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新金钢铁炼铁厂5#高炉降消耗实践总结
韩迅锋
河北新金钢铁有限公司炼铁厂
摘 要：河北新金钢铁有限公司5#高炉自2006年开炉以来，中心气流过盛，炉顶温度偏高，煤气利用率差，燃料比消耗居高不下。2012年3月采取了一系列强化冶炼措施，并且首次试用了150m2带式烧结矿和5—10mm的烧结小料，使煤气利用率大幅度提高，燃料消耗明显下降，在同行中名列前茅。
关 键 词：高炉消耗；粒度组成；燃料比；炉顶温度；煤气利用率
1 概述
河北新金钢铁有限公司5#高炉炉容493.26m3，于2006年开炉投产，2010年8月停炉大修，11月12日重新开炉，顺利达产。这期间原燃料条件比较稳定，入炉原料主要是72m2烧结料和自产球团矿，由于72m2烧结矿粒度不均匀，导致炉内气流过盛，煤气利用率较低，燃料比消耗偏高，虽采取多方面措施，但效果并不理想。（见下表）
表一：5#高炉2006年—2011年各项消耗指标汇总
|
2006—2010年度指标汇总
|
|
年份
|
利用系数t/（m3.d）
|
焦比kg/t
|
煤比kg/t
|
综合焦比kg/t
|
综合燃料比kg/t
|
矿比t/t
|
风温℃
|
综合品位%
|
|
06年
|
3.82
|
415
|
110
|
503
|
525
|
1.633
|
1107
|
60.15
|
|
07年
|
3.90
|
422
|
124
|
521
|
546
|
1.665
|
1114
|
58.78
|
|
08年
|
3.56
|
427
|
120
|
523
|
547
|
1.692
|
1098
|
57.52
|
|
09年
|
3.96
|
383
|
141
|
495
|
524
|
1.659
|
1069
|
58.36
|
|
10年
|
3.67
|
383
|
160
|
513
|
546
|
1.68
|
1103
|
56.43
|
|
11年
|
3.85
|
364
|
176
|
503
|
540
|
1.717
|
1101
|
55.46
|
|
06—11年平均
|
3.79
|
399
|
139
|
509
|
538
|
1.674
|
1099
|
57.80
|
|
2012年3月份
|
3.66
|
335
|
182
|
483
|
517
|
1.715
|
1112
|
54.99
|
|
差值
|
-0.13
|
－64
|
43
|
－26
|
－21
|
0.041
|
13
|
－2.81
|
2012年3月份5#高炉遵循了“精料”的操作方针并采取了一系列强化冶炼措施后，降耗工作取得了明显的进展，尤其是3月15日全用150m2带烧料后，燃料比显著下降。下面就高炉的实践情况简述如下：
2 强化冶炼是高炉降耗的主要措施
（1）降低冶强、提高负荷，增加顶压、降低压差
5#高炉大修开炉后，受原燃料市场条件的制约，炼铁成本压力较大，2012年3月份采取了多次缩小风口面积，增加炉顶压力，降低冶强的措施，最终取得了提高综合负荷，降低高炉消耗的目的。
表二：2011年与2012年3月份指标对比情况表
|
月份
|
热压kpa
|
风量m3/min
|
冶强t/（m3.d）
|
顶压k Pa
|
综合负荷t/t
|
实际风速m/s
|
风口面积m2
|
鼓风动能㎏·m/s
|
|
2011年
|
295
|
1888
|
1.27
|
144
|
2.95
|
241.90
|
0.1597
|
7037.7
|
|
2012年3月
|
272
|
1651
|
1.14
|
154
|
3.33
|
233.12
|
0.1510
|
5936.3
|
|
差值
|
－23
|
－237
|
－0.13
|
10
|
0.38
|
－8.78
|
－0.0087
|
－1101.4
|
由上表可以看出，2012年3月份控制冶强后，炉顶压力提高了10kPa，风量减少237m3/min，冶强降低0.13t/m3.d，实际风速减少了近10m/s，鼓风动能降低了1101㎏·m/s，而高炉的顺行程度明显转好，压量关系适中，风口进风均匀，中心过吹现象基本消失，下料顺畅，探尺行程平稳，出铁时先上渣的现象也逐渐减少，焦炭负荷上升明显，综合负荷在此基础上提高了0.38倍。
（2）使用双枪直管，实现大富氧、大喷煤
2011年以前5#高炉由于受制氧、喷煤生产能力的制约，大富氧、大喷煤的措施一直未能很好实施，进入2012年后随着公司规模的扩大，高炉具备了大富氧大喷煤的能力，同年2月份高炉开始使用双枪直吹管，由最初设计的14杆煤枪增加到21杆，喷煤能力也由原来的12500kg/h提高到18000kg/h的水平，随着高炉大喷煤的实现，大富氧也相应跟上，富氧率由原来的1.35%提高到2.93%，最高可达3.5%，为大喷煤的顺利实施提供了坚实的基础。
下图为双枪直吹管的照片：
2012年3月份平均煤比达到182kg/tfe，单天最高可达198kg/tfe，高炉除尘灰中的含碳量基本稳定在20—25%左右，与06—11年平均指标相比可降低燃料比20kg/tfe左右。
（3）缩小矿批、提高料速，降低顶温、改善煤气利用率
5#高炉自2006—2011年生产期间，始终坚持固定矿批调焦批的操作制度，矿石批重基本固定在24吨，料速稳定在5.5—6批，由于原料条件及设备上的局限性，正常情况下很难突破6批料/小时，导致料速偏慢，顶温偏高，煤气利用率较差，对炉顶设备也构成威胁（见下表三）。
2012年3月为了提高料速对矿石批重多次调整，调整范围18—24吨，最终结合卷扬设备能力及高炉适应情况将矿批调整在20—21吨，料速提高至6.5—7.5批/小时，炉顶温度平均下降了45℃，单点最高下降了80℃，料速提高后，由炉顶摄像观察煤气流更趋于合理，原来中心过吹的现象基本消失，煤气利用率提高了5.5%，燃料比降低明显。（见表四）
表三：炉顶温度对比表
|
项目
|
东
|
西
|
南
|
北
|
平均
|
|
2012年3.15—3.31
|
192
|
186
|
196
|
194
|
192
|
|
2011年
|
234
|
222
|
254
|
239
|
237
|
|
差值
|
－42
|
－36
|
－58
|
－45
|
－45
|
表四：煤气利用率对比表
|
项目
|
2011年平均
|
2012年3月份
|
差值
|
|
CO2值(%)
|
16.3
|
18.5
|
2.2
|
|
利用率(%)
|
40.75
|
46.25
|
5.5
|
|
综合燃料比(k)g
|
538
|
517
|
－21
|
（4）实施低Si冶炼
高炉实践研究表明生铁si含量每降低1%，可降低燃料比40—50kg/tfe。据此5#高炉结合原燃料及设备等情况，经过分析讨论，于2012年4月份开始试行了低si冶炼的措施，并取得初步成效。2011年平均si=0.43%，2012年4月份平均si=0.35%，2012年全年平均si=0.3%，仅此项措施可降低燃料比5—7kg/tfe。
★“精料”原则是高炉生产的命脉
炼铁理论和实践表明，炼铁精料技术水平对高炉生产技术指标的影响率为70%。精料技术的主要要求是：高，即矿品位高、原燃料转鼓强度高、烧结矿碱度高：稳，即原燃料的质量、成分和供应量稳定；均，即原燃料粒度均匀，5毫米—10毫米粒级含量小于30%；小，即原燃料粒度偏小，烧结矿规格为10毫米—25毫米的占70%，球团规格为8毫米—16毫米，焦炭规格为5毫米—75毫米；少，即含有害杂质少、原料中含非铁元素少、燃料中非可燃成分少、小于5毫米粒级的炉料小于5%；好，即炉料的冶金性能好；熟，即炉料要用熟料（烧结矿、球团矿）。
● 烧结矿粒度的改善对高炉的影响
2012年2月份以前，5#高炉的原料结构主要是72m2烧结矿和外购球团矿，由于72m2烧结矿的粒度不均匀，导致中心气流过盛，炉顶温度偏高，煤气利用率差，燃料比偏高（上文已述）。2012年3月15日开始使用150m2带式烧结矿，燃料消耗明显下降，创5#炉开炉以来历史新高（见下表五）。
表五：2012年3月17日—4月5日的高炉燃料消耗情况表
|
日期
|
焦比
|
焦丁比
|
煤比
|
综合焦比
|
综合燃料比
|
|
3月17日
|
328
|
0
|
167
|
462
|
496
|
|
3月18日
|
328
|
1
|
170
|
464
|
499
|
|
3月19日
|
344
|
2
|
170
|
480
|
516
|
|
3月20日
|
321
|
2
|
169
|
456
|
492
|
|
3月21日
|
340
|
2
|
176
|
481
|
518
|
|
3月22日
|
332
|
5
|
172
|
473
|
509
|
|
3月23日
|
326
|
5
|
168
|
463
|
499
|
|
3月24日
|
333
|
5
|
174
|
474
|
512
|
|
3月25日
|
325
|
6
|
177
|
470
|
508
|
|
3月26日
|
322
|
10
|
176
|
471
|
508
|
|
3月27日
|
323
|
12
|
179
|
476
|
514
|
|
3月28日
|
326
|
15
|
171
|
475
|
512
|
|
3月29日
|
312
|
15
|
174
|
464
|
501
|
|
3月30日
|
325
|
18
|
179
|
484
|
523
|
|
3月31日
|
310
|
21
|
175
|
470
|
506
|
|
4月1日
|
310
|
18
|
177
|
470
|
505
|
|
4月2日
|
303
|
20
|
176
|
464
|
499
|
|
4月3日
|
315
|
21
|
184
|
483
|
520
|
|
4月4日
|
320
|
16
|
182
|
482
|
518
|
|
4月5日
|
316
|
13
|
158
|
454
|
487
|
具体分析如下：
(1) 从“精料”方针的原则上分析：
表六：150m2带烧料与72m2平烧料品质对比表
|
精料方针
|
精料要求
|
150m2带烧料
|
72m2料
|
差值
|
|
高
|
品位高
|
54.72%
|
54.9%
|
－0.18%
|
|
强度高
|
78.18%
|
76.16%
|
2.02%
|
|
稳
|
质量、成分稳定
|
稳定
|
稳定
|
---
|
|
均
|
5—10mm＜30%
|
20.05%
|
31.14%
|
－11.09%
|
|
小
|
10—25mm≥70%
|
63.71%
|
39.96%
|
23.75%
|
|
少
|
有害杂质少
|
配矿原料相同，成分基本稳定
|
---
|
|
好
|
冶金性能好
|
---
|
|
熟
|
熟料率高
|
全熟料
|
全熟料
|
---
|
（注：上表数据是2011年全年72m2烧结数据及2012年3—4月份150m2带烧料的数据，具体数据表见表七、表八。）
由上表六看出，150m2烧结料基本接近精料的方针，而72m2平烧料与“精料”方针相差甚远，尤其是粒度组成，150m2烧结料整体趋于均匀稳定，上限粒度及下限粒度均较少，5—10mm的粒度占20.05%，10—25mm原料粒度达到63%，而72m2烧结料5—10mm的粒度多达30%以上，10—25mm的粒度不足40%，且强度偏低。
表七：72平烧料与150带烧料的化学成分对比（单位：%）
|
名称
|
TFe
|
FeO
|
S
|
CaO
|
SiO2
|
R
|
MgO
|
Al2O3
|
转鼓强度
|
|
150带
|
54.72
|
9.021
|
0.025
|
11.483
|
6.175
|
1.86
|
2.707
|
2.164
|
78.181
|
|
72平
|
54.9
|
9.479
|
0.026
|
10.968
|
5.709
|
1.921
|
2.574
|
2.155
|
76.163
|
|
差值
|
－0.18
|
－0.458
|
－0.001
|
0.515
|
0.466
|
－0.061
|
0.126
|
0.009
|
2.018
|
表八：72平烧料与150带烧料的粒度组成对比
|
名称
|
< 5mm
|
5—10mm
|
10—16mm
|
16—25mm
|
25—40mm
|
>40mm
|
|
72平
|
3.54
|
33.14
|
18.66
|
21.1
|
12.6
|
10.96
|
|
150带
|
1.42
|
20.05
|
33.51
|
30.2
|
12.69
|
2.13
|
|
差值
|
2.12
|
13.09
|
-14.85
|
-9.1
|
-0.09
|
8.83
|
（2）从高炉布料方面分析：原来用72m2烧结料时，由于粒度组成不均匀，在布料过程中曾出现环带料量偏析现象，大块矿石大部分流向中心，导致中心气流过盛，破坏了多环布料的设计矩阵，使布料变得不稳定且失去控制，虽经多次调整但效果不佳。2012年3月份开始使用150m2带烧料后将这一问题基本解决，在布料过程中由于原料粒度均匀，各环带上的实际料量与设计矩阵料量大体相等，达到了多环布料各环带上“均匀布料”的优点，使得料面的漏斗变浅变小，料面趋于“平坦型”，煤气流更趋于稳定，尤其是炉顶温度降低较明显（见上文），煤气利用率进一步提高，对高炉降低消耗起到关键作用。
● 高炉使用150m2带烧料后带来的效果
进入2012年，高炉的降耗工作成为各项工作的重点，如何进一步降低成本消耗成为摆在面前的一个新课题。
5#高炉2012年3月份入炉原料结构是：3月1—15日使用72m2烧结料，16日以后开始使用150m2带烧料，在其他原燃料及高炉操作方针未变，全月没有塌料、滑尺、憋压、炉况难行等炉况条件下，仅仅是烧结矿粒度组成的变化就使得3月份上半月与下半月的燃料消耗情况犹如天壤之别（见表九）。
表九：2012年3月份高炉指标对比表
|
日 期
|
焦比
|
煤比
|
综合焦比
|
综合燃料比
|
综合负荷
|
富氧率
|
顶压
|
Co2值
|
炉顶温度
|
利用系数
|
|
1—16日平均
|
352
|
173
|
491
|
525
|
3.25
|
2.78
|
153
|
16
|
226
|
4.01
|
|
17—31日平均
|
332
|
173
|
471
|
505
|
3.34
|
2.95
|
154
|
18
|
192
|
3.98
|
|
差值
|
－20
|
0
|
－20
|
－20
|
0.09
|
0.17
|
1
|
2
|
－34
|
－0.03
|
由表九及上文所述可以清楚的看出，在原燃料质量、原燃料结构、操作方针等未改变的情况下，仅仅是烧结矿粒度组成发生变化就使得综合负荷提高了0.09，综合燃料比降低20kg/tfe。由此可大概推算出综合负荷每提高0.1倍可降低燃料比20Kg/tfe左右。
●使用烧结小料带来的效果
表十：小粒度烧结矿的粒度组成
|
粒度组成
|
＜5mm
|
5—10mm
|
10—16mm
|
16—25mm
|
25—40mm
|
＞40mm
|
|
%
|
5.5—9
|
65—75
|
15—23
|
0—1.5
|
0
|
0
|
2012年4月25日高炉按计划配加5—10mm及10—16mm的小粒度烧结料（粒度组成见下表十），高炉专门设定1#、8#、9#仓为小料专用仓，考虑到小料对高炉煤气利用的改善效果，也是为了保证高炉的接受能力，故最初配加比例定为10：1，即：每十批正常烧结料加一批小料。正常情况大小料不得混仓、不得同时混合入炉，以免失去分级入炉的效果，引起高炉憋压等问题。同时为了保证小料对高炉煤气的有效改善，故依然按正常布料角度、环带、料线进行布料。随着炉况的接受能力逐渐增强，小料配比逐渐调为8：1、6：1，最后调整为4：1，经过近两个多月的试验，高炉稳定顺行良好，适应能力逐渐增强，高炉消耗明显下降，总结如下：
1、小粒度烧结矿的配加比例达到33%对炉况没有明显的影响，对采取强化冶炼的措施也基本没有影响。
2、小粒度烧结矿对改善煤气利用起到不可或缺的重要作用，配合其他有效措施可提高综合负荷0.09—0.13左右。
3、小粒度烧结矿可以按照正常料的布料角度、环带、料线进行布料，其效果要优于单环小角度的布料方式。
4、坚决杜绝大小料混合入炉，必须要实现分级入炉。小粒度分级入炉对高炉的透气性影响较小，仅仅是压量关系略紧，基本不影响高炉顺行。
5、在原料条件不变、燃料条件下降的情况下，小粒度烧结料对高炉降耗工作起到决定性的作用。
6、高炉入炉含粉率在8%以下，对高炉影响不大。
4 外围及设备的安全运行是高炉降耗的重要保障
良好指标的取得与外围设备的安全运行是密不可分的，2012年3月份的休风率与2月份相比下降1.55%，为高炉顺行、降耗、高产、优质奠定了坚实的基础。也为高炉实施强化冶炼及实验小粒度烧结矿的成功提供了保障。
5 结语
（1）高炉炼铁要坚持以“精料”为基础的原则，尤其是“精料”中的“均”与“小”的方针。
（2）小料批快料速是降低炉顶温度的有效措施，是提高煤气利用率的可靠途径，也是降低消耗行之有效的方法。
（3）实验证明综合负荷每提高0.1倍可降低燃料比20Kg/tfe左右。
（4）在正常炉况条件下，高炉配加5—10mm的烧结小料达到33%对高炉顺行基本没有影响。
（5）设备的安全运行是降低消耗的重要途径。
参 考 文 献：
[1] 文中关于精料方针的内容参考（《用科学的方法解决新的矛盾》——上半年炼铁装备技术指标透视）的文章。
(注：冶金之家原创文章请勿转载！)
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