摘要昆钢5号高炉通过采取维持适宜的理论燃烧温度、控制一定的氧过剩系数及湿度等技术手段，保持充沛的炉缸热量，配合调整装料制度，冶炼低硅生铁，控制适宜的回旋区大小，维护合理操作炉型，实施均匀喷吹等技术措施，形成一套富氧喷煤的操作技术，高炉强化冶炼水平逐年提高。

关键词高炉炉缸热量富氧喷煤

1概述

昆钢5号高炉2000年11月1日停炉扩容大修，炉容由620m³扩容为700m³，炉缸直径由6m扩为6.2m，炉缸容积由90．43 m³。扩为105．69 m³，炉身高度由12 m降为1 1．7 m，风口数目由12个增加为16个，高炉于2001年1月24日投产。投产以来，结合高炉自身特点，采取维持适宜的理论燃烧温度、控制一定的氧过剩系数及湿度等技术措施，保持充沛的炉缸热量，配合装料制度调整，控制适宜的回旋区大小，维护合理操作炉型，实施均匀喷吹等技术手段，形成一套富氧喷煤的操作技术，高炉强化冶炼水平逐年提高，各项经济技术指标均达到国内同类型高炉先进水平(见表1)。

2生产操作实践

2.1调整炉缸热量

冶炼过程中保持充足而稳定的炉温，是保证高炉稳定顺行的基本前提，也是保证产品质量的必要条件。如今高炉冶炼强度较高，高炉操作追求“低化学热，高物理热”，既提高高炉的抗风险能力，又提高高炉的技术经济指标。基于此，5号高炉用炉腹煤气量V_BG)与风口前理论燃烧温度(t_f)的乘积表示炉缸煤气热量。随着风口喷煤比的提高，通过调整燃料比和tf，将V_BG×t_f控制在一定范围内，既保证有充足的热量加热渣铁，又可追求较低的炉腹煤气量，提高料柱透气性指数，实现高强度冶炼。

    (1)确定合适的V_BG×t_f。自投产以来，5号高炉相继采取富氧、减湿、增加喷煤量、提高风温的技术手段提高冶炼强度，对V_BG×t_f值进行了测算，具体见表2。

    从表2可看出：随着高炉冶炼水平的不断提高，适宜的V_BG×t_f值在一定范围内波动，5号高炉将此值范围规定在(3．80～4．00)×10⁷(m³／min)℃．此值过高，炉温向热；此值偏低，炉缸热量不足。在以后的生产实践中，经过统计测算，证明了此值的规定范围比较合理，具体指标见表3。

    (2)调整V_BG×t_f值具体手段。影响炉腹理论燃烧温度的因素有：风温、富氧率、鼓风湿度、喷煤量。影响煤气量的因素有：富氧率、鼓风湿度、喷煤量、风量。为把V_BG×t_f值控制在合适的范围内，5号高炉具体操作措施如下：

    ①尽量使用高风温。为保证较高的煤比及较高的煤粉燃烧率，提高高炉的冶炼水平，高风温是必要条件。5号高炉配备3座热风炉，根据设备状况确定送风时间，烧炉时，正确调节煤气与空气比例，快速烧炉，充分发挥热风炉的潜能，使风温在原基础上提高了40～50℃；2004年3月8日采用热管式预热器预热煤气和助燃空气，煤气温度可预热到117℃，助燃空气可预热到151℃，风温可提高500℃，达到1 070℃。

    ②控制适宜的理论燃烧温度。在炉内，理论燃烧温度过高，煤气体积膨胀，恶化料柱透气性；理论燃烧温度过低，渣铁物理热不足。提高喷煤量，理论燃烧温度降低；富氧鼓风时，理论燃烧温度升高，因此，采取不能富氧时取理论燃烧温度下限、富氧时取上限，以获得适宜的理论燃烧温度。适宜的理论燃烧温度为2100～2300℃。控制手段是：风温用完，调节喷煤量和加湿量，随喷煤量提高到80kg/t，停用加湿，随着富氧量增加，喷煤量大幅度上升，2003年富氧率达到1．03％，喷煤量达到142kg/t。   

    ③控制合适的炉腹煤气量。炉腹煤气量过多，导致炉料下降阻力增加，实际上高炉过程是在追求低的炉腹煤气量。当增加富氧量、提高煤比时，减少湿度，甚至停用加湿手段，保持合适的V_BG值。 

    ④选择富氧、喷煤最佳配合值，控制一定的氧过剩系数。大气鼓风时煤粉的燃烧率小于70％，而富氧鼓风，煤粉燃烧率可迅速提高到80％～90％。氧过剩系数低，煤粉燃烧率小，燃烧不完全的煤粉随粉气上升，恶化料柱透气性。生产实践证明：适宜的氧过剩系数不应低于1．15。高炉操作中，富氧率为0．60％～0．80％时，喷煤量控制为110～130kg/t,氧的过剩系数为1．29；富氧率为0．80％～1．00％时，喷煤量控制为130～150kg/t，氧的过剩系数为1．18，此时，煤焦置换比可达到1．0。因利用炼钢余氧富氧，富氧率不可能过高。

    ⑤在高强度冶炼水平下，每次喷煤量的调整幅度必须小于500 kg/h，以免导致理论燃烧温度和炉腹煤气量波动较大，影响炉况的稳定顺行。

2.2调整装料制度

  根据冶炼水平的提高，矿批由15t扩大到16．5t最过过渡到21t，装料顺序由OO↓CC↓改为400↓CC↓OOCC↓，最终过渡为OOOCC↓，在保证炉况顺行的前提下发展中心煤气流，提高煤气利用率。

2．3控制合适的回旋区大小

  回旋区形状和大小，反映了风口进风状态，影响煤气流和温度的分布以及炉缸的均匀活跃程度，是形成炉缸煤气初始分布的重要参数。

  回旋区有个适宜的深度，过大或过小将造成中心或边缘煤气流发展。要在提高煤比的同时，维持相对稳定的回旋区大小，必须调整鼓风动能。在现有的鼓风动能计算公式中应考虑到鼓风的各参数作用，但未包括煤的燃烧及煤中氢、氧释放，而实际过程由于煤的分解吸热以及煤的加热升温过程，使风口燃烧煤粉与燃烧焦比很大程度上减弱了鼓风的穿透力。

  5号高炉充分考虑这一因素，加之为了提高喷吹的均匀性，大修后，风口增加了4个，为16个，风喧径全部设计为120 mm，进风面积为0．196 m²。随着采取富氧大喷煤的技术，鼓风动能相应一定程度上有所增加，中心煤气流过分发展，形成了管道行程，因此采取适当增加进风面积的办法(将8个风噎径由120mm更换为130mm)，减小风速，适当降低鼓风动能，经过计算回旋区长度为0．88 m，既保证了煤气流向中心扩展，使中心保持一定的温度，又控制焦炭堆积数量，维持了良好的透液性和透气性。

2．4保持“概念渣量”不变

  在高煤比的冶炼条件下，煤粉在风口不能完全燃烧，未燃煤粉在软熔带参与碳的直接还原反应，使软熔带的焦窗作用变差，这时未燃煤粉与初渣一起被认为使焦窗堵塞，等量视作初渣，因此把高炉初渣量加未燃煤粉统称为“概念渣量”。

  为使煤比提高后，高炉的透气性不变差，5号高炉在一定的产量水平下，保持“概念渣量”不变。大量文献表明：大气鼓风时，煤粉在风口的燃烧率为68％，喷吹100 kg／t煤粉，需要降低渣量32 kg／t。5号高炉在公司实施“精料方针”中，提高人炉综合品位、降低三烧的SiO₂含量(由6．03％降至5．37％)，以保持“概念渣量”不变。

2．5采取小高压

  2000年利用大修机会，对煤气除尘系统进行改造，重力除尘器后增加旋风除尘器，在旋风除尘器与洗涤塔之间安装了调压阀组，5号高炉的顶压可提高到0．055 MPa，生产中将顶压逐步由0．035 MPa提高到0．045 MPa，最后达到0．052 MPa。顶压提高适当降低了煤气流速，控制煤气流使之分布均匀合理，提高炉况顺行程度；同时改善了煤气利用，煤气利用率由40％提高到43％。

2．6冶炼低硅生铁

    高风温、高压、富氧喷煤为冶炼低硅生铁创造了条件，生铁含硅控制在0．25％～0．35％，铁水温度控制在1430±20℃。冶炼低硅生铁，一定程度降低了高炉热储备，一旦外部条件发生变化，容易造成铁水温度不足，影响炉况顺行，轻则产生废品，重则炉凉结瘤。为此，采取以下技术手段：

    (1)提高制粉和喷吹系统的稳定性，避免因制粉或喷吹系统故障停煤造成重负荷冶炼的不利局面，一旦出现故障造成喷煤中断，及时采取停氧、减风、上部集中加焦甚至慢风等措施，以防止炉凉。

    (2)重视原燃料的理化指标变化，若煤粉灰分升高、矿石品位下降、焦炭灰分升高，5号高炉操作上勤观察、分析，勤调剂，避免炉温下降或煤粉燃烧不完全影响炉况顺行。

    5号高炉通过上述措施实现了低硅生铁冶炼，炉况保持稳定、顺行。

2．7  维护合理的操作炉型

    5号高炉炉体冷却方式为工业水冷却，进水温度高，水质差，冷却壁容易结垢，降低甚至损坏冷却壁冷却功能。2001年元月份开炉，仅半年就出现冷却壁损坏，至今冷却壁已损坏30块。为维护合理的操作炉型，利用检修机会，对损坏的冷却壁采取安装微型冷却器的冷却功能再生移植方案，至今已在19块损坏的冷却壁上安装微型冷却器114个，恢复了一定的冷却功能，并且于2004年11月对炉腹、炉腰、炉身进行喷涂造衬。

3  结语

    昆钢5号高炉自开炉至今，通过对V_BG×t_f值、回旋区大小等操作参数的调整，形成自己的一套富氧喷煤操作技术，在保证炉况稳定顺行的基础上，实现了高水平强化冶炼。