夏建國   宋  文

(寶武集團鄂城鋼鐵公司)

摘 要 鄂鋼6號高爐因大量使用品位低、有害元素高的原料,導致操作爐型發生變化,爐況頻繁波動,煤氣流分布不穩。從上部調劑、下部調劑、精料方針和加強日常管理等方面進行調整,使高爐恢復順行,煤氣流分布合理。自2017年4月開始,6號高爐各項技術經濟指標均有較大提升,且能長期穩定在較好水平,煤氣利用率提高至48%以上,燃料比下降到520kg/左右。

關鍵詞  高爐 操作制度 上部調劑 下部調劑 煤氣流分布

鄂鋼6號高爐(1800m3) 2013年4月投產后,爐況順行。但在2015年鋼鐵行業困難時期,因大量使用品位低、有害元素高的原料,爐內堿金屬和Zn有害元素富集,導致操作爐型發生變化,自2016年4月起,爐況頻繁波動,煤氣流分布不穩,之前的操作制度嚴重不適應高爐生產。

1  爐況波動的表征及原因

1.1  爐況波動的表征

6號高爐爐況波動的主要表征如下【1】:

(1)煤氣流分布不穩,爐體熱負荷波動大,爐身渣皮頻繁脫落,冷卻壁水溫差頻繁超過7℃;

(2)風壓不穩、風量經常萎縮,探尺走勢較差;

(3)爐墻溫度大幅度波動,每日三次以上的邊沿管道,透氣性指數劇烈波動;

(4)爐缸工作狀況變差,兩鐵口出鐵不均勻,出鐵時間變短,鐵口維護難度增加;

(5)鐵水溫度下降,鐵水物理熱與鐵水[Si]動大且難以控制;

(6)焦比和燃料比大幅度升高,產量下降;

(7)風口小套破損率明顯上升;

(8)爐況穩定性差,主要技術經濟指標較差(見表1)。

1.2  爐況波動的原因

(1)燒結礦粒級偏小(小于10mm的燒結礦占35%以上),且料罐下沿到布料溜槽礦焦落點凈高8.5m,造成在槽下經過篩分處理后的原料在爐頂再次摔打,入爐料粒級變小,影響料柱透氣性。

(2)6號高爐采用光面溜槽,且轉速較快(6s/圈),觀察布料時有1/3原料拋灑到溜槽外,不是沿著溜槽布在矩陣要求的圓弧上。

(3)6號高爐軟水冷卻能力不足,僅滿足高爐理論熱負荷。在實際生產中邊沿氣流一旦偏多,爐壁熱負荷升高時,會引起軟水進水溫度升高,造成渣皮脫落后再次形成穩定渣皮時間較長,致使操作爐型經常發生變化,出現邊沿局部氣流不足或過多而易形成管道。

2  操作制度的調整

在爐況波動時,高爐操作制度的調整是以煤氣流分布為核心。而調整煤氣流分布的方式主要有三種:一是疏松邊沿穩定中心;二是疏松中心穩定邊沿;三是同時疏松邊沿與中心。最終需煤氣流分布與原料、爐型相匹配,從而使爐況長期穩定順行。結合上述原因分析,6號高爐操作制度的調整采取“活躍中心、穩定邊沿”的指導思想。

2.1  上部調劑

利用休風時機觀察爐況波動時料面如圖1 (a)所示,其對應的爐喉煤氣流分布如圖1(b)所示。該類型煤氣流分布是邊沿和中心兩股氣流相對均勻,在原料質量好時,煤氣利用率較高,各項技術經濟指標較好(如2016年1月);在原燃料質量差時,中心氣流易減弱,邊沿氣流增加,出現管道和爐缸中心堆積,爐況順行變差乃至失常(如2016年2月)。

在“活躍中心、穩定邊沿”指導思想落實過程中,布料制度有代表性的調整過程見表2。調整后的爐頂料面,逐步向如圖1(c)所示演變,最終形成如圖1(d)所示的爐喉煤氣流分布,即合適的平臺寬度和較深的漏斗型料面[2),邊沿氣流穩定,中心氣流充沛的適應6號高爐操作爐型的煤氣流分布類型。

2017年4月,利用休風機會,檢測出6號高爐料線1.5 m時礦焦碰撞點溜槽傾角為38.5o因而最大傾角按37.5o-38.5o來調整布料矩陣。經過多次小幅度調整矩陣,最終形成了較為適合6號高爐當前爐型的基礎裝料制度:礦批56t,角差9.5o/12.5o料線1.5m,布料矩陣見表3。該矩陣使用后管道消除,冷卻壁水溫差穩定在3.5 ~5.0℃,渣皮穩定,煤氣利用率提高。

2.2  下部調劑

隨著布料矩陣的優化,下部送風制度、熱制度要與上部裝料制度相匹配。

(1)送風制度。風量逐漸增大,易出現中心過吹、煤氣利用率低等負面效應,故維持合適的風速和鼓風動能至關重要。為此,擴大進風面積,增加富氧和提高煤比相結合,控制合適的風速和鼓風動能。

將3個原戴有內徑90mm內襯的風口小套恢復成內徑120mm,進風面積由0.279m2逐步增加到0.294 m2(見表4),風量由4200 m/min增大到4400 m/min,實際風速250m/s以上,礦批擴大至56t,穩定氣流,提高煤氣利用率。

(2)熱制度。爐缸工作均勻、活躍是爐況順行、煤氣流分布穩定的保證[3]。6號高爐活躍爐缸的措施主要是維持爐缸熱量的充沛和合適的爐渣堿度,嚴守中型高爐鐵水物理熱不低于1470℃的下限,1490- 1510℃是經濟而合適的溫度區間,防止連續熱量不足引起爐缸堆積而造成爐況波動,在此基礎上進行低硅治煉。

降低[Si]含量,可使高爐高產、節焦、低耗、降低生鐵成本;同時可減少轉爐渣量,取得良好經濟效益。降低[Si]含量的方法: ①降低焦比,減少焦炭灰分入爐,提高礦石入爐品位,減少入爐Si0,量,降低硅源;②選用高頂壓、大富氧等有利于高溫區下移的措施和操作制度,保證爐缸熱量及鐵水溫度,減少sio2的還原。具體措施:①爐頂壓力由2016年的220kPa提高到現在的230kPa: ②在原料條件穩定爐況順行的情況下提高焦炭負荷,由2016年最好的4.2左右提高到現在的4.5左右,并能長期保持③提高富氧率,由2016年的2.3%左右提高到現的3.5%左右。經這些調整后,6號高爐現在生鐵[Si]長期穩定在0.3% ~0.4% ,爐渣堿度控制在1.21左右,保證渣鐵流動性良好的同時提高生鐵質量。

2.3  精料方針

高爐煉鐵通過長期生產實踐得出“七分原料,三分操作”的理念,充分說明入爐原燃料對高爐生產的重要影響,確保高爐長期穩定順行,強化精料方針尤為重要。這段時間以來,主要采取以下措施提高入爐原燃料質量:①增加燒結優質煤比例,采用厚料層低料速,提高燒結礦質量;2原料場對塊礦進行篩分后再帶入礦倉,減少入爐塊礦粉末;③督促現場均勻帶礦和均勻用礦,確保帶料時礦倉高度4m以上,減少原料入倉時的摔打;④優化焦化配煤結構,提高焦炭質量,要求焦炭M10由7.0%左右降低到6.0%左右。

2.4  加強日常管理

(1)爐外管理。隨著爐況的穩定,高爐日產量逐步提高,爐外及時出盡渣鐵變得尤為重要。制訂爐外鐵口維護相關獎懲制度,加強泥套的管理和維護,杜絕冒泥現象,確保鐵口深度在2.8~3.0m,不能隨意減少打泥量,確保泥包穩定。2017年5月通過環保炮泥的引進和使用,炮泥質量得以改善,出鐵時間延長,出鐵次數由每班5爐減少至4爐,炮泥使用單耗降低30%左右,既改善了爐前出鐵環境,又降低了爐前勞動強度。

(2)減少休風率。加強設備管理、推進風口煤槍改進,降低高爐休風率。針對高爐生產節奏快、原燃料運輸線路長、設備關鍵部件工作環境惡劣等特點,從自身實際出發,加強設備管理,減少因設備故障導致的休風。①強化設備專檢人員責任意識,為高爐設備正常運轉提供保障;②利用生產間隙,對有隱患的設備進行更換及處理,如利用周末時間對相下返礦4號,5號皮帶機座進行更換,效果良好,確保了槽下上料系統設備的正常運行;③合理利用生產間隔，對爐前開口機鏈帶及夾鉗進行更換處理,確保爐前設備生產順暢;④熱風爐煤氣預熱器兩端插盲板并組織焊補,減少煙氣中CO含量等。

同時,對關鍵設備建立檔案,定期維保更換,如爐頂布料溜槽磨損的及時更換,槽下主供料皮帶磨穿漏料的更換等,截至2017年8月,因設備原因影響的無計劃休風為零。另外,通過對近兩年風口小套破損統計和分析,發現高爐風口小套破損80%以上是煤粉沖刷導致的。煤粉沖刷小套主要原因是煤槍受熱變形彎曲,煤槍口偏向風口小套內壁,使部分煤粉摩擦風口小套內壁而刷破。為此采取以下措施:①用外徑25 mm的厚壁煤槍替換外徑16mm的薄壁煤槍提高煤槍耐熱性;②在煤槍尾部額外接入中壓氮氣,增加煤槍內氮氣量冷卻煤槍,減少煤槍變形; ③要求配管工多巡視風口,發現煤槍刷套及時調整;④引進尾部有耐磨料的風口小套,減少風口小套磨破的發生。現在每月因更換風口小套而休風的時間不超過3h。

3  生產效果

通過上下部調劑,形成了中心氣流較強,邊沿氣流穩定的適合6號高爐的煤氣流類型,自2017年4月開始,6號高爐各項技術經濟指標均有較大提升,且能長期穩定在較好水平。尤其是5-7月西區焦化干焦爐檢修時期,6號高爐使用50%水熄焦+10%落地焦配40%干熄焦的原燃料結構(水熄焦、落地焦水分重,M40和熱強度比干熄焦差)。在此情況下，堅決執行以“活躍中心、穩定邊沿”的指導思想,在摸索出的基礎矩陣上進行小幅度調整,穩定煤氣流分布,確保高爐穩定、順行、高產、低耗。2017年1-8月高爐主要技術經濟指標見表5

4  結語

經過不斷摸索、分析、總結,鄂鋼6號高爐探索出與爐型相匹配的操作制度,煤氣流分布得以優化,高爐風量、透氣性及鼓風動能相應提高。高爐風量由2016年的4200 m3/min提高到2017年8月的4400m3/min以上,煤氣利用率上升到48.8%以上,燃料比下降到520kg/t左右,達到了1800 m3高爐基本的操作水平,形成了穩定的平臺加漏斗型料面。在目前的原燃料條件下,6號高爐各項技術經濟指標達到了較好水平。

5  參考文獻

[1]  柏德春,陳開泉,廖經文,等,韶鋼3200 m3高爐煤氣流分布控制的優化[J].煉鐵,2013,32(3):46-48.

[2]  劉云彩．現代高爐操作[M].北京:冶金工業出版社,2016:81-82.

[3]  周傳典,高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京:冶金工業出版社2003;351,358.