摘  要  近几年来随着焦炭质量的改善，武钢炼铁厂通过科技创新，科学的决策和严格的管理，不断探索出适应新的原燃料的操作制度，炼铁各项主要经济技术都取得了飞跃性的进步。本文叙述了武钢炼铁厂几年来焦炭质量的改善与经济技术指标的进步情况，并介绍了高炉操作的改进措施。

关键词  焦炭  强度  煤比  操作

1  前言

    武钢炼铁厂自2004以来，焦炭质量逐步改善，同时采用喷吹新技术。煤比从2004年的122．4kg／t提高到2006年的179．6kg／t。焦比从2004．年的398．9kg／t降低到314．1kg／t，焦炭的使用量不断减少。同时风温使用水平不断提高，高炉热量收入中，焦炭燃烧所占的份额明显减少，作为还原剂与渗碳剂的功能亦部分被喷吹燃料所取代。随着焦比的降低，焦炭作为骨架的作用越来越重要。武钢炼铁厂经过了解焦炭的性质，不断提高焦炭质量，合理使用焦炭，探索出高煤比条件下的操作手段，使各项经济技术指标达幅度上升，实现武钢炼铁厂几代人的梦想。在此对武钢炼铁厂近几年来的焦炭质量以及应对措施加以总结如下。

2  武钢炼铁厂几年来焦炭质量的变化与经济技术指标进步

    武钢焦化公司自2003年7^＃、8 ^＃—6．0米焦炉投产以来，又相继投产了9^＃、10^＃和新3^＃、新4^＃焦炉，目前已有3座4．3米焦炉，6座6米焦炉在生产设计能力年产450万吨。2004年、2005年两套干熄焦工艺设备投人使用，促进了焦炭质量的进一步提高。焦炉的大型化和干熄焦工艺使武钢焦炭质量上升到新的档次。焦炭质量得到了一定程度的提高，其中焦炭水分，灰分逐步降低；转鼓强度M40从2004年的81．8％提高到今年的83．2％，M10从2004年的8．1％降低到今年的6．8％；同时焦炭的反应性逐年降低： 2004年34．1％→2005年31．8％→2006年31．7 %→2007年28．93％；反应后强度逐年升高：2004年58％→2005年59．3％→2006年61．85％→2007年63％。

    在焦炭质量改善的同时，武钢炼铁厂不失时机地进行操作改进。通过科技创新，科学的决策和严格的管理，各项主要经济技术飞跃性的进步(近几年来武钢炼铁厂焦炭质量的变化与主要经济技术指标见表l，图1)。在原燃料消耗方面，煤比也逐年上升，从2004年的122．4kg／t逐步提高到2006年的179．6kg／t。其中3200m³的大型高炉煤比基本在190 kg／t以上，最高达到210 kg／t。2005年与2006年上升幅度较大，其中2005年增加煤比22．2 Kg／t，2006年增加煤比22．5 Kg／t，2007年因生铁产量再次大幅度提高，而喷吹能力不足，限制了煤比的继续提高；焦比从2004年的398．9Kg／t，降低到2007年的314．4Kg／t，其中2005年比2004年降低焦比30．3 Kg／t，2006年在2005年高水平的基础上再次降低焦比33．3 Kg／t；综合能耗大幅度降低。

    在提高煤比降低焦比的同时，高炉的顺行更进一步得到了保证，煤气利用逐步改善，冶炼强度大幅度提高。利用系数从2005年起大幅度提高，从2004年的2．058t／m³·d大步跃进到2007年的2．496t／m³· d。今年4月份单月达到101．6727万吨，利用系数达到2．652／m³·d，其中7号高炉4月份利用系数2．887，6月份利用系数达到2．938 t／m³·d，在国内、国际大型高炉中处于领先水平。

3    焦炭质量的改进对高炉冶炼的影响

    近年来武钢炼铁厂各项经济技术指标的飞跃性进步，是武钢炼铁工作者科学的决策和严格的管理，不断探索创新的结果。其中焦炭质量的改善起作十分重要的作用(近年来武钢焦炭质量的变化见表1，图2)。

    焦炭在高炉内的骨架作用是其它炉料所不能取代的。焦炭强度M40、M10直接影响焦炭的骨架作用，对高炉冶炼的影响使无可置疑的。M40增加1％，利用系数增加4 %，降低焦比5．6kg／t；M10降低0．2％，增加产量5 %降低焦比7 kg／t。从2004年以来武钢焦炭M40提高了1．4 %，M10下降了0．3 %。这两项合计可增加产量10％，降低焦比15 kg／t以上。

    焦炭热态强度对高炉冶炼的影响更使十分重要的。以往研究证明：焦炭从料线到风口平均粒度减少20％～40％。在块状带，粒度无明显变化；从软熔带位置开始，焦炭粒度变化很大，这是剧烈溶碳反应的结果。高炉炉料的主要阻力在软熔带以及以下的区域。在此以武钢各高炉炉内静压力变化，来分析高炉内各部位阻力分布情况(武钢几座高炉炉内静压力变化如表2)。

    以7号高炉为例。从表3、图3可以看出高炉阻力最大的部位在6段以下(因静压力表都装在炉墙上，所测量的压力是高炉边缘的压力，而大型高炉的软熔带形状是比较接近于到V的W形状。软熔带的根部接近炉墙边缘，其位置低于6段)。

    高炉内的阻力损失在下部占了很大比重，如果焦炭的热强度不够，反应性高，就会导致高炉下部焦炭粒度大大降低，焦炭的骨架焦窗都会大打折扣。再加上喷吹燃料的不完全燃烧物附集在软熔带根部，高炉的顺性就会受到严重威胁。因此焦炭的热强度对高炉强化冶炼、降低消耗起着十分重要的作用。武钢焦炭热强度近几年有了显著提高，其中焦炭的反应性从2004年的34．1 %逐年降低到28．93％，焦炭的反应后强度从2004年的58％逐年升高到63 %。焦炭热强度的提高，对武钢炼铁经济技术指标进步起到十分重要的作用。

    焦炭的冷态强度和热态强度的改善为武钢炼铁各项经济技术指标进步创造了条件。除此之外，近几年来武钢焦炭还在灰分、水分、焦炭粒度等方面进行了一定的改善，在S含量和挥发分方面基本保持稳定。灰分的增加意味减少碳含量，增加溶剂量，焦炭的骨架作用减弱，不利于高炉顺行使焦比升高；武钢焦炭的灰分2004年为13．02％，2005年起降低到12．42％，降低灰分0．6％相应可降低焦比l％，增加产量1．8％左右；焦炭水分的减少有利于减少炉温波动，从而使高炉稳定顺行。武钢焦炭水分从2004年的1．3％逐年降低到2007年的0．8％，对高炉的稳定起到一定的作用。焦炭的粒度也有一定程度的改善，为高炉的透气改善锦上添花。

4     与时俱进，及时改进操作制度

    不同的焦炭质量，其合理的煤气分布不同，对应的操作制度也自然不同。焦炭质量得到了改善，炼铁工作者不失时机进行了操作改进。寻求合理的煤气分布，既保证炉况稳定顺行，又要改善煤气利用，降低消耗。把焦炭质量的效果发挥地淋漓尽致。2005年起武钢针对焦炭质量改善，对操作制度主要进行了如下改进。

4．1搞好上下部调剂。改善煤气分布

    焦炭质量的提高，为武钢炼铁增加煤比创造了条件。增加喷煤是高炉强化冶炼的重要手段之一。随着煤比大幅度上升，对于大型高炉，边缘气流显得相对发展，为了应对这一变化，武钢大部分高炉在一定程度上从布料上将角位向边缘推移，以抑制边缘气流，使高温区域下移，增加间接还原区。同时在一定程度缩小了进风面积，保证了中心气流。

4．2适当提高压差水平和炉顶压力

    焦炭质量的提高，为提高压差和提高炉顶压力创造了条件。运动中的炉料是透气性最好的。风量增加了对高炉冶炼的作用是巨大的：(1)提高了风速和鼓风动能，有利于活跃炉缸，促进高炉稳定顺行；(2)风量大，煤气流增加可以防止炉墙粘结。同时风量增加，炉料下降速度加快，也可以起到防止炉墙粘结的作用。因此提高压差和炉顶压力，可从几方面有利维护高炉炉型；(3)风量增加，可以吹出较多的原燃料带入的粉末，改善料柱的透气性。反过来又可促进风量的进一步增加；(4)顶压的提高也相应增加了风量，延长了煤气在炉内停留的时间，改善了煤气利用，促进了间接还原，有利于高炉的稳定顺行和降低焦比。风量的增加和炉型的稳定又为高炉减少波动等创造了条件，从而形成了高炉操作中的良性循环。

4．3提高风温。增加富氧

    焦炭质量的提高为武钢增加煤比创造了条件。而煤比的增加相应需要增加风温和富氧。因为氧源的限制，武钢几座高炉2005年以前大部分富氧率仅在1％左右，这对提高煤比、稳定高炉送风制度和热制度以及高炉的强化冶炼都非常不利。2005年二月，随着氧气厂生产能力的扩大，在保证高炉顺行的前提下，逐步将富氧率提高。富氧率的提高，改善了煤粉在炉内的燃烧条件，为提高煤比、节能降焦提供了可靠的保证。在富氧大喷吹的同时，坚持使用高风温，采用全关冷风大闸操作，保证风温水平在1150℃以上。风温使用水平的提高，一方面鼓风带人的热量增加，使焦比降低。同时也改善了煤粉燃烧效果，从而有利于高炉稳定顺行，降低焦比。富氧的增加和风温的提高为武钢煤比焦比不断刷新历史记录创造了条件。

4．4  降低生铁的含[Si]量

    适合的生铁含[Si]量是对原燃料条件，高炉的炉型，生铁产品质量要求，高炉顺行状况的综合反映。2005年以来武钢各高炉的生铁含[Si]量都有了一定程度的降低。[Si]%低于0．4的占40%以上，然而铁水物理热相反上升。渣铁的流动性和生铁质量稳中有升，炉型控制也比较合理，顺行得到了保证。生铁含[Si]量降低，可以增加产量，降低焦比。焦炭质量改进为武钢降低生铁含[si]量创造了条件。

4．5利用干熄焦优势，改进大中修开炉以及年修技术

    近年来武钢炼铁厂通过创新，大胆探索和实践，探索出合理得开炉方案。在大中修开、停炉以及年修等方面取得了历史性得突破。在原燃料配备，开炉装料方式，布料矩阵，开炉送风操作参数，下部风口布局，上料设备和炉顶设备的保证，炉前出渣出铁，以及冷却参数的制定等进行了一系列与焦碳质量提高相适应的改进，使开炉技术取得飞跃性的突破。以往大中修开炉到达产时间将近一个月甚至更长得时间，2004年6月底6号高炉开炉仅用一个星期达产；2004年9月下旬2号高炉中修开炉，仅用了37小时就使高炉达到正常生产水平；2006年7号高炉开炉仅用4天时间就到达2．0t／m³·d的利用系数；2007年4号高炉的开炉，虽然时间比较仓促，准备不够充分，但在5天内利用系数达到了2．0t／m³·d。

    在高炉年修方面，以往年修恢复时间短的三五天，长的一个多星期。近年根据焦炭质量和其他条件的改善，对年配料以及年修料的装料制度进行了调整，保证设备正常运转，强化冷却设备检查，控制年修期间合理的冷却参数，使年修恢复时间缩短到20小时左右，其中2号高炉在2006年和2007年的年修恢复中只用了12小时就达到了正常生产水平。

    不仅开炉达产时间缩短，而且大大降低了开炉消耗节约了成本，在冷却设备方面也基本没有任何损坏，以往开停炉大量损坏风口和其它冷却设备的现象已成为过去。

4．6在强化冶炼的同时强化高炉冷却

    随着焦炭质量的改善，冶炼强度不断提高，为了高炉长寿，各高炉都最大程度地增加冷却水量，同时最大程度的降低冷却水进水温度。目前各高炉的冷却水量都超过了设计水平。

5    结语

    改善焦炭质量是提高高炉经济技术指标的最重要手段之一，但是由于焦煤资源、炼焦生产工艺、生产成本等各方面因素的制约，焦炭的各方面质量指标不可能都实现最优化，因此就必须根据高炉的实际生产情况有所取舍，并且各个企业的生产经营状况不同，对焦炭质量的要求也会存在差异，但最终的选择是以实现整体生产流程的经济效益的最大化为评判标准。