1号高炉大喷煤生产实践
张海峰祝和利林俊贤
（炼铁厂）
摘要：总结在1号高炉使喷煤比达到160kg/t时的精料、高风温、富氧、调整装料制度等措施。
关键词：喷煤；精料；高风温；装料制度；炉况
PCI Operation for No.1Blast Furnace
ZHANG Hai-feng ZHU He-li LIN Jun-xian
（Ironmaking Plant）
Abstract：The measures,such as the beneficiated material,the high blast temperature,the oxygen-en－richment system and charging system adjustment,took to achieve the PCI ratio of160kg/t for No.1Blast Furnace were introduced.
Key Words：PCI；Beneficiated Material；High Blast Temperature；Charging System；Furnace Con－dition
表1柳钢1号高炉开炉以来主要经济技术指标
日期平均日产
/t·d-1
入炉品位
/%
入炉焦比
/kg·t-1
煤比
/kg·t-1
富氧率
/%
炉顶压力
/MPa
平均风温
/℃
休风率
/%
煤气利用
/%
2008年410255.842610411811135 2.8518.9
2009年1~10月478557354160 2.02051175 1.8920.2
1前言
炼铁系统的能源消耗约占整个钢铁流程的70%，高炉生产中降低焦比、燃料比是降低成本的核心，依据我国的国情，大喷煤是高炉降低成本的主要法宝[1]。随着1号炉喷煤工艺的不断完善，炼铁厂组织了喷煤攻关，喷煤比逐步向180kg/t靠近。实践证明：通过精料、富氧、高风温等合理的措施，可以使喷煤比等各项经济指标不断进步。自开炉以来1号炉的经济指标见表1。
2精料措施
2.1提高入炉品位
提高入炉品位是提高利用系数、降低渣量、降低燃料比、优化高炉综合指标的基础。随着喷煤比的提高，矿焦比增加，高炉透气性变差，提高原料的质量尤其重要。自2008-12以来烧结厂逐步加大进口富矿的使用量，严把生石灰质量关，通过优化烧结工艺使烧结矿质量进一步提高，烧结品位由52.5%提高到55.3%，FeO
作者：张海峰，男，钢铁冶金硕士研究生学历，工程师，现在高炉车间从事生产管理工作，任炉长助理。
表2
干熄焦炭性能
%
M 40M 10CSR CRI S 84.5
6.8
61
30
0.067
表3
煤粉质量
%
M
C A V S 1.0
75
12
13.3
0.42
为7.4%～8.0%，转鼓指数（+6.3mm ）为75%。球团系统通过配40%俄罗斯精粉、控制膨润土的加入量，严把造球质量关等措施改善球团矿质量，球团品位由60.5%提高到63.5%，SiO 2为5.2%～6.5%，抗压强度不小于2300牛/个。2.2
提高燃料质量
随着喷煤量不断提高，大部分焦炭的发热剂、还原剂功能逐渐被煤粉代替，而焦炭的骨架作用变得更加重要，焦炭质量的好坏成为决定高炉喷煤的主要因素之一，特别是提高焦炭热性能，确保高炉中下部的透气性和透液性。1号高炉焦炭为五焦（干熄焦）和六焦（湿焦）生产。2009年1～3月逐步加大干熄焦的入炉比例（干熄焦70%+30%湿熄焦），干熄焦炭性能见表2。
重视喷吹煤粉的质量，在喷煤比＞145kg/t 时，通过喷50%进口澳煤、煤粉粒度（
0.074mm ）比例＞60%等措施来提高风口煤粉燃烧率，提高置换比。2009年喷吹煤粉主要质量见表3。其质量不足点是煤粉挥发份较低，对提高燃烧率不利。
2.3优化炉料结构
提高球团矿的配比（烧结矿68%+球团矿
27%+生矿5%）。球团矿的常温抗压强度（一般应大于2000牛/个）都可以满足高炉冶炼要求。在高煤比条件下，增加球团矿比例，可以改善高炉透气性和降低渣量[2]。柳钢所用球团均是自产，随着部分高炉的限产，球团矿产量有较大富余，为提高球团配比提供了良好条件。2.4
加强入炉原燃料的管理
烧结矿仓采用悬臂筛网振动筛，通过加风
流板扩大有效面积。为减小料层厚度，采用3个仓同时振，开小料仓斗门，在不影响上料的情况下，尽可能延长振动时间；加强筛网的清理（每班必须清理3次
）；尽量减少入炉粉末。3使用高风温
高风温是高炉实现大喷煤的关键因素之一。喷煤后，理论燃烧温度降低，需对风口理论燃烧温度进行补偿，热风温度每升高l00℃，炉缸理论燃烧温度升高60℃，允许多喷煤粉30～40kg/t
[3]
。1号炉采用4座大型球式热风炉供
风，设计风温1150～1250℃。球式热风炉较其它热风炉具有：（
1）蓄热面积大；（2）从传热学角度分析，气流在球床中的通道不规则，多呈紊流状态，有较大的热交换能力，热效率较高，易于获得高风温。这为高炉大喷煤提供了有力条件。现1号炉月平均风温达到1180℃。随着高炉强化冶炼，煤气利用率逐步提高，高炉煤气中CO 含量22%，仅用高炉煤气烧炉已不能满足高炉需求，柳钢决定采用混入焦炉煤气进行富化。
4高炉操作
4.1鼓风动能选择
合适的鼓风动能有利于炉缸工作均匀活跃，
使初始煤气流分布合理，确保炉况稳定顺行，有利于取得良好的技术指标。随着原燃料质量的提高，1号高炉采取以中心为主的气流分布，逐渐缩小风口以提高鼓风动能，2009年1～3月由于无小风口，采用21个Φ130mm +5个Φ135mm 风口生产，明显鼓风动能不足，为保证炉缸的活跃性，一直堵一个风口生产，产量维持在5100～5300t/d 。为了满足喷煤量的增加及炉缸活跃而均匀，4月进行调整风口（19个Φ130mm+7个Φ125mm ），开始全开风口生产，保证标准风速230m/s ，鼓风动能＞85kJ 。4.2装料制度的选择
以发展中心装料制度，调整过程本着“先
疏后压”方针。装料制度由P3836343230
23321
K403734322028 222222→P3936343230
22222
K403734322816
222221
→P4038353331
12222
K403734322816
222222
，但第一次调整过程以失败告终。这是由于在喷煤量增大后才开始调整制度，调整滞后，造成了部分冷却板漏水，炉型发生改变，高炉出现风压偏高、不顺等现象，并被迫将煤量退回。原因分析：（1）喷煤比＞160kg/t 后由于未及时疏导中心，边缘气流增大较多（见图1），超出边缘温度平均在300℃以上。（2）煤粉进入回旋区后，由于边缘发展，煤粉很快随气流被吹出，边缘高速煤气流夹带着煤粉将冷却板刷烂。（3）根据干法除尘灰测定，当喷煤比＞150kg/t除尘灰中含碳量达到30%以上，说明煤粉的燃烧率较差。这是由于边缘发展后，缩短了煤粉燃烧的距离。因此高炉在大喷煤后，必须采用发展中心的煤气流分布，增加煤粉燃烧的行程，从而提高燃烧率。
4.3富氧量
在大喷吹情况下，炉腹煤气量增加，单位截面积通过的煤气量增大，如果上部炉料的透气性变差时将导致炉况不顺，风压升高。为此，可以通过提高富氧量来减少鼓风量，从而减少炉腹煤气量来改善和稳定高炉操作。1号高炉煤比﹥150kg/t，炉腹煤气量明显增加到5800m3/ min，阻力系数增加从4.0～4.3；高炉通过定风量操作，风量维持在≯4150m3/min；增加富氧量，富氧量＞5000m3/h，从而降低炉腹煤气量并维持在5700m3/min，煤气阻力系数为4.2。另一方面富氧有助于理论燃烧温度，补偿煤粉分解耗热，提高煤粉的燃烧率。富氧对高炉喷煤肯定是有利的，但需考虑成本。
4.4煤枪管理
高炉均匀喷吹煤粉会使高炉各风口的鼓风动能一致、炉缸热量分配均匀、高炉生产顺行和喷煤量提高，进而提高煤焦置换比。因此加强煤枪的管理：（1）将煤枪Φ18mm增加到Φ20mm，在煤枪不发散情况下尽量插浅，有助于延长煤粉燃烧区间；（2）配管工必须每小时看1次风口，减少堵枪和磨风口，保证全风口喷煤。
4.5加强出铁管理
由于受150t转炉生产配套的装罐制度限制，1号高炉经常有渣铁出不净现象。渣铁能否及时排出是影响煤比提高的一个重要环节，未燃煤粉粘附在渣中，进一步恶化下部的透气性，造成高炉憋风，风压升高。另外高炉仅设计2个铁口，每月都会有单面出铁情况；这就需要炉前操作者有着较高素质和过硬的技术，并且加强炮泥等原料的质量管理。
5成本分析
高炉富氧大喷吹时，不仅要从技术角度考虑，更重要的是成本核算。增加喷煤量目的就是以更多的廉价煤代替昂贵的焦炭，但同时也增加了不少支出费用，如：提高焦炭质量购入的性能好的焦煤；提高喷吹和燃烧率，购买低灰分进口煤；增大富氧及提高风量所支付的动力费用等需进行成本核算。1号炉所用焦炭单价为1607.51元/吨，，混合喷吹煤粉单价为1000元/吨，氧气单价0.33元/立方米，富氧率2%。喷煤比从150kg/t提高到160kg/t时，焦比下降7kg/t，吨铁增加氧量5.3m3/t，经计算每吨铁可以节约0.5元，另外还应考虑到高炉富氧将导致高炉煤气发热值升高带入的效益[5]。
6结语
（1）高炉的稳定顺行是实施大喷煤的前提条件，如果没有了稳定顺行，无从谈起大喷煤
（上接第8页）高烧结矿的转鼓强度，改善其他烧结指标有良好的作用。
（3）Al2O3/SiO2＜0.4是形成强度好的铁酸钙的必要条件，为提高烧结矿的转鼓指数，必须控制含Al2O3较高的矿石的配用量，使烧结矿的Al2O3含量＜2.0%，保证铁酸钙的生成条件。
（4）在烧结厂原料条件下，烧结矿中的MgO含量超过2.30%时，烧结矿的转鼓强度指数下降，成品率、粒度组成、固体燃料消耗等指标也恶化，因此应该控制烧结矿的MgO为2.00%～2.30%。
（5）随着碱度R的逐步上升，烧结矿转鼓强度、利用系数、成品率、返矿率、＜10mm粒级比例、固体燃耗各指标均随之明显改善。但R 的提高也不能无限提高烧结矿转强度等指标，由试验结果可以看出，在现有的原料条件下，烧结矿的R控制在2.00～2.30倍是可行的。
（6）在烧结厂原料及工艺条件下，烧结矿的FeO含量过低，则转鼓指数、成品率下降，＜10mm粒级含量上升；FeO含量过高则利用系数和转鼓强度等同样下降，因此将FeO控制在7.5%～8.5%是最合适的。
（7）随着返矿配比的增加，烧结料层透气性改善，烧结速度变快，高温保温时间短，除利用系数逐步上升外，烧结矿转鼓强度、＜10mm 粒级比例、成品率、返矿率、固体燃耗等都随着返矿配比的增加而变差。因此控制高炉返矿率（外返矿率）＜15%，使烧结内外返矿率之和＜40%，才能保证烧结过程的稳定。
（8）综合上述各种影响烧结矿强度的因素，我们认为在目前有原料及工艺条件下，应尽可能将澳大利亚麦克粉、扬迪粉等褐铁矿的配用量控制在30%以内；磁铁矿最好配用15%～20%；控制高Al2O3的矿石配比，使烧结矿的Al2O3/SiO2＜0.4；烧结矿的MgO、FeO分别控制在2.0%～2.3%和7.5%～8.5%；烧结矿的碱度值为2.0～2.3倍；控制高炉槽下返矿（外返矿）率＜15%，使内外返矿率之和＜40%。满足上述条件，则烧结矿的转鼓强度会保持在较高水平。其它的技术经济指标也较好。
工作。
（2）随着高炉强化冶炼，焦炭层厚度不断变薄，透气性变差，提高干熄焦比例来提高焦炭热性能，从而提高高炉中下部透气性和透液性。
（3）提高原料品位、强度等从而降低渣量（渣量约为350kg），提高烧结矿和球团矿在块状带的强度，有利于保证上部的透气性。
（4）加强入炉原料的管理，加强筛分系统的管理和改造，采用陶瓷制棒条筛。在上料能力允许的情况下，尽可能延长筛分时间，确保入炉原料的粒度。
（5）采用球式热风炉使高风温得到了保证，高炉使用月平均风温1180℃。
（6）通过上下部调剂，下部逐渐缩小风口面积，上部必须采用发展中心的装料制度，从而保证炉缸的均匀活跃及增加煤粉的燃烧行程，提高煤粉燃烧率。
（7）加强煤枪改造和管理，尽量采用粗煤枪，在保证煤粉不发散时，尽可能插浅，以增加煤粉的燃烧行程，提高燃烧率。
（8）在采取精料等措施后来提高喷煤比，应定期全面进行成本核算，确保喷吹后得到好的收益。
参考文献
1周渝生，项钟庸.高炉实现合理喷煤比的技术分析.中国金属导报，2009，（4）2项仲庸.高炉设计——
—炼铁工艺设计理论与实践.北京：冶金工业出版社，2007 3周传典.高炉炼铁生产技术手册.北京：冶金工业出版社，2002
4王维兴.提高喷煤比的技术措施.中国金属导报，2009，（12）
5焦刚.富氧对炼铁的影响.中国金属导报，2009，（4）
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