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 1号高炉B车间应对焦炭质量变差的措施分析总结

国志华

1号高炉B车间

摘 要：2013年2月开始，由于原燃料质量大幅度下降，导致全厂高炉稳定性变差，甚至不同程度的出现了恶化情况，对整个炼铁的稳定生产造了极大的不利影响。本文针对这次1号高炉B车间应对原燃料波动的措施进行了总结。本车间通过采取上下部相结合的调节方式，加强对入炉原燃料精细管理，实现大风量，合理富氧量，稳定风温等手段进行强化冶炼，以及加强三班统一操作，稳定操作炉型，制定物理热为纲的炉温管理制度，加强炉前出铁管理等，保证了炉况的长期稳定，是这次应对原燃料波动的主要经验。

关 键 词：高炉；焦炭质量；影响；措施

1 前言

柳钢1号高炉B车间于2009年04月30日建成投产，有效容积1250m³。采用了串罐式的无钟炉顶，配置20个风口，炉前设2个铁口，储铁式大沟，设2个罐位，2个摆动流咀，槽下设4个焦炭仓、5个烧结仓、2个球团仓、2个生矿仓，皮带上料，全封闭的软水密闭循环系统，炉缸（1～5层）采用光面冷却壁，炉腹炉腰（6～8层）采用铜冷却壁，炉身（9～11层）是带背部冷却的镶砖冷却壁，12～14层是一般的铸铁冷却壁，除第14层冷却壁外全部用软水冷却，水冷炉底和水冷炉喉钢砖均为工业水冷却。投产之后，三天达产，取得了柳钢开炉最快达产的先例。

2 焦炭质量变差对高炉炼铁的影响

2.1 焦炭质量变差对炼铁的影响

焦炭再高炉内起着料柱骨架的作用，同时又是冶炼过程的还原剂，高炉炼铁热量的主要来源，以及生铁含碳的供应者。特别是在高煤比条件下，焦比的显著降低，使焦炭对炉料的骨架作用就更加明显。这时焦炭质量好，对提高炉料透气性，渣铁的渗透性都起着十分关键的作用。

高炉炼铁工作者通过长期的生产实践，用“七分原料三分操作”或：“四分原料三分设备三分操作”来说明原燃料对高炉生产的决定性影响，可见原燃料的质量稳定在炼铁生产中的地位是多么的至关重要，因此，高炉生产稳定、高产以及低耗的前提是要求原燃料成分稳定。高炉炉料成分稳定对高炉炼铁至关重要，国内外高炉炼铁生产实践表明：铁矿石品位波动0．1％，高炉产量波动为0．33％～0．97％，焦比波动0．20％～0．46％；碱度波动为0．01时，高炉产量波动为0．2％～0．4％，焦比波动0．12％～0．2％；焦炭质量会对高炉炼铁产生严重影响(表1)[1]。

表1  焦炭质量对高炉炼铁的影响

 

项目	增、减量/%	焦比/（㎏.t-1）	影响产量/%
M40	+1.0	-5.6	+4
M10	-0.2	-7	+5
S含量	+0.1	+（1～3）	-（2～5）
V（挥发分）	+1.0	+2.0	-3.0
A（灰分）	+1.0%	+(1.0～2.0)	？
CRS(反应后强度)	+1%	-(0.5%～1.1)	?
CSI（反应性）	+1%	-(2.0～3.0)

  

2.2 2月以来的焦炭质量情况

自2013年2月，由于采购问题，炼铁厂的焦炭质量出现了大幅度的波动，具体见表2

表2  2013年2～4月焦炭主要经济指标

 

月  份 指  标	2月	3月	4月	要求
M40	86.1	85.48	85.22	＞80.0
M10	7.08	7.14	7.06	＜7.0
S含量	0.57	0.56	0.57	＜0.7
V（挥发分）
A（灰分）	12.78	12.70	12.71	＜13.5
CRS(反应后强度)	58.95	55.84	58.11	≥57.0
CSI（反应性）	28.1	31.41	29.71	＜35

3 应对原燃料波动的措施

原燃料出现波动后必须及时的采取必要的应对措施，这样才能使自己处于主动的地位，而不至于太被动，否则炉况就可能出现恶性循环，给恢复造成困难局面。本炉采取的措施主要是通过上下部相结合的调节方式，即上部缩小批重，退负荷，调整布料矩阵，疏导气流；下部调整风量和富氧，保证一定的理论燃烧温度和适宜的鼓风动能，保证回旋区深度。（注：不想休风调整风口面积）

3.1 上部调节

3.1.1 装料制度和批重的调节

主要是缩小批重以及及时采取中心加焦，疏导中心和边缘两道气流，其中心加焦量在20-30%左右，（通过增加焦炭放空时间，来增加中心加焦的量）

日期	批重（t）	布料矩阵	焦炭负荷
1.29	34.0	P443422402371331 371   K423402382351313351	4.51
2.2	29	P412393373342311 341   K423403382351302351	3.93
2.9	28	P392373353322281321    K403383362331182331	4.10
3.5	31	P392373353322281321    K403383362331183331	4.20

3.2 下部调节

3.2.1 保证一定的鼓风动

研究表明，焦炭的强度、粒度在炉内变化很大。从炉腰以下，粒度减小，强度降低。主要是受碳的气化反应（溶解损失）影响所致。碳素溶解损失后造成了许多壁薄、脆性大的气孔，大大降低其强度，使焦粉增加。这种焦粉在回旋区前面（气流方向前端）和下面聚集，形成一层透气性很差的外壳，迫使气流及早向上而难以到达炉缸中心，造成炉缸堆积。同时焦炭强度降低，也严重影响软熔带、滴落带和炉缸中心料柱的透气性，使高炉不顺。

为了防止中心堆积，恶化炉况，首选的措施就是保证一定的鼓风动能，本炉结合以往的经验，总结出尽量保证风量在17.5万m³/h，即保证鼓风动能在130kJ/s，从而保证一定的风口回旋区，即保证一定的送风比，保证吹活炉缸，从炉芯温度可以看出，基本上还是能稳定在780度以上，

3.2.2 保证理论燃烧温度

理论燃烧温度TL的定义是燃烧产物获得全部燃烧生成热以及鼓风和燃料带入的物理热时所能达到的温度。因而有：

TL=(QC+QF+ QR-QX)/(Vg•ctp)

式中  QC—碳素在风口前燃烧成CO放出的热量，kJ/t;

      QF—鼓风及喷煤载气带入的物理热，kJ/t;

      QR—焦炭进入燃烧带时带入的显热，kJ/t;

      QX—鼓风中水分分解和喷吹燃料的分解吸热，kJ/t;

Vg•、ctp—燃烧生成煤气体积及其在TL温度时的比热容，m3/t和kJ/( m3/℃)。

显然TL受鼓风和喷吹燃料的影响最大。当风温在1100℃左右时其带入的显热约占总热量的40%；而喷吹燃料的分解吸热和风中湿分分解吸热将会使降低，一般需要提高风温来补偿。

富氧有利于提高冶炼强度，提高理论燃烧温度，增加喷煤量。鼓风中每增加1%的氧量相对于增加4.76%的风量。将使炉料下降速度增快，而对炉料上升浮动却减少，有利于高炉顺行。富氧1%可提高理论燃烧温度35∽45℃，有利于增加喷煤比约20（15至25）㎏/t。而风温每提高100℃，可使理论燃烧温度升高80℃。原燃料质量下降后，由于风压偏高，加风困难，煤比下降，为了保证风口前理论燃烧温度在2100℃以上，在保证稳定使用高风温的情况下，采取了适当的大富氧操作，富氧率基本上维持在2.5-4.0%之间。当然也不可能使风口过热，否则容易烧小套。

3.3 加强原燃料的管理

3.3.1加强筛网清理，保证筛分速度，提高筛分效率

（1）制定严格的点检制度，加强员工的巡查，清理筛网，确保振动筛的有效工作面积；

（2）严格控制筛分速度，通过调小下料速度，控制在20-40kg/s之间，保证入炉料粒度大小均匀，避免过多的粉末入炉，从而减少了炉料的填充性，保证了料柱的透气性。

（3）强化料仓管理，加强工长与供料值班人员的沟通工作，避免少料、错料现象发生，保证上料的稳定性。

3.3.2 增加焦丁仓，保证用料的稳定，减少波动

因为炉况波动，而1号A炉和B炉共用一条焦炭返矿皮带，所以焦丁量经常波动，为了解决这个问题，我们腾出4号焦炭仓专门上焦丁，在焦丁紧张的时候作为补充，保证了焦炭和焦丁的稳定使用，对于保证焦炭的料柱骨架作用及炉况的稳定起到了举足轻重的作用。

3.3.3定时看仓，及时了解原燃料的颜色等变化，做好相应的调节

耳听为虚眼见为实，原燃料波动之后我们车间加强了对工长看料仓的监督，同时加强跟供料以及上料班人员的沟通，更多的了解原燃料的实际情况，这样更有利于大家根据实际掌握的情况对炉温走向进行判断和调节，打有把握之仗。

3.4 加强工长的日常操作管理

3.4.1 利用好《工长标准化分析表》

要求工长严格利用好标准化表，及时计算好综合负荷，判断好炉温的走向，采取必要的措施。工长标准化表是技术科制定的针对工长判断炉温的“纲领”性的分析表，在原燃料不是变化很大的情况下，标准化分析表对于炉温的走向是一目了然的。

3.4.2 稳定炉温，严把炉温关

稳定充沛的炉温是保证高炉稳定顺行的基本前提，过低或过高的炉温均会导致炉况不顺。稳定炉温，保证渣铁温度是稳定炉况的基础。炉温低，铁水物理热不足，炉缸热储备就会不够，导致炉缸不活跃，铁水质量差，而且对外围变化的抵抗力极弱，不能满足生产要求。同时，在操作中，炉温大幅度波动对炉况影响也较大，炉温波动将造成初渣与成渣中间渣的熔化性和粘度剧变，易造成炉况不顺、难行以及悬料等失常现象发生。

故本炉制定了严格的炉温控制标准，即物理热连续两炉低于1490℃时必须无条件采取控料速以及提温措施，同时，在日常操作管理中，把炉温稳定性作为衡量我们工长操作水平的尺度，并在考核系数上偏重于物理热的稳定上，每个月都对各班的物理热和优质率进行评比，给予相应的奖励与考核。

3.4.3 每天制定操作参数

炉长每天早上都会及时的制定好当天的操作参数控制范围，包括风压，风量，富氧，等等的控制范围，指导工长的操作，如某一日的参数控制如下：1、热风压力超过0.335兆帕，压差超过0.150兆帕时无条件减风，2、物理热连续两炉低于1490℃必须控料速和退负荷，可事情加净焦一批；3、稳定富氧操作，风量不低于17万立方米每小时尽量不要减氧；4、东西面零间隔出铁；5、用尽风温，但尽可能稳定使用等等。

3.4.4 充分利用好周三工长会

本炉每周三都定期召开正副工长会，参会人员除了车间领导，正副工长外，还有各岗位班组长，大家分别发言，共同总结一周的生产情况，分析好各参数和指标，最后炉长定夺，制定下一步工作方式方法，使大家操作起来更有章可循，减少操作的盲目性，同时提高大家的工作积极性，效果很好。

3.5 加强炉前管理 优化炉前出铁制度

3.5.1使用好大钻头，保证及时排出渣铁

由于近期频繁使用低品位矿，渣量较大，在原燃料不是很好的情况下，如果不能及时排尽炉内渣铁，就会造成憋压，甚至恶化料柱透气性。为了及时排出炉内的渣铁，使炉缸尽量处于“干净”状态，以减少渣铁对料柱的支撑作用，促进炉料顺行。车间制定了严格的出铁管理制度：

1、要求每炉铁都要使用好65㎜的大钻头先钻1.5米以上，才允许使用钢钎开铁口，这样保证了铁水的及时排出； 

2、严格执行“零”间隔出铁制度，必要时甚至重叠出铁；

3、严格执行铁口维护制度，责任到人，对于出现因铁口深度不够或泥套维护不到位而影响出铁的，加重考核；

4、因实验用炮泥使用频繁，故严格要求泡泥的混合使用情况，对于出现异常的现象及时汇报到车间，采取更换炮泥等处理措施。

5、加强班组长操作技能的培训，尤其是东西面液压炮之间互相转换的问题，要求班组长必须会熟练使用。

3.5.2 制定点检制度

除了要求车间设备点检员负责好日常的点检工作外，增加了对于点检较好的班组及人员的及时奖励，增加他们工作的积极性。因为炉况不顺时，设备的点检工作就显得至关重要了，所以特殊时期特殊处理，为了不让因为设备问题而影响到正常的开铁口制度，车间制定了除正常设备奖金之外的点检嘉奖制度，对于设备点检较好的班组和个人给予一定的奖励，在特殊时期取得了特殊的效果，近几个月来，本炉没有一次因为设备点检不到位影响到炉内出铁的事情发生。

3.6 取得的效果

表2 各种指标情况统计

月份	平均日产	焦炭负荷	焦比	煤比	优质率	平均风温	悬料次数	全厂悬料次数
2月	3071.64	4.29	344	175	94.95	1146	4	37
3月	3012.16	4.28	352	169	84.22	1151	2	41
4月	3044.61	4.08	359	157	85.32	1122	1	18

4 个人的一点浅薄看法

4.1大矿批，平台加漏斗的布料矩阵有利于提高煤气的利用率，降低燃料比,但是对于原燃料的要求非常高，而中心加焦的布料矩阵虽然相比较燃料比偏高，但是其对于抗击原燃料的波动很有效。所以在全厂或者某座高炉原燃料大幅度下降时最好及时采取中心加焦的装料制度，并且中心加焦量要合适。看到好多厂家总结的是20%左右。（提到的一点就是，综合从冶金之家上看到的文章和我们厂的实际情况，个人得到的总结是：平台加漏斗的布料矩阵一般是焦炭比矿石多一个角度；中心加焦的布料矩阵则是焦炭比矿石多两个角度，且不是太靠边，即在最小角度前有一个次中心，这样才能保证中心焦的稳定，不大也不小（一直没找到理论验证，论文里也没有引用过来），我个人感觉很好，恳请领导斧正。举个例子,年初六号炉就是这样的。）六号炉2月25日的矩阵P392373343312 K393373342312181272，3月25的矩阵是P382363333302 K383363332302152261。

4.2 原燃料差时，首先要照顾炉缸，即密切关注炉芯温度的变化，保证一定的鼓风动能，保证炉缸的活跃度，只有炉缸活跃，才是采取其他一切调节手段的基础。

4.3工长控制炉温一定要有足够的细心和自信以及把握全局（主要指应付当班可能出现的突发事故）的能力，同时要会把握炉温的冷热惯性，要有调节炉温的前瞻性能力，这样才能控制好炉温在合理的范围内。（举个不是很恰当的例子：就像开车一样，下坡时松油门，不能等到车子停了才加油门，而是要选择合适的时间提前加油门，而上坡时也不是在最高点松油门的，这样车速才能保持平稳，这个大家都懂得…这其实也是遵循了高炉操作“早动，少动”的方针，不过原燃料波动特别大的时候为了保证安全，还是按照“见子打子”来做比较好…）

4.4渣皮总是不稳定时，除了采取理论上的缩批重等措施外，小矿批多跑料应该是一个不错的选择，胜过大矿批慢料速，料跑顺了，一切问题就都迎刃而解了，此观点也恳请领导们斧正。

5 本炉目前存在的主要问题

1、虽然本炉在原燃料波动时采取了一些列措施，保住了炉况的稳定顺行，但是原燃料好转之后，一直没有优化到位，煤气利用率一直上不去，最高也就是45%，说明我们的布料矩阵还不是很理想，这是需要我们全车间人员努力的地方。我们也自信能够打好这一仗。

2、风温波动且处于低水平，目前水平甚至连1100℃都难稳定，且换炉前后波动比较大。

6 结语

1、1号高炉B车间从2013年2月以来由于采取了合理的应对原燃料的措施，才使得炉况没有出现大范围的波动。

2、当原燃料出现波动时要及时果断的采取措施，要果断，不能犹豫，否则就有可能出现炉况恶化，甚至恶性循环，造成不必要是损失。

参 考 文 献

1   解永刚 唐钢2000m³高炉强化冶炼实践 冶金之家

2   赵喜 本岗7号高炉降低焦比冶炼实践 冶金之家

3   韦正强、王晓东、黄伟航 5号高炉提高铁水优质率实践

4   炼铁技术操作规程

5   周传典《高炉炼铁生产工艺技术手册》

6   贾艳 刘文兴 《高炉炼铁基础知识》

(注：冶金之家原创文章请勿转载！)