李海斌， 高志軍， 呂國明
（山西建龍實(shí)業(yè)有限公司， 山西 運(yùn)城 043801）
摘 要：分析山西建龍實(shí)業(yè)有限公司 5 號爐提高煙煤比例的意義，敘述提高煙煤比例的措施，并通過加強(qiáng)高爐爐缸狀態(tài)預(yù)判和處理、強(qiáng)化爐前出鐵管理及設(shè)備管理、實(shí)施技改優(yōu)化，使作業(yè)率大大提高，最終使高爐指標(biāo)得到優(yōu)化，降低了生鐵成本。生產(chǎn)實(shí)踐證明，鐵前低成本管控措施得當(dāng)，實(shí)踐成果可供同類型企業(yè)借鑒，且后續(xù)還將持續(xù)研究高爐降本、降耗途徑。
關(guān)鍵詞：降本；提高；煙煤比例；快速恢復(fù)；出鐵；休風(fēng)率
0 引言
山西建龍實(shí)業(yè)有限公司 5 號爐爐容 1 080 m3 ，南北雙鐵口，公司結(jié)合市場情況與北京科技大學(xué)合作，于 2022 年 2 月 15 日開展 10 號爐提高煙煤比例（55%→60%→65%→75%→80%→100%）試驗(yàn)，取得了成功，并在 5 號爐進(jìn)行同步推廣，效果達(dá)到預(yù)期值。通過加強(qiáng)高爐爐缸狀態(tài)預(yù)判和處理、強(qiáng)化爐前出鐵管理、強(qiáng)化設(shè)備管理、實(shí)施技改優(yōu)化，使生產(chǎn)作業(yè)率提高，高爐指標(biāo)得到優(yōu)化，生鐵成本有效降低，控制措施得當(dāng)，可供同類型企業(yè)借鑒。
1 提高煙煤比例效益
國內(nèi)煤炭資源的分布情況：煙煤占 73.3%，無煙煤占 7.9%，褐煤占 6.8%，其他煤種占 11.6%。隨著高爐噴吹無煙煤資源日趨緊張，煙煤與無煙煤差價明顯。截至 2022 年 7 月，煙煤平均價格為 1 517.2 元 /t，無煙煤價格 1 805.4 元 /t，平均相差 288 元 /t，最高差價達(dá) 729 元 /t。經(jīng)測算，當(dāng)煙煤與無煙煤價差達(dá)到110 元 /t 時，提高煙煤比例，有利于降低鐵水成本；但因煙煤存在揮發(fā)性高、爆炸性強(qiáng)、著火點(diǎn)低、易引發(fā)安全事故的特點(diǎn)，成為行業(yè)內(nèi)部限制煙煤比例提高的關(guān)鍵制約因素。對此，山西建龍與北京科技大學(xué)于 2021年 6 月簽訂了全煙煤高效安全噴吹技術(shù)項(xiàng)目合同，于2022 年 2 月開始進(jìn)行提高煙煤比例試驗(yàn)，3 月時 10號爐煙煤比例達(dá)到 100%，并保持基本穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)全煙煤安全噴吹。
1.1 噴煤系統(tǒng)風(fēng)險點(diǎn)梳理及管控措施
實(shí)施全煙煤噴吹前，重點(diǎn)針對高揮發(fā)分煙煤易著火、爆炸的特點(diǎn)，分析可能出現(xiàn)的問題并制訂相應(yīng)的風(fēng)險管控措施 9 項(xiàng)，同時針對可能出現(xiàn)的設(shè)備管道磨損、磨機(jī)產(chǎn)能降低對生產(chǎn)的影響、設(shè)備存在的安全隱患，梳理相應(yīng)的措施及改造項(xiàng)目總計(jì) 20 項(xiàng)，并推進(jìn)措施的有效執(zhí)行，具體如表 1 所示。
1.2 煙煤比例提升試驗(yàn)過程
全煙煤噴吹前，通過論證和制訂詳細(xì)的提升方案，確定在 10 號高爐進(jìn)行全噴煙煤試驗(yàn)。試驗(yàn)共分四個階段，將煙煤比例由 55%逐步提高到 100%，按照全煙煤噴吹計(jì)劃，于 2022 年 2 月 15 日開始提高煙煤比例，第一步將煙煤比例由 55%直接提到 70%，隨后按照每周 10%幅度增加比例，3 月 7 日煙煤比例提高到100%，試驗(yàn)成功；4 月 11 日受疫情和庫存影響，煙煤比例由 100%退到 85%。
1.3 根據(jù) 10 號爐試驗(yàn)情況，陸續(xù)提升各高爐煙煤比例
從 2022 年 2 月 22 日開始，對 1 號、5 號、6 號、8號高爐開展提煙煤比例操作，第一步由 55%提高到60%，隨著噴煤系統(tǒng)設(shè)備改造和新磨機(jī)投產(chǎn)，3 月 7 日煙煤比例提高到 65%，4 月 11 日受疫情和庫存影響，煙煤比例退到 50%，4 月 15 日恢復(fù)到 65%，4 月 30 日提高到 70%，5 月 12 日提高到 75%并保持穩(wěn)定，受煙煤性價比影響，煙煤比例未再繼續(xù)提高，7 月 2 日起煙煤性價比低于無煙煤，煙煤比例逐步退到 30%，近期隨煙煤價格降低，性價比提升，煙煤比例逐步提高到 40%，到 9 月份煙煤比例逐步提到 65%。
1.4 煙煤比例提升注意事項(xiàng)和效益
1）開展全煙煤噴吹，通過操作制粉系統(tǒng)和嚴(yán)格控制檢修過程，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行；
2）10 號高爐在全煙煤試驗(yàn)期間，煙煤比例達(dá)到100%，但氣流不太穩(wěn)定，風(fēng)溫、煤比偏低，實(shí)驗(yàn)效果欠佳，其他高爐的煙煤比例提升到 75%，因各變化因素、操作調(diào)劑和總結(jié)比較充分，高爐爐況、氣流可控；
3）煙煤比例提升期間，需綜合考慮煙煤價格與煤焦、煙煤無煙煤置換比的關(guān)系，以保證高比例煙煤噴吹的經(jīng)濟(jì)性；煙煤的選擇應(yīng)在保證高性價比的前提下，盡量選擇熱值高的煙煤，不同煙煤的安全性存在差異，使用前必須確認(rèn)好；
4）效益：煙煤比例由 55%提高到 75%，價差在288 元 /t 和 702.9 元 /t 的情況下，噸鐵成本分別降低9.41 元 /t 和 26.02 元 /t。
2 持續(xù)把控爐缸狀態(tài)，出現(xiàn)異常情況時果斷采取措施
2.1 分析爐缸狀態(tài)
2.1.1 爐缸堆積
5 號爐爐底 5.698 m 溫度持續(xù)下行，爐缸逐步堆積（見圖 1）。
從 7 月下旬開始，一直到 9 月初，根據(jù)高爐爐況需求，從 6 號高爐協(xié)調(diào) B 炮泥給 5 號高爐北場使用，在短時間內(nèi)可改善北場出鐵，但因 B 炮泥主要供應(yīng) 6號爐使用，給 5 號北場使用 B 炮泥并不連貫，以及南場鐵口出鐵情況持續(xù)未改善，影響出鐵質(zhì)量，鐵次很難保證，出鐵時間長短不一，且出鐵不勻，出鐵量少時在 120 t 左右，多則達(dá)到 360 t 左右，出鐵次數(shù)最高達(dá)20 次，19 次常態(tài)化，嚴(yán)重影響了出鐵正點(diǎn)率和鐵量差，高爐出鐵效果沒有從根本上得到改善，高爐風(fēng)持續(xù)加不上，爐底溫度持續(xù)下降，從 8 月初到 9 月初，爐底溫度由 538 ℃下降到 505 ℃。到 8 月下旬，決定給5 號高爐單獨(dú)采購炮泥，截至 8 月 31 日，給 5 號高爐單采試驗(yàn)炮泥陸續(xù)到廠，南場試驗(yàn)開始。
2.1.2 其他原因
1）市場變化、變料影響：根據(jù) 7 月 15 日市場情況變化，決定對高爐進(jìn)行限產(chǎn)，對冶強(qiáng)進(jìn)行控制；最大幅度降低原燃料庫存量，燒結(jié)變料頻繁，有時燒結(jié)日變料到達(dá) 3~4 次，入廠焦炭質(zhì)量下降，庫存量低，高爐變焦炭品種、配比較多，主流焦炭結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，發(fā)生較大變化。
2）氣溫影響：從 8 月 30 日開始，氣溫由 36~37 ℃開始下降到 25~26 ℃，高爐進(jìn)水溫度由 32~33 ℃降到27~28 ℃，進(jìn)水溫度相對降低了 4~5 ℃，爐底溫度下降較快。為提高降本增效幅度，加強(qiáng)低 Si 爐溫控制，9 月 1—3 日，爐溫以 0.20%~0.30%比例增加，爐底溫度下降明顯，最低為 505 ℃；9 月 3—5 日采取配加蛇紋石 200 kg/ 批，爐底溫度逐步上升至 510 ℃。
3）爐齡影響：5 號爐爐齡有 22 年，其中 2018 年 1月 11 日中修復(fù)產(chǎn)（爐缸未動），爐缸鐵口泥包侵蝕較其他高爐嚴(yán)重（南場特別突出），炮泥消耗多，鐵口難維護(hù)。
2.2 合理搭配風(fēng)速與熔劑料進(jìn)行爐況調(diào)劑
9 月 3—5 日配加蛇紋石 200 kg/ 批，爐底溫度由505 ℃逐步上升至 510 ℃，初見效果；從 9 月 6 日開始，為加大高爐降本增效幅度，提升煤比（155 kg/t→160 kg/t），將塊礦配比增加到 8%，提高風(fēng)壓（410 kPa→415 kPa），高爐出現(xiàn) 2 次難行，爐底溫度下降。于 9 月7 日 07：00 白班配加蛇紋石 200 kg/ 批，后續(xù)增加到300 kg/ 批，16：50 配加錳礦 500 kg/ 批，后續(xù)增加到600 kg/ 批，后進(jìn)行洗爐，爐底溫度逐步上升，截至 9月 9 日，爐底溫度上升到 516.1 ℃，相對 9 月 7 日上升 6 ℃，初見效果。但是熔劑料用量增加后，渣鐵比發(fā)生變化，具體情況如下頁表 2 所示。
由表 2 可以看出，相較正常配料，渣鐵比增加12~23 kg/t，下部透氣性降低，渣量過大，產(chǎn)生液泛[1]， 會惡化下部透氣性及發(fā)生爐缸堆積，使鼓風(fēng)動能增加，需要較大的風(fēng)速。9 月 7 日—9 日風(fēng)壓加到 380～390 kPa 后，高爐煤氣量相對初始煤氣量有所增加，但風(fēng)速為 217 m/s，較正常風(fēng)速 251 m/s 低，鼓風(fēng)吹向中心穿透力減弱、邊緣煤氣增加，持續(xù)提高冶煉強(qiáng)度，邊緣煤氣量增加，造成邊緣上升煤氣流通路不暢，惡化下部透氣性，出現(xiàn)爐況難行懸料。
9 月 9 日 16：30—16：48 休風(fēng)，堵 4 個風(fēng)口（4 號、8 號、14 號、18 號），提高風(fēng)速，增加鼓風(fēng)動能，以及復(fù)風(fēng)后停用蛇紋石，保留錳礦 600 kg/ 批，渣鐵比降低，相對正常配料只增加 3～8 kg/t。加風(fēng)恢復(fù)過程，風(fēng)速維持在 240~250 m/s，爐況恢復(fù)順利，截至 9 月 10 日13：00，風(fēng)壓 405 kPa，風(fēng)量 3 035 m3 /min，爐況順行，達(dá)到全風(fēng)水平，爐況持續(xù)穩(wěn)定順行；14：30 風(fēng)口全開，爐底溫度上升至 521 ℃，中班時停用第 46 批錳礦。
2.3 抓好爐前出鐵管理
針對 5 號爐高爐南場情況，公司采取南場炮泥單采區(qū)別對待，北場持續(xù)用 B 炮泥，優(yōu)先保北場，使?fàn)t缸渣鐵出凈，保持爐況持續(xù)穩(wěn)定順行，抓好操作細(xì)節(jié)：
1）規(guī)范爐前操作，穩(wěn)定打泥量，避免長期超深鐵口操作。
2）發(fā)現(xiàn)鐵口漏鐵時及時堵上鐵口，具備出鐵條件后及時出鐵，可適當(dāng)減風(fēng)。重新打泥時，要減少打泥量，增大打泥壓力，降低打泥速度，分 3~5 次打泥，通過分次打泥，使新進(jìn)入的泥充分填充到前段泥包裂紋中，用物理的方式減少漏鐵。
3）管控穩(wěn)定炮泥質(zhì)量。由于炮泥采用優(yōu)質(zhì)高純原料，并以碳質(zhì)原料為結(jié)合劑，其耐鐵渣侵蝕性能比有水炮泥時大大提高，可以適當(dāng)延長鐵口出鐵時間，降低出鐵次數(shù)。
4）定期校正設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，包括壓力、水平位置、角度、吐泥速度等。根據(jù)設(shè)備狀況、渣鐵成分檢測、高爐爐料參數(shù)等配制滿足生產(chǎn)需要的炮泥。每新批次備品備件、炮泥到現(xiàn)場后優(yōu)先使用，能夠滿足現(xiàn)場使用要求后再進(jìn)行批次消耗，確保跑泥質(zhì)量穩(wěn)定，鐵口順行。
5）及時關(guān)注高爐透液性，避免高爐長期透液性差，環(huán)流過急時的泥炮操作方式，控制鐵口通道，緩步調(diào)整泥包大小，穩(wěn)定爐墻與泥包結(jié)合，避免鐵口通道及深度的急劇變化。
6）做好設(shè)備點(diǎn)檢，關(guān)注備件質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)問題后及時進(jìn)行維修調(diào)整，特別是在試運(yùn)轉(zhuǎn)時，多觀察設(shè)備運(yùn)行狀況，避免因設(shè)備異常造成開口困難而形成反復(fù)影響的惡性循環(huán)[2]。
高爐日出鐵次數(shù) 16 次，較前期下降 2~3 次，為高爐爐況持續(xù)穩(wěn)定、降耗創(chuàng)造良好外圍條件。高爐指標(biāo)大有改善：爐溫穩(wěn)定率從 64.37%提到 90.75%，提高了26.38%；一級品率從 66.04%提到 74.70%，提高了8.66%；煤比從 140.51 kg/t 提到 153.02 kg/t，增加12.51 kg/t；燃料比從 525.63 kg/t 降到 521.41 kg/t，降低4.22 kg/t，鐵水成本降低 17.89 元 /t。
3 加強(qiáng)設(shè)備管理，降低休風(fēng)率
明確職責(zé)，建立操作人員、點(diǎn)檢作業(yè)區(qū)人員崗位巡檢的設(shè)備點(diǎn)檢制度，及時發(fā)現(xiàn)、消除事故隱患，各崗位巡檢人員均配備紅外線測溫槍，有效地保證了電機(jī)、高溫管道的安全使用[3]。積極發(fā)揮大家主觀能動性，對設(shè)備進(jìn)行技改創(chuàng)新，如在直吹管后端下面用鐵棍加以支撐（見圖 2），由于送風(fēng)系統(tǒng)長時間處于高溫、高壓狀態(tài)，熱受力發(fā)生變化，可減緩吹管下沉、前端接觸不嚴(yán)而造成跑風(fēng)現(xiàn)象，減少休風(fēng)。設(shè)備的休風(fēng)率大幅降低，從 4—6 月的 0.49%降低到現(xiàn)在的 0.20%，降低了 0.29%，為生產(chǎn)降本增效創(chuàng)造了良好條件，并起到了關(guān)鍵的保駕護(hù)航作用。
4 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
山西建龍實(shí)業(yè)有限公司領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)中心、供應(yīng)處、煉鐵總廠充分結(jié)合市場變化、外界原料條件以及 5 號爐自身裝備水平，通過操作思路的靈活轉(zhuǎn)變，不斷探索降低鐵水成本途徑和措施。
4.1 提高煙煤比例
根據(jù)市場變化，發(fā)掘新的煙煤資源，優(yōu)化主流焦炭結(jié)構(gòu)，提高煙煤比例，將其持續(xù)達(dá)到 75%以上。
4.2 關(guān)注爐缸狀態(tài)
要及時關(guān)注爐缸狀態(tài)，發(fā)生異常情況時，要果斷采取相應(yīng)措施，確保爐況持續(xù)穩(wěn)定。
1）結(jié)合高爐爐缸實(shí)際狀態(tài)，有計(jì)劃排堿（2~3 班）。爐渣堿度比基準(zhǔn)堿度降低0.03~0.04，渣中鎂鋁質(zhì)量比按照 0.70~0.75 控制，選擇蛇紋石配比量。
2）采取用蛇紋石、錳礦相結(jié)合洗爐。按照爐渣堿度R2=1.10~1.15 及料制進(jìn)行微調(diào)；渣中鎂鋁質(zhì)量比按照 0.65～0.70 控制，選擇蛇紋石配比量；鐵水w（Mn）=0.70%~0.90%，選擇錳礦配比量，將富氧控制在 6 000～7 000 m3 /h。
3）采用輕負(fù)荷操作，煤比 120 kg/t±5 kg/t，w（Si）= 0.40%~0.60%，w（S）=0.025%~0.045%，以物理熱≥ 1 490～1 500 ℃為準(zhǔn)，密切關(guān)注渣襯變化，出現(xiàn)異常情況時果斷采取控氧、減風(fēng)，確保熱量充沛。
4）洗爐過程出現(xiàn)爐況波動、懸料、崩料，造成冶煉強(qiáng)度持續(xù)降低，此時果斷采取休風(fēng)，堵 4 個風(fēng)口，提高風(fēng)速，增加鼓風(fēng)動能，并結(jié)合實(shí)際情況，適當(dāng)降低熔劑用量。
4.3 持續(xù)改善炮泥質(zhì)量
持續(xù)改善炮泥質(zhì)量，為高爐持續(xù)穩(wěn)定、全風(fēng)創(chuàng)造條件。具體為：加快南場試驗(yàn)炮泥工作，持續(xù)改進(jìn)炮泥質(zhì)量，鐵口合格率達(dá)到 80%，保持出鐵時間≥60~70 min，出鐵均衡；全天出鐵次數(shù)維持在 15~16次，減少炮泥消耗，降低高爐成本，為爐況持續(xù)穩(wěn)定創(chuàng)造條件。
4.4 加強(qiáng)設(shè)備管理
加強(qiáng)設(shè)備管理，挖掘其中潛力，不斷進(jìn)行技改創(chuàng)新，提高設(shè)備的作業(yè)率，為生產(chǎn)的降本增效做好保駕護(hù)航。
參考文獻(xiàn)
[1] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.
[2] 程國存，鄭旭，鄭義勍，等.高爐出鐵鐵口難開原因分析與處理[EB/OL].（2022-04-01）[2022-09-20].https://mp.weixin.qq.com/s/ rSbDPzgrDoMgKkxoXO9ffQ.
[3] 潘積國，安秀偉,劉立華，等.青島特鋼 2 號高爐生產(chǎn)長期穩(wěn)順低燃料比實(shí)踐[EB/OL].（2020-06-04）[2022-08-18].https://mp.weixin. qq.com/s/qab4STkdRJIzRxp1s4fVoQ.