹均勻率

定期檢查并調整噴槍結構，確保噴槍嘴處于風口中心位置。噴槍嘴的位置偏會導致煤粉流向產生偏移，不利于煤粉的燃燒，同時會對風口小套造成異常磨損。制定噴槍檢查管理辦法，每半小時巡檢一次風口，對噴槍進行檢查。當發現噴槍偏斜時，及時調整噴槍角度。

加噴槍測溫點報警裝置，降低堵槍發現及處理時間，確保噴吹均勻率。加強對過程參數研究控制，定期對操作控制參數運行情況進行督查，噴吹出現異常，及時組織分析處理。

通過從設備工藝操作等方面的調整改進，5號高爐熱風風溫由原來的1185.3℃逐步提升至1197.8℃。

2.4 保持高爐穩定順行，提高透氣指數

2.4.1 提高鼓風動能

保持適宜的鼓風動能是初始煤氣流合理分布的必要條件，通過對高爐風口尺寸和布局進行了優化和調整，維持鼓風動能在7000-9000kJ/s。

2.4.2 及時調整布料制度

加強槽下管理，提高布料合格率，控制礦批在37-40t/p之間。采用“大礦批、大角度”的操作思路，減少爐內礦石與焦炭的料批數，減弱礦焦層的界面效應，提高料柱的透氣性，并對邊緣氣流進行合理抑制;堅持頂壓與風量相匹配的原則，風量增加后中心氣流過分發展，而高頂壓有利于邊緣氣流發展，兩者互補，控制爐內兩股氣的合理分布，達到提高煤氣利用率、穩定爐型的目的。

造渣制度和熱制度不合適時，會影響煤氣流分布和爐缸工作狀態，從而引起爐況不順。大礦批冶煉后，高爐的煤氣利用必然會發生變化，也會影響高爐的熱狀態，從而會導致造渣制度的變化。因此5號高爐總結以往操作實踐經驗，摸索出大礦批冶煉的熱制度和造渣制度（見表3），規定堿度物理溫度如下。

2.4.3 適當擴大角差

實行“大ɑ角、大礦角”裝料，在使用大ɑ角的同時增大礦角，創造中心暢通、邊緣穩定的煤氣流。使礦石環帶整體外移，即在ɑ（最大礦）外移的同時，ɑ最小礦也隨之外移。為了保持一定的邊緣通路，最大礦角的礦石初始落點，距爐墻大約0.5m。為了降低爐喉礦石層的厚度，改善料柱透氣性，礦角差確定為9度。

2.4.4 提高焦炭質量，特別是焦炭的熱性能

高噴煤比對焦炭質量的要求是：M40在80%以上，M10小于7%，灰分小于12.5%，硫分小于0.65%，熱強度CSR>60%，熱反應性CRI<30%。采取改進措施有：主控室加強看料，及時調劑，適當擴大礦批，保證焦窗面積;嚴格篩分管理，高爐側小焦篩12mm，合理保證焦炭分級利用加強對焦炭熱強度、反應性、M40、M10、S、水分、-25mm等關鍵指標的檢驗頻次，并優化取樣檢驗方式，客觀真實及時的發現問題，督促整改，改善焦炭質量，降低焦炭消耗;對不同品種外購焦，根據成分質量不同，采取分堆存放，集中使用的方式，合理使用，保證高爐焦炭結構穩定;協調采購及物流部門，根據市場變化，通過調節庫存量，選擇性價比較好的焦炭品種，降低焦炭采購價格;合理控制焦炭有效庫存，制定采購進廠計劃，提高焦炭周轉效率，同時避免焦炭打堆存放造成的碾壓破損損耗等。

通過系列制度的調整，高爐爐況穩定性得以提升，抗波動能力增強，同時，料柱透氣指數由原來的13.5提升至14.5，壓量關系充分釋放。

3 ?改進效果

2018年5#高爐煤比最高177.5kg/t，最低164.3kg/t，累計完成170.3kg/t，較2017年提高了5.9kg/t，全年可產生直接經濟效益430萬元。

4 ?結論

總結萊鋼5#1080m3高爐提高煤比亮點措施有：

制定了準時化燒爐管理辦法，提高熱風爐效率。

通過上下部調劑形成了高煤比狀態下高爐長期穩定順行模型。

煤比指標納入車間業績對話，實施日跟蹤制度。

將“爐缸運行參數表”、“崗位操作要求表”納入主控崗位職責。

參考文獻：

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