山東廣富集團2號高爐增產降耗實踐

劉吉志，劉玉愛，安仲鑫

（1山東廣富集團有限公司，山東 濱州276000；2山東大學 材料科學與工程學院，山東 濟南250061）

1　前言

山東廣富集團煉鐵系統共有2×450 m3+3×750 m3高爐5座，265 m2帶式燒結機1臺，35 t/h煤粉制粉中速磨1臺，入爐焦炭分濕熄和干熄兩種，全部由本公司焦化廠供給。高爐入爐料結構為85%燒結礦+15%塊礦，富氧率0.54%，熱風壓力260 kPa，風溫1 085℃。因正常生產狀態時，燒結礦產量和煤粉無法同時滿足5座高爐全負荷作業，致使高爐利用系數僅為3.62 t/（m3·d），煤比僅76 kg/t，焦比490 kg/t。

因山東廣富集團高爐在取暖季限產，部分高爐需要停產，此時燒結礦有富余，噴煤制粉供給在產單座高爐量相對增多，故噴煤量有增加的必要；部分高爐停產時煉鋼產能隨之降低，氧氣剩余量也增多，在產高爐可提高富氧率，這就為煉鐵系統增產降耗空間的生產實踐創造了條件。

通過煤粉代替一部分焦炭以達到節能降耗的目的，但會減少料柱中焦炭量從而降低高爐料柱的透氣性。冶煉強度要進一步提高，更需要深入改善原燃料質量，同時配以合適的送風、裝料等基本操作制度的調整，以確保爐況的穩定順行，從而改善煤氣利用，實現增產降耗。將煤比的提高與富氧鼓風結合好，不僅只為提高煤粉的燃燒率，還需要保證風口區合理的理論燃燒溫度［1-2］。

2　增產降耗保障措施

1）提高入爐品位和改善燒結礦冶金性能。把精料入爐作為前提條件，增加了原料中卡粉配比，把原料中的紅礦（電解鋁的尾礦）去掉，提高燒結礦的品位和改善強度，并通過合理配礦改善燒結礦的物理冶金性能。2017年9—12月采用的燒結礦成分見表1。

表1　2017年精料成分配比（質量分數）和堿度

2）進一步減少入爐粉末。為提高篩分效率，解決塊礦潮濕且含粉較多易堵塞篩網導致粉料難以篩除的狀況，把塊礦篩由原來的棒條篩改為聚氨酯篩面塊礦篩，提高了塊礦篩分效率，大幅度減少了入爐粉末總量，改善了料柱透氣性。

3）把干濕焦混合入爐改為全干熄焦入爐。高爐限產后，干熄焦產量完全能夠滿足2號高爐的生產需要。

4）確保和改善煤粉質量。合理控制無煙煤的各項指標，使水分、灰分、揮發分、硫分以及固定碳控制在合理的范圍內，同時入廠時嚴把質量關，確保其成分的穩定性。提高煤粉的細度。因煤粉越細越有利于燃燒，故把煤粉中＜0.074 mm的含量由78%提高到81%，為煤比的提高創造更有利的條件。常用的兩類噴吹煤的成分和熱值見表2。

表2　噴吹煤的成分和熱值

3　增產降耗實踐及效果

由于原燃料條件逐步改善，2017年12月3日—2018年1月4日，高爐進行了增產降耗生產試驗。

1）發揮配套風機能力，增加入爐風量。外部條件具備后，高爐開始嘗試加風，12月3日風壓從258 kPa開始，2 d時間內逐步加到280 kPa，風量從1 540 m3/min逐步增加到1 670 m3/min。風量的增加使鼓風動能增加，加大了高爐風口回旋區，也增大了煤氣向中心穿透的能力，有利于高爐開放中心氣流，改善了爐缸氣流分布，高爐產量從1 633 t/d提高到1 803 t/d。

2）提高頂壓改善煤氣流分布。風量增加后產量隨之提高，但隨之而來的是邊緣小氣流增加。分析認為是隨風量增加，爐內煤氣生成總量增加，高爐橫截面上煤氣流速加快導致產生局部小氣流。故自2017年12月5日開始，逐步提高頂壓，確保高爐全壓差≤135 kPa。頂壓提高后邊沿小氣流消除，煤氣利用也明顯改善，燃料比降低，同時渣鐵物理熱充足，同樣的生鐵含硅量物理熱達到1 490℃以上，進一步進行降低含硅量操作成為可能。

3）上部裝料制度調整。鼓風量增加和頂壓提高后，及時擴大礦石批重，由原來的16 t調整到17.2 t，并依料速7.5批/h及時調整；在矩陣形式上保證邊沿氣流，適當增加漏斗邊沿布礦，防止煤氣流在漏斗邊沿發展，從而確保了中心氣流，增強了高爐抵抗外界條件波動的能力。

4）提高送風溫度。通過提高熱風爐拱頂溫度（由1 280℃提高到1 320℃），提高廢氣溫度（由原來280℃提高到320℃），改變燒爐方式，縮短換爐時間等一系列措施，使送風平均溫度由1 100℃提高到了1 130℃。

5）適當增加富氧量，與提高噴煤量相結合。由于系統富氧量剩余，自2017年12月5日開始，將富氧率自0.54%提高到1.02%，小時煤量由5～6 t提高到9～10 t，煤比由原來的76 kg/t提高到125 kg/t。隨著噴煤量的增加，高爐料柱透氣性雖有所降低,但由于頂壓的提高和入爐料粉末的嚴格控制，高爐順行仍舊得到了保障，噴煤和富氧的結合及風溫的提高，使爐缸工作狀態得到進一步改善。

6）對煤粉噴吹系統實施在線監測。增加噴煤量曲線顯示，實時把握噴煤罐壓及輸送管道壓力的變化，及時發現噴煤量的變化，工長隨高爐進程適時調整噴吹量。全干焦入爐，保證了焦炭水分的穩定，保持了燃料比的穩定性，更有利于爐況的穩定。

7）強化爐前渣鐵排放管理。渣鐵是否從爐內及時排放出來，對爐溫以及煤氣流分布的穩定性有關鍵影響。隨著產量的增加，爐缸工作狀態的活躍，渣鐵溫度提高，熱風壓力提高，渣鐵對鐵口通道的沖刷加劇，突出表現為鐵口放鐵時間縮短，致使鐵口見煤氣過早，實際鐵水排放量與理論產量偏差增大。為解決此問題，自2017年12月10日開始改進炮泥質量，適當增加炮泥碳化硅的含量，由1%提高到2%，提高了鐵口抗沖刷能力，同時穩定打泥量以確保合適的鐵口深度，強化鐵水罐調度管理，在放鐵次數并沒有增加的情況下，確保了爐缸內渣鐵的及時排出，減少了爐渣在爐內的滯留率，確保了良好的爐缸工作狀態和合理的初始煤氣流分布。

8）高爐試驗期間的參數和高爐主要技術指標如表3所示。通過冶強和爐頂壓力的提高，2號高爐TRT的日發電量由5.2萬kW·h提高到6.0萬kW·h，提高了15%，日降低成本0.8萬元。

表3　高爐操作試驗參數和主要技術指標

4　結　論

4.1精料入爐是實現增產降耗的基本保障。燒結礦品位的提高和良好的冶金性能是實現增產降耗的有利因素。

4.2全部應用干熄焦對高爐穩定順行起到了關鍵作用，焦炭質量的改善和穩定是高爐穩定的不可缺因素。

4.3增產降耗必須加強對入爐原料篩分管理，減少入爐粉末有利于強化冶煉。

4.4確保和改善煤粉的質量性能，有利于提高煤粉噴吹量和置換比；提高煤比和富氧相結合有利于保持風口區合理的理論燃燒溫度及爐況穩定。

4.5提高爐頂煤氣壓力，增大礦批裝料制度有利于煤氣流的穩定，有利于增產降耗。

4.6爐前渣鐵排放管理到位是實現高爐爐況穩定和增產降耗的必要條件。