萊鋼3 200 m3高爐降低生鐵成本操作實(shí)踐

弭希雨

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼煉鐵廠，山東 萊蕪 271104)

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萊鋼3 200 m3高爐降低生鐵成本操作實(shí)踐

弭希雨

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼煉鐵廠，山東 萊蕪 271104)

在目前國(guó)內(nèi)嚴(yán)峻的鋼鐵形勢(shì)下，萊鋼3 200 m3高爐加強(qiáng)爐內(nèi)操作，通過(guò)采用一系列操作手段(如大礦批的應(yīng)用、提高風(fēng)溫、高壓操作及低硅冶煉等)，加強(qiáng)工藝技術(shù)管理(如加強(qiáng)爐芯監(jiān)測(cè)，保持爐缸均勻活躍；加強(qiáng)管控模式，平穩(wěn)過(guò)渡外界原燃料變化)，配加經(jīng)濟(jì)爐料，建立高渣比操作模型，利用煙煤混噴技術(shù)，進(jìn)一步提升煤比，采取降低燃料比等措施，使生鐵成本不斷降低，實(shí)現(xiàn)了生鐵低成本、科學(xué)經(jīng)濟(jì)冶煉。

萊鋼；高爐；降低燃料比

萊鋼3 200 m3高爐采用PW無(wú)料鐘爐頂技術(shù)、旋風(fēng)除塵器、INBA法渣處理、全干法除塵、銅冷卻壁軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)和克萊德噴吹等十幾項(xiàng)國(guó)內(nèi)外煉鐵新技術(shù)、新工藝，于2010年3月16日開爐投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了48 h全風(fēng)，3 d噴煤，4 d利用系數(shù)達(dá)到2.0，高效的日達(dá)產(chǎn)記錄開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)同類型高爐的先河，并于2010年4月18日順利實(shí)現(xiàn)月達(dá)產(chǎn)。自開爐投產(chǎn)以來(lái)，爐況保持了長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。進(jìn)入2011年下半年，國(guó)內(nèi)鋼鐵形勢(shì)嚴(yán)峻，萊鋼3 200 m3高爐通過(guò)不斷提高操作水平和加強(qiáng)精益管理管控模式，在外界原燃料變化的情況下，取得了燃料比下降到515 kg/t，煤比提高到170 kg/t以上的好成績(jī)，降低生鐵成本效果顯著。

1　具體措施

1.1配加經(jīng)濟(jì)爐料

萊鋼3 200 m3高爐從開爐以來(lái)采取配加經(jīng)濟(jì)爐料的模式。經(jīng)濟(jì)爐料的特點(diǎn)之一是綜合品位低。萊鋼3 200 m3高爐綜合入爐品位長(zhǎng)期保持在55%～56.5%，最低時(shí)月平均入爐品位下降到54.8%，理論渣比約為400 kg/t(見表1)。為了確保在高渣比冶煉條件下爐況保持長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，通過(guò)采取高渣比冶煉下對(duì)布料制度的調(diào)整，優(yōu)化操作參數(shù)和送風(fēng)參數(shù)，加強(qiáng)出渣出鐵基礎(chǔ)管理等技術(shù)措施，建立了高渣比操作管控模式，使萊鋼3 200 m3高爐自開爐以來(lái)保持了長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。高渣比操作模型的建立對(duì)實(shí)現(xiàn)高爐高效、低耗冶煉有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，適應(yīng)了萊鋼原燃料變化情況；因此，經(jīng)濟(jì)爐料的配加取得了很好的效益。

表1　2010年品位及理論渣比變化表

1.2應(yīng)用大礦批

萊鋼3 200 m3高爐開爐以后，同年5月，對(duì)布料制度進(jìn)行了調(diào)整，燃料比降低，在6月、7月，爐況接收風(fēng)量能力增強(qiáng)，風(fēng)量增加到6 000 m3/min，冶煉強(qiáng)度提高，爐況表現(xiàn)為銅冷卻壁溫度波動(dòng)大，尤其爐腹部分的溫度波動(dòng)最大，溫度曲線呈鋸齒狀變化，風(fēng)壓波動(dòng)大，爐溫波動(dòng)大，燃料比也因此升高，爐況的穩(wěn)定性和抗波動(dòng)能力下降；因此，應(yīng)進(jìn)一步研究應(yīng)用大礦批技術(shù)來(lái)改善煤氣流的分布，提高煤氣利用率，降低消耗，增強(qiáng)爐況的穩(wěn)定性和抗波動(dòng)能力，采用塊狀帶爐料“整流”技術(shù)、中心焦量的控制技術(shù)、經(jīng)濟(jì)爐料條件下應(yīng)用大礦批生產(chǎn)的爐缸液面控制技術(shù)以及優(yōu)化送風(fēng)制度、關(guān)鍵工藝參數(shù)定量化控制等大礦批生產(chǎn)的技術(shù)措施。礦批重由投產(chǎn)初期的87.5 t逐步擴(kuò)大到現(xiàn)在的105～115 t，并且爐況保持長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。

1.3提高風(fēng)溫

高風(fēng)溫技術(shù)是高爐強(qiáng)化冶煉和降低焦比的重要技術(shù)措施之一，可以改善高爐下部熱制度，提高能源利用率。萊鋼3 200 m3高爐采取4座俄羅斯卡魯金式頂燃式熱風(fēng)爐。熱風(fēng)爐燒爐是高爐高風(fēng)溫的基礎(chǔ)。為了提高送風(fēng)溫度，采取了高效燃燒、高性能耐材、廢氣預(yù)熱、調(diào)配最佳空燃比和自動(dòng)燒爐，加強(qiáng)對(duì)熱風(fēng)工燒爐過(guò)程的管理等技術(shù)措施，滿足了高爐使用高風(fēng)溫的需求。高爐接受高風(fēng)溫是最終實(shí)現(xiàn)高風(fēng)溫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，風(fēng)溫提高后，煤氣體積膨脹，風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能增加，高爐爐缸溫度上升，理論燃燒溫度升高，若超過(guò)一定限度會(huì)造成高爐難行。為確保高爐使用高風(fēng)溫，重點(diǎn)改善原燃料條件，滿足“精料”要求，通過(guò)噴煤、富氧等手段控制理論燃燒溫度約為2 280 ℃。通過(guò)調(diào)整裝料制度和送風(fēng)制度，調(diào)整煤氣流分布，改善高爐透氣性，保證爐況的穩(wěn)定順行，從而達(dá)到高爐使用高風(fēng)溫，提高煤比和降低焦比的目標(biāo)。目前，萊鋼3 200 m3高爐風(fēng)溫達(dá)到了送風(fēng)初期1 250 ℃，平均風(fēng)溫約為1 220 ℃的目標(biāo)。

1.4高頂壓操作

高頂壓操作能提高高爐透氣性，增加鼓風(fēng)量，提高冶煉強(qiáng)度，促進(jìn)高爐順行，從而增加產(chǎn)量，降低焦比。據(jù)統(tǒng)計(jì)，頂壓每提高10 kPa，可增產(chǎn)1.2%～2.0%，降低焦比5～7 kg/t。頂壓升高，強(qiáng)化冶煉的效果有減少趨勢(shì)。近年來(lái)，隨著噴吹燃料技術(shù)的發(fā)展，高風(fēng)溫的應(yīng)用，以及焦比大幅度降低，引起料柱結(jié)構(gòu)、高爐內(nèi)化學(xué)和流體力學(xué)方面發(fā)生了一系列變化，這就更加需要實(shí)行高壓操作來(lái)保證高爐順行，促進(jìn)降低燃料消耗。萊鋼3 200 m3高爐經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間摸索，確定了頂壓與風(fēng)量的匹配系數(shù)為0.036～0.038，根據(jù)高爐的接受風(fēng)量能力和風(fēng)速鼓風(fēng)動(dòng)能的大小，分別取上限和下限。頂壓由開爐初期的215 kPa，提升到現(xiàn)在的225～230 kPa。

1.5進(jìn)行低硅冶煉

冶煉低硅生鐵是增鐵節(jié)焦的一項(xiàng)技術(shù)措施。煉鋼采用低硅鐵水，可減少渣量和鐵耗，縮短冶煉時(shí)間，獲得顯著經(jīng)濟(jì)效益，而高爐生產(chǎn)硅含量每降低0.1%，可降低焦比4～6 kg/t；因此，萊鋼3 200 m3高爐從開爐初期就要求生產(chǎn)低硅生鐵。開爐以來(lái)月平均硅含量見表2。

表2　開爐以來(lái)月平均硅含量

2　加強(qiáng)管控模式，保持爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行

2.1加強(qiáng)爐芯溫度監(jiān)測(cè)，保持爐缸均勻活躍

送風(fēng)制度、熱制度和原燃料條件的變化都會(huì)引起爐缸工作狀態(tài)的變化。熱制度直接反映了爐缸工作的熱狀態(tài)，冶煉過(guò)程中充足而穩(wěn)定的爐溫，能體現(xiàn)出爐缸的均勻活躍程度，是保證高爐穩(wěn)定順行的基本前提，過(guò)低或過(guò)高的爐溫都會(huì)導(dǎo)致爐況不順。高爐爐缸死料柱內(nèi)粉焦比例升高，高爐狀態(tài)變差，爐缸透液性和活性下降。焦炭熱強(qiáng)度下降導(dǎo)致焦炭粉化加重，死料柱內(nèi)粉焦量增多，爐底溫度降低，側(cè)壁溫度升高。

萊鋼3 200 m3高爐爐缸爐底采用的是俄羅斯?fàn)t缸在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)萊鋼經(jīng)濟(jì)爐料下渣比高、爐渣難出凈的情況，在日常的操作管理中加強(qiáng)對(duì)爐芯溫度的監(jiān)測(cè)來(lái)判斷爐缸活躍性。萊鋼3 200 m3高爐將鐵水溫度視為日常管理的重點(diǎn)，要求下渣后鐵水物理熱>1 510 ℃，堵口前鐵水物理熱>1 520 ℃。將鐵水硅含量控制在0.35%～0.50%，以鐵水溫度為依據(jù)平衡上下限，保證鐵水物理溫度充足。爐缸不活躍期間將鐵水硅含量控制在0.45%～0.55%，下渣后鐵水溫度提高到1 515～1 520 ℃，增加爐缸熱儲(chǔ)備，保證爐缸工作均勻活躍，從而達(dá)到高爐優(yōu)質(zhì)、低耗、長(zhǎng)壽的目的。

2.2加強(qiáng)超前管控模式，平穩(wěn)過(guò)渡外界原燃料變化

大型高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行的前提是原燃料的穩(wěn)定，因此，保持爐缸活躍至關(guān)重要。爐缸不活躍甚至爐缸堆積時(shí)，會(huì)造成高爐指標(biāo)嚴(yán)重下降，爐芯溫度降低，側(cè)壁溫度升高。回旋區(qū)和爐缸死料柱內(nèi)的焦炭保持大粒度、少粉末是決定性條件，關(guān)鍵是焦炭冷熱強(qiáng)度好，粒度均勻；但是萊鋼地處魯中山區(qū)，缺乏優(yōu)質(zhì)焦煤資源，大量焦煤需從山西、內(nèi)蒙等地購(gòu)買，因此焦煤從數(shù)量及質(zhì)量上均難以控制。而在高爐進(jìn)行大噴煤冶煉過(guò)程中，煤粉代替了部分焦炭作為發(fā)熱劑、還原劑后，焦炭作為料柱骨架的作用就顯得尤為重要，對(duì)焦炭強(qiáng)度的要求就越高。焦炭灰分高，不僅使固定的碳含量降低，而且灰分在煉焦過(guò)程中不能熔融，對(duì)焦炭中各種組織的粘結(jié)不利，使其裂紋增多，強(qiáng)度降低?；曳峙c焦質(zhì)的膨脹性不同，在高爐內(nèi)加熱后，灰分顆粒周圍產(chǎn)生裂紋，使焦炭碎裂、粉化[1-2]。受此影響，萊鋼3 200 m3高爐使用的焦炭熱強(qiáng)度偏低且波動(dòng)較大。在正常情況下，使用的焦炭CSR應(yīng)>65%，面對(duì)原燃料幾次大幅度波動(dòng)帶來(lái)的難題，高爐操作技術(shù)人員進(jìn)行了研究，先后總結(jié)、提煉，形成了“大比例配加水熄焦條件下高爐操作管控模型”，實(shí)現(xiàn)了外界條件影響下的高爐平穩(wěn)過(guò)渡。例如，2011年12月7—9日，焦炭因配煤出現(xiàn)問(wèn)題，連續(xù)3 d CSR均<60%，高爐立即啟動(dòng)“焦炭質(zhì)量下降條件下高爐操作管控模型”，根據(jù)焦炭反應(yīng)后熱強(qiáng)度及時(shí)調(diào)整焦比，不但爐況沒(méi)有出現(xiàn)大的波動(dòng)，而且當(dāng)焦炭質(zhì)量恢復(fù)正常時(shí)高爐負(fù)荷也迅速恢復(fù)到位，實(shí)現(xiàn)了高爐在外界原燃料變化情況下的平穩(wěn)過(guò)渡，為高爐的高效化、低成本冶煉提供了支撐。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后，萊鋼3 200 m3高爐的生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表3。

表3　原料優(yōu)化后萊鋼3 200 m3高爐的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

2.3采取煙煤混噴技術(shù)，進(jìn)一步提升煤比

無(wú)煙煤中配入一定比例的煙煤后，使混合煤的可磨性好，制粉能力得以提高，可降低磨煤能耗，提高噴煤量和煤比。自2011年11月開始，萊鋼3 200 m3高爐試驗(yàn)了煙煤混合噴吹。為保證噴吹安全，噴煤和高爐車間制定了嚴(yán)密的操作規(guī)范，規(guī)定每次混入的比例為20%，采取混噴煙煤前保持爐況穩(wěn)定順行。由于煙煤著火點(diǎn)較無(wú)煙煤低，噴吹過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制溫度、氧量及制粉粒度，以保證噴吹安全。制粉溫度控制在300～380 ℃，中速磨出口溫度控制在98～100 ℃；嚴(yán)格控制制粉系統(tǒng)含氧量，入磨前控制在6%，布袋收粉前控制在8%。通過(guò)優(yōu)化操作，高爐穩(wěn)定順行，操作指標(biāo)得到了有效改善。幾次混噴后，爐況較穩(wěn)定，風(fēng)壓略有上升，燃料比和混噴前相差不大，而煤比由原來(lái)的155 kg/t提升至170 kg/t，爐況保持長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，進(jìn)一步降低了生鐵成本，實(shí)現(xiàn)了低成本、科學(xué)經(jīng)濟(jì)冶煉。采用煙煤混噴后，萊鋼3 200 m3高爐的生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表4。

表4　煙煤混噴后萊鋼3 200 m3高爐的生產(chǎn)數(shù)據(jù)

3　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析，可以得出如下結(jié)論。

1)在萊鋼現(xiàn)階段生產(chǎn)條件下，渣比偏高，應(yīng)盡可能穩(wěn)定鐵口工作，力爭(zhēng)及時(shí)出凈渣鐵。

2)高爐生產(chǎn)節(jié)能降耗是今后煉鐵發(fā)展的趨勢(shì)，萊鋼3 200 m3高爐在降低生鐵成本生產(chǎn)實(shí)踐中取得了一定的成就，在低硅冶煉以及提升煙煤混噴比例等方面還有一定的提高潛力。

[1] 周傳典. 高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,2002.

[2] 趙善陽(yáng).降低高爐入爐焦比的研究與應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝,2014(7):97-98.

責(zé)任編輯鄭練

Operation Practice to Reduce the Cost of Pig Iron of 3 200 m3Blast Furnace of Laiwu Steel

MI Xiyu

(The Section Steel Ironmaking Plant of Laiwu Iron and steel Group Corporation, Laiwu 271104, China)

Laiwu steel 3 200 m3blast furnace is taken seriously in the grim situation of iron and steel by strengthening the furnace in operation such as large ore batch application, increasing blast temperature, high voltage and low silicon smelting, and operating means. By strengthening technology management such as strengthening the monitoring of the stove core, maintaining uniformity and activity of hearth; strengthening control mode smooth transition outside raw and fuel material change; adding economic burden, establishing the high slag operation model; taking bituminous coal mixed injection technology to further enhance the coal ratio, reducing fuel ratio, pig iron cost decreases, and the pig iron of low cost scientific economic smelting.

Laiwu steel, blast furnace, decreasing fuel ratio

TF 543

B

弭希雨(1979-)，男，工程師，主要從事煉鐵工藝技術(shù)等方面的研究。

2015-10-22