高炉降焦增煤技术

供稿|陈奎，刘志朝，牟川福 / CHEN Kui，LIU Zhi-chao，MOU Chuan-fu

邯宝2号3200 m3高炉于2009年4月21日点火开炉，4月26日利用系数即达2.0以上，实现了较快的达产记录。开炉以来，2号高炉操作者一直致力实施降焦增煤的技术攻关。通过总结大型高炉不同冶炼条件下的生产特点，施行标准化作业制度，优化大型高炉日常操作管理，克服了原燃料劣化条件，在长期保持燃料比500 kg/t左右的情况下，实现了高炉焦比低于310 kg/t、煤比达到150 kg/t以上的低燃耗生产。

高炉降焦增煤

从高炉实施去“中心焦”到“平台+漏斗”的装料模式后，2号高炉炉况发生了根本性的变化，各项指标有了大幅提升，炉况稳定顺行周期变长，煤气利用率提高到50%以上，焦比降至330 kg/t，燃料比降到510 kg/t以下。2011年以后，邯钢邯宝公司铁前焦化系统优质柳林焦煤配比由22%逐步降至5%，配吃乌海高硫煤，其他高硫煤配比也大幅提高，随着配煤结构的调整，焦炭中灰分、硫分大幅升高，对高炉顺行造成了巨大的影响。

由于原燃料质量的降低，炉况不接受高风速、高动能操作，高炉炉况波动频繁，为了稳定炉况，促进顺行，高炉在气流紊乱的情况下往往采取两种措施，一是料制上适当压边，突出中心；二是减小矿批或加焦批，或同时减矿批加焦批，减轻焦炭负荷“退守”。

总之，高炉在炉况稳定的情况下，分步加负荷，能够争取指标；波动的时候，采取“退守”保炉况，指标又退步。整体平衡下来，高炉顺行虽然得以维持，但煤比、焦比等主要经济技术指标大幅下滑，这是困扰高炉生产的一大问题。因此，要实现较低燃料比条件下降焦增煤的低燃耗生产必须满足炉况稳定顺行这一充分条件。

实施降焦增煤的措施

随着对大型高炉操作的认识和炼铁厂全面实施“精细化管理”以及创新操作管理理念的落实，2号高炉面对现有劣化趋势的原燃料条件，以炉况稳定顺行为基础，采取了一系列操作调整，在现有冶炼条件下，通过控制高炉合适的入炉送风比、控制合理的炉腹煤气量和煤气量指数等操作理念的应用，优化高炉工艺操作，实现了高炉长期稳定顺行、较低燃料比条件下的指标改善效果。

加强原燃料管理

原燃料客观条件是大量低价料入炉，矿石品位整体下降、渣量增大；炉料结构中比例占70%~75%的烧结矿品位降低、转鼓强度不稳定；焦化产能不能适应高炉需要，大量使用性能不稳定的外购焦，干焦配比波动大，同时由于降成本需要，优质焦煤配比大幅降低，自产干熄焦炭性能降低；占15%~20%的生矿含粉率大，粘粉多等等，对炉况的操作稳定带来困难。

(1) 实施延伸管理，把握原燃料源头质量，尤其了解含铁料成分波动情况；量化振料时间，规定了原燃料最大备料速度控制参数：外购焦为15 kg/s、干焦为20 kg/s、小烧为30 kg/s、大烧为40 kg/s，在保证了不亏料情况下，改善了筛分效果，最大限度减少入炉粉末；优化排料顺序，各种炉料混合平铺，在排料过程中，不同料种在不同位置有不同的比例，达到满足炉内平台稳定的要求。

(2) 由于烧结矿品位降低幅度较大，渣铁比大幅度提高，高炉下部透液性变差，煤气流阻力增大，严重制约了高炉经济技术指标的提升。厂部要求烧结车间稳定生产秩序，通过适当调整混匀料冶金废料及各种除尘灰的配比；提高烧结矿粒度均匀程度，满足整粒要求；烧结矿碱度稳定率97.5%、FeO%含量7%~9%、转鼓强度≥80%合格率大于80%、综合合格率90%等改善烧结矿性能措施，满足了2号高炉炉况的透气性和顺行性要求。

(3) 2高炉煤气流波动很大程度来源于炉缸透气透液性差，引起一次分布的变化，主导了二、三次煤气分布的调整，造成炉况不稳定。因此，保持较好的焦炭冷、热强度是稳定炉况、提高煤比降低焦比的重要因素。2号高炉焦炭性能控制标准是M40≥87%、M10≤7%、CSR≥68%、CRI≤23%，能够满足降焦增煤要求。

上下部制度的调整

通过对装料制度和送风制度的摸索调整，上下部制度达到相对平衡的局面，高炉炉况能够适应较大的风量，入炉风量由5700 m3/min增加到6050~6150 m3/min、实际风速达到260~270 m/s、鼓风动能达到150~160 kJ/s，随着强化，高炉产能得到提高，技术经济指标也取得了进步。

由于外围原燃料条件变差，高炉在大风量入炉条件下，炉况稳定性变差，高炉指标严重下滑。为适应原燃料条件劣化的客观现实，2号高炉先是通过对布料挡位、布料角度、批重和对应料线的不断摸索和调整，靠布料优化了平台加漏斗的料面形状：确立了矿、焦最大角度为41°~41.5°、矿最小角度为32°~32.5°、焦最小角度为29°~29.5°、炉料最大角度落点离炉墙300~500 mm、料线(1.2±0.2) m、矿石在炉喉的厚度600~800 mm、焦炭在炉喉的厚度≥500mm、焦炭在炉腰的厚度≥200mm、焦批≥17.8t的控制区间。微调基础布料矩阵：，矿石角差由9°调整为6°，矿焦同时往外移，控制炉料距离炉喉钢砖0.2~0.4 m，中间环带平台宽度1.0~1.5 m，漏斗深约1.5 m。实现了突出中心、适当抑制边缘，兼顾中间环带合适煤气量比例分配的分布效果，既保证了较高的煤气利用率，又提高了抗干扰能力，促进了煤气流的稳定。

炉缸初始煤气流分布是基础，主导煤气流二、三次分布，保证上下部制度的合理匹配，是保证煤气流分布顺畅、稳定和获得高煤气利用率的关键。2号高炉在稳定基础布料矩阵和布料角度的基础上，调小送风比至1.7~1.8之间，控制入炉风量在5800~5950 m3/min区间，提出在原燃料质量有保证的情况下，送风比控制在上限水平，在原燃料质量降低的情况下，送风比控制在下限水平；适当扩大风口面积至0.4247 m2，控制实际风速在245~260 m/s、鼓风动能在135~150 kJ/s，炉腹煤气量由7950 m3/min以上降至7800 m3/min左右，提高富氧率至2.0%以上保持产量平衡。调整部分风口长度由643 mm到663 mm，助推炉况的稳定和透气性改善。根据当前原燃料条件和上下部制度匹配控制实践，结合产能均衡稳定的要求，2号高炉提出了炉腹煤气量在7650~7850 m3/min、煤气量指数不超62.5 m/min的控制要求，在原燃料条件有保证的情况下可以控制在62.5 m/min和7850 m3/min以上；在原燃料条件降低的情况下炉腹煤气量指数和炉腹煤气量控制在62.5 m/min和 7850m3/min以下。

通过上下部制度的合理调整，炉体水温差波动区间变窄，表明高炉煤气流分布稳定合理，炉况稳定性越来越好，抗干扰能力越来越强，为实现较低燃料比生产条件下的指标改善提供了保证。

提高煤粉的燃烧率

富氧喷煤、以煤代焦对高炉有明显的间接效益，而煤粉燃烧性的好坏，预示着喷入高炉的煤粉在风口区能否完全燃烧，它直接影响煤粉的置换比。煤粉完全燃烧与否，与煤种、煤粉的成分和粒度有关，并且与鼓风参数如氧浓度、风温等有密切关系。

(1) 通过对高炉用煤理化试验表明，煤粉的燃烧率随挥发分含量的升高呈上升趋势。单纯从煤粉燃烧率的角度看，煤粉中灰分含量升高燃烧率呈下降趋势。试验还表明，影响置换比最主要的因素是煤粉含碳量，其在67%~70%之间变化时，含碳量每增加1%，置换比可提高0.15左右。因此，高炉在喷吹煤的选择上综合考虑了煤粉的煤质指标， 2号高炉配煤结构中烟煤比例在45%~52%，混合煤灰分控制在8%~10%，挥发分20%~24%，煤粉含碳量68%~72%，能够有效提高燃烧率，煤粉置换比在0.785~0.861之间。

(2) 固定风温1200℃，控制综合加湿用量在5~15 g/m3，保证理论燃烧温度在2100~2300℃，达到增加单位时间煤粉燃烧量的效果，未燃煤粉相对减少，从而提高置换比。

(3) 富氧对煤粉燃烧有着重要的促进作用，适当增加富氧率，有利于改善加大煤量后煤粉的燃烧。高炉在要求产能均衡的冶炼条件下，富氧率逐步由1.4%提高至2.0%。

(4) 通过喷煤系统自动控制研发，喷吹设备工艺的优化，喷吹操作程序的改进，操作方式的优化，不仅实现计算机全自动喷煤，而且喷煤均匀率、稳定率达到了95%以上。

渣铁处理管理

渣铁处理能力差，尤其是连续渣铁排放差，会对炉况的稳定顺行带来极不利的影响，2号高炉本着“均衡稳定、安全有效”的原则，为适应渣量大、渣比高的实际情况，对炉前渣铁处理制定了量化指标，并固化成制度出铁模式，助推了高炉持续稳定生产。

采用钢钎维浇注料浇注铁口泥套，杜绝了铁口冒泥现象。运用打泥自动控制系统，根据炉况基础，调整打泥量，确保了铁口深度稳定合格。消除每炉铁理论铁量、估计铁量和实际铁量的偏差，提高2号高炉渣铁处理能力，有效避免了憋渣憋铁对炉况的影响。

出铁场有4个铁口，采用2用2备制，根据安全通铁量决定倒场安排。高炉制定了详细的“炉前铁口倒场操作法”，保证了倒场期间炉内、炉外的稳定协调。

量化渣铁处理过程，对每炉铁的出铁间隔时间、钻头大小、铁口深度、出渣间隔时间、铁水流速、堵口打泥量、打泥压力等指标制定了量化标准：①出铁间隔0~10 min；②铁口深度3500~3700 mm；③出铁流速5.6~6..0 t/s；④下渣来渣时间≤20 min；⑤出铁时间100~120 min； ⑥出铁次数10~13 次/d；⑦打泥压力1500~2000 kN；⑧打泥量200~250 kg/次；⑨钻头使用直径55 和60 mm两种；⑩由于出铁流速慢、下渣来渣时间超过40 min规定时间，要重叠出铁。

针对渣铁处理量化标准，进行了一系列技术改造。比如开口机增设雾化装置、更换性能更加优良的凿岩机、开发炉前打泥智能系统等等，提高了渣铁处理能力。

结束语

炉况长期稳定顺行是实现低燃耗生产的充分条件。降焦增煤实施能够弥补自产干焦的不足，利于干焦配比的稳定和提高，减少使用外购焦品种和比例，促进炉况稳定和指标改善。不过分追求煤比“数量”，达到焦比、煤比、燃料比的最优平衡，实现低燃耗生产效益最大化。