第20卷第12期 2010年12月中国冶金China M etallurg yV ol.20,N o.12December 2010济钢1750m 3高炉新型无钟炉顶布料技术法泉营, 李传辉, 陈 丽(济南钢铁股份有限公司第二炼铁厂,山东济南250101)摘 要:在不断摸索实践基础上开发出了以 大角度、大角差、大矿批、中心加焦 为核心的新型无钟炉顶布料技术。
通过实施该技术,可提高炉况的稳定性,增强高炉抵抗原燃料波动的能力,稳定高炉气流分布,活跃炉缸工作状态,使高炉的各项经济技术指标明显改善。
关键词:高炉;无钟炉顶;布料技术中图分类号:T F 777 文献标志码:A 文章编号:1006 9356(2010)12 0024 05New Burden Distribution Technical on Bell Less Top in1750m 3BF of JisteelFA Q uan ying, LI Chuan hui, CH EN Li(N o.2Ir on M ill o f Ji !nan I ron and Steel Co.,Ltd.,Ji !nan 250101,Shandong,China)Abstract:Based on continual pr act ice and ex plor ation,the new burden distributio n techno lo gy ,of which the cor e technique is lar ge ang le,larg e ang le difference,larg e batch and cent ral coke char ging ,was dev eloped.As a r esult o f implement ing these measures,the stability of the BF w as boosted,the fluctuation o rig ined fr om bur den mater ial w as decreased,the centr al gas flo w of the BF w as stabilized,the hearth act ive was kept o n,better technical and econom ic indexes o f the BF w ere r ealized.Key words:blast fur nace;bell less to p;burden distr ibut ion作者简介:法泉营(1969∀),男,大学本科,工程师; E mail :yueming289@sin ; 收稿日期:2010 07 151 济钢1750m 3高炉简介济钢二炼铁共有3座高炉,有效容积均为1750m 3,24个风口,2个铁口一侧布置。
采用了烧结矿分级入炉、联合软水密闭循环、砖壁合一薄衬内型、铜冷却壁、无料钟炉顶、卡鲁金顶燃式热风炉、TRT 余压发电等先进技术,自2003年9月,1号1750m 3高炉投产以来,随着对大高炉运行规律的逐渐掌握,操作技术的不断进步,高炉的顺行指数逐年改善,经济技术指标不断提高。
2 技术开发背景济钢1750m 3高炉采用无钟炉顶布料技术,此技术相对钟式炉顶有着布料灵活、降低布料偏析影响、实现高压操作等诸多优点,但对济钢这样一个所有上部调剂理念都是建立在钟式炉顶布料基础上的技术队伍来讲,吸收消化此项技术需要一个过程。
开炉以来,1750m 3高炉工作者一直在分析、研究、探索无钟炉顶的布料规律,通过5年的不断摸索,布料矩阵不断优化。
3 问题分析2007年下半年开始,由于煤炭市场供应紧张,焦炭质量发生了明显的下滑(2007-2008年焦炭M 10变化见图1),二炼铁厂3座1750m 3高炉逐渐表现出不适应,突出表现为气流难于控制,悬料次数增加,风量萎缩,渣皮脱落频繁,炉温难于控制等。
2007年8-12月,1号、2号2座1750m3高炉相继失常,1号1750m 3高炉11月被迫停炉项修,对公司生产系统造成了巨大的冲击。
为解决焦炭质量变差造成高炉运行不稳定的突出矛盾,必须优化高炉的各项操作制度来扭转这种被动局面,而建立一种新的上部布料制度改善高炉煤气流分布迫在眉睫。
高炉气流的不稳定说明现有的装料制度明显不适应目前焦炭质量的变化,所以必须寻找一种新的布料制度来解决这个突出的矛盾,需要从以下几个方面进行分析研究。
第12期法泉营等:济钢1750m 3高炉新型无钟炉顶布料技术图1 2007年1月-2008年9月6、7号焦炭M10变化趋势图Fig.1 Trend of M 10of No.6and No.7coke from Jan.,2007to Sep.,20083.1 中心气流不足且不稳定从2007年8月开始,3座1750m 3高炉明显表现出中心气流不足的现象,中心气流是否强劲主要从炉顶摄像和十字测温来评价,强劲的中心气流应该是从炉顶摄像来看,中心气流范围窄而且气流上升的速度比较快,但从8月开始3座高炉却出现了中心气流肥大和劲头不足的情况,正常的中心气流应该保证十字测温中心点的温度在500~600#,且波动范围在100#以内,但从8月开始十字测温平均温度仅能维持在400~500#,下降了100#,而且波动范围比较大,在200#左右,中心气流不足,使得高炉排碱能力大幅度下降,低于ZnO 的蒸发温度450#,造成碱金属在炉内循环富集,破坏正常操作炉型。
3.2 边缘气流不稳定从2007年8月开始,3座高炉普遍出现炉型难于维持的现象,突出表现在水温差偏高,炉体温度不稳定,渣皮脱落比较频繁,高炉的排碱能力较差,休风时从风口里能够淌出液态锌(见图2),由于碱金属在风口富集,造成风口区组合砖异常膨胀,使中套变形(见图3)、角度上翘,破坏了初始气流的分布。
渣皮的频繁脱落,使高炉频繁出现大的炉凉,由此进一步恶化了炉缸的工作状况。
一系列的连锁反应,打乱了高炉煤气流的正常分布,使得边缘气流始终处于一种不稳定的状态。
图2 风口淌出来的液态锌Fig.2 Liquid zinc run of f through tuyere图3 变形的中套Fig.3 Deformed middle sheath3.3 煤气利用较低由于边缘气流不稳定,造成边缘频繁出现管道行程,甚至出现爆震现象,中心不开、边缘不稳直接造成高炉的煤气利用比较差,仅有45%左右,煤气利用低使得高炉不得不牺牲大量的焦比来维持铁水温度在1500#以上,造成铁水中的w [Si]非常高,在0 6%以上。
焦比的居高不下,使得高炉始终处于超成本的尴尬局面。
鉴于以上3点分析,济钢1750m 3高炉有必要开发一种新型无钟炉顶布料技术来适应高炉自身及原燃料条件发生的变化。
新型无钟炉顶布料技术的理论依据是平台漏斗理论。
该技术在炉喉料面建立边缘平台、中间环带和中心焦堆3个区域,边缘平台宽度在1 2~1 5m,中间环带是指平台末端至中心漏斗的连接斜坡,倾角不大于17∃,否则平台末端炉料频繁向中心滑落,造成料面不稳定,中心焦堆是煤气流的主要通道,其高度一般比边缘平台低1 5m 左右。
改进前无中心加焦料面形状见图4,改进后新型无钟炉顶布料技术的料面形状见图5。
4 新型无钟炉顶布料技术的实施该技术的实施分为5个阶段。
4.1 中心加焦与整体向外平移矿焦角度相结合中心加焦、大角度、大角差、大矿批 为核心的新型无钟炉顶布料技术,由中心加焦、大角度、大角25中国冶金第20卷差、大矿批4个子技术组成,其内部存在着一定的逻辑关系。
此技术的开发与应用首先是基于解决因焦炭质量的下滑造成炉况波动这个突出的矛盾,焦炭质量变差使得高炉中心气流不畅,解决中心气流不畅通成为技术的首要突破点。
从1月开始,率先在2号1750m3高炉将27∃焦炭内推至17∃,炉况明显有所改善,从十字测温看,中心温度由400#上升到500#,中心气流明显比以前显得强劲,但从炉顶成像来看,中心区域气流还是比较肥大不集中,针对此问题,分析认为中心加焦角度在17∃时焦炭仍然碰撞到溜槽,焦炭碰撞溜槽后在下落的过程中继续碰撞4根十字测温杆,使得焦炭在中心分布显得不集中,不能形成一个明显的中心堆包,无矿区不是十分明显。
于是将中心加焦角度由17∃缩小到14∃,很好地解决了这个问题。
17∃中心加焦与14∃中心加焦效果示意图见图6。
将中心加焦的角度内推到14∃以后,由于溜槽在由31∃向14∃倾动的过程中走的距离比较长,部分焦炭布在了31∃到14∃中间的区域,而真正到达中心的焦量只有总焦量的10%左右,10%的焦炭不足以支撑形成中心堆包形成无矿区的技术理念,于是将中心的焦炭圈数由3圈逐渐增加到4 5~5圈,使真(a)17∃中心加焦料流轨迹示意图;(b)14∃中心加焦料流轨迹示意图。
图6 中心加焦角度17∃与14∃料流轨迹对比Fig.6 C omparison of burden f low trajectory betw een17∃and14∃in chute angle under central coke charging正布到14∃位置的中心焦比例达到15%。
4.2 扩大每个挡位的角差实施中心加焦后,由于边缘焦量大幅度减少,使得焦炭不足以在边缘形成一个稳固的平台,造成料面不稳定,探尺工作存在 滑尺的现象,为彻底解决这个问题,从1月13日开始,将矿石最外环角度增加了2∃,最内环角度增加0 7∃,角差由9 3∃扩大到10 6∃,探尺 滑尺的现象明显减少,高炉下料状况明显改善,1月18日将矿石最外环角度增加了1∃,最内环角度减少了0 4∃,角差由10 6∃扩大到12∃,探尺 滑尺的现象基本消除,高炉表现为下料均匀稳定,改进前后的料面形状见图7。
自此大角度、大角差技术思路得以实现。
(a)小角度、小角差料面形状; (b)大角度、大角差料面形状。
图7 小角度、小角差与大角度、大角差料面形状对比F ig.7 Burden surface pro file betw een large angle and large ang le difference and small angle and sma ll angle difference26第12期法泉营等:济钢1750m3高炉新型无钟炉顶布料技术4.3 扩大矿批随着中心加焦、大角度、大角差技术方案的实现,在炉况的日常运行中发现,尽管炉况的稳定性非常好,但消耗比较高,燃料比维持在545~555kg/t 之间,这与2007年1-6月国内同类型先进高炉的差距是比较大的,冷静分析认为采取了中心加焦技术后,建立了中心无矿区由于矿石和焦炭的接触面减少,使得煤气在上升的过程中与矿石发生间接反应率降低,使得大量的煤气没有充分利用白白浪费掉。
