|
刘 森 王光亮 （北营炼铁分厂） 摘 要 本钢北营新1号高炉通过对布料矩阵调整并配合大矿批、高顶压逐步形成合理稳定的两道气流分布同时加强原燃料、设备及日常操作管理高炉在入炉矿综合品位降低的情况下高炉日产达8200t/d入炉焦比355kg/t、燃料比515kg/t以下高炉实现长期稳定经济运行的目的。 关键词 大型高炉 气流 焦比 长期 本钢北营新1号高炉是由中冶京城设计，有效容积3200m³，采用西冶串罐无钟炉顶。于2012年11月6日开炉，开炉后各项操作制度及操作参数在逐步摸索调整，高炉炉况稳定顺行，但至2019年的整个炉役期间各项经济指标一直不理想，入炉焦比一直高居不下，基本位于390kg/t以上，最好时期焦比只达到371.5kg/t。其主要经济指标见表1。
目前钢铁产能过剩，企业利润下降，集团公司面临高成本压力，降低企业的生产成本成为钢铁企业生存的必然趋势。北营炼铁厂考虑市场变化及公司实际条件，在保证外围条件基本不变的条件下，通过对北营新1号高炉历年的操作制度及操作参数进行研究和分析，借鉴同类型高炉的成功经验，对布料矩阵进行优化调整，使入炉焦比得到大幅降低。1 上下部相结合优化操作制度 1.1 加长风口长度缩小风口面积 通过理论分析及生产实践证明，炉腹角在74°能有效克服边缘气流过大的缺陷。延长风口长度可以克服设计炉腹角缺失，达到有利于煤气流初始分布。北营新1号炉炉腹角设计角度较大为78.5°，需要加长风口长度控制边缘煤气流。经过调整风口长度由开炉初期的580mm全部逐步加长为640mm。另外在加长风口，抑制边缘气流过大的同时，均匀风口布局及缩小风口直径促使初始气流分布合理。最终采用直径为φ120mm和φ125mm的风口使风口面积由0.4120m2缩小到0.3840m2。经过调整一次气流分布合理炉腹、炉腰壁体温度稳定。1.2 装料制度的调整 
此矩阵边缘负荷重中心加焦量偏多，侧重于发展中心气流，不利于入炉焦比的降低，另外在放完次中心焦炭后至中心加焦期间，仍然有焦炭布入炉内，此焦炭基本滑落至中心占整个焦批的5-8%。一方面影响高炉的气流分布，另一方面增加了燃料消耗。2019年8月份开始攻关，通过以风量为基础，疏导边缘合适的边缘气流后逐步增加中心负荷，抑制中心气流，其调整步骤为：首先增加最外环焦炭圈数；然后依次减少中心焦圈数停止过道焦增加中心矿圈数。具体调整见表2。
1.3 增加矿批 批重大小对高炉煤气流分布的稳定性和煤气利用率的高低起决定性的作用。扩大矿石批重，能够使矿石在高炉炉喉截面上分布趋于均匀，矿层加厚料柱界面效应减少，有助于稳定上部气流，可提高煤气利用率并充分利用煤气的热能有效降低燃料消耗；经过逐步调整矿批由88t/批逐步加至100t/批负荷达到5.405。1.4 提高炉顶压力 提高炉顶压力能够稳定上部气流，能够降低煤气在高炉炉内的流速，从而加大煤气与炉料的接触时间，使煤气含有的热量与CO还原性得到充分利用，达到降低燃料消耗的目的。另外，提高炉顶压力也有利于降低压差，提高炉况的稳定性。北营新1号高炉通过稳步操作配合风量的增加炉顶压力逐步由223kPa提高到240kPa，压差由180kPa降低至170kPa。其风量及顶压趋势见图1。
1.5 效果分析 1.5.1 合理的两道气流分布 经过调整后形成W型软熔带合理的两道气流分布:边缘温度由60℃～100℃提高到140℃～180℃，中心温度由700℃～800℃降低至450℃～550℃，从十字测温及炉顶料面看出现明显的两道气流，调整前后气流分布见图2、图3、图4。
1.5.2 气流稳定冷却壁温度稳定 通过调整后气流稳定炉腹、炉腰冷却壁温度稳定如图5。
2 强化管理 2.1 原燃料管理 料柱具有良好的透气性，使上升煤气流均匀与稳定而且顺利地通过，是保证下料顺行和充分发挥上升煤气流的还原和传热作用的基本前提。尤其是高强度冶炼时炉缸煤气量大，如果料柱透气性不好，则煤气流阻力增加风压升高继而出现崩料、悬料等现象冶炼过程不能正常进行。这就是风量与料柱透气性不相适应的结果。其次，由于炉料质量差而造成炉内透气性恶化和分布不均匀时，不仅压差升高和下料不顺，而且引起煤气流分布不均，出现管道行程和煤气流偏行等现象，从而使煤气利用率下降炉料的预热与还原不充分，直接还原度增加、热量消耗增大，影响高炉焦比和生铁产量。因此为了保证高炉冶炼过程正常进行和获得良好的生产指标，必须通过各种途径提高高炉料柱的透气性，为高强度冶炼创造条件。2.1.1 稳定原燃料质量及结构 新1号炉配吃全干熄焦，其中6m焦炉生产的焦炭比例稳定在30～35%，另外65～70%全部配吃4.3m焦炉生产的焦炭，并且公司严格考核焦化厂焦炭的干熄率及合格率。烧结矿全部配吃400m2烧结机铁厂科学合理地制定烧结矿的含铁原料配比计划：烧结含铁原料配比调整次数≤2次/月；低品位混匀料配比变动≤2次/月；烧结矿规定碱度变动次数≤3次/年，其成分见表3。喷吹煤固定8%，焦化除尘灰不变，通过调整烟煤及无烟煤比例，稳定混合煤粉热值，混合煤粉的挥发分稳定在20%以内，确保喷吹系统安全。2.1.2 加强原料管理 新1号高炉在稳定原燃料质量的情况下，同时强化原燃料日常管理，其管理措施主要有以下几点：①通过加强槽下原燃料筛分管理，主要是控制不同矿石和焦炭振动筛的筛分速度，使入炉的原燃料的粉末小于3%；②仓位管理确保仓位长期处于高位低于70%为报警值；③场地生矿筛分管理，根据天气情况灵活在线筛分与场地筛分；④阴雨天气条件下做好筛网定人定仓管理；⑤不合格炉料定仓管理小批量定料序配吃。2.1.3 有害元素管控 厂内建立有害元素入炉控制标准及预警机制见表3，每周进行一次分析和核算，指导公司内配矿及小品种物料（炼钢尘泥、烧结除尘灰、高炉除尘灰等）的合理有序使用，避免有害元素超出控制标准。
2.2 合理控制热制度与造渣制度 热制度与造渣制度是平时操作中的主要控制对象。这两项制度不仅影响着生铁的质量，也对高炉的稳定顺行至关重要。炉温波动大可使软容带位置发生变化，造成渣皮粘结或脱落炉渣的酸碱度变化与炉温的变化相互影响。2.2.1 热制度的控制 （1）稳定风量稳定冶炼强度。工长在操作过程要有强烈的保风意识，在正常操作压差及正常下料的前提下稳定风量操作。（2）稳定料批。高炉工长坚持料批的稳定（69±0.5批/12h）进行趋势化操作。（3）稳定炉温。根据原料条件变化选择合适的燃料比，控制炉温在0.4±0.05%，物理热1510+10℃，当外围条件及参数变化要及时修正燃料比。（4）稳定风温。风温是高炉最经济的热源，操作中不以风温作为调剂炉温的手段将风温固定在最高的水平。2.2.2 造渣制度的控制 根据冶炼条件选择合适的造渣制度，新1号炉炉渣（R2）控制在1.22±0.02倍左右，MgO含量在8.5%以上，Al2O3含量在15%以下，Mg/Al在0.6-0.9左右，在保证渣铁流动性的同时提高生铁一级品率。2.3 设备管理 高炉高效运转离不开设备的有效管控。炼铁厂推行定检定修及三级点检制度，作业区加大设备隐患排查奖励力度，提高一线职工发现隐患解决问题的积极性，将设备隐患消除在萌芽状态，降低设备故障的发生概率。3 结语 本钢北营新1号高炉在第二代炉役开炉后，通过对布料矩阵调整配合大矿批、高顶压逐步形成合理的两道气流分布；同时缩小风口面积，增加入炉风量，降低富氧量提高风速及鼓风动能，活跃炉缸；另外加强原燃料、设备及日常操作管理，实现长期稳定经济运行的目的。其主要经济指标见表4。
4 参考文献 [1] 王筱留.高炉生产知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2005：156-169. [2] 王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）[M].北京：冶金工业出版社2011：25-34. [3] 朱仁良.宝钢大型高炉操作与管理[M].北京：冶金工业出版社2018；137-182. [4] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社2012：320-348. 来源：2021年第十三届全国炼铁系统高峰论坛论文集
|
