馬鋼B高爐提高利用系數(shù)生產(chǎn)實(shí)踐

曹 航

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司 安徽馬鞍山 243041)

馬鋼B高爐于2007年5月24日開爐投產(chǎn)，是馬鋼兩座4000 m大型高爐之一。高爐設(shè)有36個(gè)風(fēng)口，4個(gè)鐵口，采用串罐PW無料鐘爐頂，軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，爐體采用全冷卻壁冷卻。“高產(chǎn)、低耗、長壽、環(huán)保”是B高爐始終追求的生產(chǎn)理念。2020年7月份開始B高爐爐況持續(xù)波動大，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下降(如表1所示)。面對環(huán)保管控要求高、疫情防控、爐役后期護(hù)爐保產(chǎn)等不利因素的影響，B高爐通過加強(qiáng)原燃料管理，合理調(diào)整上下部制度，強(qiáng)化操作管理等方式，達(dá)到高爐煤氣流分布合理，長周期穩(wěn)定順行目標(biāo)，有效改善高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高高爐利用系數(shù)。2021年1季度實(shí)現(xiàn)高爐有效容積利用系數(shù)穩(wěn)定至2.25t/(m*d)以上。

表1 2020年B高爐部分經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1 加強(qiáng)原燃料管理

按利用系數(shù)的理論計(jì)算公式：利用系數(shù)=冶煉強(qiáng)度/焦比或利用系數(shù)=綜合冶煉強(qiáng)度/燃料比計(jì)算，提高高爐利用系數(shù)的方法是提高冶煉強(qiáng)度或降低焦比、燃料比。原燃料的質(zhì)量是降低焦比和提高冶煉強(qiáng)度的物質(zhì)基礎(chǔ)，是保證高爐穩(wěn)定順行的前提。2020年由于外部條件變化，高爐原燃料發(fā)生較大的改變。煉鐵總廠通過精細(xì)化的原燃料管理，保證了入爐焦炭的質(zhì)量穩(wěn)定，改善噴吹煤粉質(zhì)量。通過穩(wěn)定燒結(jié)礦質(zhì)量，調(diào)整燒結(jié)礦成分，完成了高爐用料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，提高了入爐綜合品味，降低渣比，為實(shí)現(xiàn)高爐降低燃料消耗，提高利用系數(shù)提供了基礎(chǔ)條件。

1.1 調(diào)整用料結(jié)構(gòu)

B高爐2020年8月開始改變?nèi)霠t原料結(jié)構(gòu)，停止使用低品位生礦，穩(wěn)定使用自產(chǎn)高堿度燒結(jié)礦+酸性球團(tuán)礦+高品位生礦的用料結(jié)構(gòu)。2020年8月用料結(jié)構(gòu)：燒結(jié)礦72.40%+直供鏈球19.25%+外購生礦8.34%。至2021年3月B高爐用料結(jié)構(gòu)是：燒結(jié)礦73.81%+外購球團(tuán)礦17%+外購生礦9.19%。由于鏈窯改造，為實(shí)現(xiàn)自產(chǎn)直供鏈球向外購球團(tuán)礦的轉(zhuǎn)換，高爐按以下步驟逐步停用直供鏈球：a.提高直供鏈球用量19%→23%；b.使用部分外購球團(tuán)代替直供鏈球；c.停止使用直供鏈球，逐步提高外購球團(tuán)用量至17%。球團(tuán)使用比例分步改變(如圖1所示)，高爐逐步適應(yīng)外購球團(tuán)用量變化。同時(shí)總廠穩(wěn)定燒結(jié)礦質(zhì)量，降低燒結(jié)礦堿度2.00→1.90，高爐配礦提高燒結(jié)礦用量，維持熟料率在90%以上。用料結(jié)構(gòu)調(diào)整后，高爐入爐綜合品位月均值從59.00%上升至59.30%左右，日最高至59.50%，渣比月均值從297 kg/t下降至285 kg/t左右，日最低值至280 kg/t(如圖2所示)。資料顯示，入爐品位提高1%，高爐產(chǎn)量提高2.5%，焦比降低1.5%。降低渣比，能有效改善高爐下部透氣性、透液性，緩解高爐下部壓差高現(xiàn)象。

圖1 B高爐球團(tuán)礦使用比例變化

圖2 B高爐入爐品位及渣比的變化

1.2 改善噴吹煤粉質(zhì)量

2020年12月受市場影響，煙煤原煤采購困難。分廠調(diào)整配煤比，提高無煙煤使用比例。入爐噴吹煤粉碳固定碳(CAD)含量從68%上升至70%以上，揮發(fā)分(VDAF)從22%下降至19%左右(如圖3所示)。固定碳含量越高，揮發(fā)分含量越低，在風(fēng)口前燃燒時(shí)放出的熱量越多，置換比越高，高爐燃料比下降越多。相對減少了噴吹煤粉入爐量，在同等冶煉條件下煤粉的燃燒條件和反應(yīng)環(huán)境優(yōu)化，減少風(fēng)口前結(jié)焦和堵槍的發(fā)生，保證了噴煤的均勻性和穩(wěn)定性。同時(shí)減少了進(jìn)入初渣的未燃煤粉量，降低了其對爐渣粘度的影響，提高了高爐軟熔帶的透氣性和渣鐵流動性，為高爐穩(wěn)定和進(jìn)一步強(qiáng)化冶煉提供條件。噴吹煤粉質(zhì)量改善，既有利于降低燃料比，又為強(qiáng)化冶煉提供條件，是提高利用系數(shù)的有效方法之一。

圖3 B高爐噴吹煤粉成分變化

2 上下部制度調(diào)整

原燃料的改善不僅直接帶來高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的提升，同時(shí)改善了高爐爐況，為高爐強(qiáng)化冶煉，提高利用系數(shù)創(chuàng)造了有利條件。高爐同時(shí)在上下部制度方面進(jìn)行合理調(diào)整，科學(xué)驗(yàn)證，相互配合，達(dá)到合理的煤氣流分布，保證了高爐在穩(wěn)定順行的前提下進(jìn)一步提高冶煉強(qiáng)度，提高利用系數(shù)。

2.1 送風(fēng)制度調(diào)整

送風(fēng)制度的主要作用是保持適宜的風(fēng)速和鼓風(fēng)動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。為了適應(yīng)原燃料條件及基礎(chǔ)爐況變化趨勢，高爐對下部送風(fēng)參數(shù)進(jìn)行了合理調(diào)整。維持風(fēng)口大小及長度，保持風(fēng)口面積0.4700 m。穩(wěn)定風(fēng)溫1225 ℃，通過富氧、濕度、噴煤量調(diào)整合理的理論燃燒溫度在2250 ℃-2300 ℃。增加入爐風(fēng)量提高富氧率，提高冶煉強(qiáng)度同時(shí)兼顧高鼓風(fēng)動能135 kJ/s-145 kJ/s,力爭達(dá)到吹透中心，活躍爐缸的目的。據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，提高冶強(qiáng)會受到爐內(nèi)壓差的限制，原燃料質(zhì)量變化，改善了高爐透氣性，已緩解一部分限制條件。高爐操作抓緊時(shí)機(jī)，提高風(fēng)量上限6600 m/min-6650 m/min，同時(shí)維持富氧率在2.75-2.95%，提高冶煉強(qiáng)度。(如圖4所示)。

圖4 B高爐風(fēng)量及富氧率變化

2.2 料制調(diào)整

當(dāng)高爐下部送風(fēng)制度確定后，需要有合理的上部布料制度相對應(yīng)以尋求爐內(nèi)煤氣流合理分布。B高爐根據(jù)自身?xiàng)l件選擇上部制度維持“平臺+漏斗”模式，最外檔布料角度小于41.9°，保證爐料落點(diǎn)距爐墻350 mm左右，2020年10月開始擴(kuò)平臺布料角差8.1→8.4°。增加焦炭負(fù)荷時(shí)，采取擴(kuò)大礦批維持焦批的方式，保持平臺的寬度、穩(wěn)定性及漏斗深度。采用降低內(nèi)檔焦炭負(fù)荷的方式強(qiáng)化中心氣流，解決因焦炭負(fù)荷增加，強(qiáng)化冶煉帶來的壓差上升問題。邊緣焦炭布料環(huán)數(shù)由1,3→2,2，降低因平臺邊緣坡度帶來的礦石滾動現(xiàn)象對氣流的影響。最終確定高爐布料矩陣C10987654/2233223，O98765/34432模式，形成相對穩(wěn)定的礦焦平臺。根據(jù)不同的氣流狀態(tài)，同步調(diào)整礦焦布料角度，輔以料線升降進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整。控制爐頂煤氣溫度145 ℃-185 ℃范圍內(nèi)，W值控制在0.30-0.42，煤氣利用率穩(wěn)定在48%左右(如圖5所示)。最終達(dá)到穩(wěn)定中心，適當(dāng)疏松邊緣的目的，得到合適的兩道煤氣流分布。

圖5 B高爐煤氣利用率及W值變化

3 強(qiáng)化操作管理

高爐原燃料質(zhì)量穩(wěn)定，上下部制度匹配的基礎(chǔ)上，取得良好技術(shù)指標(biāo)的關(guān)鍵因素是高爐操作控制。工長在日常生產(chǎn)中加強(qiáng)對各個(gè)環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)監(jiān)控，爐內(nèi)保證原燃料入爐精準(zhǔn)順暢、爐溫正常穩(wěn)定，爐外合理組織出鐵，內(nèi)外結(jié)合，奠定爐況順行基礎(chǔ)，維持高爐高效生產(chǎn)。

3.1 加強(qiáng)原燃料入爐管理

原燃料按質(zhì)按量入爐是高爐上部料制行之有效的前提。日常生產(chǎn)中實(shí)時(shí)監(jiān)控槽下稱量情況，及時(shí)處理卡料，稱量斗過負(fù)荷等造成延遲上料的故障。關(guān)注球團(tuán)礦、生礦、焦丁等排料位置，保證按規(guī)定混料入爐。密切關(guān)注布料時(shí)間，各檔位布料量，保證原燃料按料制要求布料，實(shí)現(xiàn)上部料制穩(wěn)定有效。嚴(yán)格按預(yù)案進(jìn)行槽位管理，強(qiáng)化篩分管理，控制好原燃料的T/H 值，減少粉末入爐。

3.2 加強(qiáng)爐溫管理

高爐冶煉過程中，穩(wěn)定合適的爐溫對于爐況順行意義重大。 經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)，馬鋼B高爐鐵水化學(xué)熱[Si]控制在0.45%左右，物理熱控制在1505 ℃-1520 ℃，可以使高爐在爐役后期安全生產(chǎn)，并保持爐缸活躍性良好。日常生產(chǎn)中高爐爐溫由工長平衡，綜合分析冷卻水水溫差、煤氣利用率、濕度、渣堿度等對爐溫的影響，調(diào)整風(fēng)溫、煤量、焦炭負(fù)荷應(yīng)對，控制燃料比在基準(zhǔn)值限制范圍內(nèi)小幅波動。基準(zhǔn)值根據(jù)高爐爐況及外圍條件變化定期調(diào)整，爐溫管理以燃料比基準(zhǔn)值為依據(jù),調(diào)整各項(xiàng)操作參數(shù),從而達(dá)到穩(wěn)定爐溫的目的，B高爐2020年8至2021年3月鐵水[Si]和鐵水測溫?cái)?shù)據(jù)見圖6。

圖6 B高爐月均爐溫?cái)?shù)據(jù)

3.3 加強(qiáng)爐前出鐵管理

馬鋼B高爐共設(shè)置4個(gè)出鐵口，生產(chǎn)中鐵口3用1檢修。3個(gè)使用的鐵口設(shè)置1個(gè)主鐵口2個(gè)副鐵口，采用主副鐵口對倒出鐵的模式。高爐產(chǎn)量上升后需要加強(qiáng)爐前出鐵控制，保證出鐵制度合理。首先加強(qiáng)出鐵時(shí)間組織，保證合理的重疊時(shí)間，確保爐缸內(nèi)渣鐵出凈及渣鐵液面穩(wěn)定。根據(jù)鐵口孔道密實(shí)度、深度和出鐵時(shí)間，確定合適的打泥量，保證鐵口孔道密實(shí)，深度3.7-3.9 m，維持出鐵達(dá)到要求時(shí)間。強(qiáng)化爐前設(shè)備管理，加強(qiáng)開堵口控制，杜絕開漏和跑泥，提高鐵口合格率。對特大型高爐而言，爐前渣鐵排放對高爐穩(wěn)定順行起著重要作用，渣鐵的及時(shí)排放為高爐的連續(xù)冶煉提供有效空間。

4 生產(chǎn)效果

2020年馬鋼B高爐面對外部不利因素，積極應(yīng)對，科學(xué)管理。通過加強(qiáng)原燃料質(zhì)量管理，探索合理的高爐上下部制度，強(qiáng)化操作管理等方式取得了較好的提高利用系數(shù)效果。2020年四季度開始，高爐利用系數(shù)逐步提高，至2021年1季度，高爐產(chǎn)量(去除休風(fēng)影響)穩(wěn)定9000t/d以上，利用系數(shù)達(dá)到2.25以上(如表2所示)。

表2 2020-2021年B高爐利用系數(shù)

5 總結(jié)

高爐強(qiáng)化冶煉提高利用系數(shù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要多方面做出改善措施，制定合適的操作管理方案。

原燃料質(zhì)量的改善是提高高爐利用系數(shù)的契機(jī)，高爐應(yīng)該緊抓時(shí)機(jī)，強(qiáng)化冶煉，提產(chǎn)降耗，提高利用系數(shù)。

維持高爐在高利用系數(shù)的持續(xù)生產(chǎn)需要合適穩(wěn)定的氣流，高爐上下部制度匹配是前提。加強(qiáng)日常操作管理，保持原燃料入爐順暢，爐溫合適，爐缸內(nèi)渣鐵及時(shí)排出，是高爐持續(xù)高效生產(chǎn)的關(guān)鍵。