【原】石横特钢1高炉低富氧高煤比生产实践

高炉炼铁技术 2023-10-16 发布于河南

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摘要对石横特钢1#1080m³高炉低富氧喷煤实践进行了总结。通过改善原燃料质量、优化高炉操作制度、提高风温、抓好炉前管理等措施, 在富氧率较低的情况下，维持煤比在150kg/t左右，降低了入炉焦比。

关键词高炉低富氧喷煤

Production practice of low oxygen enrichment ratio of high coal to No.1 BF of Shiheng Iron and Steel Group Co.

YangCheng

Abstract The essay summarized the practices on low oxygen enriched coal injection to 1080m³blast furnace in Shiheng Iron and Steel Group Co..By means of strictly controlling raw material and fuel quality, optimizing operation system, increasing blast temperature and strongthening mangement of cast house, in the case of low oxygenenrishment ratio, the coal ratio to 150 kg/t , reduced the coke ratio.

Key words blast furnace low oxygen enrichmet pulverized coal injection

1概述高炉炼铁工序能耗占钢铁企业能耗比例最大，是降低钢铁产品成本的关键。除原料消耗外，燃料消耗在炼铁成本中占的比重最大。降低燃料消耗成本是降低炼铁成本的关键途径之一。因此降低焦比，提高煤比成为降本工作的核心。石横特钢1#1080m³高炉2011年12月份项修开炉后，在富氧率低于0.5%水平下，采取各种措施，煤比维持在150kg/t左右，炉况稳定顺行，优质低耗。2012年各月份的生产指标见表1。

表1 2012年各月份生产指标

月份产量利用系数焦比煤比综合焦比【Si】风温综合品位富氧率

1月 3195 3.04 338 141 477 0.47 1185 57.8 0.45

2月 3255 3.10 340 139 478 0.42 1192 57.29 0.46

3月 3246 3.09 348 133 478 0.46 1190 57.49 0.42

4月 3277 3.12 339 144 481 0.39 1199 56.69 0.41

5月 3270 3.11 335 145 479 0.36 1202 56.78 0.40

6月 3123 2.97 337 142 478 0.37 1189 57.04 0.41

7月 3197 3.04 344 134 477 0.33 1174 56.53 0.42

8月 3233 3.08 335 142 476 0.33 1186 56.82 0.42

9月 3266 3.11 331 145 473 0.35 1191 57.54 0.42

10月 3205 3.05 325 148 472 0.40 1192 57.47 O.98

11月 3319 3.16 324 157 477 0.39 1195 56.91 1.16

12月 3245 3.09 331 148 475 0.31 1186 56.51 0.61

2 喷吹煤粉后冶炼特点

高炉喷煤生产后,整个冶炼进程会发生一系列复杂变化,其中变化较大的有以下方面:高炉炉缸热制度方面,风口前端理论燃烧温度下降,煤粉燃烧发热滞后性较大;煤气流分布方面,煤气发生量增加,煤气流发生再分布;焦窗减小,煤气阻损增加;煤粉利用方面,煤粉燃烧率下降,煤粉置换比下滑。针对高炉提高煤比所发生的一系列变化,必须深刻分析其演变原理,查找根本原因。然后,从操业上采取有效措施,才能使高炉煤比不断提高,实现高炉煤比快速提高的综合效益。

3提高煤比的措施

3.1 抓好精料工作，改善炉况顺行

精料是高炉操作的基础，1#高炉在现有条件下，通过加强对原燃料的监控与管理，合理配料，实现差料精用。

（1）改善原燃料质量。上半年烧结矿转鼓较低，粒度组成中5-10mm和小于5mm 所占比例高，3月份高达26.69%和17.46%，严重恶化了料柱透气性，影响了炉况顺行，煤比提高受到限制。后通过改善烧结矿质量，粉末明显减少，见表2。

表2 烧结矿转鼓及粒度组成

月份 >40mm 40-25mm 25-10mm 10-5mm <5mm 转鼓

1-3 11.54 17.25 32.65 25.94 13.74 75.47

4-6 9.15 15.85 37.75 24.98 11.87 76.89

7-9 7.04 16.11 42.49 24.25 10.11 76.74

10-12 7.05 15.40 46.64 20.89 9.28 76.75

1#高炉所吃焦炭全部为自产干熄焦，焦化通过优化配煤等措施，焦炭指标基本稳定，见表3。

表3自产焦炭指标

日期 C 灰分挥发分 S CRI CSR M40 M10

3.5 85.99 13.10 0.97 0.93 31.9 61.4 86.1 6.1

6.10 85.84 12.79 1.37 1.01 32.4 61.3 84.8 7.6

12.2 86.53 12.65 0.82 0.95 30.6 60.4 86.4 6.4

（2）优化配料结构。1-6月份，1#高炉块矿使用比例较高，入炉结构为：烧结矿75%，块矿（南非+伊朗）20%，球团5%。其中烧结中和料换堆周期短，且换堆前后碱度波动较大，引起渣皮大幅波动。利用伊朗块脉石中硅高的特点，灵活调整与南非块的比例，保证炉渣R₂稳定，避免因渣皮波动导致的喷煤量不稳。

（3）抓好过筛工作。过筛效果差，会使大量粉末入炉，料柱透气性变差，导致风量萎缩，影响炉况的稳定和顺行。为了减少粉末入炉，1#高炉主要采取了以下措施：①严格控制给料器闸门开度，控制料流速度，延长筛分时间，减少入炉粉末。②加强对原料系统的日常检查和维护。要求岗位人员每班检查原料系统的设备，清理槽下筛网，保证过筛效果。

3.2 改善煤粉在风口前的燃烧条件

喷煤量提高后，最重要的是保证煤粉在风口前尽可能燃烧气化，否则过量的未燃烧煤粉进入炉渣或随煤气沉积在料柱中，会给高炉冶炼带来很多问题。1#炉采取提高风温、富氧、广喷、匀喷等技术措施，以改善煤粉在风口前的燃烧条件。

⑴提高风温。高炉大喷煤时，高风温的作用显得非常重要，主要表现在：第一，提高煤粉在风口燃烧带的燃烧率，有利于煤比的提高；第二，补偿高炉喷煤造成的理论燃烧温度下降，理论燃烧温度的高低不仅决定了炉缸的热状态，而且对煤气温度，对炉料传热、还原、造渣、脱硫以及铁水温度、化学成分等都产生重大影响。理论燃烧温度过高或过低都会导致炉况不顺，甚至使炉况恶化。相关研究数据表明，热风温度每升高l00℃，炉缸理论燃烧温度升高60～80℃，高炉可以多喷煤30～40kg/t。

1#炉配有三座卡鲁金式热风炉，格子砖总加热面积126900m²。为了高炉使用高风温，主要采取以下几个措施：①要求高炉值班工长保持高风温操作。在有炉温波动的情况下，以喷煤量作调节，避免风温大起大落，以更好更经济的调节方式调控炉温；②实施热风炉快速烧炉，增加换炉次数，由每班8次增加到10次，提高热风炉的蓄热量。1#高炉6月下旬因火管质量原因出现两次火管烧穿，7月份限制了风温的使用，除去此影响，全年平均风温达到1192℃。

⑵富氧鼓风。富氧可以提高风口前氧过剩系数，提高理论燃烧温度，改善煤粉的燃烧条件。一般认为每富氧1%，T_理增加35-45℃，而且富氧后可以提高煤气发热值，有利于风温的提高。但由于受氧源的限制，1#高炉富氧率不足0.5%，富氧率与煤比的关系见图1。

图1 1#高炉富氧率和煤比的关系

由图1可以看出，去除3月份和7月份设备和风温的影响，1#高炉在富氧率增加的时候，煤比有很大的提高。

⑶广喷匀喷。在高炉正常情况下，保证风口全部插枪送煤。同时，加强管理，保证稳定喷吹，杜绝喷煤管路及喷煤枪受堵现象。为此，要求喷煤工段保持喷吹罐氮气压力稳定，压力700 kPa。煤粉粒度方面，-200目要求占到80%以上，含水率低于2.0%。要求看水工不间断巡检，发现异常情况及时处理，防止喷煤管道堵塞而少喷煤粉。另外通过对喷煤管道进行改造，尽量让煤粉在圆周方向分配均匀。

3.3 抓好高炉上下部调剂

随着煤比的不断提高，焦炭负荷越来越重，焦炭骨架作用越来越明显，料柱透气性和透液性越来越差，为稳定炉况顺行，寻求合理的操作制度以改善料柱透气性成为提高煤比的关键。

（1）下部调剂。适当缩小进风面积，以便穿透中心。随煤比和利用系数提高，焦炭负荷增加，煤粉分解热增加，回旋区径向长度缩短，回旋区长度的改变直接影响炉缸温度的分布，导致边缘煤气流强、中心煤气流受到抑制，大量煤粉堆积在中心^［1］。1#高炉进风面积由一代炉役的0.2187m²,减少到2011年12月份开炉时0.2077m²，后又通过调整风口直径，送风面积缩小到0.2024m²,提高了风速，增强了鼓风动能。实际风速至265 m/s，鼓风动能最高至11000kg·m/s。保证吹透中心和初始煤气流的稳定。即通过发展中心煤气流，对边缘煤气流进行控制，保证煤气流合理分布，改善高炉的透气性。这样可以缓解由于未燃煤粉及回旋区长度缩短等影响造成的边缘煤气流的增强。

（2）上部制度调节。要取得合理的煤气流分布，必须是上下部调剂相互配合。与缩小风口面积，发展中心，稳定边缘气流的思路相对应，在上部制度上，也要有合理的布料矩阵。开炉初期的布料矩阵为，随煤比增加以后，由于中心气流加重，边缘气流发展，渣皮脱落常有发生，引起炉况波动，铁水质量也难以稳定。5月份以后对布料矩阵进行了积极的探索，加大环带宽度，特别是加大了矿石环带的宽度，又将矿石环数由4环改为5环，同时加大焦炭内环角度，布料矩阵改为，这样使矿石层减薄，改善了料面透气性，放料前后中心气流都能稳定存在。另外大喷煤时由于O/C比加大，炉内焦窗变薄，不利于气流通过，1#高炉采用大料批增加焦窗厚度,最大矿批34600kg/t，焦批6730kg/t，焦层厚度425mm，这样稳定了气流，改善了煤气利用。通过以上的调剂，保证了中心通道的顺畅。同时，边缘气流也较稳定，保证了两股气流协调发展，确保了高炉的稳定顺行。

3.4 高压操作

喷煤以后，料柱中矿/焦比上升，料柱透气性差，炉内未燃煤粉增加恶化炉料的软熔带透气性。因此，喷煤后压差升高。同时，由于焦炭数量减少炉料重量上升，有利于炉料下降，允许适当高压差。顶压的提高适当降低了煤气流速，煤气流分布均匀合理，同时改善煤气利用率，为高产创造了良好的条件。1#高炉喷煤量增大后，顶压从185kpa慢慢提升到197kpa，压差170kpa，提高了煤气热能和化学能的利用，保持了炉况的稳定顺行。

3.5 喷吹混合煤

无烟煤挥发分低，可磨性和燃烧性不好，但是发热值高;烟煤挥发性高，可磨性和燃烧性好，成本较无烟煤低，但是它的发热值低，因此，单喷任何一种都不经济。同时，从炉况角度出发，烟煤中挥发物高，可提高燃烧率;而其分解热也大于无烟煤，可更快的降低T_理，这样就可更快提高风温，增大富氧率。烟煤中(H₂+ CO)高，能改善煤气还原性，降低其黏度，有利于矿石的间接还原，进而降低焦比。此外，高挥发性能带来更多的煤气量，从而增加鼓风动能，也有利于发展心气流^[2]。因此，开炉后不久，就开始喷吹烟煤，具体为40%的烟煤+60%碳含量较高的无烟煤。烟煤和无烟煤的成分见表4。

表4 烟煤和无烟煤成分表

煤种固定碳灰分挥发分硫分哈氏可磨系数

烟煤 60.87 7.65 31.49 0.22 52

无烟煤 80.33 11.68 8.19 0.44 58

混合煤粉的挥发分达到17.5%，促进了风温、富氧率与煤比的大幅度提高。

3.6加强炉前管理

高炉提高喷煤比会使炉内料柱透气、透液性降低，铁前渣铁液面上升，导致铁前压差升高、风量减少，高炉容易出现憋风现象，这就要求炉前提高出铁正点率，加强对铁口深度的管理，杜绝铁口浅、铁水出不净等异常现象，力求三班均衡出铁。1#高炉矿石品位低，吨铁渣量大，平均在350kg/t左右，有时高达390kg/t，因此，出铁好坏直接影响高炉顺行。1#炉要求两炉铁间隔时间不超过25min，铁口深度2.3m以上，并且控制合适的铁流速度，下渣时间不得超过30min，这样及时排净了渣铁，基本消除了铁前憋风现象，有利于炉况持续稳定顺行，为高煤比的生产打下了良好的基础。

4 结语

石横特钢1#高炉的喷煤实践证明：

(1)原燃料质量是提高煤比的基础条件。1#高炉在使用低品质矿的情况下，不断优化入炉结构，及时关注并校正原燃料成分；提高烧结矿过筛率，减少粉末入炉；实现差料精用。