摘 要：通钢炼铁厂7号高炉实际生产所用原燃料、含铁炉料等冶炼原料与设计要求偏差较大，导致冶炼焦比升高，经济效益较差。有鉴于此，本文进行了优化研究，分别从装料制度、送风制度、冶炼措施等方面采取优化措施，合理组织生产，从而实现了焦比333kg/t、煤比160kg/t、燃料比523 kg/t 生铁产量2239526.05 吨的生产指标，保证生产具有较高经济性。

关键词：焦比；经济性；高炉；优化

中图分类号:

文章编号:

Research On Production Process Optimization For No. 7 Blast Furnace of Tonggang

Zhou Xiaojun

(Iron-making Plant, Tonghua Iron&Steel Limited Co., Tonghua, Jinlin Province ,134003,China)

ABSTRACT: The burden material such as crude fuel or ferrous material, etc. was used in iron-making plant of Tonggang deviated from the original desired parameter largely, which resulted in a decline of the economic benefit. In view of this, this paper will make an optimized research on production process, and take some optimized actions regarding charging system, air supply system and smelting measures to organize the production properly. Finally, it realized the goal that Coke ratio can be 333 kg/t and PCI ratio can be 160kg/t, which achieve a higher economic performance.

Keywords: Coke Ratio; Economic Performance; Blast Furnace; Optimization

通化钢铁股份有限公司炼铁厂7号高炉始建于2006年，于2007年9月26日点火开炉，高炉有效容积2680m3，是通钢第一座2000m3级高炉，也是目前通钢比较先进的一座高炉。高炉共有3个铁口，30个风口。炉顶采用PW串罐无料钟炉顶设备，高炉设计思路本着“优质、高产、低耗、长寿、环保”的原则，采用了多种新技术：

(1) 冷炭砖炉底，炉底两层立砌半石墨炭砖，炉缸采用陶瓷砌体复合炉衬结构。

(2) 全冷却壁结构，铜冷却壁＋铸铁冷却壁共计15段，其中5、6、7段为铜冷却壁。

(3) 联合软水密闭循环系统，包括风口中小套及热风炉各阀的冷却用水。

(4) 装料系统炉顶采用PW型串罐式无料钟炉顶设备，采用烧结矿分级入炉、焦丁回收入炉；上料方式采用胶带机。

(5) 热风炉使用3座改进式顶燃热风炉。

(6) 渣处理系统采用明特法。

(7) 炉前设备采用DDS液压泥炮及液压开口机

(8) TRT 回收炉顶煤气余压

(9) 风机使用汽动鼓风机，型号AV-80。

高炉外形结构可见图1。

图1 通钢7号高炉外景图

高炉具体结构参数如表1所示。 

表1  7号高炉炉体结构数据

近年，由于市场因素，高炉冶炼所用入炉原料严重偏离设计值，致使冶炼焦比上升，经济效益下滑。为此，笔者通过在生产运行中，采取适当优化措施，合理组织生产，从而实现降低焦比，提高冶炼经济性的目标。下面对此进行详细论述。

2011年，7#高炉车间认真贯彻执行“以高炉顺行为中心”的指导思想，在全体员工的共同努力下，高炉顺行情况良好。在多次原燃料质量发生恶化时，高炉仍保持了长期顺稳的生产局面。全年累计完成生铁产量约220万吨，同比10年增铁16.64万吨。

1 装料制度优化

装料制度是现代高炉上部调节的重要操作制度，它关系到上部煤气流的合理分布、软熔带形状、料柱的整体透气性能、煤气利用水平和顶温状况。可以说，合理的装料制度是高炉顺行的基础，同时也是降低燃料的有效措施之一。

1.1   改善原燃料

7号高炉原燃料设计指标见表2、表3。

表2焦炭的质量要求[1]

表3 煤粉的质量要求[1]

由表2和表3可以看出，原燃料初始设计粒度均有严格要求。目前，实际生产中与此偏离较大。

原燃料筛分不好，大量粉末入炉，容易在块状带堵塞料柱空隙，使阻损增加，焦炭质量不好，大量不合格的碎焦在软熔带会影响“焦窗”的透气性，进入炉缸又影响炉缸死焦柱的透气、透液性，使煤气初始分布紊乱。影响高炉炉缸工作状态和高炉顺行。因此，笔者建议合理改善原料质量，尤其焦炭质量。同时对所有原燃料筛网进行清扫或更换，特别是将焦炭筛2层网眼尺寸由20mm调整为25mm，借此提高焦炭筛分效果，定时清扫筛网，尽最大限度筛除＜5mm的原料粉末，提高料柱的空隙度，保证煤气流的合理分布[2]。

合理提高煤比，采用大喷煤冶炼措施。由此，使煤气的分布得到改善，中心煤气流明显发展。喷吹之后，风口前鼓风动能显著增大，使炉缸工作更加活跃，煤气渗透能力增强，高炉用焦情况得到缓解。

1.2   优化炉料结构

表4给出了原入炉矿主要技术指标要求。

 

表4 入炉矿主要技术指标要求[1]

指标	类别
	烧结矿	球团矿	铁矿石	锰矿
粒度	5-50mm	9-16mm	10-40mm	≥6mm
铁份	±0.5%	< ±0.5%	－	－
R波动	±0.05	<±0.005	－	－
FeO波动	±1%	<±1%	－	－
硫含量	－	－	<1%	－
锰含量	－	－	－	≥25%

从表4我们可以看出，7号高炉原设计入炉矿对粒度、铁份、R波动、FeO波动、硫含量及锰含量等均有明确限定。因此，实际生产中，我们既要面对所用入炉矿偏差较大所带来的不理因素，又要满足降低焦比，减少能耗的迫切需求。为此，笔者建议，优化炉料配比，即合理设置高碱度烧结矿和酸性球团矿的比例。经长期实践，目前选用69%～73%烧结矿、11%～15%外购球团矿、10%～12%自产球团矿，优化后的炉料结构可以形成位置（高低）、形状（厚薄）相对合理的软熔带，使煤气分布相对合理，并能适应烧结矿品位与碱度的波动和焦炭质量变化带来的不利因素，使炉内抗击打能力较强，适应大型高炉长期稳顺，节能降耗的生产节奏。[3]。

1.3 装料工艺优化

优化装料制度，合理调整上部煤气流分布。实现炉料的充分预热还原，提高矿石的间接还原度，从而使高炉中心和边缘煤气温度分布合理，从而使高炉长期稳顺以达到降低燃料比优化指标的效果。

同时，上部调剂和下部调剂相互配合，使煤气流合理分布，炉缸活跃，提高能源利用率，实现高炉操作优化。

开炉后7＃高炉布料矩阵一直以C837262524123↓O72645442↓的形式为主，通过逐步尝试，最终料制过渡到：C928272625123↓O 82746452↓实现焦矿同档，矿焦角同时外移。使高炉有稳定的中心气流以适应各种炉况。料线由1.5m改为1.65，料闸开口度C37.5°O44.2°。矿批区间：60±2吨；焦批区间：13±0.5吨，负荷正常5.0t/t，矿石分布趋于平铺，有利于煤气流的稳定，减少矿焦界面效应，形成稳定的焦炭平台，在高炉稳顺的基础上改善煤气利用，并根据炉况表现及时调整矿批大小，以保证炉况的长期稳定顺行，降低焦比提高经济效益。

炉顶十字测温分布：

        图2 炉顶十字测温

2 送风制度优化

保持合理的风量，是实现炉况稳定顺行的操作基础，保持较大而稳定的风量，有利于活跃炉缸，松动料柱，促进煤气流均匀分布，并有利于提高喷煤量，从而降低燃料消耗。增加风量应注意保持透气性指数稳定在适当范围，一般每次以50—l00Nm3／min为宜。

风口面积是确定合理送风制度的中心环节。选择合理的风口面积和风口长度的目的在于保持全风与稳定的送风制度，达到一定的鼓风动能和风口回旋区.根据风速或鼓风动能与冶炼条件的关系来确定各种条件下的最佳风速或鼓风动能，通过最佳鼓风动能来计算风口面积，再确定风口长度，正常情况下，实际风速（240—260）m/s

为保持初始气流合理分布，应尽量采用等径的风口，大小综合使用，力求均匀分布。

表5给出了7号高炉风口布置情况。

表5  7号高炉风口布置情况

由此可以看出，高炉设计初始风口总面积为0.3391㎡。为保持合适的风速与鼓风动能，降低冶炼焦比，必须优化送风策略。具体如下：

利用休风检修机多次会调整风口，合理搭配风口尺寸，，送风面积由0.2947㎡逐步扩大到0.3485㎡。保持合理的风速和鼓风动能，送风风压365kPa，风量4900 m3/Nmin，风温1180℃。

采用上述措施优势如下：

(1) 扩大风口面积，提高送风风速，为大动能提供了基础，使煤气流初始分布稳定、合理，保证炉缸始终处于活跃状态。

(2) 采用高风温送风。此举有利于通过提高风温来降低软融带高度，增加热量收入，降低焦比，活跃炉缸，并可增加喷煤量和提高置换比。

3 冶炼措施优化

优化冶炼措施，采用高顶压操作、高燃料大喷吹及与之相适应的富氧量技术，使高炉生产焦比进一步降低，冶炼经济性显著提高。

3.1 提高顶压

提高炉顶压力使煤气流速减慢，降低了作用于炉料的浮力，炉料容易下降；另外，提高炉顶压力有利于发展横向气流，促进煤气分布合理，减少管道、偏行，保证高炉稳定顺行。

提高炉顶压力，压头损失降低，有利于加风，因而有利于提高产量。

为了保证炉顶压力的顺利提高，有计划地利用计划检修时间把风口面积进行了扩大 、风口尺寸由Φ120 mm×18个，逐渐调整为Φ120 mm×16个，增加7个×Φ130mm和一个Φ125mm ，6个×Φ115mm,取消Φ110mm小套,扩大了风口面积，保证了足够的鼓风动能，防止了提高炉顶压力而风压过高现象。    

用计划检修机会，重新更换了DN800调压阀组，补焊DN500调压阀组，上升管泄漏煤气部位安装套 袖 并灌浆，利用休风机会进行喷涂，炉皮、管道都进行了加固，保证设备满足提高顶压的需求。

炉前铁口深度增加到2800-3200mm，提高了无水炮泥质量，改进了开口机钻头、泥套密封，保证了铁口正常工作。杜绝由于顶压的提高而导致铁口不易维护跑大流现象。

通过上述措施，有效的实现2014年全年顶压207kpa，日操作顶压220kpa，高炉各项指标明显改善，煤气利用CO2%提高到23.07%。煤气利用率50.32%

3.2 大喷吹

采用大喷吹技术进一步提高煤比。为此，改进喷吹系统，将原喷吹主管线由直径108mm扩至125mm，原分配器标高45m降至17m，实现了单枪小时煤量1.3吨/支以上，大大的提高了喷吹能力；提高喷吹介质压力，必要时采用中压氮补充压力。

3.3 富氧操作

富氧鼓风是强化高炉冶炼技术措施之一，既能提高高炉冶炼强度又能降低焦比。为提高煤比，必须采用与之相适宜的富氧鼓风措施。

富氧鼓风使炉内煤气体积减少，要相应缩小风口面积，控制炉腹煤气速度略低于富氧前的水平。

富氧鼓风理论燃烧温度提高，要相应扩大喷吹量，富氧提高1％．喷吹量增大12－13kg／t，由此提高冶炼强度，增加产量，减小焦比[5]。

4  经济效益

采用上述各项优化措施后，7号高炉冶炼生产进行顺利，各项主要生产指标明显改善。炉顶压力升高，冶炼焦比大幅降低，煤比大幅升高，产量稳定并略有增加，具体情况件表6。

表6  7号高炉生产指标

5  结论

为了应对冶炼入炉矿及原燃料变化所带来的不利影响，7号高炉采取了系列优化措施，分别从装料制度、送风制度、冶炼措施等几方面合理改进生产工艺，取得显著成效，具体如下：

(1) 优化装料制度。加强原燃料筛分工作，减少入炉粉末，增加透气性，改善炉内煤气分布情况；同时，合理配比入炉矿，按69%～73%烧结矿、11%～15%外购球团矿、10%～12%自产球团矿进行装料，进而为降低焦比创造有利条件；

(2) 优化配风制度。合理调整部分风口，控制高炉风口面积，保证原始煤气流分布，同时采用高风温送风，从而提高送风风速，使风速维持在（240—260）m/s，从而提高喷煤量，降低焦比；

(3) 强化冶炼措施，提顶压、富氧鼓风、大喷吹，从而活跃炉缸，利于降焦；

(4) 2014年7号高炉实现了焦比333kg/t、煤比160kg/t的生产指标，初步计算，年节约资金约90万，取得显著经济效益。

参考文献

[1] 通钢股份公司技术中心.7号高炉值班室技术操作规程[S]. 通化钢铁公司, 2014。

Technological Center of TISCO. Technological operation regulation for No.7 blast furnace of Tonggang[J]. Ironmaking, 2014. (in Chinese)
[2] 张贺顺,刘利锋,马洪斌. 首钢2号高炉喷煤降焦生产实践       [J].炼铁, 2006, (6)。

ZHANG Heshun, LIU Lifeng, MA Hongbin. Practice on pulverized coal injection and reducing coke consumption in No.2 blast furnace of Shougang[J]. Ironmaking,2006, (6):7-12.(in Chinese)
[3] 谢绍飞, 王玉全, 朴喜海, 于海新. 通钢7#高炉提高煤比生产实践[J].首钢科技,2012, (3).

XIE Shaofei, WANG Yuquan, PIAO Xihai, YU Haixin.  Decreasing fuel ratio production practice of Tonggang No.7 BF[J]. Shougang Technology,2012, (3).(in Chinese)

[4] 王筱留. 钢铁冶金学(炼铁部分) [M]. 冶金工业出版社, 2000.

WANG Xiaoliu. Iron and steel metallurgy (iron parts) [M]. Press of Metallurgy Industry, 2000.(in Chinese)

[5] 周传典. 高炉炼铁生产技术手册[M]. 冶金工业出版社,2002.

ZHOU Chandian. Blast furnace ironmaking production technical manuals[M]. Press of Metallurgy Industry, 2002, (6).(in Chinese)

作者简介

周晓军，男，1976年9月出生，吉林通化，助理工程师，主要从事炼铁生产有关的技术、管理工作。

下载全文——通钢7号高炉生产工艺优化-20140317.doc