本钢7号高炉新布料矩阵调整实践

杨 波

本钢7号高炉新布料矩阵调整实践

杨 波

本钢7高炉通过改善原燃料条件，取消中心加焦，采取平台+漏斗的布料模式，在稳定中心和边缘两股气流的条件下，保持高炉稳定顺行，煤气利用率有较大改善，实现了高产低耗，燃料比降到510 kg/t。

高炉 煤气利用率 大矿批

1.前言

本钢7号高炉有效容积为2850m3，采用卢森堡PW公司串罐式无料钟炉顶装料设备，板壁结合的全冷却壁形式，2005年9月份开炉。2009年以来，7号高炉一直采用集中加焦的布料模式，炉况长期稳定顺行。由于布料方式采用中心加焦，无矿区中心焦量过多（35%），中心焦堆大，煤气流强，高炉燃耗高，焦比在355kg/t、燃料比高达550kg/t。2013年开始通过逐步减少中心焦量，使煤气流分布趋于合理，中心气流稳定，煤气利用率从43%提高到45.5%。焦比、燃料比大幅度下降，燃料比从540 kg/t下降到530kg/t，焦比从355 kg/t下降到330 kg/t。见表1。

表1 2009-2014年7炉高炉各项经济技术指标（新布料矩阵实施前）

但是随着市场形势的恶化，根据企业的要求，鉴于高炉的能耗偏高，要求进一步降低能耗，燃料比要求降到510kg/t。为达到这个目标，在学习、研究全国低燃料比高炉的操作制度后，开始探索操作制度的变革，研究把中心加焦变为平加漏斗的布料模式，以降低燃料比成本。

2.高炉新布料矩阵调整

2.1 强化上部调剂

煤气流在高炉本体内需要经过三次分布：首先经过风口回旋区，是煤气流的初始分布。其次经过矿石的软熔带，是煤气流的第二次分布。最后经过炉喉块状带，是煤气流的第三次分布。而装料制度对煤气流的第二次分布和第三次分布起到决定性的作用，这决定了煤气流在炉内中心和边缘的气流分配，以及炉料软熔带的位置和形状大小。7号炉以前用的是中心加焦模式，形成倒V型软熔带，中心气流强，炉缸比较活跃，煤气利用差，边缘较重。焦炭负荷轻时炉况顺行状态尚可，如果负荷加到一定程度（大于4.8）时，会造成边缘堆积，出现频繁坏风口现象。所以，根据炉况实际需要，调整好布料角度和环数，使炉料落点位置合适，就可以充分使煤气流和炉料接触，不仅能提高煤气利用率、降低焦比，还可以降低炉顶温度，保护炉顶设备。

2.2 改善原燃料条件

2.2.1 改善焦炭质量

焦炭是高炉的还原剂、热源、渗碳剂，更重要的是料柱骨架作业影响着高炉的透气性和透液性，对高炉顺行起到决定性的作用。7号高炉的焦炭主要来自焦二、焦三车间，并有一定比率（10%-30%）的水熄焦，水分和粒度不稳定，见表2。

为配合7号高炉车间燃料比公关，焦化厂通过调整配比，提高了焦炭强度，使焦炭M40从86.5%提高到88.5%，热强度CSR从67%增加到68.5%，焦炭强度大幅度提升，为装料制度成功转换提供了坚实的基础。见表3。

2.2.2 提高烧结品位改善烧结质量

入炉品位是精料的一项重要内容，品位高低决定着软熔带的厚度，制约高炉的透气性。由于受成本的影响，随着地矿配比的提高，烧结全铁下降达到54.5%，入炉品位为57.7%。随着PB粉的增加和地矿的减少，烧结全铁上升到55.5%，入炉品位为58.2%。调整后炉子渣铁比下降，从430kg/t下降到410kg/t，透气性改善，压差下降。

3.优化炉料结构

7号高炉调整前的炉料结构为71.5%的冷烧结矿+25%的南芬球团+3.5%的块矿，如果使用平台加漏斗的布料模式，没有中心焦柱的阻拦，炉料的滚动作用会增强。所以通过增加入炉块矿的比例，减少炉料向中心滚动，稳定高炉煤气流，改善顺行，提高煤气利用。7号高炉调整前，将块矿3t/批（比例3.5%）增加到6 t/批（比例7.0%）。

4.取消中心加焦

4.1 调整思路

由于7号高炉采用长期中心加焦模式的装料制度，通过十字测温和炉喉及冷却壁温度来判断。一年多来虽然有减中心焦量的实践（无矿区焦量从36%减少到25%），但中心气流仍然偏强，边缘气流虽然稳定仍偏弱。

如要保证调整期间的炉况平稳过渡，必须要保证煤气流有足够的通道。鉴于7号高炉目前的煤气流分布现状，首先要疏松边缘引导边缘气流，可以通过改变布料角度和减轻边缘负荷来实现。其次要减少中心加焦量，稳定中心气流，提高平台厚度，提高煤气利用。然后要中心加焦平移，制造中心漏斗，引出中心气流，增加鼓风动能活跃炉缸。最后要增加矿批，稳定中心气流，边缘气流合适，使煤气流分布合理。

4.2 调整期间控制原则

4.2.1 保证合适的焦炭负荷

调整期间必须保证一定的焦炭负荷，焦炭负荷过重会使高炉透气性变差，在煤气流改变期间，鼓风动能偏少，顺行难以维持。焦炭负荷过轻，导致煤气流不稳定，边缘气流难以把控。7号高炉在100%干熄焦入炉时，矿批重为85t，干焦负荷在5.28，调整时，把批重维持在80.0t，干焦负荷4.91运行。

表2 7号高炉焦炭质量指标 %

表3 调整后的7号高炉焦炭质量指标 %

4.2.2 控制送风参数

由于在操作制度调整过程中，煤气流发生改变，高炉承受能力变弱，所以在操作过程中，根据下料状态确定好操做压差。如控制不好，会造成滑尺、塌料，更严重的会造成崩料、悬料的恶性事故。根据实际情况，确定极限操作压差为170kpa，在操作过程中严格执行。

4.2.3 保证充足的渣铁温

炉温是高炉的生命线，在操作过程中保证炉温大于0.4%运行，根据煤气利用率变化及顶温变化，及时调整燃料比，保证炉况和炉温稳定。另外，在调整过程中，会出现渣皮不稳和脱落的现象，造成炉缸热量不足，所以一定要保证充沛的渣铁物理热。

4.2.4 做好外围保供

首先要维护好铁口，做好渣铁排放，保证零间隔出铁，杜绝存渣铁现象。还有加强设备管理，保证设备安全、稳定运行，杜绝休风、常压的情况发生。

4.3 第一阶段疏松边缘气流

4.3.1 内移布料角度

由于炉况边缘气流较弱，从10月23日第8回开始布料环带整体缩小1°。调整完后，从十字测温边缘四点温度和炉喉温度观察变化不大，高炉软水四层水温差（炉腹到炉喉）维持在4℃左右，热负荷在4.7万Mj/h；总水温差在2℃左右，热负荷在5.6万Mj/h，与调整之前持平。炉内操作参数和煤气利用率都变化不大，这些现象表明边缘气流没有疏导开，还要通过其他的方式继续疏松边缘。

4.3.2 减轻边缘矿焦比

经过研究，决定通过增加边缘布焦量来引导边缘气流，在10月25日第18回把布料矩阵10档位、9档位焦炭布料环数从2环增加到2.5环。边缘矿焦比从8.6降低到6.7，次边缘矿焦比从9.6降低到5.0。

调整后，煤气利用率上升1%（46%→47%），燃料比下降8kg/t。炉内参数观察，压差上升5kpa(160kpa→165kpa)，风量损失50m3/min，透气性指数从3.47上升到3.62。软水四层水温差从4℃上升到4.4℃，热负荷从4.7万Mj/h上升到5.2万Mj/h，总水温差从2.3℃上升到2.6℃，热负荷从6.4万Mj/h上升到7.3万Mj/h。十字测温边缘温度从55℃上升到60℃，炉喉温度从60℃上升到68℃，边缘气流有所增强。

4.4 减小中心焦量，控制中心气流

在适当开放边缘，减少中心焦量过程中，煤气流阻力要减小。同时在缩小矿角差，减小炉料向中心滑落，保证中心气流的宽度和强度，这个过程调整分两步进行。

4.4.1 减小中心焦量，控制中心温度

10月28日第10回中心加焦量从3环缩小到1.5环。调整后，煤气利用率上升0.5%( 47%→47.5%)，燃料比下降8kg/t。炉内风量损100m3/min（4550m3/min→4400m3/min），压差维持在165kpa，透气性指数从3.62上升到3.75，加减风频繁。十字测温中心温度下降609℃，炉顶温度从190℃下降到170℃，炉喉温度上升5℃-8℃

4.4.2 缩小矿焦差，保证中心气流

由于减少中心焦量后中心气流受抑制，通过缩小矿角差发展中心气流。于是在10月28日第33回矿角差由原来的8°缩小到7°。

调整后，煤气利用率维持在47.0%-47.5%，燃料比在510kg/t，风量上升50m3/min（4400m3/min→4450m3/min），顺行有所好转。

4.5 中心加焦外移，制造中心漏斗

为保证足够的中心漏斗大小和稳定的焦炭平台，结合其他高炉调整中心漏斗的实践，感到中心加焦角度分步移动逐步造漏斗，会导致中心区域气流受抑制，炉子操作难度大，有可能失败。如果一次从中心移动到合适的布料角度，保证足够的漏斗宽度，可以使中心气流畅通，增加调整的成功率。在10月30日乙班第15回，把中心加焦角度17.5°向外移动到27.5°。

调整过程中，由于中心气流充足，炉况没有波动。煤气利用率和燃料比变化不大，风量保持在原有状态,减风次数减少。从炉顶成像上观察，布焦时中心气流没有受抑制，炉顶温度平稳上升；布矿时从8档位开始顶温下降，下降幅度在40°-60°之间。炉顶成像上观察，中心气流在布完矿后变暗10s-15s后变亮。在这个制度运行4昼夜后，新的炉型逐步形成，炉内风量上升100m3/min（4450m3/min→ 4550m3/min），透气性从3.70下降到3.60。

4.6 扩大中心漏斗，提高鼓风动能

11月7日，开始计划年休定检40小时，更换三层冷却板，更换布料溜槽。由于换溜槽后测量新、旧溜槽有所偏差，把布料角度外移1°，保持落点不变。同时观察料面发现，平台有2米左右宽，中心漏斗小而浅，因此把中心加焦角度从27.5°增加到29.5°。

调整后，中心煤气流旺盛，十字测温中心温度达到700℃，风量比休风前增加100m3/min（4550m3/min→4650m3/min)，煤气利用率从47.5%下降到47.0%，燃料比上升5kg/t，炉子顺行状态良好，但是边缘水温差上升，软水4层水温差从4.0℃上升到5.0℃，总水温差从2.5℃上升到3.2℃，边缘气流不太稳定。

表4 本钢7号高炉各项经济技术指标（新布料矩阵实施前）

表5 新布料矩阵实施后主要经济技术指标情况

4.7 增加矿批重，提高煤气利用率，稳定气流

由于中心气流较强，边缘气流不稳定，通过增大矿批加重焦炭负荷，稳定煤气流，提高煤气利用率。又把矿批从80.0t增加到84.0t,十字测温中心点温度从700°降低到600°，煤气利用率从47.0%上升到48.0%，风量维持在4550m3/min-4600m3/min之间，燃料比降低到508kg/t。

5．取得的效果

5.1 新制度下煤气分布和煤气利用率情况

（1）煤气分布更加合理

以前中心加焦冶炼时，中心加焦量大中心和次中心温度高，造成中心煤气流紊乱，顶温高，煤气利用率差，同时边缘过重，容易造成炉墙结厚及风口损坏。改为平台+漏斗的布料模式后，中心和次中心温度明显下降，中心高温区变得“窄、稳、强”，煤气流分布区域合理。

（2）煤气利用率提高

调整完后，由于中心温度下降，十字测温中心温度从开始的850℃降低到现在的580℃，炉顶温度从190℃下降到160℃，煤气的热能和化学能得到充分的利用和置换。炉顶煤气成分中CO利用率提高了2.5个百分点（45.5%→ 48.0%）。

5.2 主要指标明显改善

从10月23日第8回开始到11月8日装料制度调整结束，成功取消中心加焦，通过控制料面的平台宽度和合适的中心漏斗深度，克服了中心加焦燃耗过高的不利局面，使煤气分布合理各项经济技术指标明显上升。见表4、表5。

[1].项钟庸 王筱留，高炉设计-炼铁工艺设计理论与实践，北京：冶金工业出版社，2007：117～154；

[2].周传典.高炉手册技术手.北京,冶金工业出版社，2005：313～337。

[3] 项钟庸,朱仁良.降低燃料比和提高富氧率增加高炉产量[J].钢铁,2010,45(10):9.

（作者单位：本钢板材股份有限公司炼铁厂）