宣鋼2號高爐高產低耗生產實踐

張 旭 韓 成 張明剛 秦 愉

（河鋼集團宣鋼公司）

0 前言

宣鋼2號高爐于2010年9月18日開爐，設計爐容為2 500 m3，上料系統采用“PW”并罐無料鐘爐頂設備，水冷氣封式布料溜槽傳動齒輪箱。冷卻系統采用軟水密閉循環系統，從爐底到爐喉鋼磚下沿共設14段冷卻壁，其中爐腹、爐腰、爐身下部區域采用4段銅冷卻壁，其余均為鑄鐵冷卻壁。2號高爐共設置30個風口，3個鐵口，配置3座內燃式熱風爐，預留第四座熱風爐位置。煤氣系統采用重力除塵、旋風除塵、布袋干法除塵工藝。

1 生產狀況

宣鋼2號高爐開爐4天利用系數便達到了2.00 t/（m3·d），完成了快速達產的任務，但由于受設備故障、操作思路不統一、原燃料條件不穩定等因素的影響，在后續的生產中未能更好地實現產量的提升與指標的優化。為此，高爐工作者們群策群力，在借鑒其他高爐經驗的同時，結合2號高爐自身的特點，采取了一系列措施來保證高爐的穩定順行。

2 主要措施

2.1 改善原燃料條件

2.1.1 改善燒結礦質量

宣鋼2號高爐爐料結構中70%以上為燒結礦，因此燒結礦質量的穩定直接關系到爐況的穩定。通過技術改進，燒結礦質量逐步改善，為高爐提產降耗創造了有利條件。近年來的燒結礦粒級參數變化見表1。

2.1.2 優化配料結構

2號高爐開爐時的爐料結構為75%燒結礦+25%球團礦。隨著市場競爭越來越激烈，降本增效成為了首要任務，入爐原料中用價格相對便宜的PB礦代替部分球團礦，爐料結構逐步變為75%燒結礦+13%PB礦+12%球團礦，由于三種爐料的物理性質以及冶金性能存在較大差異，導致軟融帶位置及薄厚程度不穩定，影響爐況順行。因此，為保證高爐的穩定順行，入爐料結構中PB礦的使用量應控制在4%，這樣可以使高爐軟融帶盡量保持穩定。

2.1.3 焦炭質量管理

宣鋼受焦炭產能的限制，自產焦炭占所用焦炭的比例為60%左右，剩下的40%需要外購。眾所周知，焦炭在高爐中起到了關鍵的料柱骨架的作用，因此必須改善焦炭質量。近年來的焦炭質量情況見表2。在自產干焦方面，采取優化配煤結構、延長結焦時間來改善干焦質量，外購焦則由原來的二級焦變為冶金性能良好的一級焦（如圖1所示）。同時，提高干熄焦比例，以穩定焦炭入爐結構，近年來的焦炭結構比例見表3（由于干熄焦系統4～5月檢修時間長，所以2018年干焦比例較2017年的降低了10%）。

表2 近年來的焦炭質量情況 %

表3 近年來的焦炭結構比例 %

2.2 優化操作制度

2.2.1 上部制度的調整

宣鋼2號高爐開爐初期，借鑒1號2 500 m3高爐的經驗，采取“礦4焦5，礦焦同角”的裝料制度，但利用系數始終維持在2.25 t/（m3·d）左右，無法進一步提高，后采用中心注焦的裝料制度，產量雖然有所提高，但燃耗卻大幅上升，成本壓力加大。2015年3月，通過不斷的摸索與論證，采取了“平臺+漏斗”的裝料制度，成功實現了“平臺穩定邊緣，漏斗發展中心”的目標[1]。在此基礎上，遵循“穩定邊緣、打開中心，穩定中心、照顧邊緣”的方針，逐步優化裝料制度，裝料制度的調整進程見表4。礦批則控制在61～62 t，8小時料速控制在56±1批，即小批快料的模式，一是可以兼顧中心氣流和邊緣氣流，穩定煤氣流分布；二是礦批小，礦層薄，可以改善料柱的透氣性；三是較快的料速可以使爐頂煤氣溫度降低，提高煤氣利用率，從而降低燃耗。

圖1 外購焦質量對比

2.2.2 下部制度的調整

送風制度是否合理直接關系到爐缸初始煤氣流的分布以及風口回旋區的大小與形狀，決定了爐缸的工作狀態。因此，風口長度由585 mm改為615 mm，角度由斜5°改為斜8°，這樣可以使風口前回旋區向爐缸中心延伸。風口面積由最初的0.328 0 ㎡擴大至0.339 3 ㎡，實現大風口、大風量、高動能的目標。但是，由于風溫水平呈逐年降低的趨勢，為保證鼓風動能的穩定，被迫把風口面積逐步縮小至0.324 8 ㎡，以穩定爐況。

2.2.3 熱制度和造渣制度的管理

低硅冶煉是提產降耗的一項重要措施，既可以減少渣量和燃耗，縮短冶煉周期，降低成本，又能減少下一道煉鋼工序中氧氣的消耗，為煉鋼降耗提供條件[2]。但需要注意的是，低硅冶煉必須是以合理的爐溫為前提的，不能一味地降低爐溫，否則會造成軟熔帶不穩定，爐況不順，甚至是爐涼。宣鋼2號高爐的[Si]含量長期控制在0.30%～0.40%，鐵水溫度在1 500 ℃～1 510 ℃，保證了爐缸熱量的穩定。二元堿度則控制在1.21～1.23倍，利用充沛的熱量和渣鐵良好的流動性來活躍爐缸，防止爐缸堆積。

2.3 優化操作工藝

2.3.1 提高富氧率

富氧鼓風是高爐強化冶煉的重要手段，不僅可以有效地提高高爐產量，還可以使爐內高溫區下移，間接還原區擴大，有利于間接還原的進行，同時還能降低爐頂溫度，減少煤氣量，從而減少爐頂煤氣帶走的熱量，提高熱量的利用率，降低燃耗，且有助于煤比的提高。宣鋼2號高爐的富氧率逐步提高至5.0%，即富氧量保持在14 500 m3/h，一方面可以彌補因風溫降低而造成的理論燃燒溫度的降低，另一方面可以提高煤粉的置換比，從而減少未燃煤對爐況的影響。

2.3.2 高壓操作

高壓操作有利于穩定煤氣流，保證高爐的穩定順行，同時減少瓦斯灰的吹出量，提高生鐵回收，還可以適當抑制中心氣流，使煤氣在爐內的停留時間加長，提高煤氣利用率，降低燃耗。經驗表明，爐頂壓力提高0.1%，焦比則降低0.5%。宣鋼2號高爐頂壓與風量的比值穩定在0.043左右，壓差不超185 kPa，實際風速為270～280 m/s，進一步穩定了爐況。

2.3.3 理論燃燒溫度的控制

適宜的理論燃燒溫度應當能滿足高爐正常冶煉時所需的爐缸溫度以及熱量，宣鋼2號高爐的理論燃燒溫度一般控制在2 250～2 280 ℃，但是由于熱風爐格子磚渣化、堵孔、錯位等因素影響，造成風溫水平的降低（見表5），直接導致風口前理論燃燒溫度的降低，爐缸內渣鐵熱量不足。經驗表明，風溫降低100 ℃，理論燃燒溫度降低80 ℃；富氧率增加1%，理論燃燒溫度升高40 ℃，因此風溫降低后對高爐操作的影響很大[3]。風溫下降后，可以通過提高高爐富氧率來保持理論燃燒溫度的穩定，即將富氧率從3.5%提高至5.0%。

表5 2號高爐風溫情況

2.3.4 加強爐型管理

宣鋼2號高爐開爐已經快9年的時間了，進入了爐役中期，應把爐型的管理放到日常的工作當中。加強爐缸、爐底溫度的監測，判斷爐缸碳磚厚度的變化和侵蝕程度，從而實現高爐的長期安全生產。2016年12月，3號鐵口區域的T04083、T04092碳磚的溫度分別升高至642 ℃和597 ℃，嚴重威脅到了高爐的安全生產。通過采取提高冷卻水流量、提高入爐鈦負荷、提高爐溫及鐵口深度、降低冶煉強度等一系列措施，至2017年2月，兩個點的溫度均降到了350 ℃以下，回到了正常水平，保證了高爐的安全生產[4]。護爐前后爐缸FK系統模擬侵蝕對比如圖2所示。

圖2 爐缸FK系統模擬侵蝕對比

2.4 其他措施

2.4.1 提高工長日常操作水平

宣鋼的高爐工長年齡跨度較大，操作水平和理念存在較大的差異，造成三班操作不穩定，易造成爐況波動。因此，通過組織工長學習操作技能，熟悉掌握煉鐵工藝中各環節的操作要點，統一操作思路，加強班次之間的交接與協調，做到“接好上班，交好下班”，為爐況穩定打下了堅實的基礎。

2.4.2 加強出鐵管理

爐前出鐵也是保證高爐穩定順行的重要因素，只有及時打開鐵口，放出爐內渣鐵，才不會發生爐內因渣鐵排放不暢而造成的憋風現象。宣鋼2號高爐共有3個鐵口，采用“兩用一修”的模式。在鐵口的維護上嚴格按照工藝要求操作，即鐵口深度3.0～3.2 m，開口時間10～15 min，單日出鐵爐次15～16次，穩定的出鐵操作為高爐的穩定創造了條件。

2.4.3 加強原燃料篩分

受生產條件所限，宣鋼原燃料在運輸過程中需要經過9條皮帶，約5 km的路程才能達到槽下料倉，運輸路途長，轉運次數多，造成了原燃料粒級變差，粉末增多。為此，要求槽下崗位人員按時查看振動篩的工作情況，及時清理篩網雜物，防止篩網堵塞，提高篩分效率,減少粉末入爐。篩網清理前后的對比如圖3所示。杜絕低料位現象，要求槽下料位不得低于6 m，避免爐料的二次摔打，工長則定期到槽下看料，觀察原燃料質量的變化情況，為高爐操作提供參考。

2.4.4 設備保障

設備的正常運行是高爐穩定順行的根本，是高爐正常生產的重要保障。因此，制定了詳細的高爐設備點檢和維修制度，一是崗位人員按照規定的時間及路線進行點檢，發現問題或者隱患及時聯系檢修人員處理，絕不拖延；二是加快設備維修進度，當設備出現故障需要處理時，及時通知第一責任人和相關人員到場處理，力爭在最短的時間內把設備處理好，減少對爐況的影響。

圖3 篩網清理前后對比

3 生產效果

通過采取以上一系列措施，宣鋼2號高爐的技術經濟指標得到了提高，實現了“高產、優質、低耗、長壽”的綠色煉鐵，歷年指標統計見表6。

表6 2號高爐歷年指標統計

2018年9月15日，第四座熱風爐開始建設，于2018年11月23日正式投入使用，風溫水平得到了提高。風溫提高后，高爐的技術經濟指標得到了顯著的提高。2號高爐2019年1～8月指標統計見表7，由于2019年3月1日～6日計劃檢修7 133 min，2019年7月14日～17日計劃檢修4 202 min，導致高爐利用系數偏低，各項技術經濟指標出現了小幅下滑。

表7 2號高爐2019年1～8月指標統計

4 結語

通過加強宣鋼2號高爐的原燃料管理，通過采取合理的操作制度，加強外圍保障等措施，使高爐的產量水平得到了提高，技術經濟指標得到了明顯的改善，為高爐實現高產低耗做出了貢獻，并在很大程度上抵消了外圍因素帶來的不利影響，同時降低了固體燃料消耗，減少了煙氣的排放量，利于對周邊環境的保護，起到了節能減排的作用。