【技術文摘】金鼎1080m3高爐綜合冶煉技術

來源：市場資訊

（來源：中國煉鐵網）

江海峰 劉聚云 馬亮 王志恩 張慎

（河北金鼎鋼鐵集團）

摘 要 對金鼎鋼鐵1080m3高爐合理使用原燃料降本、提產進行了分析。結果表明：在中小高爐，合理搭配原燃料結構，不僅能較大限度的降低原燃料成本，而且通過技改和操作參數的改善，也能實現高產低耗，達到利用系數4.0t/（m3·d）的較好指標。

關鍵詞 原燃料 合理搭配 降本 高產

1 前言

金鼎鋼鐵3#高爐爐容為1080m3，月度平均日產量4320t/d，利用系數4.0t/（m3·d）。風口20個，2個鐵口，采用碳磚-陶瓷杯復合爐缸爐底結構；高爐配套BPRT同軸機組，AV63-15鼓風機，排氣壓力0.49Mpa，設計流量3600Nm3/min；采用HYWZ-1080（河北華遠）無鐘爐頂，爐頂壓力設計≤0.25Mpa，料罐容積26.5m3，爐喉直徑φ6000mm；采用2臺315kw電機帶動的卷揚上料，料車容積9m3；3座卡魯金式熱風爐，爐容蓄熱面積184m2/m3；煤氣除塵采用重力除塵器+旋風除塵器+12個箱體的布袋除塵器+1個均壓放散煤氣回收箱體，實現了煤氣的最大化回收與凈化；冷卻系統采用軟水，并配備高壓和常壓柴油機泵各一臺。

高爐原料供應由178m2燒結機和11.7m2豎爐提供，料場由12座直徑20米，高度20米的倉筒組成，有8個貯倉貯存焦炭，3個貯倉貯存燒結，1個貯倉貯存球團等，每倉有效容積4500m3，可有效容納焦炭2萬噸，燒結礦1.5萬噸，球團或塊礦1.9萬噸。

在市場沖擊下，降本成為主旋律。煉鐵通過合理搭配原料，適當降低品位前提下大幅度降低原燃料成本，技改和優化操作，提高燒結礦、球團產量和質量；燃料上通過增加高硫焦、二級水熄焦的搭配，以及煤比的提升，降低燃料成本。通過“124”操作模式[1]——即：“一低兩大四提高 (低硅冶煉，擴大礦批、大角度，高風壓、高頂壓、高富氧、高煤比)”，提高入爐風量、氧量、煤量，達到高爐提產降本目的。高爐產量消耗等工藝指標見表1。

2 原料質量調控

2.1 燒結礦生產

2.1.1 燒結礦配料

燒結礦采用高品位、中品位、低品位搭配使用，優化配料結構：使用高品位南非PMC、秘魯粉代替巴粉，并減少高品位礦粉比例；使用金布巴粉、麥克粉代替PB粉，增加超特粉、阿特拉斯、FMG混合粉、印度粗粉等低品位礦粉用量。

2.1.2 提高料溫

將蒸汽通入泥漿池和一混、二混的配水中，提高水溫，料溫從25℃提高到68℃。煙氣燒結技術，將一部分煙氣引入燒結機臺車面，提高了參與燃燒的空氣溫度，提高垂直燃燒速度。

2.1.3 厚料層燒結

厚料層燒結是提高燒結礦強度，改善粒度組成，降低燃耗的重要手段。以前混合料水份基本維持在9%以上，料層最高680mm，固體燃耗達到了60kg/t，高爐槽下5-10mm粒度長期在30%左右。通過技改，混合料水份控制在7%-8%，＜3mm燃料破碎粒度由75%以上降低到70-75%，加密疏料器。燒結機圓輥兩端沿臺車欄板加裝擋料裝置，燒結機料層680mm提高到750mm，并逐步提高到800mm，槽下5-10mm粒度降低到≤28.3%，固體燃料降低到＜54.2kg/t。

2.1.4 穩定雜料配比

雜料：是生產過程中的的回收料，如環境除塵灰、白灰爐除塵灰、污泥、鋼渣粉等。因為含鐵量、硅、鈣、水份等差別很大，使用過程中對燒結礦TFe、R2造成波動。制作混勻機，將水份大的煉鋼污泥與除塵灰等用鏟車按一定比例摻勻，中和水份后，裝入混勻機混勻，形成成份穩定，粒度均勻的混勻料，搭配使用；儀表工配合崗位工每4小時跑盤，檢修校稱，提高上料準確率，燒結礦的TFe、R等質量穩定率從85.78%提高到93.95%。燒結機產量、質量指標見表2。

2.2 球團礦生產

2.2.1 球團礦配料

豎爐主料是地方精粉，資源不足時，使用少量智利精粉，為降本，目前增加智利精粉配比13%。

2.2.2 豎爐技改提產

抬高冷風口標高、增大導風墻風口、增加噴火口數量、調整烘干床角度以擴大烘干面積、改造造球圓盤等，通過兩次改造，球團產量由1733t/d提高2027再到2236t/d，日產量提高了500t/d。

2.3塊礦使用

塊礦使用的是羅伊山塊礦代替一鋼塊礦。因水份和粉末較多，因此，在料場增加了滾篩篩分，篩分后，還按比例1：2摻入球團礦中，一同入倉、一同篩分、一同計量、一同入爐，以減少粉末入爐。

3 高爐提產降耗

3.1 提高燒結礦和球團比例

相比較爐料的性價比，燒結礦是最高的，因此提高燒結礦的比例，成為高爐的要務。在燒結機滿負荷生產前提下，所能生產出的燒結礦最大化使用，不僅僅取決于燒結礦的數量，更取決于燒結礦的質量。在不限產的情況下，燒結礦的配比正常保持在74.6%.

其次，自產球團礦性價比也高于塊礦，在正常生產中，塊礦的配比固定7%（實際消耗6.91%），其余用球團礦。

3.2 優化高爐燃料結構

3.2.1 焦炭的搭配使用

為降低成本同時，保障料柱透氣性和長期穩定順行，采用準一級焦+干熄焦+二級焦+高硫焦模式，混合上倉、入爐。隨著高爐富氧量增加（8000m3/h提高到14000m3/h），高爐爐頂煤氣溫度不斷降低（經常低于100℃，布袋壓差達到5-9kpa）。為了防止布袋結露、保障BPRT正常運行，通過提高干熄焦比例10～15%提高到30～40%，水熄焦控制水份＜9%；存放于鋼板倉避免淋雨。高爐篩分的焦丁（＞10mm）入爐，焦粉送燒結使用。

3.2.2 煤粉的使用

3.2.2.1 燒結用燃料

無煙煤為主，焦粉為輔。燒結用煤為山西洗精煤，由于水份大（10-18%）、煤泥多，破碎困難，所以摻入約30%焦粉。

3.2.2.2 高爐噴吹用煤粉

高爐采用無煙煤搭配煙煤的方式，混合上煤、混合制粉、混合噴吹。混合煤粉控制揮發份為≤20%。見表3。通過試用不同廠家和產地的煤粉，尋求適合我廠安全性和性價比最高的燃料使用模式。

3.3 高爐提冶強操作

3.3.1 優化風機提風量

高爐入爐品位降低，勢必影響高爐產能發揮，通過提高風量提產是首選。利用檢修機會，將AV63-14風機加裝一級動、靜葉片，即改造成為AV63-15，在其他結構不變的情況下，風壓提高了30kpa，風量提高了200m3/m。加固上密漏點后，爐頂壓力200kpa提高到230kpa；風壓380kpa提高到410kpa，實現全風冶煉。

3.3.2 增加富氧量

富氧是提產最快速的捷徑，提高富氧量，能達到提高冶強和理論燃燒溫度，提高煤氣利用率的目的。高爐富吸附氧7000m3/h，高壓氧7000m3/h，理論燃燒溫度2320℃，為提高煤比創造條件。富氧率的提升，導致噸鐵煤氣量的下降，爐頂溫度很難保障在>110℃，采取的直接有效的措施就是減少風箱冷卻、降低發電量，提高燒結礦料溫35℃提高到69℃。

3.3.3 優化上料制度

隨著高爐風量氧量的增加，高爐冶煉強度升高，出現料速過快甚至氣流不穩定現象。在上部裝料制度上，采用擴大礦批（36t提高到44.6t）、大角度+拉大布料矩陣（O 29327(4)25(3)，C 30(2)28(2)26(2)24(2)20(2)調整為O 30(3)29(3)27(2)25(2)，C 31(2)29(2)27(2)25(2)23(2)18(2)）。本高爐溜槽長度為2800mm，測碰撞點，31°布料，料線2米就打到鋼磚。平坦型布料方式引導出平坦型氣流分布，加中心焦炭引導中心氣流強勁有力，邊緣氣流可見、受控，煤氣利用率提高2%，燃料比536kg/t降低到526kg/t(見表1)。

3.3.4 控制合理操作爐型

高爐內型合理與否直接影響高爐冶煉過程，爐型設計合理是獲得良好技術指標、保證高爐穩定順性的基礎。設計爐型尺寸見表4。

北京科技大學鋼鐵冶金新技術國家重點實驗室最新研究表明，減小爐腹角可以抑制爐腹內邊緣氣流發展，當爐腹角從79°減小到74°時，其爐腹內邊緣煤氣流速可以減小到1/2左右，對邊緣氣流影響主要集中在爐腹下2/3區域，其最大影響部位位于爐腹中部，建議大型高爐爐腹角控制在74°左右，此時邊緣氣流的抑制更有利于高爐的長壽和煤氣利用率的提高。當然，爐腹角的減小需要提高精料水平，不能犧牲高爐順行條件[2]。常因環保限產而搭配落地燒結礦，高爐爐腹角設計為75.5°。根據研究理論，增大等效爐腹角及增長風口，可改善爐腹角設計較大造成邊緣氣流發展的缺陷。為活躍爐缸，穩定渣皮形成，經過摸索和不斷改進，風口小套采用下斜4°，長480mm，風口面積0.2024m2。實踐證明：此送風系統目前證明是適應入爐品位較低、經常搭配落地燒結礦的原料條件。同時也證明：等效爐腹角影響程度更大，作用范圍更廣，而且隨著風口的加長，最大邊緣氣流流速影響位置更靠近風口部位，風口常見損壞為風口小套上沿。

3.3.5 控制合理熱制度和造渣制度

焦炭只有兩個倉，四種焦炭同時入爐，如果不均勻搭配，會導致爐溫大幅度波動，甚至爐涼。因此[Si]控制住0.35%±0.05，爐渣R2=1.15-1.20，以保障鐵水質量和爐況穩定。在提產降本過程中，由于低品質礦石的使用，爐渣中Al2O3升高到16-17%，為保障脫硫效率和爐渣流動性，提高燒結礦的MgO=2.5-2.6%，控制爐渣中MgO/ Al2O3在0.6倍，二元堿度1.22±0.03倍，四元堿度1.05倍，[Si]=0.30%±0.05，鐵水物理熱＞1480℃，降低爐渣黏度，提高爐渣穩定性和脫硫能力，確保一級品率（[S]≤0.03%）86%以上。

3.3.6 及時出凈渣鐵

品位的降低、渣量的增加、風壓的提升、產量的升高，對爐前出凈渣鐵提出新的考驗。能否最大限度提產降耗，取決于鐵口的工作狀態。采取的措施有：

（1）提高炮泥強度和可塑性；

（2）優化配罐，縮短鐵間隔：從20.5分鐘縮短到15.2分鐘；

（3）穩定鐵口深度≥2600mm，杜絕潮鐵口出鐵；

（4）設備包機到人，做好潤滑、點檢、維護。

3.3.7 凈料入爐

篩網是保障凈料入爐的關鍵，篩分速度控制是凈料入爐的核心。因為設計缺陷，沒有雜礦倉，燒結礦只有6個倉，為了確保篩凈粉末，將振動篩從1640*2000改造成2000*2500的高效振動篩，篩分速度由50kg/s以上調整為38kg/s以下，燒結礦中＜5mm占比＜3%，為加風提產創造條件。

4 高爐提煤比操作

在燃料比不變的前提下，提高煤比是降本的有效措施。為了提高煤粉的置換率和噴吹量，進行了四個方面的技改。

（1）混合噴吹，提高制粉能力和降低煤粉粒度。煙煤配比33%（見表3），為確保制粉系統安全運行，含氧量＜6%目標，在煙氣預熱前提下，采用氮氣密封并加裝兩處含氧量在線監測，并根據含氧量和煙氣溫度加入充氮氣連鎖裝置。改造之后，實現了制粉的安全保障，同時提高了制粉能力15.2%，-200網目從69%提高到72%。

（2）噴吹系統技改。改氮氣壓縮噴吹為流化床噴吹；噴吹管道由直角全部改為弧線輸送，管道內徑從φ100技改到φ125mm；爐臺的分配器管道內徑從φ25技改到φ32mm，噴吹支管從φ23改造為φ35 mm，支管的直角也全部改為弧度輸送。受制于吹管尺寸，噴槍φ20mm未作調整，噴吹壓力700kpa提高到780kpa，噴吹能力由25t/h提高到30t/h。

（3）大富氧噴吹。富氧率提高1%，煤粉燃燒率提高1.5%，風口前理論燃燒溫度升高45-50℃，可允許提高噴煤比12-20kg/t，煤氣熱值提高3.4%。在燃燒學理論上，要有1.15以上的過剩系數[3]。公司制氧能力不足，最大富氧量只有7000m3/h。為提高煤粉燃燒速度，增加了一條吸附氧裝置，雖然純度只有80%，事實證明，吸附氧7000m3/h的使用，助推了煤比的提升和燃料比的穩定。

（4）高風溫的使用。熱風爐配套3座卡魯金式熱風爐，硅磚爐墻，13孔低蠕變高鋁磚，爐容蓄熱面積184㎡/m3。提高100℃風溫，爐缸理論燃燒溫度升高60-80℃，允許多噴30-40kg/t煤粉。為提高風溫、降低煤氣消耗，高爐采用自動優化燒爐系統，隨著富氧的提升，煤氣燃燒率提升，在外網煤氣壓力≥12kpa的保障下，全關混風大閘， 風溫從1195℃提高到1205℃。

經過一系列設備改造和技術革新，高爐產量從2019年平均3.62提升到4.0t/m3.d，燃料比536kg/t降低到526kg/t的前提下，實現了煤比從135kg/t提高到145kg/t，再提高到155kg/t。

5 總結

面對國內外鋼鐵市場行情嚴峻考驗，對標國內中小型高爐，經濟冶煉已經成為大勢所趨。為保障企業生存空間，低品質礦石使用，優化燒結和球團工藝參數，為高爐提供穩定、合格的原料成為煉鐵頭等大事。高爐采用“124”操作模式——“一低兩大四提高 ”(低硅冶煉，擴大礦批、大角度，高風壓、高頂壓、高富氧、高煤比)，是提高產量、降低消耗和成本，實現高效、綠色發展的必然選擇。

（1）經濟爐料的選擇必須先算后買，在自身的設備裝配能力的基礎上，不斷采取節能技改、熱能循環利用、工藝參數改善等措施，實現設備產能發揮最大化、質量保障最大化、提產降本最大化。

（2）高爐提產是一項綜合管理水平的體現，不僅僅要設備滿足提產的條件和基礎，更需要對原燃料質量水平、高爐五大操作制度、設備管理水平全面提升。

（3）燃料成本的降低，不僅要以保證高爐穩定順行為前提，更要技改設備噴吹能力，在提高風溫和富氧量的前提下，提高二級焦炭、高硫焦比例，盡量提高煤比。目前煤比還有一定空間，距離180kg/t以上的先進水平有較大差距。

6 參考文獻

[1]楊曉韜，煉鐵經濟爐料綜合冶煉技術[J].煉鐵交流，2019,10（4）：19

[2]左海濱，郭龍飛，王亞杰，鄭勁，等.爐腹角和爐身角對高爐煤氣分布的影響[J].鋼鐵，2018.2（2）：25

[3]王維興，提高我國煉鐵噴煤比的意義及措施[]].煉鐵交流2019,5（5）：10