降低1#高爐燃料消耗的生產實踐

陳 艷，張文政，宋恩城，董冠求

（天津天鋼聯合特鋼有限公司，天津301500）

0 引言

天津天鋼聯合特鋼有限公司（下稱天鋼聯合特鋼）煉鐵廠配備三座1 080 m3高爐及相關配套設施，年產鐵400萬噸。每座高爐設有20個風口、2個出鐵口、3座頂燃式熱風爐，上料系統采用料車斜橋上料，裝料系統設施采用串罐無料鐘爐頂，煤氣系統采用重力除塵器加布袋除塵。目前天鋼聯合特鋼1#1 080 m3高爐燃料消耗達到545 kg/t，比其他兩座高爐燃耗明顯偏高，相比國內同類型的高爐燃耗也是偏高。為此，煉鐵廠成立了1#高爐降低燃耗的攻關小組，組織對1#高爐燃耗高的原因進行了系統分析，制定了相應的措施，通過生產實踐證明了技術措施的合理性和有效性。

1 影響1#高爐燃料消耗的因素分析

1.1 入爐焦炭品種的影響

天鋼聯合特鋼沒有焦化廠，所用焦炭全部依賴外購，焦炭的種類受價格、產能、物流、倉儲能力等影響，導致進廠燃料的種類不均，沒有形成合理的庫存結構。同時由于供應部門在同類焦炭中選擇性價比合適的焦炭，采購節奏受市場的影響較大，有時為了滿足生產使用量，不得不增加焦炭的廠家，從而使焦炭的種類繁多，品質不一，給生產組織帶來很大的影響。

1.2 風溫使用水平低

天鋼聯合特鋼1#高爐的熱風溫度使用水平較低，普遍處于1 150～1 170℃之間。目前熱風爐換爐都是采用冷風充壓方式。造成熱風爐每次換爐充壓，引起冷風風壓下降約12 Kpa左右，入爐總風量減少約2 000 m3，換爐前與換爐末期，風溫有時波動達100℃以上，此過程相當于高爐減風生產，且日均操作32次左右，如遇爐況異常，將加劇爐內操作困難，影響和制約高爐的順行和穩產。

1.3 富氧率較低

富氧鼓風的重要意義在于提高利用系數，高爐富氧鼓風之后，能提高高爐風口前的燃燒溫度，加快燃燒反應過程，降低焦比，提升高爐噴吹煤比，增加鐵水產量。但由于動力廠制氧能力低，產生的氧氣優先滿足煉鋼使用，剩余氧氣供煉鐵使用，導致高爐富氧率波動較大，不能滿足高爐強化冶煉的需要。

1.4 噴煤比較低

近年來焦炭與煤粉的價格差異不斷增大，提高高爐噴吹煤量，以煤粉替代部分價格昂貴的焦炭，可有效的降低鐵水制造成本，但目前1#高爐噴煤比保持在130 kg/t，與行業先進噴煤指標150 kg/t相比存在一定的差距。

2 降低高爐燃料消耗的措施

2.1 優化焦炭結構

針對天鋼聯合特鋼采購的焦炭種類繁多，品質不一等問題，煉鐵廠將1#高爐所需的進廠焦炭分成主焦與混焦兩類，主焦為性價比高，供應量相對大的焦炭，比例為65%。經與供應廠家協商，要求主焦供應廠家能夠滿足我公司對其焦炭的需求；同時并將混焦的供應廠家數由以前的14家縮減到9家，優化了混焦的焦炭種類。通過對進廠焦炭量的調整以及焦炭種類的優化，在保證1#高爐長期穩定順行的前提下，確定出焦炭質量控制標準以及最佳配比，達到了降低焦比的目的。

2.2 提高熱風溫度

2.2.1 控制空燃比

提高熱風爐的燃燒效率最為關鍵的是控制空燃比（助燃空氣流量與煤氣流量之比），合適的空燃比可使燃料充分燃燒，提高煤氣的燃燒溫度，同時可以降低熱風爐的燃耗。因此、為了提高煤氣的燃燒的火焰溫度，減少煤氣的消耗，聯合特鋼煉鐵廠為1#高爐引進了“熱風爐自動燃燒優化系統”，系統將自動調節煤氣和空氣比例，從而達到優化燒爐的目的，既保證了風溫穩定在1 200℃，又節省了煤氣消耗。另外為實現空燃比穩定在0.6～0.8之間，這就要求助燃風機的風量調整也要及時和穩定，為此，煉鐵廠在原有風機的基礎上加裝了變頻調控系統，將助燃風壓力波動控制在目標值±2 Kpa范圍內。

2.2.2 空氣、煤氣雙預熱技術改造

熱風溫度是高爐廉價的熱源，熱風溫度帶入的熱量占高爐總能量的20%左右。根據行業經驗，熱風溫度每提高100℃（在950℃～1 300℃風溫范圍內），入爐焦比下降8～20 kg/t。煉鐵廠通過在1#高爐實施熱風爐自動燒爐控制和空氣、煤氣雙預熱技術改造，使1#高爐熱風溫煤氣燃燒溫度穩定提高，熱風溫度平均控制在1 185℃以上，達到了提高入爐熱風溫的目的。

2.2.3 采用壓縮空氣對熱風爐充壓

采用了壓縮空氣對熱風爐換爐過程進行充壓，避免了原冷風充壓時的冷風壓力和流量的短時降低帶來的不利影響。壓縮空氣充壓優點：

（1）避免了原充壓方式的相對減風過程，相對提高了高爐冶煉強度和生鐵產量；

（2）送入高爐風壓風量穩定，有利于高爐穩定順行和特殊爐況的處理；

（3）由于高爐冷風壓力與充入熱風爐的壓縮空氣壓力相近，從而實現熱風壓力變化更小，真正實現了無擾動換爐。

2.3 提高富氧技術

經天鋼聯合特鋼與外部制氧企業協調，新建一座40 000 m3空分裝置，提高了氧氣的供應能力，滿足了高爐強化冶煉的需要。富氧率提高以后主要優勢表現為：

（1）有利于高爐強化冶煉。高爐富氧率提高后，使高內焦炭燃燒增強，加速了爐內的反應。根據經驗統計，富氧率每提高1%，產量能提高3%。

（2）有利于提高噴吹煤粉的使用量。提高高爐富氧率，使風口理論燃燒溫度升高，在保證高爐順行的前提下，可提高高爐煤比，減少焦炭的用量，降低了焦比。

（3）有利于高爐爐況的穩定順行。這主要是高爐下部富氧后，燃燒反應加劇，使高爐下部空間增加，有利于高爐加風，也有利于高爐爐料的順行下降。

（4）煤氣的利用率提高。高爐富氧提高后，使爐頂煤氣的溫度降低，同時，由于風量的減少使煤氣中的N2量相對減少，CO、H2增多，有效提高煤氣的發熱量。

2.4 提高噴吹煤比技術

提高噴吹煤粉的比例后，由于煤粉在高爐風口前燃燒，能夠降低風口處的理論燃燒溫度，有利于高爐提高富氧和熱風溫度的使用。同時提高煤粉噴吹量，能夠提高風口的鼓風動能，有利于吹透高爐中心，提高高爐爐缸中心溫度，有利于中心發展[2]。

另外，提高煤粉噴吹量后降低焦炭的透氣性，使高爐煤氣通過焦窗時受阻，使熱風壓力提高，壓差變大，有利促進間接還原反應發展，抑制直接還原反應，從而降低燃料消耗。

在生產過程中，我們要加強對噴煤的檢查頻次，降低噴煤槍堵槍的發生，穩定高爐爐況，為提高噴吹量奠定基礎。同時還要研究如何保證煤粉在風口前充分燃燒，否則過量的煤粉進入高爐會導致高爐料柱透氣性變差，對高爐穩定順行造成不利影響。

3 降低1#高爐燃料消耗的效果

天鋼聯合特鋼煉鐵廠通過上述工藝技術措施的實施，目前1#高爐爐況穩定順行，各項技術指標相比公關前明顯得到改善：噴煤比從157 kg/t提升到170 kg/t，燃料消耗由545 kg/t降至520 kg/t，生鐵產量3 719 t/d提高至3 976 t/d，煤氣利用率由的40%上升到44%左右，煤氣的穩定性明顯增強。

4 結語

為促進1#高爐降本增效目標的落實，天鋼聯合特鋼煉鐵廠成立了1#高爐降低燃耗的攻關小組，通過對存在問題的系統分析，查找了1#高爐燃耗高的問題，并有針對性的制定了一系列技術措施。

通過1#高爐優化高爐上部裝料制度、改善焦炭入爐質量和結構、提高高爐入爐熱風溫度、提升高爐富氧比率和增加煤粉噴吹比例等技術措施的實施，使1#高爐實現了降低燃耗的攻關目標，高爐爐況穩定順行，生鐵產量得到穩步提高，各項經濟技術指標和經濟效益得到明顯改善。生產實踐證明，1#高爐降燃耗攻關的技術措施科學、有效，并且有推廣價值，可以應用于其他高爐的生產實踐中。