本鋼7號(hào)高爐（2850 m3）于2020–02–23 3#熱風(fēng)爐大修投用后，風(fēng)溫由990上升至1130 °C，產(chǎn)量6550 t/d，燃料比560 kg/t，初期高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)未達(dá)到正常水平，經(jīng)過一個(gè)月的強(qiáng)化后，壓量關(guān)系逐步改善，產(chǎn)量提升至6850 t/d以上，焦比下降至370 kg/t，燃料比下降至525 kg/t，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，在提產(chǎn)降耗方面取得良好的效果。

1.   高爐參數(shù)

本鋼7號(hào)高爐采用中心加焦的布料模式，焦礦同角度，布料矩陣（C為焦炭，P為礦石，上標(biāo)為布料角度，下標(biāo)為布料圈數(shù)）為C98765422222215.3${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">2222215.3</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$、O9876533321${\text{<span style="font-size:16px;">O</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">33321</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">98765</span>}}$

，主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。經(jīng)研究分析，當(dāng)前爐況的主要問題是中心焦量偏多，邊緣過重，導(dǎo)致煤氣利用率偏低，礦石在爐內(nèi)下降的過程中得不到充分的預(yù)熱和還原，不得不經(jīng)軟熔帶后通過直接還原生成液態(tài)生鐵，而直接還原是強(qiáng)吸熱過程，因此相對低溫的渣鐵進(jìn)入爐缸，造成爐缸物理熱較差，活躍度降低，壓量關(guān)系緊張[1−2]。此時(shí)在焦炭負(fù)荷一定的情況下，需增大噴煤量來補(bǔ)充熱源，但是將造成燃料比上升，同時(shí)大量噴煤導(dǎo)致料柱內(nèi)未燃煤粉激增，孔隙度下降，壓量關(guān)系再次上升，形成惡性循環(huán)。因此通過優(yōu)化布料矩陣，來減輕邊緣焦炭負(fù)荷，從而提高煤氣利用率，改善礦石的預(yù)熱還原是解決燃耗和產(chǎn)量問題的關(guān)鍵所在。

2.   調(diào)整步驟

由于5月份高爐原燃料條件相對穩(wěn)定，高爐操作人員以此為契機(jī)開始爐況的強(qiáng)化操作。為保證爐況的穩(wěn)定順行，本次調(diào)整的操作方針可概括為“退負(fù)荷抬爐溫降壓差，收角度加環(huán)數(shù)開邊緣，減中心提利用率增產(chǎn)量，增負(fù)荷提富氧達(dá)目標(biāo)”。

2.1   退負(fù)荷抬爐溫降壓差

因爐況調(diào)整前高爐壓量關(guān)系比較緊張，鐵水w(Si)=0.30%~0.35%，為防止調(diào)整過程中出現(xiàn)氣流變化、渣皮脫落等引起的爐溫波動(dòng)，及降低高爐操作壓差，為高爐調(diào)整提供操作空間，首先對焦炭負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，見表2。5月11日配料焦比由386提高到418 kg/t后，風(fēng)量加至4750~4800 m3/min，煤氣利用率由42.5%降至40.0%，壓差165 kPa左右，爐溫水平w(Si)=0.6%，具備進(jìn)行下一步操作的條件。

2.2   收角度加環(huán)數(shù)開邊緣

當(dāng)爐溫和壓差達(dá)到合理范圍內(nèi)后，結(jié)合高爐操作參數(shù)和分析結(jié)果，通過收角度和增加邊緣焦炭環(huán)數(shù)來減輕邊緣焦炭負(fù)荷，從而改善礦石的預(yù)熱和還原，從根源上解決燃料比和壓量關(guān)系偏高的問題。

（1）收角度。

本鋼7號(hào)高爐爐況調(diào)整前礦角差8.6°，布料最外檔41.1°，為防止布料距爐墻太近影響布料效果，在礦角差不變的情況下，最外檔角度分兩步由41.1°收縮到40.5°，之后由40.5°收縮到40.0°。較小的布料角度在爐料的沖擊和滾動(dòng)效應(yīng)下更容易發(fā)展邊緣。

（2）加環(huán)數(shù)。

此次調(diào)整是本次爐況強(qiáng)化的重中之重，是解決礦石預(yù)熱還原問題的關(guān)鍵所在。在收角度的同時(shí)，最外檔和次外檔布焦環(huán)數(shù)由2圈增為3圈，同時(shí)為保證中心焦比例的穩(wěn)定，中心焦環(huán)數(shù)由5.3圈改為5.8圈，即C98765422222215.3${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">2222215.3</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$改為C98765422222215.8${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">2222215.8</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$。

本次調(diào)整后高爐參數(shù)穩(wěn)定，壁體溫度無明顯變化，無渣皮脫落，水溫差由1.7上升至2.2 °C后趨于穩(wěn)定，煤氣利用率由輕負(fù)荷后的40.0%上升至41.5%，無減風(fēng)現(xiàn)象，在輕負(fù)荷的保障下，煤氣流的改變并未給壓量關(guān)系帶來明顯沖擊，且爐溫水平穩(wěn)定在w(Si)=0.5%~0.6%水平，平穩(wěn)過渡到理想的調(diào)整狀態(tài)。

2.3   減中心提利用增產(chǎn)量

通過對壁體溫度、爐體水溫差、壓量關(guān)系等數(shù)據(jù)的觀察，操作參數(shù)變化趨勢平穩(wěn)后，進(jìn)行減中心焦調(diào)整。此次調(diào)整是通過減少中心焦量來縮小中心煤氣通路，從而驅(qū)使部分氣流由中心轉(zhuǎn)移至環(huán)帶和邊緣，使其在塊狀帶與下降的礦石進(jìn)行熱交換，參與礦石的預(yù)熱還原，充分利用煤氣的熱能和化學(xué)能，高爐參數(shù)的主要表現(xiàn)為爐頂打水的逐漸減少和煤氣利用率的穩(wěn)步提升。

開邊緣操作24 h后參數(shù)趨于穩(wěn)定，5月12日本次調(diào)整措施為中心焦由5.8圈減為5.3圈，即C98765423322215.8${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">3322215.8</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$改為C98765423322215.3${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">3322215.3</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$。爐況的主要表現(xiàn)為：在風(fēng)量保持4750 m3/min的情況下，風(fēng)壓由上下波動(dòng)變?yōu)榉浅Ｆ椒€(wěn)，尺型規(guī)整，無起尖現(xiàn)象，水溫差在調(diào)整后的12 h內(nèi)由2.1上升至2.7 °C，說明邊緣氣流形成。但煤氣利用率41.5%~42.0%變化不大，說明中心焦量還有較大的優(yōu)化空間。

5月13日9:00繼續(xù)將中心焦由5.3圈減為4.8圈，即C98765423322215.3${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">3322215.3</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$改為C98765423322214.8${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">3322214.8</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$，同時(shí)為防止中心焦減量過大，礦石向料柱中心推移，影響中心氣流的通暢性，在最外檔角度40.0°不變的情況下，礦角差由8.6°縮小到8.0°。爐況表現(xiàn)為：壁體溫度穩(wěn)中有升，水溫差穩(wěn)定在3.0 °C，由于焦炭負(fù)荷較輕，煤氣利用率依然42.0%左右，但爐頂打水明顯減少，燃料比由565下降至555 kg/t，說明上升煤氣與下降爐料的熱交換明顯加強(qiáng)，達(dá)到預(yù)期的效果。

2.4   增負(fù)荷提富氧達(dá)目標(biāo)

經(jīng)過前3步的調(diào)整，爐況順行程度較好，壓量關(guān)系寬松，爐型規(guī)整，在原燃料條件發(fā)生波動(dòng)時(shí)，爐況適應(yīng)能力較強(qiáng)，因此在接下來的一周時(shí)間內(nèi)，主要是根據(jù)實(shí)際爐況進(jìn)行增負(fù)荷和提富氧操作，力爭達(dá)到高產(chǎn)低耗的目標(biāo)，具體操作步驟見表3。

在逐步加料和提富氧的過程中，由于中心氣流和邊緣氣流的分配合理，風(fēng)壓參數(shù)平穩(wěn)，煤氣利用率逐步上升至46.5%水平，燃料比下降至525 kg/t，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

3.   操作分析

高爐操作爐型控制應(yīng)當(dāng)以“兩道氣流”為主線，尤其是在原燃料條件不穩(wěn)定的情況下，必須保障中心氣流通暢，邊緣氣流穩(wěn)定[3-4]。通暢的中心氣流可以保證高爐順行，有良好的原燃料適應(yīng)性；穩(wěn)定的邊緣氣流可以增加礦石與煤氣的熱交換率，提高煤氣利用率，降低燃耗；同時(shí)邊緣氣流可以與中心氣流形成互補(bǔ)，在中心氣流受到抑制時(shí)，邊緣氣流自動(dòng)增強(qiáng)，保持壓量關(guān)系穩(wěn)定。本次爐況調(diào)整以此為指導(dǎo)思想，以冷卻壁水溫差間接代表邊緣氣流變化，結(jié)合實(shí)時(shí)的煤氣分析數(shù)值作圖，如圖1。

由圖可以看出，在爐缸冷卻水量3600 m3/h，爐身冷卻水量3000 m3/min不變的情況下，第一步輕負(fù)荷，煤氣利用率由初始的42.5%降至40.0%，但由于爐溫的提升，爐體水溫差并無太大變化，維持1.7 °C左右；第二步開邊緣，主要是對中心和邊緣氣流的重新分配，調(diào)整后邊緣氣流明顯增加，表現(xiàn)為水溫差由1.7上升到2.2 °C，同時(shí)煤氣利用率也小幅上升至41.5%水平；第三步減中心，是對中心和邊緣氣流的再次微調(diào)，通過減少中心焦量促使部分中心氣流過渡至邊緣，表現(xiàn)為水溫差由2.2上升至3.0 °C，同時(shí)由于負(fù)荷較輕，煤氣利用率增幅不大，僅為42%左右；第四步增產(chǎn)量，是在上述調(diào)整后，爐型規(guī)整，參數(shù)平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，通過逐步增加負(fù)荷將煤氣利用率提高至46.5%，通過增加富氧提產(chǎn)至6850 t/d，從而實(shí)現(xiàn)提產(chǎn)降耗的總目標(biāo)。

4.   結(jié)束語

（1）合理的中心和邊緣兩道氣流是操作爐型的控制標(biāo)準(zhǔn)，具有很好的外圍條件適應(yīng)性，通暢的中心氣流和穩(wěn)定的邊緣氣流能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，是高爐實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)低耗的重要途徑。

（2）爐體水溫差可間接代表邊緣氣流的發(fā)展情況，但需結(jié)合壁體溫度、頂溫情況等綜合判斷，確保爐況調(diào)整準(zhǔn)確合理。

（3）焦炭負(fù)荷是調(diào)節(jié)爐況最有效的手段之一，在調(diào)整初期通過減輕焦炭負(fù)荷能夠有效的緩解壓量關(guān)系，抬高爐溫水平，調(diào)整后期增加焦炭負(fù)荷可以快速提高煤氣利用率，降低燃料消耗水平。

參考文獻(xiàn)

[1]周傳典. 高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 2008: 443

[2]杜楠. 高爐爐況預(yù)測和煤氣流分布關(guān)系建模方法研究[學(xué)位論文]. 長沙: 中南大學(xué), 2014

[3]齊萬兵,王善增. 韶鋼7號(hào)高爐爐役后期強(qiáng)化冶煉的措施. 煉鐵,2018,37(3):50

[4]謝孔明,高維平. 高爐爐缸高效運(yùn)行的改進(jìn)措施. 金屬世界,2022(4):95

文章來源——金屬世界