配加穆村焦煤的焦炭在济钢3200m3高炉的应用

李丙来

（山钢股份济南分公司 炼铁厂，山东 济南 250101）

1 前 言

为了验证山西焦煤集团提供的穆村焦煤对提升焦炭质量的效果，济钢炼铁厂于2012年11 月26日—12月4日启动铁焦联动攻关试验。在济钢炼铁厂8#、9#焦炉配加15%穆村焦煤，相应优化调整其他煤种的配比，使焦炭质量尤其是热态强度得到大幅度的改善；济钢3200 m3高炉在使用该焦炭期间，炉缸中心活性大幅度提升，圆周气流及操作炉型稳定性增强，在焦炭配煤成本升高的情况下，高炉通过煤气利用率的提高和焦比的降低，实现了吨铁燃料成本降低7.8元的试验效果。

2 焦炉配煤试验方案

2.1 穆村焦煤质量分析

2012年11月26日—12月4日（试验期），共配用穆村焦煤7100 t。该煤种的质量指标及岩相分析结果见表1、图1。由表1、图1可见，穆村焦煤属低硫、高变质程度、高黏结指数、单一性较好的优质焦煤，但该煤唯一的不足就是灰分偏高，大量配用该煤不利于焦炭灰分的稳定控制。

表1 穆村焦煤质量、岩相分析结果

图1 煤镜质组随机反射率分布

2.2 8#、9#焦炉配煤方案

为了避免焦炭配煤成本上升幅度过大，对配煤方案进行了优化选择（见表2），在穆村焦煤配加15%的情况下，相应减少一类焦煤12%，减少高硫焦煤3%。2012年11月24日11：00开始调整配煤执行该方案，2012年11 月26 日7：00±改变配煤的焦炭进入3200 m3高炉；12 月5 日00：00 恢复原配煤方案，试验终止。试验期间结焦时间不变。

表2 8#、9#焦炉试验配煤结构方案 %

济钢3200 m3高炉在正常生产条件下，由于8#、9#焦炉优质焦炭产能的限制，需要消耗部分6#、7#焦炉次优质焦炭。基准期和试验期两个阶段6#、7#焦炉焦炭配煤结构及结焦时间维持不变。为了便于分析，分别以基准期（11 月17—25 日）和试验期（11月26日—12月4日）各9 d的时间作对比。

3 焦炭质量及高炉应用情况

3.1 焦炭质量对比分析

1）8#、9#焦炉焦炭质量见表3。

试验期配加15%穆村焦煤后，相对基准期，8#、9#焦炉焦炭的粒度组成趋向合理，其中40～60 mm 比例上升1.23%，25～40 mm 和≥60 mm 的比例减少，整体粒度上升0.17 mm，泡焦比例虽然增加0.56%，但是焦炭整体粒度趋于均匀，大块焦减少，焦炭灰白颜色明显。相对基准期，试验期焦炭Ad、St，ad、Vdaf分别下降0.11%、0.02%、0.02%，下降幅度不大；冷态指标变化也不大；但是热态指标得到明显改善，CRI下降1.4%，CSR上升0.9%。

2）6#、7#焦炉焦炭质量见表4。

相对基准期，试验期6#、7#焦炉焦炭质量整体下滑。试验期焦炭Ad、Vdaf、St，ad分别上升0.21%、0.01%、0.06%；冷、热态指标大幅度下滑，冷态指标M40下降0.8%，M10上升0.7%；热态指标CRI 上升1.1%，CSR下降1.6%。

表3 8#、9#焦炉焦炭质量

表4 6#、7#焦炉焦炭成分及指标%

3）综合焦炭质量。3200 m3高炉综合焦炭配比：基准期，6#、7#焦炉焦炭30.7%＋8#、9#焦炉焦炭69.3%；试验期，6#、7#焦炉焦炭18.5%（含6#、7#焦炉落地焦3.4%）＋8#、9#焦炉焦炭81.5%。两个阶段综合焦炭质量见表5。

表5 综合焦炭成分及指标 %

试验期相对基准期综合焦炭质量冷态指标下滑，Ad、St，ad、Vdaf变化不大，但是试验期综合焦炭的热态指标上升，CRI降低0.98%，CSR上升0.56%。

3.2 喷吹煤粉质量对比分析

试验期和基准期喷吹煤粉质量对比见表6。

表6 喷吹煤粉质量对比 %

两个阶段喷吹煤种配比不变，试验期相对基准期固定碳上升0.29%；按固定碳变化1%影响焦比1.2 kg/t计算，影响焦比仅0.34 kg/t，可以忽略不计［1］。

3.3 高炉指标和操作参数分析

表7是两个阶段高炉技术经济指标与操作参数变化。其中焦比降低13 kg/t，煤比上升5 kg/t，合计燃料比下降8 kg/t。高炉在试验期上部装料制度未调整的冶炼条件下，由于焦炭质量的好转，高炉操作炉型趋于稳定，炉芯温度逐步上升，炉缸中心活性提升，煤气通路扩大，径向分布趋于合理，高炉煤气利用率上升，炉顶温度下降；两个阶段造渣制度、热制度、炉料结构相对稳定；试验期由于综合焦炭热态指标的改善，高炉在焦比下降的情况下，风量上升20 m3/min，透气性指数由32.05 m3/（min·kPa）上升至33.03 m3/（min·kPa）；同时，伴随富氧率的提升和燃料比的下降，产量升高110 t/d。

表7 高炉指标及操作参数

3.4 试验期焦比和燃料比校正

试验期由于煤气利用率的上升和炉顶温度的下降是焦炭质量提升后，操作炉型稳定、气流相对稳定的结果，并且上部制度未动，所以煤气利用率和炉顶温度两个变量不予考虑。根据［Si］变化0.1%影响焦比4 kg/t，富氧率变化1%影响焦比0.5%，品位变化1%影响焦比2%，熟料比变化1%影响焦比1.5%［1］，焦比校正情况见表8。

表8 焦比的校正

以上因素的变化，试验期合计焦比应该降低0.71 kg/t，试验期消耗6#、7#焦炉落地焦3.4%，对焦比的降低具有负面作用，两者抵消，可以不予考虑。因此，试验期在焦炭质量好转后，经过校正后焦比仍然是375 kg/t，比基准期降低13 kg/t；煤比是138 kg/t，比基准期升高5 kg/t，燃料比513 kg/t，比基准期降低8 kg/t。

3.5 高炉的燃料成本分析

6#、7#焦炉焦炭配煤成本为1140元/t，煤耗1.361 t/t，试验期未变；8#、9#焦炉配煤成本基准期为1160元/t，试验期为1175 元/t，煤耗均是1.358 t/t。两个阶段的燃料成本对比见表9。

表9 燃料成本对比

配加15%穆村焦煤的8#、9#焦炉焦炭在3200 m3高炉试验后，因焦比、燃料比的降低，合计降低燃料成本7.8元/t。

4 高炉炉况的演变

4.1 炉缸的演变

配加15%穆村焦煤的8#、9#焦炉焦炭自2012年11月26日入炉之后，由于试验期相对基准期综合焦炭质量提升，尤其是热态指标的好转，炉缸中心死焦堆焦炭逐步置换，炉芯焦的透气透液性提高，炉芯温度在整个试验期逐步提升，由11 月25 日的483 ℃上至12 月4 日的504 ℃；煤气利用率由11 月25 日的48.5%上升至12 月4 日的49.5%；试验期铁水物理热指数相对基准期平均上升0.14，出铁指数上升0.33，炉缸中心活性逐步提升。

但是自2012年12 月1 日后焦炭质量整体呈下滑趋势，炉芯温度、煤气利用率自12 月1 日出现拐点，基准期与试验期焦炭质量的变化与这两个参数呈明显的对应关系（见图2）。

图2 两个阶段的炉芯温度和煤气利用率的趋势

4.2 高炉操作炉型的演变

高炉炉身中部11 段、炉身上部16 段冷却壁温度是操作炉型控制的关键部位，与基准期对比，试验期冷却壁温度稳定性大幅度提升，圆周温度分布均匀，11 段、16 段平均温度分别回归至正常炉型控制标准（130±10）℃和80～90 ℃；11 段、13 段静压是气流控制的关键部位，在整个试验期两段静压无波动，圆周气流及操作炉型稳定性提升，而在基准期稳定性相对偏差。

5 结 论

5.1 焦炭质量提升后，有利于高炉操作炉型的稳定和提高煤气利用率，同时使渣铁温度稳定性提高，有利于降低燃料比、实施低硅高热操作。高炉主要指标产量、焦比、燃料比等都达到了较好水平。

5.2 试验期间，焦炭热态指标提升后，炉芯温度上升21 ℃，炉缸活性逐步改善，充分验证了焦炭反应后强度提高与炉芯温度上升的对应关系［2］。

5.3 8#、9#焦炉增加穆村焦煤配比试验后，在抵消焦炭成本上升的因素下，因焦比、燃料比的降低，降低燃料成本7.8元/t。

［1］周传典.高炉炼铁生产技术手册［M］.北京：冶金工业出版社，2002：817-821.

［2］唐顺兵.焦炭质量对大型高炉稳定生产的影响［J］.炼铁，2011，30（3）：8-13.