曾 琦 客海濱 李 明 張福忠 馮忠良 張文強(qiáng)

(河鋼集團(tuán)唐鋼公司)

唐鋼新區(qū)是河鋼集團(tuán)唐鋼公司產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型升級的重點(diǎn)示范工程，是按照高效化、低碳化、環(huán)?；⒅悄芑蛿?shù)字化的全新設(shè)計理念打造的新型沿海鋼鐵航母基地[1]。一期工程鐵前系統(tǒng)共建設(shè)三座2 922 m3高爐。

唐鋼新區(qū)2號高爐于2020年11月投產(chǎn)，出鐵場設(shè)計為雙矩形，2個出鐵場配有4個出鐵口。渣處理系統(tǒng)采用環(huán)保底濾工藝，煤氣凈化系統(tǒng)采用重力除塵+干式布袋除塵的干法工藝，熱風(fēng)系統(tǒng)配備三座旋切頂燃式熱風(fēng)爐。爐缸結(jié)構(gòu)采用大塊炭磚+陶瓷杯復(fù)合結(jié)構(gòu)，爐體采用全鑄鐵冷卻壁并配備軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)，爐頂受料形式為串罐式，下料設(shè)備配置了PW氣密箱+溜槽的無料鐘爐頂。

鐵前系統(tǒng)成本占鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)成本的70%，降低鐵前各工序成本是提高企業(yè)競爭力的關(guān)鍵所在。高爐是鐵前系統(tǒng)的重要一環(huán)，其成本的降低主要以降低燃料消耗、提高產(chǎn)量為抓手。針對目前嚴(yán)峻的市場形勢，為有效降低高爐成本，唐鋼新區(qū)2號高爐降低燃料消耗、提高鐵水產(chǎn)量勢在必行。

唐鋼新區(qū)2號高爐從加強(qiáng)原燃料管理、應(yīng)用自動噴吹系統(tǒng)、調(diào)整基本操作制度、優(yōu)化操作參數(shù)、保持爐缸活躍性和加強(qiáng)爐前出鐵管理方面入手，高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)提升明顯(見表1)，煤比達(dá)到178 kg/t，燃料比514 kg/t，利用系數(shù)達(dá)3.08 t/(m3·d)，平均日產(chǎn)突破9 000 t，創(chuàng)開爐以來的歷史最好水平。

表1 唐鋼新區(qū)2號高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)情況

1 加強(qiáng)原燃料管理

1.1 減少原燃料質(zhì)量波動

(1)嚴(yán)禁低槽位

當(dāng)焦炭槽位低于65%時，要及時預(yù)警，與原料主控溝通及時上料；當(dāng)?shù)V石槽位低于7 m且無上料計劃時，要及時減量使用。

(2)穩(wěn)定入爐焦炭粒度

為減小焦炭質(zhì)量波動，穩(wěn)定焦炭冷熱態(tài)性能，要保證佳華干熄焦比例在60%以上。

(3)保證入爐原料質(zhì)量穩(wěn)定

正常生產(chǎn)時，爐料結(jié)構(gòu)調(diào)整大多以調(diào)整爐渣堿度為主。唐鋼新區(qū)2號高爐規(guī)定調(diào)節(jié)爐渣堿度時，調(diào)整堿性球團(tuán)和酸性球團(tuán)的比例，固定燒結(jié)礦和塊礦的用量。

(4)及時檢查原燃料粒度

接班時和交班前，當(dāng)班高爐操作人員需去高爐槽下礦倉及焦倉逐個檢查物料粒度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某個倉的物料粒度下降較多時，通知上料崗位工立即減量或停吃，避免入爐原燃料粉末過多影響某一時間段的爐料透氣性導(dǎo)致高爐的風(fēng)壓波動，保證高爐的順行。

(5)加強(qiáng)篩網(wǎng)巡檢

要求礦槽崗位工對槽下篩網(wǎng)進(jìn)行日常點(diǎn)檢一班3次，夏季下雨、冬季下雪潮濕時加大點(diǎn)檢力度，嚴(yán)控<5 mm的礦石入爐比例。當(dāng)發(fā)現(xiàn)篩網(wǎng)堵塞時及時進(jìn)行空振，確認(rèn)空振無效果后，篩網(wǎng)拉出進(jìn)行人工清理，以保證篩分效果。在滿足高爐用料需求的前提下，嚴(yán)格控制原燃料各振動篩的篩分速率：燒結(jié)礦≤3 t/min、球團(tuán)礦≤4.5 t/min、塊礦≤3.5 t/min、焦炭≤2.8 t/min、焦丁≤1 t/min。

1.2 優(yōu)化礦石及焦炭排料順序

唐鋼新區(qū)2號高爐礦石優(yōu)化后的排料順序?yàn)椋簾Y(jié)礦—球團(tuán)—塊礦—球團(tuán)—燒結(jié)礦。并將焦丁布在“球團(tuán)—塊礦—球團(tuán)”料段范圍內(nèi)，以改善中間環(huán)帶的透氣性。唐鋼新區(qū)2號高爐采用的是中心加焦的布料制度，而布在中心部位焦炭的質(zhì)量對于中心氣流的穩(wěn)定性至關(guān)重要。當(dāng)前高爐主要使用佳華干熄焦和美錦干熄焦兩種焦炭，佳華焦化因離新區(qū)僅一路之隔，采用皮帶將焦炭直送到新區(qū)高爐上料系統(tǒng)，倒運(yùn)次數(shù)少，焦炭的平均粒徑更大(佳華干熄焦平均粒度50.01 mm、美錦干熄焦平均粒度48.86 mm)。為此，通過優(yōu)化焦炭排料順序，將較大粒級的佳華干熄焦布在中心位置，獲得充足、穩(wěn)定的中心氣流，保證爐缸的透氣性和透液性[2]。

2 應(yīng)用自動噴吹系統(tǒng)

高爐噴煤系統(tǒng)手動控制存在噴吹風(fēng)量與罐壓精度差，氮?dú)庀牧看螅瑖姶邓俾什▌哟?，難以實(shí)現(xiàn)均勻噴吹，易造成高爐爐溫和煤氣流的波動等問題。

自動噴吹技術(shù)通過完善監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)行必要的設(shè)備改造，完善優(yōu)化控制程序，可以實(shí)現(xiàn)噴吹、倒罐的自動化控制，同時也能實(shí)現(xiàn)精確、均勻的小時煤量噴吹。

唐鋼新區(qū)2號高爐于2023年4月初投用了自動噴吹系統(tǒng)，高爐噴煤瞬時噴吹速率(±3 t/h)穩(wěn)定率≥96%，噴煤量波動范圍為±0.3 t/h。為高爐技術(shù)指標(biāo)尤其是煤比指標(biāo)的提升打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

3 調(diào)整操作制度、優(yōu)化操作參數(shù)

3.1 上部裝料制度的優(yōu)化

唐鋼新區(qū)2號高爐長期堅持“穩(wěn)定邊緣、打開中心，穩(wěn)定中心、兼顧邊緣”的氣流控制方針。在高比例球團(tuán)冶煉條件下，將高溫冶金性能較好的燒結(jié)礦布在靠近邊緣、中心的部位，將易滾動的球團(tuán)礦布在中間環(huán)帶，既有利維持穩(wěn)定的邊緣和中心氣流，也有利于減緩球團(tuán)滾動效應(yīng)、維持穩(wěn)定的爐型。

3.2 下部送風(fēng)制度的調(diào)整

唐鋼新區(qū)2號高爐上部裝料制度采用了中心加焦技術(shù)，如鼓風(fēng)動能不足，極易形成肥大的中心死焦堆，惡化爐缸工作狀態(tài)。因此選擇合適的風(fēng)速及鼓風(fēng)動能對高爐來說至關(guān)重要[4]。唐鋼新區(qū)2號高爐共32個風(fēng)口，初始風(fēng)口直徑為120和130 mm各占一半，風(fēng)口面積為0.393 3 m2。通過對全國幾大鋼鐵廠3 000 m3高爐的風(fēng)口面積調(diào)研(見表2)可以看出，唐鋼新區(qū)2號高爐風(fēng)口面積偏小，影響了高爐指標(biāo)的提升，于是借助休風(fēng)換套的機(jī)會于2023年3月26號將6個風(fēng)口小套直徑由120 mm調(diào)至130 mm，風(fēng)口長度保持570 mm未變，風(fēng)口面積由0.393 3 m2擴(kuò)至0.405 1 m2，風(fēng)量較之前有所提升，實(shí)際風(fēng)速在260 m/s以上，鼓風(fēng)動能約140 kJ/s，風(fēng)口面積擴(kuò)大后實(shí)際風(fēng)速和鼓風(fēng)動能未受到影響。

表2 各3 000 m3高爐的風(fēng)口面積

3.3 提高富氧率

高爐富氧是強(qiáng)化冶煉的主要措施之一，也是提高煤比、降低焦比及生鐵成本的重要手段。研究表明，在保持高爐入爐風(fēng)量不變時，高爐煤氣量隨富氧率提高而增加，富氧率每增加1%，可多燃燒焦炭4.76%，即高爐冶煉強(qiáng)度能夠提高4.76%。如果煉鐵燃料比不變，產(chǎn)量也能提高4.76%[5]。唐鋼新區(qū)2號高爐5月份的富氧率為6.19%，與1月份相比富氧率提高了約3個百分點(diǎn)，富氧率提高后，高爐的產(chǎn)量及煤比指標(biāo)提升明顯(見表1)。

4 保持爐缸活躍性

高爐爐缸活性對于高爐煉鐵有著舉足輕重的作用，既影響著高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行，又影響著一代爐齡[6]。熱制度和造渣制度的選擇是否合理又直接影響爐缸的工作狀態(tài)。

唐鋼新區(qū)2號高爐熱制度的控制：鐵中[Si]在0.35%～0.40%，鐵水在1 500 ℃以上。由于高爐配吃的酸性、堿性球團(tuán)TiO2含量較高，還需密切關(guān)注鐵水中鈦含量變化，嚴(yán)格控制[Si+Ti]≯0.45%。

造渣制度既要保證爐渣有良好的流動性，又要保證脫硫效果。唐鋼新區(qū)2號高爐爐渣中Al2O3含量在15%～17%，屬典型的高Al2O3爐渣。為改善爐渣流動性，控制渣中MgO含量在8.0%～9.5%，MgO/Al2O3在0.55水平。隨入爐球團(tuán)比例增加、燒結(jié)礦比例減少，入爐CaO量減少，造渣制度兼顧爐渣三元、四元堿度，以確保脫硫效果。

5 加強(qiáng)爐前出鐵管理

隨著高爐冶煉強(qiáng)度的不斷提高，鐵產(chǎn)量和渣量大幅度增加，能否及時出凈渣鐵對高爐的順行尤為重要。唐鋼新區(qū)2號高爐一般為對角線上的兩個鐵口輪流進(jìn)行出鐵作業(yè)，另外兩個鐵口修補(bǔ)待用。為保證高爐及時出凈渣鐵，制定相應(yīng)的爐前出鐵組織管理制度[7]。

(1)嚴(yán)格控制鐵口深度

正常使用直徑Φ55 mm鉆頭，出鐵時間120～140 min，鐵口深度3 500～3 900 mm，出鐵次數(shù)控制在每天10次左右。

(2)及時跟蹤出鐵情況

要求高爐操作人員每出滿一罐鐵后，根據(jù)出鐵時間及出鐵總量計算出每一罐鐵的出鐵速度。

(3)狠抓出鐵生產(chǎn)組織

正常出鐵的情況下，上下兩次鐵的出鐵間隔時間要求在5～10 min之內(nèi)打開鐵口，當(dāng)冶煉強(qiáng)度提升較多時，要求負(fù)間隔時間出鐵，爐內(nèi)操作人員通知生產(chǎn)調(diào)度室拉擺罐必須及時，可以隨時滿足兩個出鐵場重疊出鐵。

(4)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，提前解決設(shè)備隱患。

6 結(jié)論

(1)通過加強(qiáng)原燃料質(zhì)量管理，既保證了入爐原燃料質(zhì)量的穩(wěn)定，又減少了<5 mm粉末的入爐；通過優(yōu)化焦炭及礦石的排料順行，保障了中心煤氣流的通暢和邊緣煤氣流的穩(wěn)定，保證了爐缸的透氣性和透液性。

(2)自動噴吹系統(tǒng)的應(yīng)用、裝料送風(fēng)制度的調(diào)整及富氧率的提高，為高爐技術(shù)指標(biāo)的提升提供了有利的技術(shù)保障。

(3)加強(qiáng)爐前出鐵管理，可以最大限度地降低爐前出鐵對高爐爐況的影響，保證渣鐵的及時排放。

(4)高爐要想保持長期的穩(wěn)定順行和高產(chǎn)低耗，爐缸的活躍性是重中之重，也是高爐取得良好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)。