宣鋼4號(hào)高爐大礦批技術(shù)研究與實(shí)踐

劉寶洋

（河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司，河北 張家口 075100）

1 背景

宣鋼4號(hào)高爐有效容積1800m3，2005年10月24日投產(chǎn)。從2005年10月投產(chǎn)～2011.10月中修停爐六年當(dāng)中，4號(hào)高爐生產(chǎn)穩(wěn)定，但是隨著鋼鐵形勢(shì)不景氣、原燃料價(jià)格提高、公司實(shí)行低成本戰(zhàn)略以后，4號(hào)高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)連續(xù)下滑。為改善因原燃料質(zhì)量下滑導(dǎo)致料柱透氣性惡化的爐況，4號(hào)高爐于2010年下半年開始中心注焦，雖然爐況穩(wěn)定順行，但是煤氣利用變差，焦比升高幅度較大。表1為4號(hào)高爐2010年～2011年主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

表1 4號(hào)高爐2009年至2011年主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

2010 年下半年，4號(hào)高爐配加外進(jìn)焦，且比例逐步增加，而且含鐵爐料質(zhì)量差，入爐料結(jié)構(gòu)調(diào)整頻繁，爐況變差。2010年9月，4號(hào)高爐采用中心注焦的裝料制度，爐況恢復(fù)正常，但是煤氣利用大幅下降，2010年上半年煤氣CO2%為20%，下半年降至19.8%，2011年為19.32%。與2009年相比，2010年和2011年焦比顯著升高。

2 詳細(xì)技術(shù)內(nèi)容

2.1 應(yīng)用大礦批的技術(shù)原理

批重的大小對(duì)高爐煤氣流的穩(wěn)定性和煤氣利用的好壞起著決定性作用。擴(kuò)大礦石批重能促進(jìn)礦石的均勻分布，合理布料，優(yōu)化煤氣流分布，可以穩(wěn)定上部煤氣流，可提高煤氣中CO2含量，提高煤氣利用率，同時(shí)使熱風(fēng)所帶有的熱量能夠充分傳遞給爐料，增加高爐內(nèi)鐵礦石的間接還原度。煤氣中的CO2含量提高1%，煉鐵燃料比下降20kg/t·鐵,間接還原是個(gè)放熱反應(yīng)，而直接還原是個(gè)吸熱反應(yīng)。所以，我們要采取大礦批操作，努力提高礦石的間接還原反應(yīng)，同時(shí)采用合理的送風(fēng)制度，在風(fēng)口前形成較長(zhǎng)的循環(huán)區(qū)，使煤氣的初始分布向中心延伸，減少中心死料柱，改善爐缸中心的透氣性和透液性，解決煤氣流和爐料逆向運(yùn)動(dòng)之間的矛盾，煤氣流分布均勻合理，促進(jìn)高爐生產(chǎn)順利，形成“下活，上穩(wěn)”的格局，降低燃料比。

2.2 技術(shù)方案

2.2.1 穩(wěn)定焦炭批重，創(chuàng)造穩(wěn)定的焦炭平臺(tái)穩(wěn)定中心氣流

如何采取措施保證中心通暢和邊緣氣流的穩(wěn)定是實(shí)行大礦批冶煉的前提。礦石落點(diǎn)與爐喉中心的距離占爐喉半徑的比例要大，以保證中心負(fù)荷輕。四號(hào)高爐在實(shí)踐生產(chǎn)中將焦炭批重定為10.8t，保證了一定的焦窗的厚度，減輕礦石對(duì)焦炭推移作用，有效地提高料柱的透氣性。由于焦炭平臺(tái)是根本性的，在生氣過程中調(diào)整焦炭負(fù)荷時(shí)，采取穩(wěn)定焦批，逐步調(diào)整礦批重到50t，以使焦炭層相對(duì)穩(wěn)定，保持焦窗的穩(wěn)定性和透氣作用，這樣即使在原燃料條件相對(duì)較差的情況下對(duì)穩(wěn)定煤氣流仍起到良好效果。

2.2.2 送風(fēng)制度的調(diào)整：保持較高的風(fēng)速和較高的鼓風(fēng)動(dòng)能

合理的送風(fēng)制度是基礎(chǔ)。在風(fēng)口前形成較長(zhǎng)的循環(huán)區(qū)，使煤氣的初始分布向中心延伸，減少中心死料柱，改善爐缸中心的透氣性和透液性，對(duì)形成“下活，上穩(wěn)”的格局是非常重要的。送風(fēng)制度主要是保持適宜的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能以及理論燃燒溫度，使初始煤氣流分布合理，爐缸工作均勻活躍，熱量充沛、穩(wěn)定。

四號(hào)高爐的風(fēng)口面積為0.2904m2，風(fēng)速256m/s，動(dòng)能10000kg·m/s～11000kg·m/s，合適的送風(fēng)制度保證了足夠的中心氣流，吹活了爐缸，實(shí)行爐況穩(wěn)定順行。

2.2.3 優(yōu)化裝料制度，加強(qiáng)爐料入爐前篩分，提高料柱透氣性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能

4號(hào)高爐中修開爐至今，裝料制度基本延續(xù)了開爐后爐況正常時(shí)的模式，即礦批50t，焦批10.8±0.1t，小焦1.1±0.1t；裝法K41°39°37°35°J41°39°37°35°30°；料線1.4±0.1m ；爐料結(jié)構(gòu)：球團(tuán)礦+燒結(jié)礦+塊礦。當(dāng)由于原燃料質(zhì)量波動(dòng)導(dǎo)致爐況波動(dòng)時(shí)，裝料制度僅做微調(diào)。另外，在爐料結(jié)構(gòu)上，保證球團(tuán)礦比例不大于25%，用塊礦調(diào)節(jié)酸料比和入爐鈦負(fù)荷。2012年10月11日，4號(hào)高爐定修發(fā)現(xiàn)爐喉鋼磚磨損較為明顯，送風(fēng)后，礦焦角度分兩次縮小1°。

對(duì)原燃料實(shí)行嚴(yán)格篩分入爐，減少爐料的填充作用，提高料柱的透氣性。粉末多的爐料會(huì)有填充作用，使?fàn)t料之間的空隙度縮小。所以對(duì)爐料篩分速率、篩分效果嚴(yán)格監(jiān)督檢查，確保入爐料質(zhì)量。將小塊焦混入礦石之中，且增加小焦用量，不僅能夠減少大焦消耗，又能有效地提高礦石的透氣性的同時(shí)提高礦石的間接還原度，并煤氣引向中心，使?fàn)t內(nèi)形成利于順行的倒V型軟熔帶，改善了礦石中心部位的透氣性和流暢性，從而保證煤氣流的穩(wěn)定性。

2.2.4 造渣制度和熱制度的調(diào)整

造渣制度和熱制度不合適時(shí)，會(huì)影響煤氣流分布和爐缸工作狀態(tài)，從而引起爐況不順。大礦批冶煉后，高爐的煤氣利用必然會(huì)發(fā)生變化，也會(huì)影響高爐的熱狀態(tài)，從而會(huì)導(dǎo)致造渣制度的變化。因此四號(hào)高爐總結(jié)以往操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，摸索出大礦批冶煉的熱制度和造渣制度。規(guī)定堿度R2：1.15～1.20（計(jì)算堿度參數(shù)控制在1.05±0.02），[Si]0.25%～0.4%,物理溫度≥1480℃，[Si]+[Ti]≤0.55%。

2.2.5 出凈渣鐵，保證渣鐵流速

由于四號(hào)高爐采取單鐵口出鐵，所以出凈渣鐵對(duì)爐況順行至關(guān)重要，保證30min以內(nèi)兌罐，35min以內(nèi)打開鐵口，并保證鐵流速大于5.0t/min，出凈渣鐵。嚴(yán)格控制渣鐵排放速度，確保出鐵速度大于渣鐵生成速度。

2.3 大礦批技術(shù)實(shí)施過程

2.3.1 四號(hào)高爐中修前基本情況

四號(hào)高爐2011年10月停爐以前，裝料制度基本以45t礦批，布料矩陣 K42（3）40.5（3）39（2）37.5（2）J42（2）40（2）37（2）34（2）30（1）16（4）布料為主，采用中心注焦。這種制度以加中心焦來保障中心氣流，進(jìn)一步保持爐況穩(wěn)定順行，雖然四號(hào)高爐爐況順行較好，但技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差。（見表2）。

表2 2011年1月～9月主要技術(shù)指標(biāo)

由上表可以看出四號(hào)高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差，因此，進(jìn)一步研究大礦批技術(shù)來改善煤氣流的分布，提高煤氣利用率，降低消耗，增強(qiáng)爐況穩(wěn)定性和抗波動(dòng)能力，保持爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，實(shí)現(xiàn)高爐高效，低耗冶煉。

2.3.2 四號(hào)高爐中修開爐后主要工作

2012年4 月6 日，4號(hào)高爐點(diǎn)火開爐。4號(hào)高爐開爐初期主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（見表3）。4號(hào)高爐5月～9月主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（見表3）

表3 4號(hào)高爐5月～9月主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

2.3.3 送風(fēng)制度調(diào)整

（1）停爐前，4號(hào)高爐風(fēng)口面積0.2830m2，鼓風(fēng)動(dòng)能8000kg.m/s～9000kg.m/s，難以吹透中心，中心氣流主要是靠中心加焦來維持，從爐頂攝像觀察中心火很小有時(shí)看不見；開爐后，4號(hào)高爐風(fēng)口面積增加至0.2904m2，爐況達(dá)到正常水平后，鼓風(fēng)動(dòng)能達(dá)到9000kg.m/s以上，后續(xù)隨著風(fēng)溫和風(fēng)量逐步提高，鼓風(fēng)動(dòng)能升高到10000kg.m/s～11000kg.m/s。動(dòng)能提高，保證了下部煤氣流吹透中心、活躍爐缸，從實(shí)際效果也是由此。從爐頂攝像觀察中心火清晰可見。開爐到達(dá)產(chǎn)達(dá)效，4號(hào)高爐爐芯溫度升高幅度較快，即：9日爐芯溫度65℃，12日爐芯溫度113℃，19日爐芯溫度達(dá)到300℃。

（2）高風(fēng)溫。充分發(fā)揮熱風(fēng)爐的優(yōu)點(diǎn)，堅(jiān)持使用高風(fēng)溫。但由于四號(hào)高爐中修時(shí)未對(duì)熱風(fēng)爐進(jìn)行改造，熱風(fēng)爐為爐齡中后期，蓄熱儲(chǔ)熱能力降低，且煤氣壓力階段性偏低，對(duì)燒爐有一定影響。目前四號(hào)高爐風(fēng)溫定為1150℃，高風(fēng)溫的使用，不但活躍了爐缸，提高了渣鐵物理熱，改善了渣鐵流動(dòng)性，而且有利于節(jié)焦降耗。

2.3.4 冷卻制度調(diào)整

4號(hào)高爐軟水系統(tǒng)采用軟水密閉循環(huán)的冷卻結(jié)構(gòu)。對(duì)軟水系統(tǒng)的管理，主要采取了以下措施：①控制好進(jìn)水溫度，進(jìn)水溫度的控制范圍為43℃～45℃.每天密切注意爐身冷卻壁溫度，熱負(fù)荷曲線的變化和渣皮的脫落情況，依據(jù)水溫差的范圍，控制進(jìn)水溫度。②監(jiān)控好補(bǔ)水情況。若補(bǔ)水加快，說明冷卻設(shè)備有損壞，應(yīng)立即檢查軟水系統(tǒng)，找出損壞部位，并采取相應(yīng)措施，防止?fàn)t涼事故的發(fā)生，目前通過此方法發(fā)現(xiàn)7段22號(hào)冷板第4根，7段37號(hào)冷板第1根，7段38號(hào)冷板第4根，7段19號(hào)冷板第1根有漏水現(xiàn)象，通過定修機(jī)會(huì)檢查并把漏水部位通工業(yè)水。③加強(qiáng)與動(dòng)力廠的聯(lián)系。要求保證軟水質(zhì)量，穩(wěn)定水量和水溫，防止燒壞冷卻設(shè)備。并定期進(jìn)行軟水置換。

3 結(jié)語

3.1 爐況順行度大大提高

從開爐那天起，礦批逐步擴(kuò)大，爐況的穩(wěn)定性就有了明顯改善。基本的裝料制度形成后，開爐半年的時(shí)間了，雖然外圍原料條件變化較大，常常自產(chǎn)焦和外購(gòu)焦相互切換，三燒和一燒相互切換，不同外進(jìn)球團(tuán)相互切換等等，對(duì)高爐的影響較大，但高爐的抵抗能力非常強(qiáng)，爐況恢復(fù)快，很少出現(xiàn)難行，操作參數(shù)長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。爐況順行度大大提高，風(fēng)量增加，壓差降低，透氣性指數(shù)上升，高爐的抵抗能力加強(qiáng)。（見表4）。

表4 4號(hào)爐2011年到2012年的路況順度情況

3.2 氣流分布合理穩(wěn)定

氣流易于調(diào)整，煤氣利用率上升，消耗下降，日常操作中，根據(jù)需要對(duì)布料矩陣作適當(dāng)微調(diào)，可以輕易達(dá)到目標(biāo)效果。煤氣利用率上升，爐缸活躍，消耗指標(biāo)長(zhǎng)期領(lǐng)先宣鋼其他高爐。

3.3 爐溫充沛穩(wěn)定

4號(hào)高爐低硅冶煉，雖然爐溫控制在0.25%～0.35%之間，但鐵水物理熱充足，下渣電偶測(cè)溫物理溫度≥1480℃，且爐溫穩(wěn)定，含硅的標(biāo)準(zhǔn)偏差低。

3.4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好轉(zhuǎn)

見表1和表3。焦比從387kg/t降到366kg/t，煤比從126kg/t提高到143kg/t，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。