太钢高炉低利用系数下操作制度的探索

安毅

（山西太钢不锈钢股份有限公司， 山西 太原 030003）

太钢高炉低利用系数下操作制度的探索

安毅

（山西太钢不锈钢股份有限公司， 山西 太原 030003）

2015年下半年太钢调整生铁产量，将两座大高炉的利用系数由2.2～2.4 t/（m3·d）控制到1.8～2.0 t/（m3·d）进行生产。据此产量要求，太钢高炉对使用的风量、氧量、风口面积等下部送风制度进行相应调整，在此基础上据炉内煤气流分布和操作炉型的变化进行上部装料制度的匹配性调整，并减少炉前出铁炉次。经过一段时间的探索，在2015年9月后炉况稳定性取得明显好转，煤气利用率能达到51.0%以上，燃料比在490～500 kg/t，取得了较低利用系数下炉况的长期稳定顺行。

大型高炉 利用系数 操作制度

2012年以来，由于我国钢铁产能的急剧增加，行业利润出现大幅度萎缩甚至亏损，部分企业高炉进入调整、控制产量的生产状况，太钢也不例外。在2015年受钢铁行业利润持续下降影响，太钢将5、6号高炉（4 350 m3）两座大高炉的利用系数由2.2～2.4 t/（m3·d）控制到1.8～2.0 t/（m3·d）进行生产。据此产量要求，对高炉使用的风量、氧量、炉内煤气流分布进行调整，并减少炉前出铁炉次。经过一段时间的探索，在2015年9月后炉况稳定性取得明显好转，煤气利用率能达到51.0%以上，燃料比在490～500 kg/t，实现了两座大高炉在较低利用系数下的长期稳定顺行。

1 太钢高炉生产概况及技术经济指标分析

2013年，对5号高炉进行高精粉烧结矿和高比例球团矿生产［1］。2014年后，两座大型高炉的炉料结构由2013年的“75%烧结+25%球团”调整为“68%～70%全精粉烧结+30%～32%酸性球团”。2014年，将入炉球团矿比例提高到30%～32%，使用初期，从炉顶十字测温温度分布和料面成像仪气流表现出，炉内料面及料层的稳定性变差，中心气流偏高且不稳定。由于该炉料结构在高炉内出现液相生成早，软融带位置升高并增厚，导致高炉下部压差升高和炉身静压不稳定。2015年，太钢在进行高炉产量调整的过程中，以高炉为中心，以炉况长期稳定顺行为核心来组织生产。

2014—2015年，5、6号高炉主要技术经济指标如表1、表2（见下页）所示，2015年5号高炉焦比和煤气利用率统计如下页图1所示，6号高炉产量和煤比统计如下页图2所示。

表1 2015年太钢5号高炉主要技术经济指标

由表1、表2和图1、图2可见，2015年下半年，针对上述情况，通过对两座大高炉进行了一系列操作思想和制度的调整，炉况稳定性趋于好转。2015年9月后，5号高炉煤气利用率显著提高，焦比逐步降低；6号高炉在产量稳定到9 500 t/d后，逐步提高煤比到170～180 kg/t的水平。2015年，将高炉利用系数下调到2.0 t/（m3·d）后，从高炉操作思想到操作参数和制度等进行一系列的探索实践。在调整产量的过程中，随着使用风、氧量的降低，炉腹煤气量减少了15%左右，因此需要着重解决低利用系数下低炉腹煤气量指数生产时炉缸不活跃、炉腰和炉身下部通过煤气流减少、活跃性会变差、趋于结厚的可能性增大等问题。

表2 2014—2015年太钢6号高炉主要技术经济指标

图1 2015年5号高炉焦比和煤气利用率统计

图2 2015年6号高炉产量和煤比统计

2 5号高炉生产情况

2.1 调整槽下排料顺序

2014年初，5号高炉调整炉料结构为“70%全精烧结矿+30%酸性球团矿”，炉料粒度和堆角均趋小，其稳定的炉料结构为68%～70%三烧+30%～32%袁球。为了改善煤气流的稳定性，针对全精粉烧结矿的冶金性能相对较差和平均粒径小（17.0～19.5 mm）、5～10 mm亚粉率质量分数增加到20%～30%且粉率高的特点，通过调整槽下矿槽排料顺序来调整炉喉截面上矿、焦炭布入位置，稳定边缘料量和炉内平台宽度，严格控制影响入炉矿石、焦炭质量的参数的跟踪，比如筛网更换周期、频率，矿槽t/h值（每小时过筛烧结矿吨数），矿石、焦炭槽位，烧结矿、焦炭的成分、粒度、强度，主要参数是烧结矿品位、二元碱度、FeO含量、低温还原粉化率和焦炭的灰分、平均粒度、-15 mm粒级比例等［2］。采取上述措施后，在一定程度上改善了炉内风压和热负荷的稳定性。

2.2 产量与送风制度的匹配性调整

从5号高炉多年的生产实践和数据统计分析，大型高炉的操作制度要从一定的产量、煤比水平着手，首先要对下部送风制度进行准确定位，以实现下部理论燃烧温度、风速和鼓风动能的合理控制，从而达到一次煤气流的良好分布，是稳定炉况和实现上部料制有效调整的基础。2015年，5号高炉在产量被控制到8 600～9 000 t/d与送风制度的匹配性调整见表3。

表3 2014—2015年5号高炉调整产量时送风制度与产量的配置调整

降低产量时将要相应降低鼓风和富氧量，在炉腹煤气量降低到8 300 m3/min后，将炉顶压力调整到225 kPa，通过缩小5号高炉风口面积（由0.460 m2缩小到0.425～0.418 m2），控制合理的理论燃烧温度，控制风速为280～300 m/s、鼓风动能为16 500～18 000 kg·m/s，以改善炉内料柱透气性和活跃炉缸。探寻5号高炉不同产能下操作参数与风口面积的配置关系，以达到不同产能下高炉操作的平衡点。具体采取了如下措施：

1）2015年下半年，在产量为8 600～9 000 t/d时，据风、氧量的使用调整风口面积，并在一定的风量下以调整富氧量来调整产量。

2）调配长、短风口分布，规整炉型，活跃炉腹和炉腰，预防低产量、低炉腹煤气量指数下的风口曲损。

3）更换炉身中上部坏的冷却板和进行炉体硬质压入，稳定圆周冷却强度。

4）当炉腰及炉腹热负荷低于8 GJ/h七天以上时，调整边缘矿焦比或矿石量，提高炉腰区的活跃性和炉况的稳定性。

2.3 煤气流的调整控制

2015年下半年，调整5号高炉利用系数至2.0 t/（m3·d），产量在8 600～8 800 t/d，对送风参数作较大的调整，相应调整上部装料制度，以适应低炉腹煤气量且上部炉料结构形成炉料堆角小、易滑动的特点，需要通过稳定中心气流达到稳定炉体热负荷的目的，提高炉况顺行度和煤气利用率，降低燃料比和含硅量。

2015年下半年，太钢两座大高炉在调整产量的过程中采用减轻中心矿焦比、稳定炉内焦炭和矿石平台宽度的措施，料面形状的稳定性有所改善，表现在中心气流稳定而充沛，整体炉况稳定性及抗干扰能力明显增强。

对于装料制度的优化调整，采取了以下措施：

1）调整料线稳定落料点位置，稳定焦炭平台。

2）根据炉料粒级变化微调槽下t/h值及炉顶布料圈数（控制边缘及中心矿焦比）。

3）重点关注炉顶十字测温枪中心温度、次中心温度、煤气利用率、热负荷波动、炉墙温度及崩滑料等情况。

采取这些措施后，5号高炉煤气利用率得到逐步提高，达到51.0%～52.0%，燃料比得到大幅度的降低（日常操作中在485～490 kg/t），控制生铁w［Si］到0.35%～0.60%，w［Si］＜0.55%的达标率达到80%～90%的历史最好水平。

根据产量调整送风制度。9月3日，定检后调整风口面积为0.425 m2，风量由5 800 m3/min调整为6000m3/min，富氧量由12000m3/min降低为10 000 m3/min。此后稳定的气流分布特征如4表所示。

表4 2015年9—12月5号高炉稳定的气流分布特征

5号高炉在表4所示的煤气流分布下，中心煤气流充沛，边缘煤气流稳定，一段时间几乎无炉顶打水，炉体各层温度和热负荷趋于合理。自2015年9月份以来，5号高炉煤气利用率逐步提高，达到51.0%～52.0%，燃料比大幅度降低，炉体各段热负荷分布较为合理，炉腹炉腰段控制在12～13 GJ/h，整体热负荷控制在100～120 GJ/h且较稳定。

2.4 炉前作业调整

5号高炉在产量降低后，根据产量调整出铁炉次，9月份产量被控制到8 200～8 600 t/d后，出铁炉次由以前的11～12炉/d减少到9炉/d，以此稳定铁流速度和炉缸内渣铁液面，增强铁水物理热和减少炉前材料消耗，并据不同利用系数下煤气流分布和炉体热负荷波动特点，以及热制度和造渣制度的稳定性，建立相关的炉前作业制度来保持炉缸活跃性。

3 6号高炉产量调整及运行情况

3.1 送风制度的调整

2015年5月后，6号高炉的产量由10 300 t/d逐步调整到9 600 t/d，在送风制度上将风口面积由0.469 m2减小至0.429 m2，缩小了8.5%，风口衬套直径被统一调整为120 mm，实现炉内煤气流初次分配圆周均匀，通过合理匹配，控制鼓风动能，保证炉缸活跃性。并将易出现曲损方位的风口更换为短风口，消除偏尺现象。2014—2015年，6号高炉送风制度及操作参数调整过程如表5所示。

表5 2014—2015年太钢6号高炉送风制度及操作参数调整过程

2015年，6号高炉产量调整较大，在调整产量的过程中需要对上、下部操作制度和参数进行相应调整，使之与形成的较低炉腹煤气量相匹配。

3.2 装料制度的调整

2015年，6号高炉的炉料结构为66%四烧+4%三烧+30%峨球。在控制产量的过程中，保持边缘环带及中间环带角度逐步减小（最小角度保持不动），采取平台加漏斗的装料制度，有利于下料和气流稳定，并摸索合理的矿批大小。2014年9月，6号高炉装料制度为矿批档位2243221，焦批档位02333321，矿批重124.5 t，焦批23.8 t；2015年9月，装料制度为矿批档位2233321，焦批档位0433222，矿批106.5 t，焦批21.3 t。随着系数的调整，相应减少矿批，其调整过程和思路如下：

1）缩小布料总角差至7.5°，最外档取消了43°，最内档提高了1.5°。

2）调整后的布料矩阵适合2015年使用的全精烧结矿加高比例球团的炉料特性，料面形状趋于合理，边缘矿焦比减轻，中心漏斗稳定，炉况稳定性得到改善。

3）料线由1.5 m逐步调整至1.3 m，缓解了边缘混料层对边缘气流的干扰。

4）在控制产量的过程中适当缩小矿批至106～108 t，料速为46～48批/班，以满足下料速度和料面形状的稳定，实现炉内煤气流的稳定。

2015年9月，经过调整后，将矿石角差由10.5°减少到7.5°，焦炭布料角度由8°减少到6.5°，在这个角度差内进行布料构筑炉内较为稳定的布料平台，有利于消除全精粉烧结矿加高比例球团矿的不利影响，尤其是针对减产后风、氧量降低，相应炉腹煤气量也大幅度降低，由2014年的9 886 m3/min减少到8 828 m3/min，减少了10.7%，但通过缩小风口工作面积6.7%，高炉运行稳定。采取上述措施后，稳定了炉内布料平台，形成了较为稳定的中心漏斗，既能形成稳定的料面，也能满足料层的透气性要求，实际运行中，还兼顾到炉顶温度的控制，减少炉顶打水量。9月份，高炉运行状况明显改善，崩料次数明显减少，热负荷降低20 GJ/h，煤气利用率提高至51%～52%的水平，燃料比逐步降低至490～500 kg/t，如图3所示。

图3 2015年6号高炉燃料比和煤气利用率统计

同时，在产量调整到9 600 t/d后，优化6号高炉出铁制度，将出铁次数由12炉/日调整为9～10炉/日，减少了炉前的物料消耗和劳动强度。

3.3 操作炉型的管理

6号高炉于2013年11月7日开炉，到2015年 7月历时1年半，是一个对操作炉型的逐步调整适应期，对炉体各段热负荷合理控制值还有待不断摸索和认识。2015年6号高炉炉体热负荷分布情况如表6所示。

表6 2015年6号高炉炉体热负荷分布情况 GJ/h

2015年2月20日—3月17日，6号高炉的炉体热负荷一度处于较低值，炉况稳定性变差，有个别风口出现下沉现象。针对这种情况，逐步减轻6号高炉边缘焦炭负荷，将其由以前的全炉焦炭负荷的1.05～1.10倍逐步降低到1.0～1.05倍，而热负荷逐步趋于稳定，到2015年10—12月全炉热负荷基本稳定在60～80 GJ/h，再未出现风口曲损和炉况失常现象，下料和压量关系的适应性得到明显改善，操作炉型也进入规整可控期。

4 结论

1）2015年下半年，太钢调整生铁产量，将两座大高炉的利用系数由2.2～2.4 t/（m3·d）控制到1.8～2.0 t/（m3·d）进行生产。据此产量要求对使用的风、氧量，风口面积等下部送风制度进行调整，并在此基础上据炉内煤气流分布和操作炉型的变化进行上部装料制度的匹配性调整，取得了较低利用系数下煤气利用率51.0%以上、燃料比490～500 kg/t的较好水平。

2）针对不同产量水平下生产条件的改变，太钢高炉从调整槽下排料顺序来调整入炉料种的先后顺序及分布到炉内平台的位置。在1.8～2.0 t/（m3·d）的低利用系数下生产时，控制中心布料角度，并通过增加边缘焦炭量来减轻边缘焦炭负荷，使炉内料面形状趋于合理，边缘混料层减少，透气性改善，中心漏斗稳定，高炉稳定性明显改善。

3）太钢在多年来对大型高炉冶炼规律认识的基础上，通过探索两座大高炉在现有全精粉烧结矿加高比例酸性球团矿，在低利用系数生产时形成较低炉腹煤气量指数生产条件下，通过各项操作思想和观念的突破以及操作参数和制度的调整，并重视操作炉型的管理，实现了炉况的长期稳定顺行。

［1］ 唐顺兵，王红斌，李夯为，等.太钢5号高炉投产9年生产实践［J］.炼铁，2016，30（3）：2-7.

［2］ 朱仁良，陈永明.宝钢高炉操业技术的进步［J］.炼铁，2005，24（增刊）：11.

（编辑：胡玉香）

On Large Blast Furnace Operation System under Low Utilization Coefficient of Taigang

AN Yi
（Shanxi Taigang Stainless Steel Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030003）

The pig iron production in the second half of 2015 in taiyuan is adjusted，and the utilization coefficient of two blast furnaces is controlled by 2.2～2.4 t/（m3·d）to 1.8～2.0 t/（m3·d）.According to production requirements，air volume，oxygen volume，air outlet area and lower air supply system in TaiGang blast furnace are adjusted.On this basis，according to the change of gas flow distribution and operating furnace，the upper loading system is adjusted，and tapping is reduced.After a period of time，the stability of furnace condition improved markedly after September 2015，the gas utilization rate can reach more than 51.0%，fuel ratio in 490～500 kg/t，the long-term stability of furnace condition under lower utilization coefficient is realized.

blast furnace with large capacity，utilization coefficient，operating system

TF543

A

1672-1152（2016）05-0071-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.05.26

2016-09-28

安毅（1978—），男，助理工程师，于山西太钢不锈钢股份有限公司炼铁厂从事原燃料的入厂管理工作。