楊君，韋政，陳新峰
摘 要：韶鋼所處粵北地區(qū)，運(yùn)輸成本相比沿海地區(qū)處于劣勢，面對鋼材市場出現(xiàn)的下滑，公司提出節(jié)能減排等經(jīng)營戰(zhàn)略目標(biāo)，進(jìn)一步降低燃料消耗顯得更加緊迫。韶鋼 8 號(hào)高爐 2020 年 12 月 25 日停爐中修，集中更換燒損的 8、9 段冷卻壁，同時(shí)對爐缸進(jìn)行整體澆筑，快速恢復(fù)爐型。同時(shí)在線對熱風(fēng)爐進(jìn)行修復(fù)，使風(fēng)溫 1160℃提高到 1200℃，投產(chǎn)后高爐勇于探索，創(chuàng)新思路，實(shí)現(xiàn)了高爐爐型快速修復(fù)和熱風(fēng)爐在線修復(fù)，同時(shí)對原燃料質(zhì)量加強(qiáng)管控、提升高爐操業(yè)能力和強(qiáng)化爐前出鐵管理等措施，高爐爐況長周期穩(wěn)定順行，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到明顯改善，燃料比從原來 506kg/t 下降至 499kg/t，達(dá)到低燃料比生產(chǎn)的效果。
關(guān)鍵詞：高爐 穩(wěn)定順行 低燃料比
1 概述
韶鋼 8 號(hào)高爐爐容 3200m3，設(shè)有 4 個(gè)鐵口，32 個(gè)風(fēng)口。高爐采用了軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)、銅冷卻壁、薄壁爐襯、陶瓷杯復(fù)合爐襯、串罐無料鐘爐頂系統(tǒng)、皮帶上料、熱風(fēng)爐+雙預(yù)熱、嘉恒法沖渣、煤氣在線分析等先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計(jì)一代爐齡 15年。2022 年以來，加強(qiáng)對原材料質(zhì)量進(jìn)行管控，跟蹤燃料質(zhì)量變化趨勢及做好異常變化應(yīng)對措施，同時(shí)逐步完善高爐操業(yè)管理，結(jié)合上、下部調(diào)劑優(yōu)化送風(fēng)制度，高爐爐況維持長期穩(wěn)定順行，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)一步得到提升，其中利用系數(shù)由2.45 提高到 2.61，燃料比由 511kg/t 下降到500kg/t 的水平，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
2 低燃料比生產(chǎn)實(shí)踐
2.1 爐缸中修澆筑，快速修復(fù)爐型
完整的高爐爐型是進(jìn)行降低燃料比的基礎(chǔ)，8號(hào)高爐生產(chǎn)進(jìn)入爐役后期，從 2019 年 9 月份開始，高溫區(qū)銅冷卻壁出現(xiàn)集中破損漏水現(xiàn)象，1#、3#鐵口方向第 8、9 層銅冷卻壁累計(jì)損壞水道 43 條，分布在 17 塊冷卻壁上，并呈現(xiàn)快速向兩邊擴(kuò)散的現(xiàn)象，高爐無計(jì)劃休風(fēng)頻繁，全年休風(fēng)高達(dá) 18 次，休風(fēng)率達(dá)到 3.1%。無計(jì)劃休風(fēng)頻次高，氣流不穩(wěn)定，操作爐型難以維持穩(wěn)定，燃料比居高不下，隨著漏水區(qū)域的擴(kuò)大，燃料比呈現(xiàn)逐步上行趨勢，全年燃料比高達(dá)506kg/t，為了盡快恢復(fù)操作爐型，穩(wěn)定氣流分布，8 號(hào)高爐決定開始開展為期 40 天的中修，對高溫區(qū) 8-9 層銅冷卻壁進(jìn)行全部更換，爐缸進(jìn)行整體澆筑，中修完畢高爐即可投產(chǎn)，通過制定合理的開爐方案，開爐三天即進(jìn)入高產(chǎn)低耗狀態(tài)。冷卻壁漏水情況見圖 1。
2.3 熱風(fēng)爐在線修復(fù)，確保風(fēng)溫維持在 1200℃平臺(tái)
風(fēng)溫是高爐最經(jīng)濟(jì)的燃料，在生產(chǎn)中 100%被使用，同時(shí)高風(fēng)溫有力利于煤粉燃燒，有利于提高煤比減低焦比，對降低生鐵成本是有利的。8號(hào)高爐有 4 座內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，采用兩燒兩送送風(fēng)模式，正常生產(chǎn)時(shí)風(fēng)溫 1200℃，投產(chǎn)至今，熱風(fēng)爐出現(xiàn)不同程度的隔墻掉磚、垮塌、燒穿現(xiàn)象，部分砌磚及耐材落入燃燒器中，堵塞燃燒器，使燒爐困難，風(fēng)溫水平逐步降低，為了保障風(fēng)溫的使用，決定采取在線修復(fù)熱風(fēng)爐的模式，即采用“兩燒一送”送風(fēng)，修好一座投入一座模式，在熱風(fēng)爐全部修復(fù)后，風(fēng)溫逐步上至 1200℃，在風(fēng)溫恢復(fù)后，燃料比呈現(xiàn)下降趨勢。2022 年 10 月高爐風(fēng)溫恢復(fù)正常，風(fēng)溫趨勢變化 圖 2。
2.4 穩(wěn)定原燃料成分
穩(wěn)定的原燃料成分對煉鐵系統(tǒng)生產(chǎn)管理及高爐穩(wěn)定順行有重要影響,煉鐵作者用"七分原料三分操作"來說明原燃料條件對高爐生產(chǎn)的決定性作用，穩(wěn)定的原燃料成份是高爐順行的基礎(chǔ)，因此抓好原燃料管理是降低燃料比的重要措施。8號(hào)高爐配礦結(jié)構(gòu)為：燒礦（73%-77%）+球礦（7%-10%）+生礦（13%-15%），熟料比在85%-87% 間調(diào)整，燒結(jié)礦自產(chǎn) 6 燒，焦炭維自產(chǎn)新 6 米焦炭，球團(tuán)主要有中信球、龍騰球，生礦以澳礦為主。
2.5 提升燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓、亞鐵、堿度穩(wěn)定性
日常生產(chǎn)中高爐用燒結(jié)礦模式為 6 號(hào)燒結(jié)機(jī)料 90%+10% 5 號(hào)燒結(jié)機(jī)料，隨著 8 號(hào)高爐產(chǎn)量跨越式突破，日產(chǎn)8300t 直接躍升至日產(chǎn)9000t 平臺(tái)，燒結(jié)礦產(chǎn)量出現(xiàn)無法滿足生產(chǎn)的趨勢，為了滿足生產(chǎn)所需用量，燒結(jié)采用厚料層燒結(jié)工藝。燒結(jié)礦質(zhì)量波動(dòng)加劇，轉(zhuǎn)鼓、亞鐵、堿度超出控制范圍頻次增加明顯，通過對三項(xiàng)指標(biāo)設(shè)定合理的控制范圍，優(yōu)化燒結(jié)工藝參數(shù)，燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)定性明顯好轉(zhuǎn)。結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓（圖 3）、氧化亞鐵（圖 4）、堿度（圖 5）。
2.6 穩(wěn)定焦炭 CRI 和 CSR 指標(biāo)
焦炭在高爐內(nèi)的骨架作用是沒有任何其他原燃料所能替代的，特別是軟熔帶及滴落帶內(nèi)的骨架作用影響高爐整體順行，焦炭性能變差及在爐內(nèi)劣化是造成失常的主要原因之一，造成高爐消耗大，成本高，正因?yàn)槿绱耍瑢Υ蟾郀t來說穩(wěn)定的焦炭質(zhì)量顯得尤為重要，CRI 和 CSR 兩個(gè)指標(biāo)是高爐工作者重點(diǎn)關(guān)注的指標(biāo)，8 號(hào)高爐重要使用自產(chǎn)新六米干焦，要求 CRI 在 23%-26%間，CSR在不小于 68% 圖 6 CRI、CSR 趨勢圖。
2.7 加強(qiáng)雨季篩分管理，減少入爐粉末
球礦重要有外購中信球、龍騰球、PB 塊礦、海南礦。高爐生塊配比基本在 15%左右，進(jìn)入雨季生產(chǎn)后，因篩分困難，大量粉末進(jìn)入入爐，影響高爐透氣性，高爐順行難以保證。為了減少大量粉末入爐，根據(jù)現(xiàn)場原材料含粉情況及時(shí)調(diào)整生塊比例。加強(qiáng)原料篩分管理，礦篩篩速控制在5～6.0 t/min，焦炭篩速控制在 1.8～2.0 t/min，記錄篩網(wǎng)的使用情況，制訂相應(yīng)的篩分管理制度，加強(qiáng)對篩網(wǎng)的檢查力度，發(fā)現(xiàn)堵篩現(xiàn)象及時(shí)處理， 提高篩分效果防止粉料入爐。
2.8 優(yōu)化高爐操作，持續(xù)提升高爐穩(wěn)定性
高爐要實(shí)現(xiàn)長期的穩(wěn)定順行，必須加強(qiáng)對日產(chǎn)生產(chǎn)的管理，重視對重要參數(shù)的控制，建立適合不同原材料條件下的調(diào)節(jié)模型。
2.9 優(yōu)化送風(fēng)制度，維持高爐爐況長期穩(wěn)定順行
下部調(diào)劑是高爐調(diào)劑的基礎(chǔ)，其重點(diǎn)是選擇合適的進(jìn)風(fēng)面積，來獲得充足的鼓風(fēng)動(dòng)能，以達(dá)到活躍爐缸的目標(biāo)。鼓風(fēng)動(dòng)能是影響燃燒帶大小和形狀的主要因素，進(jìn)而決定了煤氣流的初始分布。將鼓風(fēng)動(dòng)能控制在適宜的范圍內(nèi)是獲得合理的煤氣流分布，保證高爐順行的根本性措施之一。對于爐缸直徑超過 10m 的大高爐，要控制足夠的鼓風(fēng)動(dòng)能，以確保中心煤氣流的穩(wěn)定和中心焦的活性。8 號(hào)高爐通過綜合運(yùn)用上部布料檔位、料線、批重等裝料制度手段，控制爐喉徑向合理的O/C，使邊緣與中心煤氣量之比合適，并配合下部鼓風(fēng)動(dòng)能、理論燃燒溫度等送風(fēng)制度參數(shù)的調(diào)整，確保了煤氣流分布合理，高爐熱負(fù)荷相對穩(wěn)定，爐況穩(wěn)定順行。圖 7 Q 值 J*10^7/h 趨勢圖。
2.10 提高高爐穩(wěn)定性，加強(qiáng) Z、W 值的控制范圍
高爐爐內(nèi)煤氣流分布狀況是影響熱負(fù)荷波動(dòng)的一個(gè)主要的因素。W 值為爐頂十字測溫邊緣 4點(diǎn)平均值與爐頂溫度 4 點(diǎn)平均值的比值，Z 值為爐頂十字測溫中心 5 點(diǎn)溫度之和與爐頂溫度 4 點(diǎn)平均值的比值，8 號(hào)高爐 W 值一般為 0.55～0.75，Z 值一般為 5.5～8.5，生產(chǎn)實(shí)踐表明，W 值和 Z 值能在一定程度上表示高爐邊緣與中心氣流的相對強(qiáng)弱。8 號(hào)爐通過對比以往左右指標(biāo)和總結(jié)，在上部料制為 
時(shí)， W 值和 Z 值相對合適，即 W 值在 0.55～0.75，Z 值在 5.5～8.5，高爐順行狀態(tài)較好，產(chǎn)、指標(biāo)最優(yōu)。在日常操作過程中，重點(diǎn)關(guān)注十字測溫邊緣溫度和爐體溫度的變化作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，形成合理的邊緣與中心氣流，防止邊緣過旺或邊緣過重，引起爐體渣皮大幅度脫落，造成熱負(fù)荷大幅度波動(dòng)。
2.11 提高爐溫穩(wěn)定性
爐缸熱制度是冶煉的根本條件 ，選擇適當(dāng)?shù)臓t缸溫度可獲得最佳的冶煉效果和經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)?？刂坪描F水溫度，近幾年 8 號(hào)高爐爐溫的底線控制標(biāo)準(zhǔn)不斷上調(diào)，從原來 1495℃提升至現(xiàn)在的1510℃，高爐爐況的穩(wěn)定性進(jìn)一步加強(qiáng)， 充足的爐溫提高渣鐵的流動(dòng)性，有利于渣鐵分離出凈渣鐵，同時(shí)有利于爐渣脫硫，提高生鐵質(zhì)量進(jìn)行低硅冶煉 ，生鐵中 w(Si)每降 0．1％可降焦 比4～5kg／tOre)，是實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)節(jié)能的重要措施 。8號(hào)高爐根據(jù)實(shí)際測溫 ，生鐵中 w(Si)控制在0．25％～0．6％的范圍之內(nèi)，不僅能滿足高爐爐況穩(wěn)定，而且能顯著降低高爐消耗。鐵水溫度穩(wěn)定，軟融帶的位置就相對固定。當(dāng)鐵水溫度波動(dòng)時(shí)，由于軟融帶的位置上下移動(dòng)，引起爐體渣皮的脫落，導(dǎo)致爐體熱負(fù)荷大幅度波動(dòng)，高爐消耗大幅增加。8 號(hào)高爐控制鐵水溫度 1510～1540℃，[Si]：0.25%～0.6%，R：1.18～1.25 控制，能很好的滿足生產(chǎn)需要，同時(shí)也能達(dá)到降低燃料比的目標(biāo)。
2.12 規(guī)范爐前出渣、鐵管理
在高冶強(qiáng)生產(chǎn)條件下，因產(chǎn)日產(chǎn)量大幅增加，渣量同步大幅度增加，爐前是否能及時(shí)出干凈渣鐵對高爐的順行尤重要，因此，建立規(guī)范的爐前出渣出鐵管理制度，是高爐穩(wěn)定順行的重要保證。
爐前管理措施 ：（1） 嚴(yán)格控制鐵口深度 ：3500-3900mm，正常使用鉆頭 55mm，穩(wěn)定打泥量在 6 格，出鐵時(shí)間 120-140 分鐘控制；（2）加強(qiáng)對重點(diǎn)設(shè)備的聯(lián)合點(diǎn)檢，對爐前核心設(shè)備開口機(jī)、泥炮開展聯(lián)合設(shè)備方的聯(lián)合點(diǎn)檢，通過每周兩次的聯(lián)合點(diǎn)檢，把設(shè)備隱患提前處理；（3）建立異常爐況處置方案，在高爐出現(xiàn)異常情況時(shí)，如爐內(nèi)憋渣鐵、見渣率低時(shí)的處置方案、匯報(bào)機(jī)制，確保高爐平穩(wěn)過渡；（4）建立正向激勵(lì)機(jī)制，對班中發(fā)現(xiàn)重大隱患、對生產(chǎn)做出較大貢獻(xiàn)的班組、個(gè)人予以正向激勵(lì)，發(fā)揮全員主動(dòng)性。
3 生產(chǎn)實(shí)踐效果
高爐生產(chǎn)以低消耗為導(dǎo)向，提升高爐操作管理水平，提升高爐爐況穩(wěn)定性，燃料比在 500kg/t左右，達(dá)到了優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)的目標(biāo)。
4 結(jié)語
8 號(hào)高爐通過及時(shí)對爐型的休復(fù)，熱風(fēng)爐在線休復(fù)工作，為高爐的取得低成本打下良好的基礎(chǔ)，通過總總結(jié)從開爐到現(xiàn)在的最優(yōu)指標(biāo)，找到核心參數(shù)，優(yōu)化高爐送風(fēng)制度，制度合理的熱制度、造成制度標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化爐前出渣鐵管理，高爐實(shí)現(xiàn)了操作爐型長期合理穩(wěn)定，在 2022 年生產(chǎn)中，鐵產(chǎn)量 301.3 萬噸，打破歷史最好記錄，燃料比持續(xù)降低，從 506kg/t 降至 499kg/t，在 2023 年生產(chǎn)中，焦比進(jìn)一步降低至 331kg/t，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
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