馬鋼4#3200 m3高爐節能降耗實踐

陳秀山，侯 軍

(馬鋼股份有限公司煉鐵總廠，安徽馬鞍山 243041)

馬鋼4#3200 m3高爐設計年產煉鋼生鐵270萬噸，采用了當今國內外先進、成熟的大型現代化技術裝備。高爐出鐵場為平坦式，鐵溝、渣溝采用全封閉設計，極大提高了除塵效果，實現清潔生產。高爐本體采用聯合密閉軟水循環冷卻系統，有利于高爐長壽和降低水耗。煤氣處理系統采用“重力除塵+旋風除塵+全干法布袋除塵”，有效提高了除塵效果，增加了余壓發電量。渣處理采用底濾法沖渣系統，主要技術特點有占地面積小、設備少，系統一次性投資低；可靠性良好，作業率高；水渣質量好，水耗低；冷水沖渣，沖渣產生蒸汽少，環境得到極大改善；運行費用低。[1]

2016年9月6日高爐點火開爐10天達產。2020年通過各方的緊密配合及全廠領導和職工的不懈努力，4#高爐各項經濟技術指標在克服年初爆發的新冠疫情和年中汛期限產的影響下仍有一定提升，其中鐵水產量為285.35萬噸，鐵水合格率為100%；煤比為144 kg/tfe，風溫1205 ℃，高爐TRT發電量為43.84 KWh/tfe，工序能耗362.38 kgce/t，除此之外，2020年4#高爐全年休風率為1.82%，繼續保持低休風率，主要經濟技術指標見表1。

表1 4#高爐主要經濟技術指標對比

1 以高爐穩定順行為中心，組建高爐技術團隊

穩定順行是高爐節能降耗的保障，為保證高爐長周期穩定順行，以高管及技術專家為主導組織建立高爐技術團隊，成立主要生產環節的技術組及創新工作室，致力于總廠煉鐵生產流程中的操作工藝和技術難題等開展技術攻關創新和管理創新等研究。建立周操作例會制度，通過例會，每位同事都能按順序匯報本周重點工作完成和開展情況，就下周的重點和需要急辦的工作進行布置和安排，并就存在的問題和解決辦法提出意見和建議。

2 完善高爐各類預案和各項操作，確保高爐長周期穩定順行

為保障高爐生產穩定，解決生產中存在的問題。建立冬、雨季、原燃料、焦炭質量劣化等預警制度，針對爐子“恐冬”、“怕雨”“怕干濕焦轉換”等專業病制定相應的預案、預警、標準、專項管理辦法和操作指導書，用標準的手段，規范模糊的操作。建立高爐體檢預警制度，通過高爐體檢體系將不同因素的影響具體體現出來，并且通過數據變化來量化分析，將不同因素的影響具體體現出來，并且通過數據變化來量化分析，保證高爐的長周期穩定順行。

2.1 上部制度積極摸索合適的高爐布料制度

4#高爐在布料制度上結合國內同類型高爐操作經驗，堅持“兩道氣流”的發展思路，前期布料角度相對偏大，中心漏斗大，崩滑料多，導致冷卻壁溫度波動大，渣皮不穩。 2018年9月份開始進行上部制度調整，布料模式整體內推，調整邊緣倒角深度和寬度，逐步拓寬平臺，穩定中心與邊緣兩道氣流，減少渣皮脫落，至10月份調整過后，壓差緩解，跑礦量上升，基本達到方案設定目標料制調整上。

2.2 下部優化送風參數、熱制度和造渣制度

高爐穩定入爐冷風流量，增加氧量使用，提高富氧率，以維持合適的爐腹煤氣量指數和較高的高爐利用系數，同時提高風溫的使用，維持較高的鼓風動能。高爐鼓風所帶人的物理熱從某種意義上講，是一種“清潔低碳能源”，是回收利用高爐冶金過程伴生煤氣而獲得的高溫熱能[2]。

4#爐2020年下半年開始逐步對產量進行攻關提升，如下圖2所示，利用系數逐步由2.45 t/m3水平提升至2.7 t/m3以上并站穩。同時在燃料比基本穩定的情況下，煤比指標也得到了一定的提升，特別是2021年3月以后提升明顯，由145 kg/t提升至接近160 kg/t水平，極大地實現節能降耗，見圖1所示。

圖1 2020年8月至2021年5月份4#高爐指標

熱制度是在高爐工藝操作制度上控制爐內熱狀態的方法，是爐況穩定順行的根本，特別是爐缸的物理熱[3]。加強工長對爐溫的平衡操控能力，控制鐵水含硅控制在0.35%～0.45%范圍內，在合適的爐溫范圍內，鐵水硅偏差不斷降低，爐溫的穩定為降低鐵水含硅創造條件，2020年鐵水含硅平均0.37%，較2019年下降0.01%。2020年鐵水含硅和爐渣成分如圖2所示。適宜的渣系也是高爐穩定順行的重要保障，爐渣的化學成分、結構以及溫度都會對爐渣的流動性產生影響。生產時控制爐渣二元堿度在1.15～1.22，四元堿度能維持在0.95的水平,保證爐渣粘度在合適范圍。

圖2 2020年4#高爐鐵水和渣主要指標

2.3 維持合理的爐料結構

大型高爐由于料柱載荷大，受焦炭的影響更大，因此高爐容積越大對焦炭的質量要求越高。[4]焦炭目前為自產一煉焦+外購焦。在生產時加強與廠調聯系，盡量維持外購焦比例，減少焦炭結構的波動。另利用槽下輔料倉，做為焦丁的備用倉使用，以盡量維持焦丁比的穩定，減少大焦比的大幅波動。制定并完善槽下管理制度。高爐中心需要粒度大強度高的焦炭(優質焦炭)作為骨架。料柱骨架是焦炭在高爐中最重要的作用，是噴吹煤及其他燃料不能替代的。[5]為此，對焦炭篩網進行調整，中心焦對應焦倉的篩網尺寸適當增加。通過控制好T/H值，做好槽位管理控制，盡量減少低槽位現象，改善入爐料粒度組成。入爐<25 mm焦炭含量控制在1.5%以下，杜絕10 mm以下粉末入爐。使料柱有足夠的孔隙，保證爐缸死料柱的透氣透液性。

2.4 采用大礦批、定焦批操作，穩定焦層厚度

4#高爐在生產過程中調整焦炭負荷時，為保證焦窗的厚度，減輕礦石對焦炭推移作用，提高料柱的透氣性，采取穩定焦批操作，調整礦批的操作。以使焦炭層相對穩定，保持焦窗的穩定性和透氣作用。在4#爐實踐生產中將焦炭批重定為 19t水平，保證焦層厚度在0.5 m以上。當原燃料惡化時，4#高爐主動采取退礦批、焦批保持不變的應對措施，保證高爐順行。

2.5 強化爐前出鐵，降低出鐵爐次

2020年4#高爐根據自身產量及爐況水平及時調整爐前操作制度，改進爐前操作,選擇合理的鐵口深度，調整炮泥參數，配合調整鉆桿的使用，出鐵時間上升，鐵次逐步下降，每天出鐵爐次穩定在11～12之間，見圖3。單鐵口出鐵時間穩定130min左右，提高了渣鐵處理的穩定性。同時如出現爐況不穩時安排爐前主操、作業長等技術骨干進行跟班指導操作，配合爐內及時出凈渣鐵，保持出鐵穩定。出鐵爐次的降低，不僅減少了開、堵口用材如鉆桿、炮泥消耗，還可以減輕爐前勞動強度，更是爐況穩定順行的重要保證。

目前4#高爐產量在高位運行，鐵水對罐需要進一步提高效率，減少因罐對不上緊急堵口情況發生。還需要改善并穩定爐前炮泥及耐材質量，為后續繼續上頂壓(計劃245 kPa)爐前穩定出鐵做好保障。

圖3 2020年4#高爐每天出鐵爐次

3 高爐煤氣節能

3.1 發揮TRT系統節能

充分利用TRT系統，不僅能回收高爐頂煤氣產生的壓力能與熱能，實現對高爐爐頂壓力的精確控制，而且能提高爐頂壓的設定值與冶煉強度，從而提高能量的利用率，增加發電量。4#爐通過加強設備巡檢和設備技術改進，保證了TRT設備的穩定運行，噸鐵發電量提高。4#爐2020年TRT噸鐵發電量43.84 KWh，較2019年38.67提高5.17 KWh，較2018年上升9.83 KWh。

3.2 充分利用高爐煤氣

在煤氣發生和使用方面著手，穩定高爐爐內操作，控制適當的入爐冷風流量，增加氧量使用，提高富氧率，保證爐腹煤氣量指數在合適水平。積極使用大礦批，通過中心邊緣礦焦負荷調整，礦石平臺寬度位置調整，合理裝料制度的摸索，穩定兩道煤氣流分布，保證氣流穩定，降頂溫，降消耗，使保證頂溫在較低的區間內波動，提高煤氣利用率。

高爐煤氣處理系統采用重力除塵+旋風除塵+干法除塵，干法除塵不僅減少了煙氣粉塵的排放量和冷卻水的消耗量，還有利于提高了煤氣的熱能，提高TRT發電量。加強爐前溝修理、溝蓋烘烤管理，做好計劃管理，新溝蓋利用出鐵或出渣溝余熱進行烘烤，減少烘烤溝和溝蓋焦爐煤氣的消耗。

4 加強水處理管理，節約用水

高爐沖渣用水進行全回收，加強沉淀池抓渣管理，補水進行嚴格控制，實現了沖渣用水零排放，節約了沖渣耗新水量，2020年水渣率100%，避免了干渣打水消耗。

爐體作業區積極開展技術攻關，提高工作技能水平，對軟水系統漏水點及時發現及時處理可以減少了對爐況及燃料消耗的影響，同時降低了補水量。加強現場巡檢，主控電腦操作畫面實時監視水循環系統各項參數，確保風口安全。制定風口調煤槍制度，加強煤槍調整管理，提高廣噴勻噴率，減少磨風口。

5 結語

4#高爐運行5年來爐況穩定順行，節能降耗取得優異成績。2017年獲全國同類型高爐節能降耗“優勝爐”，2018、2019年獲全國同類型高爐節能降耗“創先爐”，2020年獲“全國重點大型耗能鋼鐵生產設備節能降耗對標競賽”3000 m3-4000 m3高爐“創先爐”。

高爐的長周期穩定順行是節能降耗的基礎和前提條件，高爐只有長期穩定順行，才能帶來最大的經濟效益。短時間的幾天的高利用系數不能給企業帶來是在效益，相反只能帶來爐況的波動。

完善高爐的各項操作，提高煤比是降低高爐燃料成本的重要手段，是一項有效的節能措施。可以緩解焦煤資源的短缺，降低生鐵成本。通過提高富氧率、提高風溫的使用，可補償噴吹煤粉的分解耗熱，以維持高爐風口前的燃燒溫度，保證合適的理論溫度，同時又能保證噴煤的燃燒率，為提高噴煤比奠定基礎。

努力提高TRT發電量，是降低能耗的又一保證。加強設備巡檢和設備技術改進，減少因設備問題出現的TRT停機。提高爐頂壓力使用，不僅保證發電量，還可以穩定氣流，強化冶煉，促進了高爐的節能降耗。