韶钢8号高炉煤气利用率提高实践

陈海林

（宝钢集团广东韶关钢铁有限公司，广东韶关 512026）

韶钢8号高炉煤气利用率提高实践

陈海林

（宝钢集团广东韶关钢铁有限公司，广东韶关 512026）

对韶钢8号高炉提高煤气利用率的途径进行了总结分析。通过优化炉料结构、加强入炉原燃料的筛分工作、稳定送风制度、进行上部调剂等途径合理优化操作参数，煤气利用率有明显改善，高炉抗波动能力提高，顺行周期延长，节能降耗效果较显著。

高炉 煤气利用率 燃料比

宝钢集团广东韶关钢铁有限公司炼铁厂8号高炉（全文简称韶钢8号高炉）投产于2009年10月16日，是韶钢践行节能减排、淘汰落后产能的重要工程项目，公称容积3 200 m3，高炉本体高温区采用多段铜冷却壁，高炉设有4个铁口，2个出铁场，新嘉恒法处理炉渣，并配套4座高温长寿内燃式热风炉，高炉煤气余压透平发电。韶钢8号高炉点火投产后快速达产达效。

高炉煤气利用率是高炉的主要经济技术指标之一，它反映了高炉管理者和操作者对煤气流的调控水平，高炉煤气利用率指标的高低也直接决定了入炉焦比和燃料比的水平。要实现合理高炉煤气流分布规律，需做到两点：首先要保持炉况稳定顺行，控制好边缘与中心两股气流；其次是最大限度地改善煤气利用率，降低焦炭消耗。其途径一方面通过合理控制中心和边缘两股气流，延长煤气流在高炉内的停留时间，从而提高间接还原的比例；另一方面可扩大间接还原区域，降低直接还原度。韶钢8号高炉自开炉以来高炉煤气利用率整体偏低，连年在48%以下，导致焦比偏高，产量不稳定。为解决生产中的实际问题，提高高炉煤气利用率，降低入炉焦比和燃料比，自2012年以来，通过宝钢专家的技术支持和自身的不断摸索与实践总结，逐步形成了结合韶钢现有资源条件的操作制度，使得煤气利用率不断上升，燃料消耗日益下降。目前韶钢8号高炉月均煤气利用率超过49%，吨铁燃料比平均在500 kg以下，最近一年来各项技术经济指标处于较好水平，如表1所示。

表1 韶钢8号高炉最近一年主要技术经济指标

1 提高煤气利用率的途径及措施

1.1 提高精料水平，稳定原燃料质量，优化炉料结构

精料是高炉炼铁的基础，通过提高并稳定原燃料质量，降低粉末入炉，合理优化炉料结构，实现物理性能、化学成分及冶炼性价比合理的料制组成，从而实现优质、高产和低成本冶炼。韶钢在过去很长一段时间，烧结矿的配矿及焦化的配煤一直存在盲区，缺乏计划性和有效监管，成分波动大，质量不稳定。为适应大高炉对原燃料质量稳定性的要求，韶钢通过整合铁前各部门，并不断完善采购与生产的计划性管理，使得原燃料质量的稳定性得到有效保证。

韶钢炼铁所用的炉料主要有自产烧结矿、进口球团矿、海南块矿或进口块矿。因生产经营需要，2013年以来，韶钢8号高炉的炉料结构有较大的变化，其最明显的表现是生矿用量增多，熟料比大幅下降（最大幅度达10%）。炉料结构经过优化调整后如表2所示。

表2 韶钢8号高炉2013年以来炉料结构%

在保证顺行的前提下，通过降低烧结矿和球团矿的质量配比，可有效降低原料成本。实践证明，利用理化性能较好的块矿代替部分球团矿，可在一定程度上缓解低温还原粉化率高的困扰，促进高炉稳定顺行，有利于提高高炉的煤气利用率。

1.1.1 提高焦炭质量

韶钢8号高炉开炉采用的是全6 m焦炉干熄焦，由于受焦炭产量限制，正常生产后需配加9%左右的外购焦炭来满足供需平衡。自产干熄焦质量较稳定，通过优化配煤参数，焦炭指标改善较为明显。近年来，焦炭M40和M10稳定性较好，热强度指标ICR达到24%，SCR都在65%以上水平。生产中通过联合检修等形式，消除停产后自产焦炭不足对高炉带来的影响，为高炉冶炼炉型的稳定提供了有利的保障。自2013年下半年以来，焦炭热强度指标见图1，反应后强度SCR稳定性较好，而反应性指标ICR波动性略为偏大，ICR和SCR均值分别为23.3%、66.2%。

图1 韶钢6 m焦炉焦炭热强度指标走势图

1.1.2 提高烧结矿质量和品位

烧结矿是我国高炉炼铁的主要原料，其质量好坏对高炉生产起着非常重要的作用。通过提高烧结矿品位即可达到提高入炉综合品位的目的，从而降低渣比，改善料柱透气性。高炉渣量大时，炉缸死料柱焦层中炉渣的聚集量增大，对高炉下部初始气流分布和封口气流向中心区的穿透产生较大影响。为此，在保证烧结矿质量的前提下，降低烧结矿中的SiO2含量，则实现了烧结矿品位的提高，可将理论渣比从320 kg/t左右降低到290～300 kg/t，这样不但提高了料柱透气性，也缓解了铁口出渣量大的压力，改善铁口工作状况，促进炉内顺行。

1.2 加强入炉原燃料的筛分工作，减少粉末入炉

韶钢8号高炉所使用的进口块矿和球团矿的入炉总比例日益增大，炉料中单是进口块矿的比例就达12%～17%，尽管在槽下筛分系统增加了生球矿筛及返矿胶带机，但仍无法解决粉末对炉况的干扰，自落式的筛分模式由于落点集中，筛分效果差，在使用过程筛网很快就被粉末泥巴等堵塞，雨季时最突出。针对这种情况，经反复探讨研究，对槽下生球矿筛分系统进行了优化改造，即把传统的自落式给料模式改造为均匀给料的模式。改造后筛分过程给料均匀，筛网利用面积增大，筛分效果明显改善，由于在给料完毕后还能通过空振的形式自动振落筛网粉末，可达到清筛的目的，入炉粉末质量分数长期被控制在5%以内。

1.3 稳定送风制度

风口送风面积是影响鼓风动能的重要因素。韶钢8号高炉风口进风面积自开炉以来经历了由大变小再变大的过程。从生产历程来看，单一地调整进风面积无法达到预期目标，由于边缘气流不稳定，造成炉墙温度不稳定、渣皮易脱落、风压偏高、高炉顺行周期短、易出管道等现象。与宝钢集团同类型高炉对比，韶钢8号高炉无论是鼓风动能还是风速，均属偏低水平，这主要是受制于自身设备等因素影响的结果。为此，寻求适合韶钢8号高炉合理的鼓风动能显得尤为重要。在恢复风口进风面积时，通过采用增加风量和氧量来提高鼓风动能的过程中摸索出了鼓风动能的合理范围为120～125 kJ/s，对应的进风面积为0.441 5 m2，该范围比较适宜8号高炉目前的冶炼环境及炉型。在该范围的鼓风动能冶炼环境下，边缘气流稳定性增强，掉渣皮现象减少，热负荷水平可稳定在8 000 kcal/（m2·h）以内，顺行周期延长。

1.3.1 定风量定风压操作

大高炉对风压风量的波动较敏感，风量风压的稳定对高炉操作者来说无疑是一大利好消息。自2013年下半年以来，通过对韶钢8号高炉风机系统优化改进，在控制程序中植入了定风量、定风压模式，在风机和高炉中控之间通过相对独立的联合控制即可实现风量、风压的稳定调剂，使得对加减风过程的波动控制更加平稳，这对高炉在切换热风炉送风的过程中表现得尤为明显。

1.3.2 脱湿鼓风应用

韶钢炼铁厂所在地区为亚热带，常年平均相对湿度超过70%，由于各个季节温差大，湿度波动对高炉的影响较为明显。根据资料表明，湿度每减少1 g/m3，可降低焦比0.8～1.0 kg/t，采用脱湿技术可降低并稳定鼓风中水分含量，提高高炉燃烧过程的理论燃烧温度，同时在脱湿后，鼓风密度提高，风量增加，风机能耗相应下降。韶钢8号高炉自2013年5月脱湿机投入运行以来，鼓风湿度保持在14 g/m3以下，最低达到6 g/m3，在实际应用中对炉温的控制作用特别突出，为稳定风量及炉缸热制度奠定了基础，使得节焦降耗效果显著。

1.3.3 合理的喷煤比操作

.韶钢8号高炉喷吹煤为混合煤，其组成主要是无烟煤和烟煤，其配比组成是经多次攻关试验得来的结果，其中烟煤的比例相对要高一些。曾经追求高喷煤比的经验表明，在高煤比状态下，炉况稳定性较差，而其经济性体现得也较小，故目前主要以整体炉况顺行为主，煤比基本稳定在145 kg左右，可挖掘的空间也有待尝试，但在目前的煤比状态下，其煤气利用率对高炉燃料比的影响显而易见。根据表1数据得出的燃料比与煤气利用率的趋势图见图2，从图2中可看出，煤气利用率与燃料比有着较明显的反比关系，可见煤气利用率的提高对节能降耗作用比较明显。

图2 燃料比与煤气利用率走势图

1.4 上部调剂

1.4.1 矿石批重的选择

焦批重量增大，在炉腰位置的焦层厚度增加。由此可知，在相应增大矿石批重的情况下，边缘和中心气流都受抑制，有利于降低煤气流速，增大压差，进而提高煤气利用率。在实际生产中，批重的选择仍需根据不同时期原燃料水平等因素确定。2011—2012年，在熟料比高，品位高，渣比低的情况下，因生产需要，熟料比曾一度高达93%，对应矿石批重高达98 t，当熟料比低于85%时，风压及压差等上升较明显，能够维持的批重常常在92 t左右，因此，矿石批重的选择范围主要介于90～98 t之间。

1.4.2 装料制度的确定

8号高炉采用多环螺旋由外向内的布料模式，根据全风状态下的压量关系及鼓风动能水平，可知风机能力略显不足，为了量身打造一个适合8号高炉风机能力水平的装料制度，曾经尝试了多种布料模式，寻求理想的中心和边缘气流比及确认径向矿焦比分布对气流的影响，以缩小中心漏斗，拉宽边缘平台，为稳定煤气流、提高煤气利用率和顺行创造条件。布料矩阵的变动主要以炉料结构调整和顺行状况确定，在微调情况下常以料流调节阀开度来进行纠偏。不同时期的装料制度和风口配置如表3所示。

表32011年至2014年韶钢8号高炉主要风口规格与布料参数

1.4.3 高压操作的合理上调

高压操作是实现高炉高效化的重要手段，提高炉顶操作压力可以降低炉内煤气流速，使煤气与料层充分接触而提高煤气利用率，促进间接还原发展。在保证合适风量的前提下，适时提高炉顶压力其作用要明显得多。目前对于8号高炉的操作，在风量达到5 800 m3/min的情况下，及时将顶压由208 kPa提高到216 kPa的水平，对于稳定煤气流，降低炉内压差，提高煤气利用率有一定的改善作用，同时高温区渣皮频繁脱落的现象也明显减少。

2 结语

通过以上途径，不断优化工艺参数和改善工况条件，大大提高了韶钢8号高炉炉况稳定性和抗波动能力，高炉顺行周期延长，煤气利用率逐月改善，目前已稳定在50%的水平，燃料比基本控制在500 kg/t以下，创历史最好水平，期间积累的大量经验数据也为今后攻关方向的选择提供了很好的基础依据。

（编辑：胡玉香）

Practice of Gas Utilization Improving in No.8 BF at SISG

CHEN Hailin
（Baosteel Group Guangdong Shaoguan Iron&Steel Co.,Ltd., Shaoguan Guangdong 512026）

The gas utilization improving way in No.8 BF at SISG is summarized and analyzed.Through the optimization of burden structure,strengthening of original fuel screening work,the stability of air supply system,upper adjustment and reasonable approach to optimizing the operation parameters,the gas utilization rate and anti fluctuation ability of blast furnace are improved obviously,and direct cycle is extended with remarkable energy saving effect.

blast furnace,gas utilization ratio,fuel ratio

TF542

A

1672-1152（2016）06-0077-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.06.28

2016-11-01

陈海林（1981—），男，助理工程师，于宝钢集团广东韶关钢铁有限公司炼铁厂从事高炉操作工作。