本钢七号高炉提高煤比生产实践

供稿| 董 辉

本钢七号高炉提高煤比生产实践

供稿| 董 辉

内容导读

本钢七号高炉以精料为基础，改进喷吹系统，保证均喷、广喷，同时通过上下部相结合，优化装料制度，提高风温并进行高富氧强化冶炼，提高煤粉燃烧率，加强炉前和炉内操作，为提高煤比创造前提条件。高炉煤比逐步提高，炉况稳定顺行，实现高煤比下低成本稳定生产。

本钢炼铁厂七号高炉(2850m3)由中冶赛迪设计，自2005年9月开炉以来，曾先后经历单一发展边缘气流和中心气流，高炉顺行状况一直欠佳，煤比未达到设计水平。

随着国际金融危机给钢铁行业带来的严峻挑战以及随着钢铁企业原燃料价格的日益增长，企业利润下降，集团公司面临降成本压力。降低生铁生产成本成为钢铁企业发展的必然趋势，喷煤实现以煤代焦是降低焦比的最有效措施，也是高炉强化冶炼及降低冶炼成本的重要途径。

精料的改进

精料是高炉稳定顺行和强化冶炼的基础条件，也是提高煤比的先决条件。

提高原燃料质量

随着煤比的提高、焦比的逐步降低，炉内的矿焦比也逐渐升高，料柱透气性变差，焦炭在炉内作为发热剂和还原剂的作用被煤粉取代，而焦炭的骨架作用越来越重要；特别是焦炭的冷态强度和热态性能对改善料柱透气性、透液性及保证炉缸顺利排净渣铁起着至关重要的作用。七号高炉的焦炭供给主要由本钢焦化厂提供，以焦二干熄焦为主，同时以焦化各车间水熄焦及部分外购焦为辅。因此焦炭品种杂，成分不稳定，冷、热态性能波动大。为提高焦炭的冷、热强度和降低热反应性，对焦炭集中喷洒钝化剂，焦炭的CRI提高1.5%～2%，CSR提高2%以上。

烧结矿主要由一烧和二烧供给，由于近年来烧结原料进口矿比例不断增加，烧结矿低温还原粉化指数逐年升高，入炉后在高炉上部的低温区严重破碎、粉化，使料柱的空隙度降低，降低了高炉透气性指数。通过对烧结矿洒CaCl2，烧结矿的RDI+6.3增加了52.79%，RDI+3.15增 加21.04%，RDI-0.5减少4.98%，其中RDI+3.15指标最高达到99.88%。RDI指标的改善，高炉块状带粉末量减少，使高炉料柱透气性提高，有利于高炉顺行，风量有所提高，灰铁比降低。

加强入炉原燃料的筛分管理工作，减少粉末入炉

七号高炉烧结矿设有振动筛，球团矿未设振动筛。由于外购球团在原料场漏天堆放，部分自产球团矿也因落地、长时间放置，粉末也较多，不筛分入炉会造成高炉透气性差、压量关系紧张，后改两个烧结矿槽装球团矿进行筛分后入炉。在日常生产中，要求槽下操作工每班清理焦炭筛和烧结矿筛，并通过调整给料机闸门，控制筛分速度和排料速度，保证筛尽5 mm以下的粉矿，提高筛分效率。

优化炉料结构

正常炉料结构为：先加入68%～70%烧结矿，然后加入28%球团矿，最后加入2%生矿。由于球团矿具有滚动性且球团矿和块矿冶金性能差、熔融滴落区间大，给边缘煤气分布和高炉顺行带来影响，因此合理安排球团矿的入炉顺序（先加入26%～35%烧结矿，再加入28%球团矿，然后加入2%生矿，最后再加入32%～35%烧结矿），既保证边缘气流通道稳定畅通，炉墙不易黏结，又能有效控制球团矿向中心滚动。提高烧结矿碱度，增大球团矿比例，综合入炉品位达到58.6%～59.3%，综合入炉品位的提高，为提高煤比创造了条件。

为降低焦炭消耗，选择13～25 mm小块焦与矿石一起入炉。小块焦铺在料段的前部分，布在炉喉边缘平台位置，远离中心，减少小块焦对煤气流分布和中心死焦柱透气性、透液性的影响，其粒级与矿石粒级相近，既改善矿层透气性，又不会影响中心焦柱透气性，同时改善矿石的间接还原，保护大块焦。

制配煤工艺和喷吹系统的改进

艺生产需求。

降低煤粉灰分和含硫量

煤粉的灰分、含硫量越低，置换比越高。一般煤粉灰分降低1%，置换比提高1.4%～1.5%；含硫量低，吨铁的硫负荷降低，降低炉渣碱度和渣量，减少热量消耗。

增大烟煤和无烟煤混喷比例

无烟煤挥发分低，可磨性和燃烧性差，但发热量高；烟煤挥发分高，可磨性和燃烧性好，但发热量低。所以单一喷吹或喷吹哪一种煤都不太经济[1]。因此将两种煤按一定比例结合起来混合喷吹。现在七号高炉烟煤的比例达到35%，实现经济喷吹。

实现广喷、均喷、连续喷吹

利用热风炉烟气干燥煤粉，使煤粉水分小于1%；喷煤枪的角度由以前的9°变为7°，使输煤系统畅通、均匀。由于高炉定检周期延长，以及多支煤枪损坏后对高炉圆周方向煤气流分布造成严重影响，因此七号高炉在保障安全的前提下开始实行在线更换煤枪，给连续喷吹提高煤比创造了条件；同时加强风口和煤枪的巡视，发现问题及时调整。自2011年5月以来，连续七个月未见坏风口。

提高喷吹煤粉粒度

从燃烧的角度讲，燃烧粒度越小，燃烧率越高。但是粒度过小，磨煤机产量降低，电耗升高。灰分熔点低，黏度较大的煤粒度过细，渣化早，容易堵塞喷枪[1]。通过实践摸索，控制煤粉粒度-200网目比例大于80%，-100网目比例达到100%，避免了煤粉在风口结焦堵枪现象，同时满足高炉工

上下部相结合，优化炉内操作制度

风口面积及长度的调整

七号高炉一直采用大风口冶炼，风口面积为0.3772 m2，风速212 m/s风速较低，鼓风动能9562 kg·m/s，中心难以吹透，边缘气流充分发展，风压不稳、频繁拔尖、悬料、管道，频繁坏风口，风量难以维持在中上限操作，原燃料质量一旦转差，特别是焦炭热态指标变差，就会出现中心气流发死，透气性、透液性变差，高炉顺行状况难以维持。后在休风过程中将风口面积逐渐缩小到0.3441 m2，风速达到242 m/s，鼓风动能达到11696 kg·m/s，吹透中心，延长回旋区长度，促进煤粉燃烧，同时有利于形成稳定的渣皮。

装料制度的调整

七号高炉在提高煤比的过程中，以“中心气流为主，兼顾边缘气流的发展”的煤气分布为主导思想。

（1）扩大矿批，稳定焦批，稳定气流的分布

七号高炉的矿石批重维持在56～60 t。随着冶炼强度的提高，矿石批重偏小，炉顶温度整体水平偏低，热交换的次数多，而且小时料批数多，料线经常赶不上；同时由于批重小，料柱透气性虽然好，但气流不稳定，煤气利用差，燃料比高。为稳定煤气流，改善煤气利用，矿石批重逐步提高到62 t→66 t→72 t→76 t，最高时达到78 t。大批重的使用，提高煤气利用，同时减少界面效应，更有利于气流的稳定。

（2）实行中心加焦，控制中心气流的强度

中心加焦确保一定的漏斗深度，使软熔带中心位置升高，增加焦窗层数，改善料柱透气性。七号高炉针对原燃料不稳定的特点，实行中心加焦技术，控制合适的中心焦炭量，从而达到控制合适的中心煤气流。

（3）调整布料制度，保证中心气流的同时兼顾边缘气流的发展

（4）增大矿角差，缩小中心无矿区，提高煤气利用

煤气利用和透气性是矛盾和统一的关系，传统理念认为提高了煤气利用率，必须恶化了透气性。如何化解这对矛盾，既提高煤气利用，又改善透气性是七炉操作人员研究的重点。七炉通过长期实践摸索出的布料方式，矿角差由7°增大到8°，80%的矿石布在中间环带，料面平台宽度达到1.4 m，占炉喉半径的1/3，矿石逐渐平铺，有利于减少矿石的滚动，达到矿石层的稳定分布，随着料面的下移，矿石逐渐平坦，提高煤气利用率，控制了中心气流的宽度；调整为向内拓宽焦炭平台，中心焦炭的比例由27%增大到31%，在适当控制边缘气流的同时，保持中心气流的强度，有利于炉况的长期稳定。

高风温冶炼为提高煤比提供必要条件

实行大喷煤以后，风口前理论燃烧温度大幅度降低。根据经验，每增加煤比10 kg/t，约降低理论燃烧温度20～25℃，为保证适宜的理论燃烧温度，加快煤的挥发物挥发速度和燃烧速度，就必须通过富氧和提高风温来予以补偿。

七号高炉配备三座霍戈文内燃式热风炉，高炉单位炉容的蓄热面积为80.08 m2。针对本钢煤气用量不足、烧炉时间短、风温供给能力不足状况，七号高炉引进热烟气分析仪，通过调整参数，使空气、煤气配比更加合理，提高了换热器换热效果，保证燃烧时间达到90 min钟，热风炉能够充分燃烧，拱顶温度均能达到1280℃，其中3#热风炉炉顶温度达到1310℃，拱顶温度提高，送风时间增加至100 min；控制好合理的废气温度在380～400℃，基本满足高炉高风温需求；同时加强设备的巡检，强化统一高炉日常操作，提高职工责任心。

富氧喷煤，提高煤粉燃烧率

富氧率提高1%，理论燃烧温度提高40～50℃，产量增加4.76%，允许多喷煤粉20～30 kg/ t。高富氧是提高煤比的基础，也是解决高产量与高煤比冶炼矛盾的主要措施。富氧喷煤必须选择合适的富氧率，如果富氧率过高，而喷煤量上不去，将导致理论燃烧温度上升，炉料透气性、透液性下降；如果富氧率过低，盲目提高喷煤量，将导致煤粉燃烧率下降，燃料比升高。只有保持合适的理论燃烧温度及稳定的炉腹煤气量，才能使风口前煤粉完全燃烧，高炉上下部热量分布合理[2]。实践证明，七号高炉煤比在160 kg/t以下时，富氧率控制在3.87%左右，理论燃烧温度达到2160℃，保证风口区煤粉的充分燃烧。

推行炉温趋势化管理，严格工长标准化操作，实行低硅冶炼

冶炼过程中保持充足、稳定的炉温是保证高炉稳定顺行的基本前提，但是过高的炉温反而导致高炉焦比和燃料比增高，致使生铁成本增加。

高风温、高压、富氧喷煤为冶炼低硅生铁创造了前提条件，日常生产中生铁含硅量控制在0.4%～0.5%，铁水的物理温度控制1490～1520℃，炉温的稳定为稳定煤气流和炉况创造了条件。在日常生产中通过坚持全风温操作，确保喷煤量的稳定，同时合理用风，追求风量使用的整体性和统一性，避免班次间风量使用水平不一致从而导致料批的不稳定。

推行炉温趋势化管理，严格工长标准化操作。高炉煤比提高后，高炉的热惯性增大，硅含量的稳定性的控制十分重要，日常操作中建立综合焦比、燃料比滚动计算，严格控制料批在规定范围±0.5个之内波动；同时根据生铁硫含量及炉况顺行状况，选择合适的炉渣碱度，满足生铁质量要求，确保炉渣具有良好的流动性，保证高炉顺行。

实践表明，当铁水温度达到1490℃以上时，生铁硅含量≥0.4%时，高炉应对外界条件变化适应能力较强，炉况波动处于可控范围之内。

加强炉前出铁管理

随着煤比的逐步提高，渣铁排放对提高煤比的影响逐渐增大。为了使炉前工作适应高煤比强化冶炼的需要，规范炉前操作，从抓铁口冒泥、稳定打泥量及炉前设备的改进开始，加强铁口的维护。

改用球形炮头圈，增大炮头圈与泥套牙子的接触面，堵铁口前吹净牙子，减少冒泥次数；改善炮泥质量，优化炮泥组合，提高铁口耐冲刷性能；铁口深度由3.0 m提高到3.5 m，保证出铁安全；通过对液压泥炮安装打泥指针，统一标准打泥操作，实行二次打泥，减少了铁口过深难开、过浅而引起渣铁排放不及时甚至高炉减风等事故的发生；尽量缩短出铁间隔，实行“零间隔”或“重叠出铁”，及时排放干净渣铁；改进钻头直径，由φ55 mm改为φ50 mm，

控制铁水流速，使高炉时刻处于一种渣铁排放状态；积极协调厂调度和运输调度，连续续罐出铁，做到铁罐不满不走，大幅度提高铁罐的利用率，同时减轻运输劳动强度。

结束语

煤比提高后，燃料比增高或降低是检验提高煤比的效果。七号高炉通过精料管理，改进喷吹系统工艺，实现上下部制度相结合，优化操作制度，提高风温使用水平，最高月风温达到1170℃，并进行高富氧强化冶炼，高炉煤比逐步提高，最高月煤比达到161 kg/t；煤比提高后，燃料比一直稳定在530 kg/t，高炉实现高煤比低成本稳定生产。

[1] 周传典. 高炉手册技术手. 北京：冶金工业出版社, 2005：390-392.

[2] 徐纪山，王红斌，何小平. 太钢3号高炉提高煤比的实践. 炼铁, 2009(5):30-32.

Practice of Raising BX STEEL No. 4 BF Coal Injection Rate

DONG Hui

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