李勝杰 吳鏗 于海彬 倪碧帥

(1.北京科技大學(xué)；2.安陽鋼鐵股份有限公司)

安鋼2000 m3級高爐提高煤比的措施

李勝杰1，2吳鏗1于海彬2倪碧帥1

(1.北京科技大學(xué)；2.安陽鋼鐵股份有限公司)

安鋼2000 m3級高爐采取了改進(jìn)噴煤設(shè)備，改善原燃料條件、優(yōu)化高爐操作、提高風(fēng)溫、富氧噴煤等措施，使得煤比大幅度提升、焦比顯著下降。

高爐 焦比 噴煤 富氧

0 前言

高爐富氧噴煤不僅能大幅度降低入爐焦比，減少對日益匱乏的焦煤資源的依賴，而且有利于改進(jìn)冶煉工藝——可以擴(kuò)展風(fēng)口前的回旋區(qū)、縮小呆滯區(qū)、降低風(fēng)口前的理論燃燒溫度[1]，是降低生產(chǎn)成本、改善高爐冶煉過程的有效手段，已成為高爐煉鐵技術(shù)進(jìn)步的重要內(nèi)容。

1 概況

安鋼現(xiàn)有2000 m3級高爐兩座 (8號、9號高爐)。8號高爐于2005年10月15日點(diǎn)火開爐，9號高爐于2007年6月28日點(diǎn)火開爐，兩座高爐相配套的噴煤系統(tǒng)也在高爐投產(chǎn)不久后投入使用。兩座高爐共用一個3#煤場，其噴煤系統(tǒng)總工藝如圖1所示。

圖1 安鋼2000 m3級高爐噴煤工藝圖

煤粉制備及噴吹系統(tǒng)按煙煤和無煙煤混合噴吹設(shè)計(jì)，制粉系統(tǒng)為三個系列 (一臺60 t/h中速磨煤機(jī)，兩臺40 t/h中速磨煤機(jī))；噴吹系統(tǒng)采用“兩罐并列 +噴吹總管 +爐前分配器”噴吹形式。

2 提高煤比的主要措施

安鋼2000 m3級高爐自從點(diǎn)火開爐以來，煤比逐漸提高。8號高爐開爐后第6個月份 (2006年4月份)煤比達(dá)到 79 kg/t，由于有了 8號高爐實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，9號高爐開爐后第3個月份 (2007年9月份)煤比達(dá)到105 kg/t，但是與設(shè)計(jì)要求仍有很大的差距，因此安鋼在實(shí)際生產(chǎn)過程中，不斷摸索和總結(jié)，從改進(jìn)噴煤設(shè)備性能、優(yōu)化高爐操作制度、噴吹煤種和控制煙煤無煙煤配比等方面入手，逐步提高高爐煤比。

2.1 對噴煤系統(tǒng)的改進(jìn)

高爐噴煤工藝雖然已比較成熟，但在具體流程、工藝參數(shù)以及設(shè)備配置等方面，還存在許多需要改進(jìn)和完善的地方。安鋼2000 m3級高爐自噴煤系統(tǒng)投產(chǎn)以來，在實(shí)際生產(chǎn)過程中產(chǎn)生許多新的問題，主要表現(xiàn)為：制粉能力不足、噴吹煤量無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求等。安鋼逐步對噴煤系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模的設(shè)備改進(jìn)，主要包括噴吹系統(tǒng)部分管道線路、制粉系統(tǒng)部分設(shè)備和噴吹系統(tǒng)部分設(shè)備等，如圖2、圖3所示。

通過技術(shù)改進(jìn)，改善了現(xiàn)有工藝和設(shè)備中的制約因素，提高了系統(tǒng)的可靠性和自動控制能力，為高爐進(jìn)一步提高煤比、降本增效打下了良好基礎(chǔ)[2]。

圖2 受料斗改造示意圖

圖3 噴吹罐改造圖

2.2 強(qiáng)化精料管理，優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)

提高煤比必須以精料為基礎(chǔ)[3]。精料要求提高入爐礦石的品位，提高熟料比，穩(wěn)定入爐料的成分，篩除入爐料的粉末等。隨著煤比的逐步提高，焦比的逐步降低，料柱中的礦焦比擴(kuò)大，焦炭的骨架作用重要性相對提高，焦炭的質(zhì)量必須優(yōu)先得到保證。

1)嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)制度，強(qiáng)化原燃料現(xiàn)場管理，杜絕混料和攙雜現(xiàn)象。8號和9號高爐使用的焦炭分別由三煉焦和四煉焦提供，燒結(jié)礦分別由360 m2和400 m2燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)。安鋼成立鐵前攻關(guān)小組，定期抽查燒結(jié)礦強(qiáng)度及焦炭強(qiáng)度，對鐵前系統(tǒng)制定鐵前異常指標(biāo)反饋制度，一旦檢查站檢驗(yàn)出指標(biāo)超出表1中所規(guī)定范圍，必須立即反饋給高爐。值班工長必須密切關(guān)注企業(yè)信息化系統(tǒng)所提供的各種信息，根據(jù)檢查站反饋的鐵前異常質(zhì)量指標(biāo)，及時掌握原燃料尤其是焦炭質(zhì)量的變化。值班工長可以根據(jù)這些信息，及時調(diào)整高爐操作。

表1 鐵前異常指標(biāo)反饋制度 ％

2)加強(qiáng)高爐槽下篩分工作，嚴(yán)格控制給料器閘門開度，控制料流速度，延長篩分時間，定期清篩和更換，盡可能降低入爐含粉率。把燒結(jié)礦振動篩篩孔從5mm改為8mm，入爐燒結(jié)礦＜5mm的比例由原來的 8.3％降至4.8％。

3)對燒結(jié)礦進(jìn)行鹵化物噴灑，提高燒結(jié)礦強(qiáng)度和降低低溫還原粉化率。

4)完善焦丁回收制度，在礦石中配加適量焦丁，提高高爐料柱的透氣性?，F(xiàn)在 8號高爐配加焦丁穩(wěn)定在1000 kg/批，9號高爐配加焦丁穩(wěn)定在 800 kg/批。

5)安鋼2000 m3級高爐爐料結(jié)構(gòu)一直采用燒結(jié)礦 +酸性球團(tuán) +生礦模式，爐料結(jié)構(gòu)為 70％燒結(jié)礦+25％進(jìn)口球團(tuán)礦 +5％南非塊礦。兩座高爐配加強(qiáng)度較好的進(jìn)口球團(tuán)，盡量避免使用強(qiáng)度較差的國內(nèi)球團(tuán)；配加高品位進(jìn)口塊礦，既改善了爐渣性能，又獲得了良好的指標(biāo)和效益。高爐爐料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，保證了高煤比操作的物質(zhì)條件，同時也為降低焦比提供了基礎(chǔ)保證。

2.3 上、下部調(diào)劑相結(jié)合

通過上下部調(diào)劑可以形成合理的煤氣流分布，改善料柱透氣性，提高爐況穩(wěn)定性和大噴煤量的接受能力，從而提高煤比。

1)下部調(diào)劑。下部調(diào)劑主要是送風(fēng)制度的調(diào)節(jié)，使初始煤氣流分布合理，爐缸工作均勻活躍，熱量充沛、穩(wěn)定。經(jīng)一段時間的摸索，安鋼2000 m3級高爐都基本找到適合本高爐的風(fēng)口布置及進(jìn)風(fēng)面積。目前 8號高爐使用的風(fēng)口有兩種：110mm和120mm；進(jìn)風(fēng)面積為：0.3129 m2。9號高爐使用的風(fēng)口有三種：110mm、120mm和130mm；進(jìn)風(fēng)面積為：0.3437 m2。每座高爐大小風(fēng)口相互搭配，圓周方向煤氣流均勻穩(wěn)定，爐況順行，為進(jìn)一步提高冶煉強(qiáng)度創(chuàng)造了條件。

2.4 高頂壓操作

高頂壓降低煤氣流在爐內(nèi)的流速，增加煤氣流與礦石的接觸時間，提高了煤氣流能量的利用[4]。噴煤以后，料柱中礦/焦比上升，料柱透氣性變差，噴煤量變大時，爐內(nèi)未燃煤粉增加，惡化爐內(nèi)料柱的透氣性。因此，噴煤后壓差升高.同時入爐焦炭數(shù)量減少，爐料重量上升，有利于爐料下降，允許適當(dāng)?shù)母邏翰睢勺郀t煤比與爐頂壓力的關(guān)系如圖4所示。此時適當(dāng)?shù)靥岣唔攭海档蛪翰?，有利于爐料下降和煤比提高。安鋼2000 m3級高爐根據(jù)原燃料和操作要求，在根據(jù)爐況靈活調(diào)節(jié)頂壓的同時，適當(dāng)?shù)靥岣吡藸t頂壓力。日常調(diào)劑實(shí)行穩(wěn)定高頂壓操作，穩(wěn)定了爐況，提高了煤比，降低了焦比。

圖4 安鋼2000 m3級高爐煤比與爐頂壓力的關(guān)系

2.5 提高風(fēng)溫，增加富氧量，提高煤粉置換比

高爐噴煤以后，理論燃燒溫度降低，為保證正常的爐缸熱狀態(tài)，要求足夠的熱補(bǔ)償，高風(fēng)溫和富氧都有助于提高理論燃燒溫度[5]。提高煤粉置換比，改善高爐噴吹效果和保證高爐在大噴煤時長期穩(wěn)定、順行和高產(chǎn)[6]。此外，隨著噴煤量的上升，在其他條件不變的情況下，風(fēng)口區(qū)域未燃煤粉增多，不僅大大降低煤粉燃燒率，還會使高爐透氣性變差，引起高爐難行，而富氧有利于煤粉燃燒率的提升，同時富氧是強(qiáng)化冶煉、提高產(chǎn)量的手段。兩座高爐在保證爐況穩(wěn)定順行的前提下，將富氧率維持在2.0％～3.0％，風(fēng)溫1170℃以上。

2.6 無煙煤和煙煤混合噴吹

無煙煤揮發(fā)分低，可磨性和燃燒性不好，但是含碳量高，發(fā)熱值高，因此其煤焦置換比較高；煙煤揮發(fā)性高，可磨性和燃燒性好，成本較無煙煤低，但是它的發(fā)熱值低，爆炸性較強(qiáng)，對安全條件要求比較嚴(yán)格，因此，單噴任何一種都不經(jīng)濟(jì)[7]。同時，從爐況角度出發(fā)，煙煤中揮發(fā)物高，可提高燃燒率，而其分解熱也大于無煙煤，可更快的降低理論燃燒溫度，這樣就可更快提高風(fēng)溫，增大富氧率。煙煤中 (H2+ CO)高，能改善煤氣還原性，降低其黏度，有利于礦石的間接還原，進(jìn)而降低焦比。此外，高揮發(fā)性能帶來更多的煤氣量，從而增加鼓風(fēng)動能，也有利于發(fā)展中心氣流。通過試驗(yàn)得出，安鋼合理的配煤比為：無煙煤∶煙煤 =2∶1，兩者的配合促進(jìn)了風(fēng)溫、富氧率與煤比的大幅度提高。

2.7 組織好外圍生產(chǎn)

煤比提高后，軟熔帶焦窗變薄，下部壓差升高，惡化爐缸透氣、透液性，必須抓好爐前工作，及時出凈渣鐵[8]。通過加強(qiáng)對出鐵正點(diǎn)率、出鐵均勻率、日出鐵次數(shù)和鐵口深度的考核，使鐵口工作大為好轉(zhuǎn)。隨著富氧率提高，冶煉強(qiáng)度提高，高溫區(qū)下移，要求工長和配管工密切注視爐身溫度變化，采取適合高爐爐身中上部冷卻強(qiáng)度，同時加強(qiáng)風(fēng)口檢查。通過強(qiáng)化噴吹操作，減少噴煤倒罐時間和減少煤量波動，做到均勻、穩(wěn)定的噴吹，為高爐順行，煤比提高創(chuàng)造了良好的外圍條件。

3 效果分析

經(jīng)過采取上述 7個方面的措施，安鋼2000 m3級高爐的煤比已經(jīng)穩(wěn)定在130 kg/t左右，焦比得到大幅度的降低，大大降低了生產(chǎn)成本。安鋼 8號、9號高爐噴煤初期的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)見表2、表3。

表2 安鋼 8號高爐2006年2～6月份主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

表3 安鋼9號高爐2007年 7～11月份主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

由表2可以看出，8號高爐自2006年2月份到6月份煤比從18 kg/t增加到137 kg/t，同時焦比下降到404 kg/t，利用系數(shù)明顯增加。由表3可以看出，9號高爐自2007年 7月份到11月份，煤比從3 kg/t逐漸增加到139 kg/t，A鋼和B鋼?；宓拇怪?TD面的 EBSD微觀織構(gòu)組織。A鋼和B鋼常化退火后基本保留了熱軋時形成的中心部位的組織，而次表層和表層晶粒發(fā)生了再結(jié)晶長大。?；宓慕M織和織構(gòu)梯度減小。?；蹇棙?gòu)主要集中在{001}〈ffff890〉和{001}〈ffff880〉之間以及{110}〈001〉上。?；罂棙?gòu)的總體強(qiáng)度下降，高斯強(qiáng)度減弱。常化后A試樣{110}〈112〉＞織構(gòu)取向消失，B試樣的{110}〈112〉取向密度減弱。

4)分析了?；驛和B試樣在α取向線、ε取向線和γ取向線上織構(gòu)密度變化規(guī)律。?；?A試樣α取向線上{001}〈0〉取向密度減小，{110}〈0〉取向密度增大；ε取向線上高斯織構(gòu)取向密度增大；γ取向線上{111}2〉織構(gòu)取向密度增大。常化后B試樣α取向線上取向密度值下降；ε取向線上高斯取向密度略增大，其它取向密度減??； γ取向線上γ纖維織構(gòu)取向密度減小。

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選擇自動模式后，現(xiàn)場操作箱都無法進(jìn)行操作。當(dāng)坯料調(diào)運(yùn)至上料輥道后，操作員在HM I上手動對中，然后在定尺規(guī)格內(nèi)按照要求輸入定尺，點(diǎn)擊HMI自動啟動按鈕，PLC程序?qū)⒖刂扑休伒兰皢误w設(shè)備的自動運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)母坯的定位切割、子坯依次去毛刺及自動推鋼、堆垛的功能，其流程如圖3所示。

圖3 自動切割控制流程

HMI上還繪制有液壓系統(tǒng)的畫面，可以遠(yuǎn)程啟、停液壓站，包括液壓系統(tǒng)的報(bào)警信號等，同時為保證安全生產(chǎn)，在HM I上單獨(dú)制作一個急停按鈕，一旦生產(chǎn)過程中出現(xiàn)事故，按下急停按鈕，所有輥道及液壓設(shè)備全部停止工作，只有在事故處理完畢后，再次按下急停按鈕，可繼續(xù)自動生產(chǎn)。

3.3 系統(tǒng)使用效果

二次切割系統(tǒng)投用后，班產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)產(chǎn)，火切機(jī)的割縫控制在 8mm左右，定尺精度保證在10mm以內(nèi)，毛刺去除率達(dá)到了98％，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，，從輥道自動啟動開始，全程無需操作人員干預(yù)，整個連續(xù)切割生產(chǎn)過程穩(wěn)定、高效。

4 結(jié)論

此次離線二次切割項(xiàng)目對于切割機(jī)板坯的定位采用了先進(jìn)的激光測距系統(tǒng)，與使用升降擋板定位相比，具有定尺切割精度高的優(yōu)點(diǎn)；同時此次選用的切割機(jī)不帶傳統(tǒng)的汽缸壓下裝置，在定位的同時就計(jì)算了切割槍避輥的位置，與帶壓下裝置的火切機(jī)相比，完全避免了切割輥道的情況，保護(hù)了設(shè)備。同時選用的擺錘式去毛刺機(jī)，可以在輥道正常運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn)頭、尾毛刺的去除工作，并且去毛刺率可達(dá)到98％以上，與刮刀式去毛刺機(jī)相比，具有去毛刺效率高，時間短的優(yōu)勢。系統(tǒng)投用后，在較短的時間內(nèi)達(dá)到了設(shè)計(jì)的產(chǎn)能。

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The coal ratio and coke ratio of2000 m3BF in Angang have been enor mously increased and decreased by adop ting som emeasures of develop ing equipm ents of PC I，imp rovingmaterial quality，op tim izing BF operation，enhancing blast temperature and PC I enriched w ith oxygen.

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2009—11—23