马钢4#3200 m3高炉节能降耗实践

陈秀山，侯 军

(马钢股份有限公司炼铁总厂，安徽马鞍山 243041)

马钢4#3200 m3高炉设计年产炼钢生铁270万吨，采用了当今国内外先进、成熟的大型现代化技术装备。高炉出铁场为平坦式，铁沟、渣沟采用全封闭设计，极大提高了除尘效果，实现清洁生产。高炉本体采用联合密闭软水循环冷却系统，有利于高炉长寿和降低水耗。煤气处理系统采用“重力除尘+旋风除尘+全干法布袋除尘”，有效提高了除尘效果，增加了余压发电量。渣处理采用底滤法冲渣系统，主要技术特点有占地面积小、设备少，系统一次性投资低；可靠性良好，作业率高；水渣质量好，水耗低；冷水冲渣，冲渣产生蒸汽少，环境得到极大改善；运行费用低。[1]

2016年9月6日高炉点火开炉10天达产。2020年通过各方的紧密配合及全厂领导和职工的不懈努力，4#高炉各项经济技术指标在克服年初爆发的新冠疫情和年中汛期限产的影响下仍有一定提升，其中铁水产量为285.35万吨，铁水合格率为100%；煤比为144 kg/tfe，风温1205 ℃，高炉TRT发电量为43.84 KWh/tfe，工序能耗362.38 kgce/t，除此之外，2020年4#高炉全年休风率为1.82%，继续保持低休风率，主要经济技术指标见表1。

表1 4#高炉主要经济技术指标对比

1 以高炉稳定顺行为中心，组建高炉技术团队

稳定顺行是高炉节能降耗的保障，为保证高炉长周期稳定顺行，以高管及技术专家为主导组织建立高炉技术团队，成立主要生产环节的技术组及创新工作室，致力于总厂炼铁生产流程中的操作工艺和技术难题等开展技术攻关创新和管理创新等研究。建立周操作例会制度，通过例会，每位同事都能按顺序汇报本周重点工作完成和开展情况，就下周的重点和需要急办的工作进行布置和安排，并就存在的问题和解决办法提出意见和建议。

2 完善高炉各类预案和各项操作，确保高炉长周期稳定顺行

为保障高炉生产稳定，解决生产中存在的问题。建立冬、雨季、原燃料、焦炭质量劣化等预警制度，针对炉子“恐冬”、“怕雨”“怕干湿焦转换”等专业病制定相应的预案、预警、标准、专项管理办法和操作指导书，用标准的手段，规范模糊的操作。建立高炉体检预警制度，通过高炉体检体系将不同因素的影响具体体现出来，并且通过数据变化来量化分析，将不同因素的影响具体体现出来，并且通过数据变化来量化分析，保证高炉的长周期稳定顺行。

2.1 上部制度积极摸索合适的高炉布料制度

4#高炉在布料制度上结合国内同类型高炉操作经验，坚持“两道气流”的发展思路，前期布料角度相对偏大，中心漏斗大，崩滑料多，导致冷却壁温度波动大，渣皮不稳。 2018年9月份开始进行上部制度调整，布料模式整体内推，调整边缘倒角深度和宽度，逐步拓宽平台，稳定中心与边缘两道气流，减少渣皮脱落，至10月份调整过后，压差缓解，跑矿量上升，基本达到方案设定目标料制调整上。

2.2 下部优化送风参数、热制度和造渣制度

高炉稳定入炉冷风流量，增加氧量使用，提高富氧率，以维持合适的炉腹煤气量指数和较高的高炉利用系数，同时提高风温的使用，维持较高的鼓风动能。高炉鼓风所带人的物理热从某种意义上讲，是一种“清洁低碳能源”，是回收利用高炉冶金过程伴生煤气而获得的高温热能[2]。

4#炉2020年下半年开始逐步对产量进行攻关提升，如下图2所示，利用系数逐步由2.45 t/m3水平提升至2.7 t/m3以上并站稳。同时在燃料比基本稳定的情况下，煤比指标也得到了一定的提升，特别是2021年3月以后提升明显，由145 kg/t提升至接近160 kg/t水平，极大地实现节能降耗，见图1所示。

图1 2020年8月至2021年5月份4#高炉指标

热制度是在高炉工艺操作制度上控制炉内热状态的方法，是炉况稳定顺行的根本，特别是炉缸的物理热[3]。加强工长对炉温的平衡操控能力，控制铁水含硅控制在0.35%～0.45%范围内，在合适的炉温范围内，铁水硅偏差不断降低，炉温的稳定为降低铁水含硅创造条件，2020年铁水含硅平均0.37%，较2019年下降0.01%。2020年铁水含硅和炉渣成分如图2所示。适宜的渣系也是高炉稳定顺行的重要保障，炉渣的化学成分、结构以及温度都会对炉渣的流动性产生影响。生产时控制炉渣二元碱度在1.15～1.22，四元碱度能维持在0.95的水平,保证炉渣粘度在合适范围。

图2 2020年4#高炉铁水和渣主要指标

2.3 维持合理的炉料结构

大型高炉由于料柱载荷大，受焦炭的影响更大，因此高炉容积越大对焦炭的质量要求越高。[4]焦炭目前为自产一炼焦+外购焦。在生产时加强与厂调联系，尽量维持外购焦比例，减少焦炭结构的波动。另利用槽下辅料仓，做为焦丁的备用仓使用，以尽量维持焦丁比的稳定，减少大焦比的大幅波动。制定并完善槽下管理制度。高炉中心需要粒度大强度高的焦炭(优质焦炭)作为骨架。料柱骨架是焦炭在高炉中最重要的作用，是喷吹煤及其他燃料不能替代的。[5]为此，对焦炭筛网进行调整，中心焦对应焦仓的筛网尺寸适当增加。通过控制好T/H值，做好槽位管理控制，尽量减少低槽位现象，改善入炉料粒度组成。入炉<25 mm焦炭含量控制在1.5%以下，杜绝10 mm以下粉末入炉。使料柱有足够的孔隙，保证炉缸死料柱的透气透液性。

2.4 采用大矿批、定焦批操作，稳定焦层厚度

4#高炉在生产过程中调整焦炭负荷时，为保证焦窗的厚度，减轻矿石对焦炭推移作用，提高料柱的透气性，采取稳定焦批操作，调整矿批的操作。以使焦炭层相对稳定，保持焦窗的稳定性和透气作用。在4#炉实践生产中将焦炭批重定为 19t水平，保证焦层厚度在0.5 m以上。当原燃料恶化时，4#高炉主动采取退矿批、焦批保持不变的应对措施，保证高炉顺行。

2.5 强化炉前出铁，降低出铁炉次

2020年4#高炉根据自身产量及炉况水平及时调整炉前操作制度，改进炉前操作,选择合理的铁口深度，调整炮泥参数，配合调整钻杆的使用，出铁时间上升，铁次逐步下降，每天出铁炉次稳定在11～12之间，见图3。单铁口出铁时间稳定130min左右，提高了渣铁处理的稳定性。同时如出现炉况不稳时安排炉前主操、作业长等技术骨干进行跟班指导操作，配合炉内及时出净渣铁，保持出铁稳定。出铁炉次的降低，不仅减少了开、堵口用材如钻杆、炮泥消耗，还可以减轻炉前劳动强度，更是炉况稳定顺行的重要保证。

目前4#高炉产量在高位运行，铁水对罐需要进一步提高效率，减少因罐对不上紧急堵口情况发生。还需要改善并稳定炉前炮泥及耐材质量，为后续继续上顶压(计划245 kPa)炉前稳定出铁做好保障。

图3 2020年4#高炉每天出铁炉次

3 高炉煤气节能

3.1 发挥TRT系统节能

充分利用TRT系统，不仅能回收高炉顶煤气产生的压力能与热能，实现对高炉炉顶压力的精确控制，而且能提高炉顶压的设定值与冶炼强度，从而提高能量的利用率，增加发电量。4#炉通过加强设备巡检和设备技术改进，保证了TRT设备的稳定运行，吨铁发电量提高。4#炉2020年TRT吨铁发电量43.84 KWh，较2019年38.67提高5.17 KWh，较2018年上升9.83 KWh。

3.2 充分利用高炉煤气

在煤气发生和使用方面着手，稳定高炉炉内操作，控制适当的入炉冷风流量，增加氧量使用，提高富氧率，保证炉腹煤气量指数在合适水平。积极使用大矿批，通过中心边缘矿焦负荷调整，矿石平台宽度位置调整，合理装料制度的摸索，稳定两道煤气流分布，保证气流稳定，降顶温，降消耗，使保证顶温在较低的区间内波动，提高煤气利用率。

高炉煤气处理系统采用重力除尘+旋风除尘+干法除尘，干法除尘不仅减少了烟气粉尘的排放量和冷却水的消耗量，还有利于提高了煤气的热能，提高TRT发电量。加强炉前沟修理、沟盖烘烤管理，做好计划管理，新沟盖利用出铁或出渣沟余热进行烘烤，减少烘烤沟和沟盖焦炉煤气的消耗。

4 加强水处理管理，节约用水

高炉冲渣用水进行全回收，加强沉淀池抓渣管理，补水进行严格控制，实现了冲渣用水零排放，节约了冲渣耗新水量，2020年水渣率100%，避免了干渣打水消耗。

炉体作业区积极开展技术攻关，提高工作技能水平，对软水系统漏水点及时发现及时处理可以减少了对炉况及燃料消耗的影响，同时降低了补水量。加强现场巡检，主控电脑操作画面实时监视水循环系统各项参数，确保风口安全。制定风口调煤枪制度，加强煤枪调整管理，提高广喷匀喷率，减少磨风口。

5 结语

4#高炉运行5年来炉况稳定顺行，节能降耗取得优异成绩。2017年获全国同类型高炉节能降耗“优胜炉”，2018、2019年获全国同类型高炉节能降耗“创先炉”，2020年获“全国重点大型耗能钢铁生产设备节能降耗对标竞赛”3000 m3-4000 m3高炉“创先炉”。

高炉的长周期稳定顺行是节能降耗的基础和前提条件，高炉只有长期稳定順行，才能带来最大的经济效益。短时间的几天的高利用系数不能给企业带来是在效益，相反只能带来炉况的波动。

完善高炉的各项操作，提高煤比是降低高炉燃料成本的重要手段，是一项有效的节能措施。可以缓解焦煤资源的短缺，降低生铁成本。通过提高富氧率、提高风温的使用，可补偿喷吹煤粉的分解耗热，以维持高炉风口前的燃烧温度，保证合适的理论温度，同时又能保证喷煤的燃烧率，为提高喷煤比奠定基础。

努力提高TRT发电量，是降低能耗的又一保证。加强设备巡检和设备技术改进，减少因设备问题出现的TRT停机。提高炉顶压力使用，不仅保证发电量，还可以稳定气流，强化冶炼，促进了高炉的节能降耗。