降低1#高炉燃料消耗的生产实践

陈 艳，张文政，宋恩城，董冠求

（天津天钢联合特钢有限公司，天津301500）

0 引言

天津天钢联合特钢有限公司（下称天钢联合特钢）炼铁厂配备三座1 080 m3高炉及相关配套设施，年产铁400万吨。每座高炉设有20个风口、2个出铁口、3座顶燃式热风炉，上料系统采用料车斜桥上料，装料系统设施采用串罐无料钟炉顶，煤气系统采用重力除尘器加布袋除尘。目前天钢联合特钢1#1 080 m3高炉燃料消耗达到545 kg/t，比其他两座高炉燃耗明显偏高，相比国内同类型的高炉燃耗也是偏高。为此，炼铁厂成立了1#高炉降低燃耗的攻关小组，组织对1#高炉燃耗高的原因进行了系统分析，制定了相应的措施，通过生产实践证明了技术措施的合理性和有效性。

1 影响1#高炉燃料消耗的因素分析

1.1 入炉焦炭品种的影响

天钢联合特钢没有焦化厂，所用焦炭全部依赖外购，焦炭的种类受价格、产能、物流、仓储能力等影响，导致进厂燃料的种类不均，没有形成合理的库存结构。同时由于供应部门在同类焦炭中选择性价比合适的焦炭，采购节奏受市场的影响较大，有时为了满足生产使用量，不得不增加焦炭的厂家，从而使焦炭的种类繁多，品质不一，给生产组织带来很大的影响。

1.2 风温使用水平低

天钢联合特钢1#高炉的热风温度使用水平较低，普遍处于1 150～1 170℃之间。目前热风炉换炉都是采用冷风充压方式。造成热风炉每次换炉充压，引起冷风风压下降约12 Kpa左右，入炉总风量减少约2 000 m3，换炉前与换炉末期，风温有时波动达100℃以上，此过程相当于高炉减风生产，且日均操作32次左右，如遇炉况异常，将加剧炉内操作困难，影响和制约高炉的顺行和稳产。

1.3 富氧率较低

富氧鼓风的重要意义在于提高利用系数，高炉富氧鼓风之后，能提高高炉风口前的燃烧温度，加快燃烧反应过程，降低焦比，提升高炉喷吹煤比，增加铁水产量。但由于动力厂制氧能力低，产生的氧气优先满足炼钢使用，剩余氧气供炼铁使用，导致高炉富氧率波动较大，不能满足高炉强化冶炼的需要。

1.4 喷煤比较低

近年来焦炭与煤粉的价格差异不断增大，提高高炉喷吹煤量，以煤粉替代部分价格昂贵的焦炭，可有效的降低铁水制造成本，但目前1#高炉喷煤比保持在130 kg/t，与行业先进喷煤指标150 kg/t相比存在一定的差距。

2 降低高炉燃料消耗的措施

2.1 优化焦炭结构

针对天钢联合特钢采购的焦炭种类繁多，品质不一等问题，炼铁厂将1#高炉所需的进厂焦炭分成主焦与混焦两类，主焦为性价比高，供应量相对大的焦炭，比例为65%。经与供应厂家协商，要求主焦供应厂家能够满足我公司对其焦炭的需求；同时并将混焦的供应厂家数由以前的14家缩减到9家，优化了混焦的焦炭种类。通过对进厂焦炭量的调整以及焦炭种类的优化，在保证1#高炉长期稳定顺行的前提下，确定出焦炭质量控制标准以及最佳配比，达到了降低焦比的目的。

2.2 提高热风温度

2.2.1 控制空燃比

提高热风炉的燃烧效率最为关键的是控制空燃比（助燃空气流量与煤气流量之比），合适的空燃比可使燃料充分燃烧，提高煤气的燃烧温度，同时可以降低热风炉的燃耗。因此、为了提高煤气的燃烧的火焰温度，减少煤气的消耗，联合特钢炼铁厂为1#高炉引进了“热风炉自动燃烧优化系统”，系统将自动调节煤气和空气比例，从而达到优化烧炉的目的，既保证了风温稳定在1 200℃，又节省了煤气消耗。另外为实现空燃比稳定在0.6～0.8之间，这就要求助燃风机的风量调整也要及时和稳定，为此，炼铁厂在原有风机的基础上加装了变频调控系统，将助燃风压力波动控制在目标值±2 Kpa范围内。

2.2.2 空气、煤气双预热技术改造

热风温度是高炉廉价的热源，热风温度带入的热量占高炉总能量的20%左右。根据行业经验，热风温度每提高100℃（在950℃～1 300℃风温范围内），入炉焦比下降8～20 kg/t。炼铁厂通过在1#高炉实施热风炉自动烧炉控制和空气、煤气双预热技术改造，使1#高炉热风温煤气燃烧温度稳定提高，热风温度平均控制在1 185℃以上，达到了提高入炉热风温的目的。

2.2.3 采用压缩空气对热风炉充压

采用了压缩空气对热风炉换炉过程进行充压，避免了原冷风充压时的冷风压力和流量的短时降低带来的不利影响。压缩空气充压优点：

（1）避免了原充压方式的相对减风过程，相对提高了高炉冶炼强度和生铁产量；

（2）送入高炉风压风量稳定，有利于高炉稳定顺行和特殊炉况的处理；

（3）由于高炉冷风压力与充入热风炉的压缩空气压力相近，从而实现热风压力变化更小，真正实现了无扰动换炉。

2.3 提高富氧技术

经天钢联合特钢与外部制氧企业协调，新建一座40 000 m3空分装置，提高了氧气的供应能力，满足了高炉强化冶炼的需要。富氧率提高以后主要优势表现为：

（1）有利于高炉强化冶炼。高炉富氧率提高后，使高内焦炭燃烧增强，加速了炉内的反应。根据经验统计，富氧率每提高1%，产量能提高3%。

（2）有利于提高喷吹煤粉的使用量。提高高炉富氧率，使风口理论燃烧温度升高，在保证高炉顺行的前提下，可提高高炉煤比，减少焦炭的用量，降低了焦比。

（3）有利于高炉炉况的稳定顺行。这主要是高炉下部富氧后，燃烧反应加剧，使高炉下部空间增加，有利于高炉加风，也有利于高炉炉料的顺行下降。

（4）煤气的利用率提高。高炉富氧提高后，使炉顶煤气的温度降低，同时，由于风量的减少使煤气中的N2量相对减少，CO、H2增多，有效提高煤气的发热量。

2.4 提高喷吹煤比技术

提高喷吹煤粉的比例后，由于煤粉在高炉风口前燃烧，能够降低风口处的理论燃烧温度，有利于高炉提高富氧和热风温度的使用。同时提高煤粉喷吹量，能够提高风口的鼓风动能，有利于吹透高炉中心，提高高炉炉缸中心温度，有利于中心发展[2]。

另外，提高煤粉喷吹量后降低焦炭的透气性，使高炉煤气通过焦窗时受阻，使热风压力提高，压差变大，有利促进间接还原反应发展，抑制直接还原反应，从而降低燃料消耗。

在生产过程中，我们要加强对喷煤的检查频次，降低喷煤枪堵枪的发生，稳定高炉炉况，为提高喷吹量奠定基础。同时还要研究如何保证煤粉在风口前充分燃烧，否则过量的煤粉进入高炉会导致高炉料柱透气性变差，对高炉稳定顺行造成不利影响。

3 降低1#高炉燃料消耗的效果

天钢联合特钢炼铁厂通过上述工艺技术措施的实施，目前1#高炉炉况稳定顺行，各项技术指标相比公关前明显得到改善：喷煤比从157 kg/t提升到170 kg/t，燃料消耗由545 kg/t降至520 kg/t，生铁产量3 719 t/d提高至3 976 t/d，煤气利用率由的40%上升到44%左右，煤气的稳定性明显增强。

4 结语

为促进1#高炉降本增效目标的落实，天钢联合特钢炼铁厂成立了1#高炉降低燃耗的攻关小组，通过对存在问题的系统分析，查找了1#高炉燃耗高的问题，并有针对性的制定了一系列技术措施。

通过1#高炉优化高炉上部装料制度、改善焦炭入炉质量和结构、提高高炉入炉热风温度、提升高炉富氧比率和增加煤粉喷吹比例等技术措施的实施，使1#高炉实现了降低燃耗的攻关目标，高炉炉况稳定顺行，生铁产量得到稳步提高，各项经济技术指标和经济效益得到明显改善。生产实践证明，1#高炉降燃耗攻关的技术措施科学、有效，并且有推广价值，可以应用于其他高炉的生产实践中。