李宏飛，崔金麗

（天津鋼鐵集團有限公司，天津300301）

3 200 m3高爐入爐焦炭低成本優(yōu)化

李宏飛，崔金麗

（天津鋼鐵集團有限公司，天津300301）

為降低3 200m3高爐鐵水成本，天鋼將現(xiàn)有3種焦炭進行分析對比，進行了干熄焦、搗固焦單品種控制比例實驗和3種焦炭搭配比例實驗。通過觀察判斷爐況、分析調(diào)整操作、核算鐵水成本，確定了適合天鋼的入爐焦炭結(jié)構(gòu)。經(jīng)實踐檢驗，采用頂裝濕熄焦40%+搗固濕熄焦40%+干熄焦20%的入爐焦炭結(jié)構(gòu)，既能保證高爐穩(wěn)定順行對焦炭質(zhì)量的要求，又能降低入爐焦炭成本，是天鋼高爐煉鐵焦炭低成本優(yōu)化的較好選擇。

高爐；焦炭結(jié)構(gòu)；搗固焦；干熄焦；低成本；優(yōu)化

1　引言

近十年來，我國鋼鐵業(yè)擴張迅速，造成行業(yè)產(chǎn)能嚴重過剩。在資源匱乏、環(huán)保投入逐漸加大的嚴峻形勢下，鋼鐵企業(yè)的利潤空間被極度壓縮，降低生產(chǎn)成本的壓力越來越大。在鋼鐵企業(yè)中，煉鐵成本占產(chǎn)品成本70%以上，如何降低生鐵生產(chǎn)成本成為鋼鐵企業(yè)生存的關(guān)鍵，而燃料成本又占噸鐵成本的30%以上，因此，降低燃料成本是降低煉鐵成本的有效手段。焦炭是高爐煉鐵不可或缺的燃料，在冶煉過程中主要有還原劑、提供熱量、高爐骨架和滲碳作用［1］。隨著高爐大型化和富氧噴煤技術(shù)的提高，焦炭骨架作用愈加明顯，因此焦炭品質(zhì)對于高爐非常重要。基于對焦炭品質(zhì)的要求，在市場條件好時，國內(nèi)大部分鋼鐵企業(yè)的大型高爐基本全部使用干熄焦來保證入爐焦炭質(zhì)量，尤其是寶鋼、武鋼等先進企業(yè)，利用優(yōu)良品質(zhì)的干熄焦來創(chuàng)造先進的經(jīng)濟技術(shù)指標。在鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩，成本壓力大時，一味使用干熄焦，并不符合鋼鐵市場和成本壓力的要求，部分高爐開始逐漸使用品質(zhì)較差的濕熄焦炭、搗固焦炭來降低燃料成本，如唐鋼，首鋼等。

在當(dāng)前嚴峻的鋼鐵市場情況下，必須以降低成本為主導(dǎo)思想，這就不可避免地使用低品質(zhì)焦炭，同時受優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源減少的影響，焦炭質(zhì)量的下降也是鋼鐵行業(yè)的普遍趨勢。如何合理使用價格較低、品質(zhì)較差的焦炭或搭配使用不同種類的焦炭，在保證高爐穩(wěn)定順行基礎(chǔ)上，降低高爐煉鐵燃料成本，是煉鐵工作的一大問題。目前，一些企業(yè)開始尋求合理的焦炭質(zhì)量與煉鐵成本的平衡關(guān)系，天鋼高爐從2014年就開始研究針對各種高爐爐況條件下的不同種類焦炭合理搭配比例，確定了以干熄焦、頂裝濕熄焦和搗固焦為主的焦炭結(jié)構(gòu)方案，根據(jù)不同類型焦炭的特點，制定實驗方案，做到特性配合互補，通過實驗推斷和實際生產(chǎn)，總結(jié)出既能保證高爐穩(wěn)定順行，又能使燃料成本最優(yōu)的焦炭配比優(yōu)選方案。

2　天鋼使用的焦炭情況及存在的問題

2.1焦炭情況

天鋼沒有自己的焦化廠，高爐所使用的焦炭全部為外購，主要是頂裝濕熄焦、干熄焦和搗鼓濕熄焦。頂裝濕熄焦用量最大，主要以天鋼附近的三煤氣公司的焦炭為主，還有部分山西焦炭，其中三煤氣焦炭質(zhì)量變化較大，尤其是水分含量較高且波動較大，最大水分相差5%以上；干熄焦化學(xué)成分與濕熄焦接近，冷、熱強度指標明顯改善，可使高爐透氣性指數(shù)提高，爐內(nèi)易接受高風(fēng)溫，焦炭負荷加重，噴煤量提高，質(zhì)量上完全滿足大型高爐的使用，但受資源和價格限制，不能大量使用，因為由高爐指標改善帶來的成本降低無法抵消焦炭價格上升引起的成本上升，所以要適量搭配使用；搗固焦堆密度大，粒度偏小，冷態(tài)強度好，但實際熱態(tài)強度較差，使用效果有好有壞，需要高爐操作制度的相應(yīng)調(diào)整。一般來說，3種焦炭中干熄焦價格最高，搗固焦最低。

2.2存在的問題

在3種焦炭的使用上，天鋼高爐曾經(jīng)全部使用濕熄焦，高爐可以基本保證順行，但燃料比的波動較大，同時高爐的抗波動能力很弱，外圍波動極易引起高爐的波動。在目前成本壓力較大的情況下，失常一次帶來的損失很大，成本會大幅上升，所以保證高爐的穩(wěn)定順行是降低成本工作的基礎(chǔ)。干熄焦的使用能有效提高焦炭的整體質(zhì)量，曾經(jīng)用量在50%左右，高爐順行情況明顯好轉(zhuǎn)，抗波動能力明顯提高，同時也能提高煤氣利用率，降低燃料比，但鐵水成本有一定升高，經(jīng)濟上不合算。搗鼓濕熄焦受制作工藝影響，密度較大，氣孔率較低，大量使用會導(dǎo)致焦層厚度變小，影響高爐透氣性和透液性，但搗固焦同時具有質(zhì)量較穩(wěn)定，水分波動小的特點，合理利用并配合高爐操作制度的調(diào)整，也能達到良好的使用效果。因此入爐焦炭合理的搭配比例是煉鐵研究的重點工作。

3　天鋼焦炭的低成本優(yōu)化實踐

針對天鋼的焦炭情況，需要研究不同種類焦炭、不同配比下的指標和成本情況，找出指標與成本的最優(yōu)平衡點。因為干熄焦價格最高，搗固焦價格最低，所以2014年天鋼高爐針對干熄焦最低配比、搗固焦最高配比和各種焦炭不同配比進行實驗，研究合理的入爐焦炭結(jié)構(gòu)，結(jié)合當(dāng)時高爐的經(jīng)濟技術(shù)指標和成本情況，進行比較分析，確定高爐的最優(yōu)焦炭配比。

3.1干熄焦的使用實驗

天鋼在2014-01—03期間進行了濕熄焦搭配干熄焦的實驗。根據(jù)之前的經(jīng)驗，干熄焦使用50%就能明顯改善高爐順行和指標，但考慮成本因素，希望盡量減少干熄焦的用量。設(shè)計方案將干熄焦配比控制在40%～10%。實驗過程中，1月前期控制在40%，后逐漸減少用量，到2月份最低降低到10%，再根據(jù)當(dāng)時的高爐爐況條件；3月份逐漸又回到20%。表1是2014-01—03期間相關(guān)指標的月平均值及當(dāng)月高爐爐況。

表1　2014-01—03期間干熄焦配比及高爐主要操作參數(shù)和燃料成本

從表1和實際生產(chǎn)情況來看：使用頂裝濕熄焦加干熄焦時，1月前期使用40%，后逐漸減少到20%，月平均為29%，爐況順行情況良好，干熄焦對于改善入爐焦炭的整體質(zhì)量還是有明顯作用的；干熄焦使用在20%以下時，高爐順行情況明顯變差，失常的概率很大，所以需要一定量的干熄焦來保證高爐的順行。雖然1月干熄焦比例較高，但爐況順行較好，2月干熄焦下降到月平均14.6%，雖然焦炭價格下降，但焦炭質(zhì)量的變差導(dǎo)致爐況失常，焦炭用量和成本大幅上升。通過干熄焦的工業(yè)實驗，在目前天鋼的焦炭使用中，干熄焦的比例應(yīng)保證在20%以上，配比過低對爐內(nèi)焦炭整體質(zhì)量影響較大，高爐生產(chǎn)中失常的概率較大，不能滿足生產(chǎn)需要。

3.2搗固焦使用實驗

近年來，隨著煉焦肥煤資源日益匱乏，提高搗固焦用量有利于擴大煉焦煤資源，降低煉焦生產(chǎn)配煤成本。面對成本壓力，高爐提高配加價格較低的搗固焦比例有利于降低生鐵成本［2］。

2014-04—06期間，在進行過干熄焦實驗后，對高爐進行了針對搗固焦使用的實驗，從以前的搗固焦使用經(jīng)驗上來看，超過50%會嚴重影響高爐的順行，因此將搗鼓焦使用配比定在10%～50%，其余配比為干熄焦和頂裝濕熄焦基本為各一半。同時根據(jù)之前使用搗鼓焦的經(jīng)驗，在操作制度上進行了相應(yīng)的調(diào)整，搗固焦的比例在4月份開始，首先從10%開始實驗，逐漸增加，5月份增加到45%，高爐出現(xiàn)不順性的情況后，又逐漸減少用量。通過3個月的統(tǒng)計，主要數(shù)據(jù)如見表2。

表2　2014-04—06期間搗固焦配比及高爐主要操作參數(shù)

從表2中可以看出，搗固焦實驗階段爐況基本順行良好，能保證高爐的穩(wěn)定順行，比干熄焦實驗階段高爐爐況明顯改善，但使用過高后，超過40%之后，高爐爐況出現(xiàn)問題，壓差高，抗波動能力差，所以通過實驗可以看出，搗固焦降低高爐成本必須在40%范圍內(nèi)。

3.33種焦炭的配比實驗

在經(jīng)過干熄焦和搗固焦的實驗后，依據(jù)實驗數(shù)據(jù)逐漸確定了每種焦炭的使用范圍，使用的配比均能達到高爐穩(wěn)定順行的需要，通過實驗找出成本最低的配比，在7月至10月開始進行了3種焦炭不同配比的實驗，焦炭配比基本原則為干熄焦控制在20%以上，搗固焦為40%以內(nèi)。具體的統(tǒng)計值及燃料成本見表3。

表3　2014-07—10期間焦炭配比及燃料成本

從表3可以看出，干熄焦使用在20%～30%之間時搗固焦使用40%左右，入爐焦炭的質(zhì)量能保證高爐的穩(wěn)定順行。表4為7月至10月的高爐主要經(jīng)濟技術(shù)指標。

表4　幾種焦炭配比下高爐指標對比

從4組焦炭配比方案下的高爐指標來看，頂裝濕熄焦40%+搗固焦40%+干熄焦20%搭配方案最優(yōu)，既能保證高爐的穩(wěn)定順行，同時燃料成本也最優(yōu)。因為燒結(jié)礦、塊礦和煤粉的質(zhì)量波動，也會對高爐生產(chǎn)造成很大影響，需要通過優(yōu)質(zhì)焦炭的使用消除影響，所以高爐焦炭配比結(jié)構(gòu)不是固定不變的，應(yīng)該適應(yīng)外圍條件的變化不斷調(diào)整，使爐況處于一個可控的范圍。

4　高爐使用效果

實驗后，高爐開始使用頂裝濕熄焦40%+搗固焦40%+干熄焦20%搭配方案，從2014年12月開始，高爐的各項指標逐漸改善，成本逐漸下降，降低成本效果明顯。表5為2014-12—2015-05期間的高爐主要指標和成本。

表5　2014-12—2015-05期間高爐指標及成本

5　結(jié)論

大型高爐可以使用40%的搗鼓焦降低入爐焦炭成本，通過工藝技術(shù)的操作調(diào)整，能有效降低高爐燃料成本，且能滿足大型高爐對焦炭質(zhì)量的要求。

為了確保高爐的穩(wěn)定順行，入爐焦炭的整體質(zhì)量要有一定的保障，因此，入爐焦炭中干熄焦的配比不能低于20%。

目前天鋼高爐焦炭最佳配比為：頂裝濕熄焦40%+搗固濕熄焦40%+干熄焦20%搭配，煉鐵的燃料成本為最優(yōu)。

高爐的燒結(jié)礦出現(xiàn)波動時或設(shè)備出現(xiàn)問題引起爐況波動時，可以通過增加干熄焦的比例來提高入爐焦炭的品質(zhì)，改善高爐爐況，保證高爐順行。

［1］王筱留.鋼鐵冶金學(xué)：煉鐵部分［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

［2］周師庸.探討現(xiàn)行高爐焦炭質(zhì)量指標模擬性的積極意義［J］.鋼鐵，2000，35（20）：1.

Low Cost Optim ization of 3 200m3BF Charged Coke

LIHong-feiand CUIJin-li
（Tianjin Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Tianjin 300301，China）

In order to reducemolten iron cost for 3 200m3BF，Tiangang compared and analyzed three types of existing coke and conducted controlled proportion experiments of single type coke of dry quenching coke and tamping coke and blended proportion experiments of three types.An appropriate charged coke structure for Tiangang was determined by observing and judging furnace conditions，analyzing and adjusting operation and calculating the cost formolten iron.Practice proved that a charged coke structure of 40%top loading wet quenching coke+40%tampingwet quenching coke+20%dry quenching coke，ensuring the requirementon coke quality by BF stable and smooth running and at the same time reducing the cost for charged coke，was a good choice for the low cost optimization of iron-making in Tiangang.

Blast Furnace；coke structure；tamping coke；dry quenching coke；low cost；optimization

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.04.003

2016-03-15

2016-04-12

李宏飛（1980—），男，山西介休人，碩士，工程師，主要從事煉鐵方面的研究工作。