山鋼日鋼2#5 100 m3高爐合理操作爐型的形成與維護

邢英亮

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東 日照276800）

1 前 言

山東鋼鐵集團日照有限公司2#5 100 m3高爐（以下簡稱2#高爐）在設計上采用緊湊型、模塊化總圖布置。該高爐設有4 個鐵口、40 個風口、兩個夾角為81°的矩形出鐵場，采用皮帶上料、PW 爐頂技術、爐頂均壓煤氣全回收技術。高爐冷卻采用聯合軟水密閉循環系統全冷卻方式，在第7～12段爐腹、爐腰和爐身中、下部高熱負荷區域使用6 段鉆孔水冷通道全覆蓋鑲磚銅冷卻壁。高爐采用4 座改進型頂燃式熱風爐，預熱系統采用前置預熱爐（燒高爐煤氣）+板式換熱器的方式。2#高爐2019年4月11日開爐以來，始終把合理操作爐型的形成與維護放在首要位置，高爐要想長期穩定順行，取得較好的技術經濟指標，必須形成合理的操作爐型，抓好基礎管理工作，對各項基本操作制度不斷優化和完善。通過1 a 來的生產實踐證明，2#高爐保持長期穩定順行，利用系數達到2.2 t/（m3·d）以上，燃料比490 kg/t。

2 合理操作爐型的特征

合理操作爐型，應是能適合一定的原燃料條件和操作制度，能保持爐況長周期穩定順行、高產、低耗、長壽。通過對開爐以來數據的歸納分析，總結出2#高爐當前冶煉條件下，爐體各部位合理參數范圍:銅冷卻壁7～12段壁體溫度應控制在軟水溫度10～20 ℃，銅冷卻壁熱負荷控制在25 700 kW 左右，13 段、14 段壁體溫度應為 12 段壁體溫度 90～100 ℃，爐喉鋼磚溫度控制在軟水溫度15～20 ℃，13～18 段冷卻壁熱負荷控制在19 300 kW 左右。當前冷卻強度下，水溫差應在3.5～5 ℃，全爐熱負荷控制45 000 kW左右。

3 合理操作爐型的維護

3.1 原燃料管理

3.1.1 堅持精料方針

1）穩定燒結礦質量。精料是高爐冶煉的基礎，“七分原料，三分操作”說明精料對高爐生產的決定性影響［1］。燒結礦作為高爐冶煉的主要原料，其質量的波動直接影響高爐的穩定性。加強對燒結礦成分及粒度組成的監控，一是加強中和混勻工作，穩定爐料成分。做到入爐料成分穩定，減少波動，關系到爐溫的穩定和生鐵質量，是保證爐況穩定的主要條件。二是優化入爐料的粒度組成，這是改善料柱透氣性和強化冶煉過程的重要影響因素。燒結礦部分指標控制要求:TFe≥56.5%、FeO 9.0～9.5%、RDI+3.15 mm≥70%，R2控制2.0±0.5。

2）加強篩網和篩速管理。滿足上料速度的前提下，加強篩分，合理調整篩速，燒結礦控制在2～3.5 t/min，球團礦3～5 t/min，塊礦2～2.5 t/min，備料前對振篩進行空振，發現仍有夾料現象,手動清理，保證篩網的有效利用，最大程度地篩透，確保凈料入爐，從而減少了塊狀帶堵塞料柱空隙的發生，降低阻損，保證軟熔帶“焦窗”的透氣性。

3）加強入爐料管控。當班工長及槽下人員加強看料，各不少于3次，工長每小時記錄料流開度，密切關注高爐返礦量的變化，出現異常及時排查原因，燒結停開機料、質量不達標的燒結礦必須外排，嚴禁入爐引起爐況波動。

4）穩定爐料結構。高爐的生產實踐和研究表明:采用高堿度燒結礦配加酸性球團礦和部分塊礦是當前我國高爐冶煉爐料結構較為理想的發展模式［2］。2#5 100 m3高爐開爐以來熟料率穩定在85%～87%。

3.1.2 穩定焦炭質量

焦炭質量的好壞對高爐生產有著重大的影響，特別是其冷、熱態性能的好壞直接影響著高爐中下部料柱的透氣性、透液性，最終影響高爐的順行狀態。特大型高爐對焦炭質量的要求高，日照公司配備4 座7.29 m 焦爐，高爐使用的焦炭為自產焦，經過2 a多的摸索，焦炭質量能夠滿足高爐需求，如表1所示。

表1 2#高爐開爐以來焦炭質量指標

振篩下料口優化改造，改善布料偏析，減少入爐粉末，入爐料實施平鋪料操作，穩定邊緣氣流。1）槽下振篩下料口分兩次對其進行改造，使稱量斗內燒結礦堆尖靠近，減少落料偏析。改造前兩料點間距4.5 m，第1步增加0.85 m平板，間距縮小至2.9 m，第2 步增加0.6 m 斜坡，間距縮小至1.8 m，實現稱量斗內料堆尖進一步拉近。2）堅持“鋪好、布好”的原則，實施平鋪料操作。球團礦平鋪率控制50%～60%，塊礦平鋪率控制45%～55%，焦丁平鋪率控制35%～45%。平鋪具體位置根據高爐實際情況合理進行調整，原則上塊礦、球團起止位置控制距離料頭、料尾分別在30～40 s，焦丁布料位置作為邊緣煤氣流調劑的一個手段。

3.2 強化爐前出鐵管理

針對特大型高爐來說，出好渣鐵對高爐的穩定順行是至關重要的。虧渣鐵會導致爐內壓差升高，邊緣氣流波動，冷卻壁及水溫差大幅波動，操作爐型不穩定，還存在很大的安全隱患，因此2#高爐采取了一系列出鐵管理措施，確保及時出凈渣鐵，避免憋渣鐵現象。

1）三鐵口循環出鐵模式。因爐缸直徑大，為減少爐缸死區，鐵口采用3用1備出鐵模式。

2）爐缸區域灌漿。開爐初期鐵口區域煤氣火大，竄煤氣嚴重影響到渣鐵排放。采取對爐缸冷卻壁及鐵口區域進行灌漿處理，對減少鐵口噴濺達到預期效果。

3）爐前倒場操作標準化。開爐初期，爐前倒場時均存在虧渣鐵現象，嚴重影響操作爐型的穩定。通過改變操作思路，優化開口時機，相鄰鐵次由正間隔10 min 改為出鐵60 min 時打開備投用鐵口，鐵口工作狀態較差時有充足時間開二次，變被動為主動，這樣操作大大減少了渣鐵出不凈對爐況的影響。

4）根據不同廠家炮泥量化打泥，鐵口深度3.8～4.0 m，規范鉆頭直徑使用57.5～60 mm，爐前設備操作標準化。

5）負間隔出鐵，相鄰鐵次按110～120 min打開鐵口，日出鐵時間≮1 750 min，重疊時間30±10 min，避免因重疊時間不足導致虧渣。

6）規范爐前炮泥使用管理，跟蹤炮泥使用過程及時做出有效評價，便于后期炮泥質量管理。

7）根據出鐵情況靈活調整開口時間間隔。時刻統計盈虧渣鐵量，當爐虧鐵量＞100 t 時，或渣量持續＜100 t/h 時，及時打開下一鐵口進行重疊出鐵。

3.3 熱制度與造渣制度

1）強化爐溫意識，重視爐缸熱量。爐溫的大幅波動影響操作爐型的穩定，對高爐爐況產生影響，且對煉鋼工序產生影響。2018年1#高爐爐況失常，低爐溫是導致爐況加劇惡化的一個重要原因。2#高爐開爐后，操作上始終重視爐缸熱量，爐溫按照0.30%～0.50%控制，爐溫中限0.40%，嚴禁＜0.30%持續4 h 以上，保持鐵水溫度≥1 510 ℃，保證爐缸良好工作狀態，2#高爐實現長期穩定順行；根據來料成分及時核對配料堿度，控制實際終渣堿度1.15±0.05，爐渣以石頭點渣為準。

2）重視排堿工作。高爐入爐堿金屬呈升高趨勢，2019年由 5月份 2.0 kg/t→6月份 3.3 kg/t→8月份以后穩定在3.6 kg/t，遠遠超過《5 100 m3高爐標準化操作條例》入爐原燃料雜質控制標準。入爐堿金屬的升高給高爐操作帶來巨大挑戰，堿金屬的循環富集對原燃料、爐型穩定都具有相當大的破壞力；因此，高爐定期排堿工作勢在必行，操作上主要通過階段性爐溫做上限、降低爐渣堿度的措施，改善爐渣良好的流動性進行排堿，減少堿金屬在爐內富集，確保高爐操作爐型的合理穩定，保持高爐穩定順行。

3.4 優化上下部制度

通過送風制度與裝料制度調整，達到上下部制度的合理匹配，保證邊緣、中心兩道氣流的合理分布，上穩氣流、下活爐缸，以實現爐型合理穩定，高爐適應性強。

3.4.1 下部制度的調整

送風制度主要是保持適宜的鼓風動能和理論燃燒溫度，以達到初始氣流分布合理，爐缸工作均勻活躍，為爐況穩定順行奠定基礎［2］。高爐以提升風量、提高風速為核心，吹透中心，活躍爐缸，提高料柱的整體透氣性，增強爐況的順行程度與抵抗外界變化的能力。以持續優化上下部調劑為手段提高煤氣利用，降低燃料消耗，保持較大風量吹透、吹活爐缸，減小中心死焦堆空間體積。

2#高爐開爐以來，風口逐步全部調整為Φ126 mm×L645 mm，風口面積由開爐時的0.434 1 m2調整至現在的0.498 8 m2，風口布局更加均勻。經過調整，風量達到7 300 m3/min 以上，壓差逐步降低，風速保持在250 m/s，鼓風動能保持在12 500 kg·m/s以上，使得初始煤氣流分布均勻合理。

日常操作參數的選擇:1）頂壓的使用。頂壓的使用不能超過設計上限，日常操作中主要取決于風量的大小，隨著風量變化頂壓與之調整。在爐況順行、全風狀態下，當減風不大于全風量的2.05%時，頂壓不必調整，若風量長時間接近2.05%無法加全或超過2.05%，頂壓按照系數進行調整，以保證風速在合理范圍。風量與頂壓的合理匹配，關乎煤氣流的合理分布，日常操作中要格外注意。2）風溫的使用。關閉混風大閘，風溫全用。主要目的:一是熱能100%利用，減少資源浪費；二是減少高爐工長爐溫調劑手段，利于爐溫穩定控制。目前風溫平均達到1 240 ℃以上，但是送風前后風溫溫差大，不利于爐況的穩定。下一步需優化燒爐，穩定風溫在1 240～1 250 ℃。3）火焰溫度的控制。穩定富氧率4%，通過加（或脫）濕鼓風控制火焰溫度在2 290±30 ℃，保證煤粉的燃燒率。

3.4.2 上部制度的調整

2#高爐借鑒1#高爐的操作經驗，開爐順利，為進一步穩定爐況，提高煤氣利用，降低燃料消耗，突破固有思維，2#高爐逐步取消中心加焦布料模式。

理論上合理風口回旋區長度為2.14 m，當前風量維持7 300 m3/min，風口回旋區長度2.03 m＜2.14 m，說明鼓風動能顯小，爐缸死焦堆略大。布料寬度接近回旋區長度，說明布料是相對合理的。結合當前原燃料條件，布料矩陣調整的思路是疏導邊緣，追求兩股氣流，控制角差10°～11°，礦石最小布料角度31°，平臺寬度控制在1.8～2.0 m，合理使用批重，實現“平臺+中心漏斗”的料面形狀，中心氣流始終保持暢通。2#高爐經典布料矩陣:焦炭7檔，圈數為4 333 224；礦石6 檔，圈數為333 321；焦炭最大角度較礦石跨出1°，以適度發展邊緣氣流。

日常操作中以微調為主，爐型的維護主要具體操作如下:1）當原燃料條件變差時，或銅冷卻壁溫度低于52 ℃、水溫差持續低于3 ℃時，邊緣焦炭由3圈調整為4圈，以疏導邊緣氣流；當水溫差持續高于5.5 ℃時，邊緣焦炭由4 圈調整為3 圈，以適當抑制邊緣氣流。2）焦丁除具有改善礦石層的透氣性作用外，還用來調整邊緣煤氣流，通過調整焦丁平鋪起始位置來實現。3）調整礦批平衡中心與邊緣兩股煤氣流。4）為保證中心氣流暢通，通過循環加中心焦的方法，即每隔10批料額外增加2 t焦炭，按11°布下，當中心氣流較弱時增加循環頻次。

4 結 語

山鋼集團日照公司煉鐵廠2#高爐通過加強原燃料管控、強化爐前出鐵管理、優化操作制度等技術措施，實現了特大型高爐設計爐型向操作爐型轉變的順利過渡，2#高爐保持長期穩定順行，實現高產量和低燃耗生產，鐵水爐溫合格率大幅提升，并形成合理的操作爐型。合理的操作爐型與生產條件和冶煉制度相對應，與高爐煤氣流運動和分布規律相匹配。在日常操作中，高爐操作者非常重視合理操作爐型的維護，以實現高爐安全、穩定、順行、優質、低耗、高產、經濟和長壽的生產目標。