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邯宝炼铁厂1^#高炉低燃料比稳定生产实践

李会波

(河北钢铁集团邯钢邯宝公司 炼铁厂)

摘 要：1^#高炉在平台加漏斗的装料模式下，采取相应的原燃料管理、装料制度调整、下部制度优化及炉前作业量化的措施，使高炉保持了长周期稳定顺行、高利用系数和较好经济指标的冶炼效果，进入国内同炉级高炉领先水平。

关 键 词：原燃料管理；装料制度；送风制度；稳定；量化

1 前言

邯宝炼铁厂1^#高炉(3200m³)于2008年4月18日开炉投产，2009年11月前采用中心加焦的装料模式，煤气利用低、顺行周期短及炉况稳定性差，综合燃料比常在520-530kg/t。2009年12月份，炼铁厂更新操作理念，坚决去掉中心焦，采用平台加漏斗的布料形式，实施低燃料比条件下的生产模式。经过对新模式下相关制度的不断摸索与总结，建立起相互匹配的操作制度与管理标准，达到了利用系数提高、经济指标改善、顺行周期延长的生产效果。

2 低燃料比稳定生产的措施

2.1 原燃料管理

大型高炉要实现稳定顺行和获得较好的经济技术指标，需要有稳定的原燃料条件来保证。高炉入炉前的原燃料管理对炉内块状带透气及软熔带的形成有明显的影响，对稳定气流及冶炼过程有直接的作用。

2.1.1 筛分管理

根据生产要求，高炉车间分别制定出不同的粒度标准，每天对大粒度烧结矿、小粒度烧结矿、自产干焦、外进焦及回收的焦丁进行粒级测定，保证入炉原料中小于5mm数量低于5%，焦炭中小于25mm的低于5%。对于原料场已筛除掉25-30%粉料的块矿，再经槽下二次过筛后，才可以入炉。基于自产球团水分低、含粉少且易筛分的特点，只需在槽下进行一次过筛即可满足要求。特殊情况下，则制定相应的应对措施，比如配用落地烧结矿，先在原料场进行一次过筛，进入指定料仓，换用大眼筛进行筛分；在雨天配用块矿时，则下调块矿的配比来降低入炉的含粉率。

2.1.2 配比管理

入炉原燃料的配比，包括炉料配比、大小烧配比及干焦配比。在炉料结构调整上，依据原料成分及高温性能数据，适当增加还原性好和渣量系数低的炉料配比，以降低燃料消耗。另外，避免同种料超过3%的变更，升降烧结矿碱度也避免过大的调整，使综合炉料的高温性能保持相对稳定。在烧结机检修期间，常有小烧结矿配比降低的情况，为此，检修前高炉就下调小烧配比，直到烧结开机恢复正常料位后，再恢复小烧配比，杜绝小烧大幅度减少甚至断档的情形发生，为炉内气流的相对稳定提供条件。在自产干焦配比上，提前掌握供应信息，如在焦化检修、临时故障导致干焦配比降低时，及早调整配比，实现配比的平缓过渡和用量的平衡，减小波动幅度。

2.1.3 入炉料的混合

根据下料数量及混合要求，调整好排料闸门开度及开启时间，使焦丁与矿石充分混合、大小烧均匀混合和球团布到料流中间的位置。对于焦炭，将外进焦或自产湿焦控制在料头位置，自产干焦布到料尾位置上。

2.2 装料制度的管理

在下部送风制度一定的基础上，上部装料制度应依据实际气流的变化进行调整，始终保持气流的两道通路，并维持二者的相对平衡，才能实现炉料的均匀下降和煤气能量的充分利用。

2.2.1 布料矩阵的调整

在下部制度相对合理的情况下，主要通过布料矩阵的调整来平衡两股气流的强弱。在焦炭质量指标普遍下滑的情况下，中心气流强度减弱，边缘气流波动增多，而布料矩阵的调整可使煤气分布均衡。在2011年6月前使用典型的矩阵C234567 333222O23456 33322，8月份则逐渐调整为C234567 333223O23456 4433，此阶段性正是优质炼焦煤配比下调的时期(由2011年初的20%下调至8%左右，2012年下调到5%)。

2.2.2 布料准确度的管理

由于出现过布料溜槽衬板翘起、中心喉管磨漏和料线长时间偏离的情况，炉况明显异常，于是制定了布料溜槽、中心喉管与探尺定修检查或到周期更换的制度，避免了布料参数显著偏差的发生。同时自主创新了在线检测料尺零点的操作法，可及时校验探尺的准确性。在换用新溜槽时，必须实物布料核实碰撞点，必要时调整料线或档位角度，满足落料点与炉喉间隙的要求。另外在实际操作监视作业中，及时调整料流阀开度，将布料圈数精度控制在±0.3圈以内。

2.2.3 批重的增加

批重对高炉气流分布和煤气利用率有较大的影响，焦炭批重要在炉腰位置要保持0.2-0.3m的厚度，而矿石批重在炉喉也要保持不低于0.6-0.8m的厚度。随着风氧量的增加和炉况接受能力的增强，矿批也在逐步地扩大；同时炉内稳定性提高，校核燃料比也稳定下降。矿批由原来的86吨扩大到91-93吨，成为低燃料比稳定生产的一个重要手段。

2.2.4 负荷的调整

目前调整负荷主要是满足气流平衡分布的需要，调整炉温的作用已居于次要位置。在料内压差升高且下部气流不稳时(物理热降低、渣皮易脱落、炉温不易控)，要及时减轻矿焦比；在自产湿焦、外进焦配比增加或焦炭质量明显变差时，更要减轻焦炭负荷，防止气流平衡的破坏。在雨雪天气条件下，高炉根据检化验数据及时修正水分设定，以保证实际入炉焦炭的稳定。焦炭负荷的及时调整，稳定了气流的正常分布，表征边缘气流的炉体水温差保持在较低的水平上，从而燃料比也不会有明显的变化。(水温差推移图见图1)

图1 1#高炉炉体水温差推移图

2.3 送风制度的调整

通过引进新的操作理念和评价标准，不断对运行参数进行优化，总结出切合实际的参数范围，遇有条件较大变化时，适时变更调整，以达到新的适应。下部送风制度的合理性主要体现在鼓风动能、回旋区和煤气量的大小，因此风口面积、风速、风量的选择成为关键的控制因素。

2.3.1 送风面积的调整

高炉下部制度合理，需要有相对合适的鼓风动能与回旋区大小。在摸索风口面积的过程中，尝试过采用小风口面积、较高风速的模式，但炉内反应是风量不足、压差偏高，炉况不易长时间稳定，换下的风口前端面焦炭磨损痕迹。在2010年7月-2011年5月期间，利用定修机会，逐步将Φ120mm的小风口更换为Φ130mm的风口，送风面积由0.4051m²扩大到0.4248m²。随着风口面积扩大，风量、氧量逐步上行，铁产量也大幅提高到7500吨以上。此后，炉况稳定性增强，煤气利用率提高，炉缸活跃程度改善，为低燃料比条件下的稳定生产提供了重要条件。(实际风速与鼓风动能变化见图2)

2.3.2 炉腹煤气量的稳定

在原燃料质量及炉型尺寸相对固定的情况下，每座高炉有一个相对合理的范围，过小时不易保持基本的顺行和炉缸活跃程度，过大时又会造成局部流速过高，造成气流不均衡或煤气利用效率差。在实际操作中，通过风量、富氧与顶压的配合，使炉腹煤气量保持在要求的范围内，即使在使用小风机期间(2011年10月)，通过增加富氧与加湿增加炉腹煤气量，也实现了炉况的稳定顺行与低燃耗生产。

2.3.3 理论燃烧温度的控制

在煤气利用率较高的情况下，矿石间接还原较好，炉缸热量充足，理论燃烧温度不宜过高，一般控制在2150-2200℃范围内。由于加湿手段的存在，在恢复炉况时，可以使用湿分进行调节，大气湿度太低时，使用少量的加湿来稳定燃烧温度和煤气渗透能力。在风温使用上，通过双预热装置、配加转炉煤气和自动烧炉系统，维持到1200℃左右，也是稳定低燃料比的一个重要措施。

2.3.4 风口长度的变更

随着入炉原燃料质量的下滑，炉缸内的孔隙度与中心死焦堆有增大的趋势，意味着炉缸截面回旋区面积缩小，不利于经济燃料比的维持与稳定。自2012年起，逐步将加长风口的个数调整到16个，占到总数的50%，以适应原燃料条件的变化。通过配置部分长风口，使回旋区向炉缸中心延伸，炉缸状态改善、压差降低，有利于炉况顺行及低燃料比的实现。

2.3.5 煤粉的均匀喷吹

煤粉喷吹均匀、稳定，对高炉稳定顺行及经济指标有明显的作用，主要是控制喷吹量的准确性和单个风口的均匀性。制喷作业区通过改进喷吹程序、改造工艺设备、优化操作方式，使喷煤的稳定与均匀程度量有了根本性地提高(见图3、图4)。其中喷煤均匀率和稳定率两个量化指标，分别达到96%以上。

图3 改进前喷吹曲线

图4 改进后喷吹曲线

2.4 热制度与造渣制度

在送风制度与装料制度的配合下，煤气利用保持较高的水平，同样的铁水硅素就能达到较高的物理热。在焦炭质量下滑及渣中组分变化的情况下，渣铁物理热或炉缸温度水平也做了相应调整，日常操作中铁水物理热由1510±10℃变为1515±10℃，铁水[Si]控制在0.3%-0.45%。炉渣成分中，在配料时要求满足(Al₂O₃)≤16%，(MgO)/(Al₂O₃)≥0.50的条件；炉渣R₂依据铁水脱硫需要，在1.23-1.29倍范围内，硫负荷低时取下限，高时取上限。在上述两种制度的作用下，渣铁流动性良好，炉内稳定顺行，炉前渣铁排放顺利。

2.5 炉前出铁的量化

随着高炉冶炼强度提高，单位时间内渣铁量增加，需要将产生的渣铁及时排出炉外，保持炉缸内任何位置的渣铁滞留量不影响煤气的正常分布。因此，炉前作业的量化指标成为管理的重点，对铁口深度、铁间隔、铁水流速、见渣时间、出铁时间等都作了具体规定：①出铁间隔≤10min，②铁口深度3400—3600mm，③出铁流速5.6—6.0t/s，④见渣时间≤40min，⑤出铁时间110—130min，⑥出铁次数：11-13次/d，⑦钻头直径55mm和60mm等等。另外，对倒场作业中的打泥量、转换时间及铁口启用次数均有明确规定，保证了炉内冶炼的正常进行。在实施炉前量化操作期间，开口机增设雾化装置、改进钻头质量、泥炮设置打泥流量显示仪表等，为实现炉前作业的进步创造了便利条件。

2.6 设备的定修制度

为实现稳定生产和低燃料比的目标，保持较高的设备作业率也是一项重要的措施。通过操作工、点检员及维护人员的定时检查与联合维护，制定日常故障处理的联络制度，尽量减少慢风作业时间；根据主体设备的运转情况，有计划地延长检修周期，降低了休风率。

3 低燃料比稳定生产的运行效果

在装料模式转型后，1^#高炉逐步建立起各种数据管理台账，形成用数据说话的机制。在炉况产生波动或异常时，对比相关系统数据的变化，分析造成波动的主要原因，确定合理的应对措施，减少了个人经验式的判断与调整。在此期间，逐渐形成明确且能够量化的控制标准体系，使得低燃料比稳定生产的制度日益成熟，在各种相关操作管理措施的综合作用下，经济技术指标逐年进步(见表1)。

表1 邯宝1^#高炉主要技术经济指标

4 结论

(1)原燃料准备的量化管理，使入炉料的含粉率、配比与混合达到预定要求，满足块状带透气及软熔带形状形成的需要。

(2)根据煤气流的变化趋势调整布料矩阵，维护好布料设备的精准度，对实现两道气流的均衡极为重要；在气流均衡的基础上，适时加大矿批和调整矿焦比是实现低燃料比稳定生产的日常手段。

(3)建立起与原燃料条件、冶炼炉型相适应的下部制度参数，并采取必要措施稳定相关参数，是实现低燃料比生产的关键环节。

(4)随着原燃料条件的变化，适时地调整热制度与造渣制度参数，对满足高炉稳定顺行与铁水质量的需要不可或缺。

(5)实施炉前渣铁排放的量化管理措施，为低燃料比下的稳定生产提供了有力保障。

(6)高炉系统设备的高效运转与科学维护，是低燃料比下稳定生产的基本前提。