高爐高比例蘭炭噴吹條件下提高煤比實踐

張均賓，劉春偉，宮學峰

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司，山東 萊蕪271104）

1 前 言

山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠為達到國家政策要求，完成煤炭消耗指標，2020 年開始探索用蘭炭末替代高爐噴吹煤。自2020年5月初開始，蘭炭配加比例在6 月底已達到47%。隨著蘭炭的高比例配加，煉鐵廠逐步摸索設備改造和高爐參數調整，煤比逐步提升，特別是4#高爐月平均煤比指標達到200 kg/t，并長期保持在190～200 kg/t，燃料比控制在525 kg/t以內。

2 噴吹蘭炭條件下的可行性分析

2.1 蘭炭噴吹的特點

蘭炭（又稱半焦、焦粉）結構為塊狀，粒度一般在0～80 mm，顏色呈淺黑色。蘭炭具有低灰、低硫、低磷、低鋁、高固定炭比、高化學活性、高比電阻等特點。蘭炭固定炭高，在高爐內可作為熱量、還原劑、滲碳劑，替代焦炭節焦降耗。蘭炭低灰、低硫的特性，在提高高爐產量、降低焦比、減少脫硫能耗等方面能發揮良好效果。蘭炭的高化學活性，能對大塊焦炭起到很好的保護作用，減小碳消耗，在提高高爐的透氣性、鐵礦石的還原率、高爐的生產能力方面也有積極的作用。高爐噴吹蘭炭最大的制約點就是制粉難，易磨損噴吹管道和風口小套，造成休風機率增加。

2.2 提煤比的可行性條件分析

4#爐噴吹管道改造后噴吹量提升，焦炭質量比較穩定，為煤比提升創造條件。2020 年4 月份以來，由于燒結礦緊張，燒結比例62%左右，理論渣比310～320 kg/t，較 2019 年 380～400 kg/t 相比，渣比下降明顯，爐內憋渣鐵情況緩解。2020 年以來，受噴吹量限制，2月份開始進行噴吹管道改造，將噴煤主管道高爐側由Φ80 mm 改為Φ108 mm，3 月10 日定修合茬，噴吹量由22～23 t/h 提升到25～26 t/h，為焦比降至315 kg/t創造條件。

原燃料條件好轉，特別是配加480 燒結礦后，壓量關系寬松，為加負荷奠定了基礎。通過105燒結礦和480 燒結礦對比看，480 燒結礦外觀質量及粒度要優于105燒結礦。高比例配加后，壓量關系顯得比較寬松，數據對比熱風壓力下降5～10 kPa，透氣性指數較以往上升。分析認為，透氣性指數變好的根本原因在于480燒結礦冶金性能好，軟熔區間較窄，從而使得料柱透氣性更好，壓差下降。

邊緣煤氣流保持穩定，水溫差2～2.5 ℃，利于渣鐵熱量的保持，從而實現降耗的目的。通過4#高爐近幾年來的調整發現，水溫差在2016 年以前經常性3～4 ℃波動，冷卻壁波動幅度大，損壞的幾率大。2016年5月，通過擴大布料角度，使用大礦批、高頂壓等一系列措施，水溫差逐步降低至2.5～3.0 ℃調劑，高爐燃耗、指標保持較好。2019年下半年以來，通過下部風口的調整和上部料制的探索，結合爐況的實際表現，水溫差2～2.5 ℃更利于爐況的穩定、渣鐵熱量的保持和指標的提升。特別是4#高爐2019年12月18日更換4個Φ465×115風口，3月 10 日縮短 2 個風口為 Φ465×110（原 Φ480×110）后，a角由最初的 37～37.5°擴大到 39～39.5°，料線由1.4 m調整至1.45～1.5 m使用，爐況穩定性提高。

保持渣系的穩定，概括為降R2，穩R4，穩定MgO/Al2O3。5 月份以來，入爐料硫負荷降低，鐵水硫較低，硫低于0.01%較多，容易粘溝。因此，摸索降低配料堿度，R2自5月中旬以來逐步由1.32降低至1.16。R2降低后，考慮爐渣的流動性和穩定性，通過配加蛇紋石將R4保持在1.0 左右，并嚴格控制MgO/Al2O3為0.5 左右。生產中關注渣溝及主溝的爐渣流動性，并保證渣鐵熱量達到1 480 ℃左右。

3 煤比提升后分析

3.1 技術指標

（1）煤比提升幅度較大，但燃耗保持總體穩定，在可控范圍內上升，實現了提煤降耗增產的目的。

（2）煤比提升后，爐況保持相對穩定。壓量關系保持相對平穩，崩塌料較少，冷卻壁相對穩定，渣鐵熱量保持良好。

（3）高爐經濟技術指標良好，產量、質量得到提升，煤比連續保持在190～200 kg/t，且燃耗水平沒有大幅度上升。

3.2 工藝操作

（1）爐前生產壓力大，未凈爐次增多。隨著負荷的加重，煤比的提升，為保持煤粉燃燒率，T理≥2 200 ℃，富氧量由原先的3 500～4 000 m3/h提升到目前的5 500～6 000 m3/h。產量的提升導致未凈爐次增多，爐前操作與管理顯得尤為突出。為此，車間加強爐前生產組織管理，采取勞動競賽，制定相關措施，細化渣鐵排放管理。具體措施：①出鐵時間按70±10 min 控制；②配罐后10 min 內打開鐵口；③鐵后流鐵時間≤10 min；④盡可能放滿罐，提高鐵水罐的利用率；⑤加強工長、爐前和調度室之間的信息溝通，合理控制爐內風、氧水平；⑥加強緊急狀態下的預案管控，樹立止損意識，防止事故擴大化；⑦研制開口機定位裝置，降低高產狀態下的減風堵口風險。實踐證明，爐前生產組織通過以上措施的實施，取得了一定的效果。

（2）中心氣流變弱。自5 月10 日以來，高爐一字測溫中心點溫度頻繁降至200 ℃以內，爐內成像系統看不到中心氣流。分析認為中心氣流的消失，根源上是中心區域積渣，煤氣流受阻，造成中心不聚集。而造成積渣的原因有兩個方面：一是渣比上升，未凈爐次增加，爐內受憋幾率增加；二是外購焦粒度小、偏碎，造成中心死角堆變大，外購焦水分較自產干熄焦大，水分蒸發，料柱上部水膜效應。通過縮小礦布料角差，減少中心負荷，中心氣流有好轉。6 月上旬通過布料矩陣的調整發現，礦角差由9°縮小到7.5°，透指上升至16～17，壓量關系寬松，但燃耗上升10～15 kg/t，渣鐵熱量不好保。為此，在保證爐況順行的基礎上，提煤降耗增產，從以下幾個方面摸索參數：①降低渣比。鑒于當前70%～73%的燒結配比，渣比345 kg/t，計劃調整蛇紋石為白云石，燒結比例能降低4%～6%，渣比下降12～15 kg/t。②提高鼓風動能，摸索現有渣比下的頂壓參數。原鼓風動能8 500 N·m/s，通過調整參數后提高到9 500 N·m/s，穩定了中心。③中心溫度控制在450 ℃左右的布料制度。3—4 月份為了排鋅排堿，中心溫度控制在550 ℃左右，燃耗達到了522 kg/t，上升了10 kg/t左右。④出凈渣鐵是關鍵，爐前組織尤為重要。雨季生產風險增大，采取適當退負荷、降煤比、減氧量的措施，優化爐前生產組織。

3.3 需要改善的問題

加強鐵水罐的組織調配，進一步減緩爐前渣鐵排放的壓力。鐵后待罐時間超出25 min 的還是偏多，4 個罐出鐵的爐次偏多。主要原因鐵水罐周轉慢，拉重對空沒有足夠的鐵水罐。未凈堵口頻次多，爐內憋渣鐵風險大。

焦炭質量需要得到長期的保證，不光是理化性能指標，外觀的粒度也需要加強入廠管理。根據5月份以來長期配加120料場外購焦的表現來看，高煤比狀態下，小粒度焦炭的長期配加會造成中心死角堆的變大，不利于爐缸良好狀態的保持和氣流的穩定。

管道磨損壓力大。4#高爐噴吹蘭炭以來，車間要求配管工區加強看風口頻次，30 min/次，并要求及時調整噴槍角度，并針對不好調整的噴槍及時予以更換，降低磨損風口的風險。

4 結 語

燒結礦質量的提升為高爐指標提升創造了條件，高爐長期穩定順行的保持在原燃料好轉的情況下有機結合。通過對噴吹系統的改造，提升噴吹能力，控制蘭炭噴吹條件下的風險，并通過優化爐前渣鐵排放和爐型維護，從而推動高爐蘭炭噴吹條件下大煤比的順利實現。