曾慶良，陳生利，蔡思維

（廣東中南股份）

摘 要：高爐噴吹煤略占高爐鐵水成本的 10%，噴吹煤價(jià)格對(duì)比焦炭低 1000 元/噸，提煤降焦是高爐煉鐵追求極致效益的有效途徑。鑒于韶鋼高爐長期煤比不足 160kg/t 的現(xiàn)狀，韶鋼七號(hào)高爐采取通過優(yōu)化料制、調(diào)整風(fēng)口進(jìn)風(fēng)面積、選擇合適的爐渣堿度和成分、強(qiáng)化爐溫管控、強(qiáng)化爐前出鐵管理和強(qiáng)化原燃料質(zhì)量管理等措施，2023 年比 2022 年煤比提高大約 8kg/t，焦比下降大約 15kg/t，燃料比下降大約 7kg/t，直接經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)千萬元。

關(guān)鍵詞：焦比；煤比；燃料比；料制；風(fēng)口

1.前言

自 2022 年初以來，由于鋼鐵行業(yè)市場(chǎng)形勢(shì)異常嚴(yán)峻，行業(yè)虧損面一度超過 85%，韶鋼更是因生產(chǎn)持續(xù)波動(dòng)，原材料保供等問題內(nèi)外交困，盈利水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力明顯下滑。環(huán)保成本逐漸升高。隨著全球環(huán)保意識(shí)的提高，各國政府都在推行更加嚴(yán)格的環(huán)保政策，以減少污染和碳排放。 在這樣嚴(yán)峻的形勢(shì)下，為提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)能力，降低生鐵成本，成為各鋼鐵企業(yè)最為迫切的工作和任務(wù)。七號(hào)高爐在 2021 年 10 月 18 日停爐原地大修，2022年3月31日重新開爐，有效容積 2500m³ 。 2022年4月-9月焦比在350kg/t-373kg/t 范圍，煤比 150kg/t-166kg/t，焦比偏高，煤比偏低，整體處于行業(yè)中間水平，盈利水平和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力偏差。七號(hào)高爐從 2022 年 10月份開始開展提煤降耗實(shí)踐，深挖潛能，2023 年取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

2 提煤降焦?fàn)t內(nèi)操業(yè)技術(shù)措施

高爐焦比降低煤比上升后，焦層變薄，會(huì)導(dǎo)致煤氣流分布改變，進(jìn)而需要調(diào)節(jié)送風(fēng)制度、裝料制度、造渣制度和熱制度，找到合適的四大制度維持高爐的穩(wěn)定順行。另外焦層變薄后，對(duì)爐前出渣鐵作業(yè)提出更高的要求，并且需要嚴(yán)格控制原燃料質(zhì)量波動(dòng)，減少其對(duì)爐況的影響。

2.1 送風(fēng)制度

高爐噴吹煤粉代替部分焦炭，必然使料柱中礦焦比增大，焦炭數(shù)量減少，料柱的空隙度下降，煤氣上升時(shí)的阻力增加，壓差升高；上升煤氣量增加，使煤氣速度增大，料柱的阻損?p 也隨之升高。煤粉在風(fēng)口帶氣化燃燒造成爐腹煤氣量增加，煤粉噴吹量和煤粉燃燒程度會(huì)直接影響煤氣流分布。煤比沒有達(dá)到一定水平時(shí)，煤量增加不會(huì)打破原有的煤氣流平衡，但隨著煤比進(jìn)一步提高，當(dāng)煤比超過一定水平時(shí)，邊緣氣流發(fā)展了，中心打不開，需要增加中心焦、縮小風(fēng)口進(jìn)風(fēng)面積或調(diào)整裝料制度等手段來發(fā)展中心氣流。因此煤比高時(shí)，風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能的變化應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定 ^【1】。例如：韶鋼七號(hào)高爐在使用經(jīng)濟(jì)料前，利用休風(fēng)機(jī)會(huì)調(diào)整風(fēng)口小套縮小風(fēng)口進(jìn)風(fēng)面積，即風(fēng)口進(jìn)風(fēng)面積由 0.3393m²改為 0.3376m²。

2.2 裝料制度

高爐上部氣流分布調(diào)節(jié)是通過變更裝料制度，即裝入順序、裝入方法、旋轉(zhuǎn)溜槽傾角、料線和批重等手段，調(diào)整爐料在爐喉的分布狀態(tài)，從而使氣流分布更合理，以充分利用煤氣能量，達(dá)到高爐穩(wěn)定順行、高效生產(chǎn)的目的。新七號(hào)高爐開爐時(shí)是平臺(tái)+漏斗模式料制，經(jīng)過不斷摸索制定了A、B、C 三個(gè)基本料制，其中，A、B 為主料柱，C 為調(diào)節(jié)料制。

批重對(duì)爐料在爐喉分布影響很大，批重太小，會(huì)使得邊緣和中心都無礦石，邊緣和中心過分發(fā)展，透氣性指數(shù)過高，料速過快，趕料困難，處于虧料時(shí)間長，導(dǎo)致爐溫下行。批重太大，中心氣流和邊緣氣流阻力增大，壓差升高。因此需要根據(jù)爐容、當(dāng)前原燃料質(zhì)量、噴吹量大小和冶強(qiáng)決定批重大小。例如：七號(hào)高爐在原燃料質(zhì)量較好時(shí)，批重在 75±1 噸。原燃料質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際情況選擇退批重的量。

2.3 造渣制度

造渣制度應(yīng)適合于高爐冶煉要求，有利于穩(wěn)定順行，有利于冶煉優(yōu)質(zhì)生鐵。根據(jù)原燃料條件，選擇最佳的爐渣成分和堿度。

造渣制度的要求造渣有如下要求：1）要求爐渣有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性；2）有足夠的脫硫能力；3）對(duì)高爐磚襯侵蝕能力較弱；4）在爐溫和爐渣堿度正常條件下，應(yīng)能煉出優(yōu)質(zhì)生鐵。例如：七號(hào)高爐爐渣中 Al₂O₃基本控制在 14%-16%范圍，MgO 控制在 8%-10%范圍，二元堿度控制在1.20-1.25。

對(duì)原燃料的基本要求為滿足造渣制度要求，對(duì)原燃料必須有如下基本要求：1）原燃料含硫低，硫負(fù)荷不大于 5.0kg/t；2）原料難熔和易熔組分低，如氟化鈣、氧化鈦越低越好；3）易揮發(fā)的鉀、鈉成分越低越好；4）原料含有少量的氧化錳、氧化鎂對(duì)造渣有利。^【1】

2.4 熱制度

熱制度直接反映了爐缸工作的熱狀態(tài)。冶煉過程中控制充足而穩(wěn)定的爐溫，是保證高爐穩(wěn)定順行的基本前提，過低或過高的爐溫都會(huì)導(dǎo)致爐況不順。影響爐溫變化的因素很多，變化幅度小時(shí)可通過風(fēng)溫、風(fēng)量、煤量等進(jìn)行調(diào)整，變化幅度較大時(shí)必須調(diào)整焦炭負(fù)荷^【2】。

2.4.1 熱制度的選擇

普通礦冶煉的高爐，目前原燃料條件下，一般生鐵含硅量控制在 0.3%~0.6%，生鐵含硫量0.03%，鐵水溫度 1450-1540℃；原燃料好的高爐可維持中下限，原燃料較差的高爐可維持中上限；長期休風(fēng)后送風(fēng)生鐵含硅量控制在 0.8%-1.0%。例如：七號(hào)高爐生鐵含硅量控制在 0.3%-0.6%，生鐵含硫量 0.03%，鐵水溫度 1505-1535℃。

2.4.2 做好熱負(fù)荷管理

受爐身冷卻壁損壞和氣流偏析等因素影響，爐墻時(shí)常會(huì)出現(xiàn)渣皮脫落現(xiàn)象，造成爐溫頻繁波動(dòng)，也會(huì)影響到高爐煤氣流穩(wěn)定。工長班中要密切關(guān)注爐墻和熱負(fù)荷波動(dòng)趨勢(shì)，并及時(shí)采取維持爐況穩(wěn)定措施。

Q 值管控要結(jié)合近幾個(gè)班的波動(dòng)范圍，風(fēng)量、爐溫趨勢(shì)，以及爐墻報(bào)警范圍等綜合考慮，同時(shí)嚴(yán)格按操業(yè)方針控制好壓差。

2.4.3 提高風(fēng)溫和富氧率

煤粉噴吹量增加后，燃燒產(chǎn)物煤氣量增加；噴吹煤粉氣化時(shí)揮發(fā)分分解吸熱使燃燒放出的熱值降低；煤粉進(jìn)入燃燒帶時(shí)的溫度(100℃左右)遠(yuǎn)低于焦炭進(jìn)入燃燒帶時(shí)的溫度(1500℃)，因此燃料帶入燃燒帶的物理熱減少。因此煤粉噴吹量增加會(huì)導(dǎo)致理論燃燒溫度下降。^[2]

提高風(fēng)溫和富氧率后，增加燃燒強(qiáng)度，大幅度增產(chǎn)；促使噴吹煤粉快速燃燒氣化，并且不降低t_理，緩解噴煤的燃燒和爐缸熱狀態(tài)的限制程度，從而可以擴(kuò)大噴煤量；富氧使噴煤和高風(fēng)溫引起的△p 上升得到緩解，改善高爐順行。提高風(fēng)溫使用率措施：

(1)在高爐能接受、設(shè)備允許的情況下，風(fēng)溫應(yīng)盡可能穩(wěn)定在最高水平；

(2)加風(fēng)溫影響煤氣體積增大而造成風(fēng)壓升高，因此需加風(fēng)溫，除特殊情況時(shí)，加風(fēng)溫應(yīng)平緩，幅度不能太大；

(3)在降風(fēng)溫時(shí)，可一次降至所需水平；

(4)在高爐有管道行程跡象時(shí)，盡量不要大幅度提高風(fēng)溫，以免加劇管道行程。

3 出渣鐵改善措施

3.1 出渣鐵管理

確保渣鐵均勻、穩(wěn)定的從爐內(nèi)排出。保持累計(jì)出渣鐵量與生成量在一定范圍內(nèi)平衡。爐前是否及時(shí)出盡渣鐵直接影響高爐的穩(wěn)定順行。因此為了保證高爐的穩(wěn)定順行和強(qiáng)化冶煉必須進(jìn)一步強(qiáng)化爐前出鐵管理，爐前必須嚴(yán)格按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作：

（1）根據(jù)實(shí)際情況控制好打泥量保證鐵口深度，保證鐵口合格率；

（2）控制好出鐵節(jié)奏和開口鉆頭大小，減少憋渣鐵現(xiàn)象；

（3）減少漏鐵、燒氧；

（4）出鐵過程中應(yīng)隨時(shí)鐵水流速變化，發(fā)現(xiàn)卡鐵口及時(shí)捅開，如果連續(xù)出現(xiàn)卡鐵口，必須考慮打開另一個(gè)鐵口出鐵；

（5）堵鐵口前應(yīng)將鐵口處的積渣清除，并檢查保護(hù)套和泥套，以保證液壓炮保護(hù)與泥套嚴(yán)密接觸，防止炮泥。

3.2 強(qiáng)化爐前重疊出鐵

（1）出鐵間隔時(shí)間超過規(guī)定時(shí)間 20 分鐘以上；

（2）來渣時(shí)間超過規(guī)定時(shí)間，打開鐵口30min 未來渣；

（3）累計(jì)爐內(nèi)存鐵量＞100t（累計(jì)生成量減出鐵量）；

（4）處理爐況需要。

4 原燃料質(zhì)量改善

原燃料質(zhì)量是高爐穩(wěn)定順行和提煤降焦的基礎(chǔ)。為了高爐穩(wěn)定順行，制定一系列措施控制原燃料質(zhì)量。

4.1 嚴(yán)格控制燒礦氧化亞鐵含量，因氧化亞鐵升高，燒礦強(qiáng)度增加，但燒礦的還原性降低，為保證燒結(jié)礦強(qiáng)度和還原性，氧化亞鐵含量應(yīng)控制在合適范圍，如：韶鋼五號(hào)機(jī)燒結(jié)礦通過優(yōu)化配礦，2022 年 10 月份以后氧化亞鐵含量基本控制在 8.5%-10.5%，轉(zhuǎn)鼓控制在 78-80。

4.2 嚴(yán)格控制焦炭灰分和硫，焦炭灰分嚴(yán)重影響焦炭的耐磨性及其高溫強(qiáng)度，焦炭硫含量會(huì)導(dǎo)致鐵水含硫上升，影響鐵水質(zhì)量，因此焦炭灰分和硫含量應(yīng)嚴(yán)格控制，通過優(yōu)化配煤，韶鋼舊 6 米焦最終將焦炭灰分基本控制在 13%以內(nèi)，硫控制在 0.9%以內(nèi)。

4.3 控制篩分速度，確保篩分質(zhì)量，減少粉末入爐。

4.4 注意原燃料成分是否處于規(guī)定范圍，偏離正常范圍必須及時(shí)調(diào)節(jié)原燃料使用比例。

4.5 各槽應(yīng)遵循一槽一品種的原則，不得混料。

5. 取得的效果

通過提煤降焦攻關(guān)強(qiáng)化冶煉，高爐平均日產(chǎn)提高 763 噸/天；高爐入爐風(fēng)溫由 1181℃上升至1212℃，提升了 31℃；高爐入爐焦比燃料比降低18kg/t；高爐噴煤比提升 10kg/t；高爐燃料比降低8kg/t，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益 5 千萬元。

6. 結(jié)束語

提煤降焦’不僅是落實(shí)國家清潔生產(chǎn)、‘雙控’ ‘雙碳’等政策的需要，更是鋼鐵企業(yè)降本增效總目標(biāo)的迫切需要，也是回答綠色低碳發(fā)展之問的一條現(xiàn)實(shí)路徑。提煤降焦是現(xiàn)階段高爐煉鐵追求極致效率的重要手段，通過以煤代焦，可以進(jìn)一步降低高爐冶煉成本，提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。以煤代焦需要結(jié)合自身高爐冶煉特點(diǎn)，合理調(diào)控高爐相關(guān)參數(shù)，改善其他輔助原料質(zhì)量，才能取得事半功倍的成效。

參考文獻(xiàn)

[1] 高爐生產(chǎn)知識(shí)問答（第 2 版） 王筱留修訂 冶金工業(yè)出版社 2006；

[2] 高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè) 周傳典主編 冶金工業(yè)出版社 2012.