沈龍龍¹,高 鵬¹,郝團(tuán)偉¹,洪 偉¹,李駿峰¹

(1.馬鋼煉鐵事業(yè)部,安徽馬鞍山243000)

摘 要:對(duì)馬鋼 B高爐“中心加焦”氣流控制模式改“平臺(tái)加漏斗”兩道氣流控制模式進(jìn)行了總結(jié)。馬鋼B高爐二代爐役于 2022年12月8日點(diǎn)火開(kāi)爐,開(kāi)爐不順,改中心加焦布料模式恢復(fù)爐況,爐況恢復(fù)后通過(guò)持續(xù)的調(diào)整,產(chǎn)量及負(fù)荷得到較大提升,但整體煤氣利用率偏低,燃料消耗偏高,2023 年11月利用定修機(jī)會(huì)改為“平臺(tái)加漏斗”布料模式,布料模式轉(zhuǎn)換順利,煤氣利用率得到較大幅度提升,指標(biāo)得到較明顯提升。

關(guān)鍵詞:氣流:開(kāi)爐;中心加焦;料制轉(zhuǎn)換

馬鋼B高爐二代爐役于2022年12月8日點(diǎn)火開(kāi)爐,開(kāi)爐沿用一代爐役“平臺(tái)十漏斗”兩道氣流模式,持續(xù)受內(nèi)外部各種因素影響,開(kāi)爐不順,恢復(fù)過(guò)程存在反復(fù),改為“中心加焦”氣流控制模式快速恢復(fù)爐況,爐況恢復(fù)后,通過(guò)近一年的摸索調(diào)整,整體產(chǎn)量及指標(biāo)得到明顯提升，通過(guò)持續(xù)的上部制度摸索,煤氣利用率有一定提升,但仍偏低,月均最高煤氣利用率480%,離先進(jìn)高爐仍存在較大差距，不利于降低鐵水成本,因此進(jìn)行了料制轉(zhuǎn)換^[1,2],以期提高煤氣利用率,降低燃料比消耗。

1高爐設(shè)計(jì)情況

B#高爐二代爐役礦焦槽及皮帶系統(tǒng)未做大的改造,爐頂系統(tǒng)仍采用串罐無(wú)料鐘爐頂。出鐵場(chǎng)設(shè)置4個(gè)鐵口,風(fēng)口設(shè)置38個(gè)風(fēng)口;高爐本體采用密閉軟水循環(huán)冷卻系統(tǒng)，與一代爐役爐體下部采用銅冷卻壁十上部鑄鐵冷卻壁冷卻模式不一樣，爐體冷卻設(shè)備采用全鑄鐵冷卻壁,爐缸5段全部采用光面鑄鐵冷卻壁,在風(fēng)口處設(shè)1段光面球墨鑄鐵冷卻壁:改變冷卻壁原來(lái)“直通十蛇形”雙層冷卻管為單層冷卻管,爐腹B1-B2,爐腰B3,爐身S1~S6,R1~R3共使用12段六管型強(qiáng)化冷卻鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁:冷卻壁鑄入6根 φ70 mmx7 mm 冷拔無(wú)縫鋼管;煤氣處理系統(tǒng)改“重力除塵十環(huán)縫洗滌塔”為“重力除塵十旋風(fēng)除塵十干法布袋除塵”;熱風(fēng)爐系統(tǒng)未同步進(jìn)行大修改造。

2 開(kāi)爐后近一年生產(chǎn)情況

2.1 近一年生產(chǎn)指標(biāo)

B高爐于 2023年1月底爐況基本恢復(fù)正常,前期整體壓差偏高,兩道氣流不暢,煤氣流利用率與負(fù)荷及冶強(qiáng)不相匹配。因B高爐開(kāi)爐未經(jīng)過(guò)布料試驗(yàn),考慮與 A 高爐爐型設(shè)計(jì)一致,借鑒A高爐布料角度,同時(shí)持續(xù)的摸索合適邊緣礦焦角度、中心加焦量及礦石平臺(tái)角差,找到B高爐合適的基礎(chǔ)料制。通過(guò)持續(xù)的上部制度調(diào)整,匹配下部送風(fēng)制度的摸索調(diào)整,選擇合適的入爐風(fēng)量,壓量關(guān)系有所改善,持續(xù)恢復(fù)負(fù)荷及冶強(qiáng),3月份以后整體產(chǎn)量基本維持在 10 500 t/d 以上,但煤氣利用率偏低,7月底開(kāi)始調(diào)整,提升煤氣利用率,10月煤氣利用率達(dá)到 48%,操作燃料比下降至 493 kg/tFe。

2.2 主要存在的問(wèn)題

B高爐爐況恢復(fù)初期兩道氣流不暢,Z、W值均偏低，對(duì)應(yīng)表現(xiàn)為爐內(nèi)壓差偏高，日均壓差基本在175~185kPa。2~3月持續(xù)的摸索合適邊緣礦焦角度、中心加焦量及礦石平臺(tái)角差,至4月初期壓量關(guān)系有所改善,乙值及W值均有所提升,但中心氣流穩(wěn)定性一般,為此5月10日利用動(dòng)休及定修機(jī)會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大送風(fēng)面積，送風(fēng)面積由04808m擴(kuò)至0 484 7 m?,增加入爐風(fēng)量,混合風(fēng)量由6900 m³/min 提高至7050~7100 m³/min。上部料制調(diào)整上適當(dāng)控制邊緣,焦炭5擋加擋,減少礦石滾落對(duì)中心氣流的影響,強(qiáng)化中心,從圖1可以看出6月份開(kāi)始,Z值與W值趨勢(shì)形成明顯的剪刀差,同時(shí)煤氣利用率開(kāi)始逐步下降，最低日均煤氣利用率下降至46%左右,調(diào)整后主要表現(xiàn)為中心寬而不強(qiáng),穩(wěn)定性不好,十字測(cè)溫第2~5環(huán)溫度整體變化很小,從圖2可以看到煤氣利用率與中心次環(huán)溫度有一定反向關(guān)系。

自爐況恢復(fù)以后長(zhǎng)期存在探尺極差大、小滑料頻繁的問(wèn)題,主要表現(xiàn)在平臺(tái)不穩(wěn),通過(guò)擴(kuò)大礦石平臺(tái)角差,焦炭?jī)?nèi)環(huán)增加檔位等手段,探尺差問(wèn)題有所減小,但小幅滑料問(wèn)題仍存在。

爐內(nèi)壓差水平整體下降,隨負(fù)荷及冶強(qiáng)恢復(fù),日均壓差基本維持在 174 kPa左右,壓差水平偏高,限制了參數(shù)的恢復(fù),受熱風(fēng)爐及送風(fēng)管道承受壓力限制,風(fēng)壓上限按 410 kPa 控制,頂壓按 225~230 kPa控制,頂壓水平偏低,無(wú)法繼續(xù)往上使用。風(fēng)溫水平最高1170℃,較一代爐役 1 225 ℃風(fēng)溫水平大幅下降。

3 上部制度轉(zhuǎn)換前準(zhǔn)備工作

3.1 持續(xù)活躍爐缸

爐缸活躍性是爐況穩(wěn)定順行的保證,也是一次氣流分布合理的基礎(chǔ)。B爐自開(kāi)爐以來(lái)，長(zhǎng)期風(fēng)量不全,鼓風(fēng)動(dòng)能偏低,導(dǎo)致?tīng)t缸活躍性不好。新投產(chǎn)高爐有陶瓷杯,隔熱保溫效果好,B高爐爐缸熱量整體充足，日均鐵水物理熱基本維持1510~1515℃,在此基礎(chǔ)上,適當(dāng)控制鐵水含[Si,特別是控制鐵水含[Si]上限,鐵水含[S]按 0.025%~0.030%控制,確保渣鐵流動(dòng)性,減少爐溫對(duì)出鐵的影響,特別是高硅高物理熱對(duì)出鐵的影響,同時(shí)利用鐵水軌道衡,實(shí)時(shí)跟蹤鐵速及實(shí)際出鐵量的變化情況，強(qiáng)化出鐵組織,確保爐缸內(nèi)鐵水液面的穩(wěn)定，下部匹配擴(kuò)風(fēng)口上風(fēng)量,提高鼓風(fēng)動(dòng)能,活化爐缸,至料制轉(zhuǎn)換前,爐芯溫度提高至較高的水平。

3.2 上部氣流調(diào)整

針對(duì)4月份開(kāi)始用粒子鋼,實(shí)際礦批增加,擴(kuò)大礦石平臺(tái)角差最大至12°,整體中心穩(wěn)定性不好;6月份開(kāi)始增加邊緣礦焦負(fù)荷,角度外推等,焦炭5檔加檔,形成副平臺(tái)減少礦石滾落,增加中心焦環(huán)數(shù)及減少6檔礦石環(huán)數(shù)等手段強(qiáng)化穩(wěn)定中心氣流，導(dǎo)致中心寬而不強(qiáng),邊緣氣流受抑制,小幅滑料仍存在;7月底開(kāi)始調(diào)整上部裝料制度，主要目的提高兩道氣流的穩(wěn)定性，上部料制調(diào)整主要是通過(guò)布料角度調(diào)整,礦石內(nèi)檔角度外揚(yáng),外檔角度內(nèi)推,縮小礦石平臺(tái)角差(12→10.5°),對(duì)應(yīng)焦炭平臺(tái)角度也對(duì)應(yīng)調(diào)整,穩(wěn)定平臺(tái),減少滑料,疏松兩道氣流,最外檔焦礦角差由 0.5°-1°,焦包礦,調(diào)整11檔焦炭量,穩(wěn)定邊緣,減少邊緣滑料;中心加焦量根據(jù)中心氣流變化小幅微調(diào)中心加焦量(15 8%~21%),中心氣流有所收斂,邊緣氣流有所提升,兩道氣流均衡性增加至10月?tīng)t內(nèi)指標(biāo)有較大提升。休風(fēng)前1天,礦石最內(nèi)檔第6檔減1環(huán),進(jìn)一步強(qiáng)化中心氣流。從休風(fēng)檢測(cè)料面看,屬于“窄平臺(tái)十深漏斗”,與調(diào)整預(yù)期基本一致，平臺(tái)有所收窄，基本滿足料制轉(zhuǎn)換條件。

3.3 送風(fēng)制度調(diào)整

B高爐開(kāi)爐初期選擇與A高爐選擇相同的風(fēng)口布局,但整體壓差偏高,隨爐況調(diào)整壓量關(guān)系改善考慮持續(xù)的鼓風(fēng)動(dòng)能不足，匹配下部調(diào)整，通過(guò)持續(xù)的擴(kuò)風(fēng)口面積，從開(kāi)爐0.4808m²(φ120*12十φ130*26)擴(kuò)至0.4869m²,增加入爐風(fēng)量,降低壓差^[3],鼓風(fēng)動(dòng)能從120 kJ/s 提高至135 kJ/s 左右,針對(duì)燒結(jié)礦硅及 Al₂O₃上升,導(dǎo)致渣比大幅上升至320 kg/tFe,爐內(nèi)下部壓差上升,配合高富氧率,富氧率最高5%,較一代爐役25%~3%大幅提升，以氧換風(fēng),減少爐腹煤氣量,降低下部壓差,穩(wěn)定兩道氣流。

3.4焦炭質(zhì)量保證

中心加焦對(duì)外部原燃料質(zhì)量要求不高，但平臺(tái)加漏斗對(duì)焦炭質(zhì)量要求高,B爐大修筒倉(cāng)投入運(yùn)行:焦炭改焦化為篩分筒焦直接打料進(jìn)槽下焦炭倉(cāng)，未焦化出廠未篩分統(tǒng)焦→簡(jiǎn)倉(cāng)→槽下焦炭倉(cāng)，從5月份開(kāi)始,筒倉(cāng)增加篩分,確保焦炭粒度，從自動(dòng)取樣機(jī)投入后取樣結(jié)果看，焦炭平均粒度52~53 mm:粒度焦一代爐役 48~49 mm有較明顯地提升^[4]。

3.5 料制轉(zhuǎn)換方案

“中心加焦”改為“平臺(tái)加斗”布料模式,中心焦炭量減少,中心氣流通道減少了，會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)壓差上升,邊緣氣流變化,熱負(fù)荷不穩(wěn)定等一系列問(wèn)題,因此料制轉(zhuǎn)換前必須要保證爐況穩(wěn)定,兩道氣流穩(wěn)定爐型可控。通過(guò)7月底開(kāi)始持續(xù)的調(diào)整,10月B高爐爐況各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到開(kāi)爐以來(lái)最好的水平，具備料制轉(zhuǎn)換的條件。目前取消中心加焦操作上基本都是循序漸進(jìn)，逐步外移中心焦角度，重新搭建焦平臺(tái)^[2],本次B高爐取消中心加焦通過(guò)討論采取利用11月份 22h定修復(fù)風(fēng)后調(diào)整,將中心焦炭布料角度外揚(yáng)至目標(biāo)27,控制內(nèi)環(huán)焦炭布料量在25%~30%,引導(dǎo)中心氣流,適當(dāng)加重邊緣礦焦負(fù)荷。根據(jù)近一年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)看，轉(zhuǎn)換后礦石平臺(tái)角差按10°~10 5°控制,引導(dǎo)平臺(tái)加漏斗模式下中心氣流為主期間預(yù)計(jì)壓差上升,操作壓差按180kPa為上限，風(fēng)量適當(dāng)退守7000→6 850 m'/min 水平。復(fù)風(fēng)后維持休風(fēng)后平臺(tái)加漏斗料制，后續(xù)根據(jù)平臺(tái)加漏斗模式下中心氣流強(qiáng)弱再考慮是否適當(dāng)疏邊調(diào)整,最終形成合適的兩道氣流。

4  料制轉(zhuǎn)換及爐況變化

料制轉(zhuǎn)換前礦批 124 t/ch,全焦負(fù)荷470,焦丁比 45 kg/tFe,富氧 25 000 m³/h,日均產(chǎn)量 10 500 t/d。休風(fēng)前一天礦石最內(nèi)檔第6檔礦石減1環(huán),確保充足的中心氣流。11月7日定修計(jì)劃休風(fēng)22h,考慮風(fēng)溫下降影響動(dòng)能,休風(fēng)縮4個(gè)φ130 風(fēng)口至 φ120,11月8日6:00開(kāi)始復(fù)風(fēng),復(fù)風(fēng)料全焦負(fù)荷430,礦批118 t/ch,復(fù)風(fēng)料第1批直接進(jìn)行料料制轉(zhuǎn)換?？傮w保持焦炭平臺(tái)基本維持不變,礦石整體角度增加,礦石平均角度 37.83°→38 13°,質(zhì)心外移,適當(dāng)控制邊緣,疏導(dǎo)中心氣流,有助于料制轉(zhuǎn)換順利進(jìn)行。

4.1 復(fù)風(fēng)過(guò)程

11月8日復(fù)風(fēng)開(kāi)始,堵4個(gè)風(fēng)口,復(fù)風(fēng)前期捅開(kāi)3個(gè)風(fēng)口,因考慮到3#HS大修退出送風(fēng)及后續(xù)熱風(fēng)爐維修計(jì)劃,風(fēng)溫下降導(dǎo)致鼓風(fēng)動(dòng)能下降,后續(xù)維持堵1個(gè)風(fēng)口,確保一定的鼓風(fēng)動(dòng)能,確保中心氣流,6:00開(kāi)始復(fù)風(fēng),至13:00 風(fēng)量回全,堵1個(gè)風(fēng)口情況下,風(fēng)口面積 0.4675 m²,混合風(fēng)量6 850m³/min,維持鼓風(fēng)動(dòng)能 135 kJ/s左右,同時(shí)適當(dāng)控制一定冶強(qiáng),確保爐況穩(wěn)定,富氧未回全,冶強(qiáng)適當(dāng)控制,因休風(fēng)時(shí)間長(zhǎng),且直接進(jìn)行料制轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致?tīng)t體不穩(wěn),臨時(shí)降料線控制,料制轉(zhuǎn)換初期受小套漏水影響爐況,11月12日動(dòng)態(tài)休風(fēng)更換后，爐況整體趨穩(wěn)。風(fēng)量用至6950 m³/min。

4.2 氣流變化及后續(xù)調(diào)整

料制恢復(fù)后,前期整體表現(xiàn)為邊緣有所抑制,隨負(fù)荷及冶強(qiáng)恢復(fù),邊緣氣流有所恢復(fù),中心氣流整體較為充足，十字測(cè)溫第6環(huán)溫度目前均值 200~210℃左右,較料制轉(zhuǎn)換前均值240~270℃有明顯下降,十字測(cè)溫第5環(huán)溫度小幅下降,整體表現(xiàn)中心氣流有所收窄,煤氣利用率均值能達(dá)到49%,有較大提升，達(dá)到調(diào)整目的,3月份煤氣利用率達(dá)到49.2%,燃料比下降至 494 kg/tFe。料制轉(zhuǎn)換后氣流整體穩(wěn)定,料制未有進(jìn)行大的調(diào)整,主要是礦石增加檔位,縮小內(nèi)檔檔位角差,整體礦石平臺(tái)角差仍維持在100~105℃。目前B高爐上部料制為。3月底隨負(fù)荷恢復(fù)至5.0后,兩道氣流均有所發(fā)展,外當(dāng)?shù)V石角度外揚(yáng)，內(nèi)檔礦石角度內(nèi)推,礦平臺(tái)角差擴(kuò)至 11°。

4.3 料制轉(zhuǎn)換后指標(biāo)情況

料制轉(zhuǎn)換后受小套漏水影響及操作爐型變化等因素影響,11~12月負(fù)荷水平有所下降,邊緣氣流有所抑制,氣流調(diào)整過(guò)程中邊緣存在局部氣流，但整體風(fēng)氧耗水平下降明顯,消耗下降,操作燃料比下降至495 kg/tFe,5月整體指標(biāo)達(dá)到開(kāi)爐以來(lái)最好水平并繼續(xù)提升，見(jiàn)表4,全焦負(fù)荷最高恢復(fù)至5.03的水平,目前維持在50水平。

5  結(jié)論

本次B高爐利用定修復(fù)風(fēng)機(jī)會(huì)去中心焦,取消中心加焦進(jìn)程較為順利,調(diào)整后兩道氣流穩(wěn)定,煤氣利用率逐步上升,指標(biāo)也得到明顯提升。主要經(jīng)驗(yàn)如下:

(1)料制轉(zhuǎn)換重點(diǎn)第一是轉(zhuǎn)換前操作調(diào)整,確保爐況穩(wěn)定,兩道氣流穩(wěn)定,爐缸活躍等;

(2)第二轉(zhuǎn)換后布料矩陣的研究選定，特別是內(nèi)檔焦炭角度及用量、礦石平臺(tái)角差的選擇,內(nèi)環(huán)焦炭量控制在25%左右,同時(shí)過(guò)渡初期,要適當(dāng)控制邊緣,降低負(fù)荷,引導(dǎo)中心氣流;

(3)最后是利用復(fù)風(fēng)初期氣流可塑性強(qiáng)的機(jī)會(huì)，直接進(jìn)行料制轉(zhuǎn)換,謹(jǐn)慎恢復(fù),適當(dāng)控制產(chǎn)量,與日照1號(hào)高爐取消中心加焦有類似之處5,焦炭?jī)?nèi)檔角度未進(jìn)行過(guò)渡,說(shuō)明該方法的可行之處。

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