曾 琦 客海濱 李 明 張福忠 馮忠良 張文強(qiáng)

( 河鋼集團(tuán)唐鋼公司)

摘 要：從加強(qiáng)原燃料管理、應(yīng)用自動(dòng)噴吹系統(tǒng)、優(yōu)化高爐基本操作制度、調(diào)整操作參數(shù)、保持爐缸活躍性、加強(qiáng)爐前出鐵管理等方面入手，唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐技術(shù)指標(biāo)大幅提升。2023 年 5 月，煤比達(dá)到 178 kg /t，燃料比 514 kg /t，利用系數(shù)達(dá) 3. 08 t / ( m³ ·d) ，平均日產(chǎn)突破 9000 t，創(chuàng)唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐開(kāi)爐以來(lái)的歷史最好水平。

關(guān)鍵詞：原燃料管理；自動(dòng)噴吹應(yīng)用；基本操作制度；爐缸活躍性；爐前出鐵管理

唐鋼新區(qū)是河鋼集團(tuán)唐鋼公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級(jí)的重點(diǎn)示范工程，是按照高效化、低碳化、環(huán)?；?、智能化和數(shù)字化的全新設(shè)計(jì)理念打造的新型沿海鋼鐵航母基地^［1］。一期工程鐵前系統(tǒng)共建設(shè)三座 2 922 m³ 高爐。

唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐于 2020 年 11 月投產(chǎn)，出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)為雙矩形，2 個(gè)出鐵場(chǎng)配有 4 個(gè)出鐵口。渣處理系統(tǒng)采用環(huán)保底濾工藝，煤氣凈化系統(tǒng)采用重力除塵 + 干式布袋除塵的干法工藝，熱風(fēng)系統(tǒng)配備三座旋切頂燃式熱風(fēng)爐。爐缸結(jié)構(gòu)采用大塊炭磚 + 陶瓷杯復(fù)合結(jié)構(gòu)，爐體采用全鑄鐵冷卻壁并配備軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)，爐頂受料形式為串罐式，下料設(shè)備配置了 PW 氣密箱 + 溜槽的無(wú)料鐘爐頂。

鐵前系統(tǒng)成本占鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本的 70%，降低鐵前各工序成本是提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵所在。高爐是鐵前系統(tǒng)的重要一環(huán)，其成本的降低主要以降低燃料消耗、提高產(chǎn)量為抓手。針對(duì)目前嚴(yán)峻的市場(chǎng)形勢(shì)，為有效降低高爐成本，唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐降低燃料消耗、提高鐵水產(chǎn)量勢(shì)在必行。

唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐從加強(qiáng)原燃料管理、應(yīng)用自動(dòng)噴吹系統(tǒng)、調(diào)整基本操作制度、優(yōu)化操作參數(shù)、保持爐缸活躍性和加強(qiáng)爐前出鐵管理方面入手，高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)提升明顯 ( 見(jiàn)表 1) ，煤比達(dá)到 178 kg /t，燃料比 514 kg /t，利用系數(shù)達(dá) 3. 08 t / ( m³ ·d) ，平均日產(chǎn)突破 9 000 t，創(chuàng)開(kāi)爐以來(lái)的歷史最好水平。

1  加強(qiáng)原燃料管理

1. 1 減少原燃料質(zhì)量波動(dòng)

( 1) 嚴(yán)禁低槽位

當(dāng)焦炭槽位低于 65% 時(shí)，要及時(shí)預(yù)警，與原料主控溝通及時(shí)上料; 當(dāng)?shù)V石槽位低于 7 m 且無(wú)上料計(jì)劃時(shí)，要及時(shí)減量使用。

( 2) 穩(wěn)定入爐焦炭粒度

為減小焦炭質(zhì)量波動(dòng)，穩(wěn)定焦炭冷熱態(tài)性能，要保證佳華干熄焦比例在 60% 以上。

( 3) 保證入爐原料質(zhì)量穩(wěn)定

正常生產(chǎn)時(shí)，爐料結(jié)構(gòu)調(diào)整大多以調(diào)整爐渣堿度為主。唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐規(guī)定調(diào)節(jié)爐渣堿度時(shí)，調(diào)整堿性球團(tuán)和酸性球團(tuán)的比例，固定燒結(jié)礦和塊礦的用量。

( 4) 及時(shí)檢查原燃料粒度

接班時(shí)和交班前，當(dāng)班高爐操作人員需去高爐槽下礦倉(cāng)及焦倉(cāng)逐個(gè)檢查物料粒度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個(gè)倉(cāng)的物料粒度下降較多時(shí)，通知上料崗位工立即減量或停吃，避免入爐原燃料粉末過(guò)多影響某一時(shí)間段的爐料透氣性導(dǎo)致高爐的風(fēng)壓波動(dòng)，保證高爐的順行。

( 5) 加強(qiáng)篩網(wǎng)巡檢

要求礦槽崗位工對(duì)槽下篩網(wǎng)進(jìn)行日常點(diǎn)檢一班 3 次，夏季下雨、冬季下雪潮濕時(shí)加大點(diǎn)檢力度，嚴(yán)控 ＜ 5 mm 的礦石入爐比例。當(dāng)發(fā)現(xiàn)篩網(wǎng)堵塞時(shí)及時(shí)進(jìn)行空振，確認(rèn)空振無(wú)效果后，篩網(wǎng)拉出進(jìn)行人工清理，以保證篩分效果。在滿足高爐用料需求的前提下，嚴(yán)格控制原燃料各振動(dòng)篩的篩分速率: 燒結(jié)礦≤3 t /min、球團(tuán)礦≤4. 5 t /min、塊礦≤3. 5 t /min、焦炭≤2. 8 t /min、焦丁≤1 t /min。

1. 2 優(yōu)化礦石及焦炭排料順序

唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐礦石優(yōu)化后的排料順序?yàn)? 燒結(jié)礦—球團(tuán)—塊礦—球團(tuán)—燒結(jié)礦。并將焦丁 布 在 “球團(tuán)—塊礦—球團(tuán)” 料段范圍內(nèi)，以改善中間環(huán)帶的透氣性。唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐采用的是中心加焦的布料制度，而布在中心部位焦炭的質(zhì)量對(duì)于中心氣流的穩(wěn)定性至關(guān)重要。當(dāng)前高爐主要使用佳華干熄焦和美錦干熄焦兩種焦炭，佳華焦化因離新區(qū)僅一路之隔，采用皮帶將焦炭直送到新區(qū)高爐上料系統(tǒng)，倒運(yùn)次數(shù)少，焦炭的平均粒徑更大 ( 佳華干熄焦平均粒度 50. 01mm、美錦干熄焦平均粒度 48. 86 mm) 。為此，通過(guò)優(yōu)化焦炭排料順序，將較大粒級(jí)的佳華干熄焦布在中心位置，獲得充足、穩(wěn)定的中心氣流，保證爐缸的透氣性和透液性^［2］。

2 應(yīng)用自動(dòng)噴吹系統(tǒng)

高爐噴煤系統(tǒng)手動(dòng)控制存在噴吹風(fēng)量與罐壓精度差，氮?dú)庀牧看?，噴吹速率波?dòng)大，難以實(shí)現(xiàn)均勻噴吹，易造成高爐爐溫和煤氣流的波動(dòng)等問(wèn)題。

自動(dòng)噴吹技術(shù)通過(guò)完善監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行必要的設(shè)備改造，完善優(yōu)化控制程序，可以實(shí)現(xiàn)噴吹、倒罐的自動(dòng)化控制，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)精確、均勻的小時(shí)煤量噴吹。

唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐于 2023 年 4 月初投用了自動(dòng)噴吹系統(tǒng)，高爐噴煤瞬時(shí)噴吹速率 ( ± 3 t /h) 穩(wěn)定率≥96% ，噴煤量波動(dòng)范圍為 ± 0. 3 t /h。為高爐技術(shù)指標(biāo)尤其是煤比指標(biāo)的提升打下 了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 調(diào)整操作制度、優(yōu)化操作參數(shù)

3. 1 上部裝料制度的優(yōu)化

唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐長(zhǎng)期堅(jiān)持 “穩(wěn)定邊緣、打開(kāi)中心，穩(wěn)定中心、兼顧邊緣”的氣流控方針。在高比例球團(tuán)冶煉條件下，將高溫冶金性能較好的燒結(jié)礦布在靠近邊緣、中心的部位，將易滾動(dòng)的球團(tuán)礦布在中間環(huán)帶，既有利維持穩(wěn)定的邊緣和中心氣流，也有利于減緩球團(tuán)滾動(dòng)效應(yīng)、維持穩(wěn)定的爐型。

強(qiáng)度適當(dāng)且穩(wěn)定的中心氣流對(duì)大高爐尤其重要。唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐采用了中心加焦的裝料制度，并注重邊緣、中心兩股氣流的合理匹配，裝料制度經(jīng)歷了由礦焦同檔到焦包礦再到礦焦同檔的演變，逐步摸索出采用 5 檔礦、7 檔焦的裝料制度 ( O¹²³⁴⁵ ₄₃₃₂₁C¹²³⁴⁵_{67 3322214. 5 ～ 5} ) ，在最小檔位后面加了一檔焦^［3］，以此來(lái)減弱球團(tuán)的滾動(dòng)效應(yīng)對(duì)中心氣流的影響，適應(yīng)高比例球團(tuán)冶煉，并將中心焦比例控制在 27% ～ 30% ，保證足夠的中心氣流。

在此布料模式下，高爐實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行，煤氣利用率基本保持在 47. 5% 以上，最高達(dá)50% ，對(duì)降低燃料消耗起到了積極作用。

3. 2 下部送風(fēng)制度的調(diào)整

唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐上部裝料制度采用了中心加焦技術(shù)，如鼓風(fēng)動(dòng)能不足，極易形成肥大的中心死焦堆，惡化爐缸工作狀態(tài)。因此選擇合適的風(fēng)速及鼓風(fēng)動(dòng)能對(duì)高爐來(lái)說(shuō)至關(guān)重要^［4］。唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐共 32 個(gè)風(fēng)口，初始風(fēng)口直徑為120 和 130 mm 各占一半，風(fēng)口面積為 0. 393 3m² 。通過(guò)對(duì)全國(guó)幾大鋼鐵廠 3 000 m³ 高爐的風(fēng)口面積調(diào)研 ( 見(jiàn)表 2) 可以看出，唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐風(fēng)口面積偏小，影響了高爐指標(biāo)的提升，于是借助休風(fēng)換套的機(jī)會(huì)于 2023 年 3 月 26 號(hào)將 6個(gè)風(fēng)口小套直徑由 120 mm 調(diào)至 130 mm，風(fēng)口長(zhǎng)度保持 570 mm 未變，風(fēng)口面積由 0. 393 3 m² 擴(kuò)至 0. 405 1 m² ，風(fēng)量較之前有所提升，實(shí)際風(fēng)速在 260 m /s 以上，鼓風(fēng)動(dòng)能約 140 kJ/s，風(fēng)口面積擴(kuò)大后實(shí)際風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能未受到影響。

3. 3 提高富氧率

高爐富氧是強(qiáng)化冶煉的主要措施之一，也是提高煤比、降低焦比及生鐵成本的重要手段。研究表明，在保持高爐入爐風(fēng)量不變時(shí)，高爐煤氣量隨富氧率提高而增加，富氧率每增加 1% ，可多燃燒焦炭 4. 76% ，即高爐冶煉強(qiáng)度能夠提高4. 76% 。如果煉鐵燃料比不變，產(chǎn)量也能提高4. 76%^［5］。唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐 5 月份的富氧率為6. 19% ，與 1 月份相比富氧率提高了約 3 個(gè)百分點(diǎn)，富氧率提高后，高爐的產(chǎn)量及煤比指標(biāo)提升明顯 ( 見(jiàn)表 1) 。

4 保持爐缸活躍性

高爐爐缸活性對(duì)于高爐煉鐵有著舉足輕重的作用，既影響著高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行，又影響著一代爐齡^［6］。熱制度和造渣制度的選擇是否合理又直接影響爐缸的工作狀態(tài)。

唐鋼新區(qū)2號(hào)高爐熱制度的控制: 鐵中［Si］在 0. 35% ～ 0. 40% ，鐵水在 1 500 ℃以上。由于高爐配吃的酸性、堿性球團(tuán) TiO₂ 含量較高，還需密切關(guān)注鐵水中鈦含量變化，嚴(yán)格控制 ［Si + Ti］ ≯0. 45% 。

造渣制度既要保證爐渣有良好的流動(dòng)性，又要保證脫硫效果。唐鋼新區(qū) 2號(hào)高爐爐渣 中Al₂O₃ 含量在 15% ～ 17% ，屬典型的高 Al₂O₃ 爐渣。為改善爐渣流動(dòng)性，控制渣中 MgO 含量在8. 0% ～ 9. 5% ，MgO/ Al₂O₃ 在 0. 55 水平。隨入爐球團(tuán)比例增加、燒結(jié)礦比例減少，入爐 CaO量減少，造渣制度兼顧爐渣三元、四元堿度，以確保脫硫效果。

5 加強(qiáng)爐前出鐵管理

隨著高爐冶煉強(qiáng)度的不斷提高，鐵產(chǎn)量和渣量大幅度增加，能否及時(shí)出凈渣鐵對(duì)高爐的順行尤為重要。唐鋼新區(qū) 2 號(hào)高爐一般為對(duì)角線上的兩個(gè)鐵口輪流進(jìn)行出鐵作業(yè)，另外兩個(gè)鐵口修補(bǔ)待用。為保證高爐及時(shí)出凈渣鐵，制定相應(yīng)的爐前出鐵組織管理制度^［7］。

( 1) 嚴(yán)格控制鐵口深度

正常使用直徑 Φ55 mm 鉆頭，出鐵時(shí)間 120～ 140 min，鐵口深度 3 500 ～ 3 900 mm，出鐵次數(shù)控制在每天 10 次左右。

( 2) 及時(shí)跟蹤出鐵情況

要求高爐操作人員每出滿一罐鐵后，根據(jù)出鐵時(shí)間及出鐵總量計(jì)算出每一罐鐵的出鐵速度。

( 3) 狠抓出鐵生產(chǎn)組織

正常出鐵的情況下，上下兩次鐵的出鐵間隔時(shí)間要求在 5 ～ 10 min 之內(nèi)打開(kāi)鐵口，當(dāng)冶煉強(qiáng)度提升較多時(shí)，要求負(fù)間隔時(shí)間出鐵，爐內(nèi)操作人員通知生產(chǎn)調(diào)度室拉擺罐必須及時(shí)，可以隨時(shí)滿足兩個(gè)出鐵場(chǎng)重疊出鐵。

( 4) 加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)設(shè)備的聯(lián)合點(diǎn)檢

對(duì)爐前核心設(shè)備開(kāi)口機(jī)、泥炮開(kāi)展聯(lián)合設(shè)備方的聯(lián)合點(diǎn)檢，通過(guò)每周兩次的聯(lián)合點(diǎn)檢，提前解決設(shè)備隱患。

6 結(jié)論

( 1) 通過(guò)加強(qiáng)原燃料質(zhì)量管理，既保證了入爐原燃料質(zhì)量的穩(wěn)定，又減少了 ＜ 5 mm 粉末的入爐; 通過(guò)優(yōu)化焦炭及礦石的排料順行，保障了中心煤氣流的通暢和邊緣煤氣流的穩(wěn)定，保證了爐缸的透氣性和透液性。

( 2) 自動(dòng)噴吹系統(tǒng)的應(yīng)用、裝料送風(fēng)制度的調(diào)整及富氧率的提高，為高爐技術(shù)指標(biāo)的提升提供了有利的技術(shù)保障。

( 3) 加強(qiáng)爐前出鐵管理，可以最大限度地降低爐前出鐵對(duì)高爐爐況的影響，保證渣鐵的及時(shí)排放。

( 4) 高爐要想保持長(zhǎng)期的穩(wěn)定順行和高產(chǎn)低耗，爐缸的活躍性是重中之重，也是高爐取得良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 王新東，胡啟晨，柏凌 . 唐鋼新區(qū) 2 922 m³ 高爐設(shè)計(jì)特點(diǎn) ［J］． 煉鐵，2021，( 3) : 33 － 37.

［2］ 鄭明泉，高冰 . 3 200 m³ 高爐高效生產(chǎn)實(shí)踐 ［J］． 河北冶金，2021，( 5) : 45 － 48，59.

［3］ 張文強(qiáng)，肖洪，等 . 唐鋼 1 號(hào)高爐高比例球團(tuán)礦冶煉試驗(yàn) ［J］． 煉鐵，2019，( 2) : 13 － 16.

［4］ 魏凱，梁科，李鑫 . 本鋼 4 747 m³ 高爐操作技術(shù)進(jìn)步 ［C］． 唐山: 第十三屆全國(guó)大高爐煉鐵學(xué)術(shù)年 會(huì)，2012: 216 － 220.

［5］ 那樹(shù)人 . 煉鐵計(jì)算辨析 ［M］． 北京: 冶金工業(yè)出版 社，2010: 120 － 121.

［6］ 張文政 . 高爐爐缸活性的分析探討 ［J］． 山東冶金，2022，( 1) : 21 － 22，26.

［7］ 崔曉冬，胡金波，等 . 高爐原料條件大幅度變化的應(yīng)對(duì)措施 ［J］． 河北冶金，2019，( 1) : 21 － 24.