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1、130迁钢炼铁厂提高煤比冶炼实践【摘 要】高炉喷煤能大幅度降低入炉焦比，实现以煤代焦、减少对日益匮乏的焦煤资源的依赖，是钢铁企业节能减排、环境改善、降低成本的有效措施之一，也是高炉炼铁技术进步的一个重要标志。迁钢炼铁自从投产以来，通过采用先进的布料制度、提高富氧率、优化高炉操作制度等手段，在保证高炉顺行、利用系数提高的基础上，使高炉煤比稳步提高。【关键词】高炉 高煤比 1.前言喷煤能大幅度降低入炉焦比，实现以煤代焦、减少对日益匮乏的焦煤资源的依赖，是钢铁企业节能减排、环境改善、降低成本的有效措施之一，也是高炉炼铁技术进步的一个重要标志。迁钢炼铁自从投产以来，通过采用先进的布料制度、提高富氧率、
2、优化高炉操作制度等手段，在保证高炉顺行、利用系数提高的基础上，使高炉煤比稳步提高。从 2005 年到 2009 年，煤比由 115.35kg/t提高到 163.94kg/t，焦比由 374.98kg/t 降低到 300.71kg/t，富氧率由 0.07%提高到 3.44%，利用系数由2.360t/m3d 提高到 2.502t/m3d，经济技术指标如表 1 所示。表 1 迁钢近年来经济技术指标系数 焦比 煤比 燃料比 富氧率 风温 Si S CO日期 炉号t/(m3.d) Kg/t Kg/t Kg/t % % % %2005 年 1BF 2.36 374.98 115.35 521.16 0.0
3、7 1141 0.35 0.030 48.122006 年 1BF 2.46 321.06 143.18 489.68 1.18 1214 0.34 0.029 49.761BF 2.468 302.92 156.07 489.06 2.36 1228 0.40 0.025 50.312BF 2.461 308.93 142.48 487.72 2.37 1214 0.41 0.025 50.612007 年平均 2.464 305.93 149.25 488.38 2.36 1221 0.41 0.025 50.461BF 2.508 302.43 156.74 489.83 2.76 12
4、25 0.45 0.023 49.842BF 2.507 290.49 165.41 486.38 3.66 1239 0.41 0.024 50.732008 年平均 2.508 296.46 161.08 488.10 3.21 1232 0.43 0.024 50.281BF 2.500 312.32 156.35 498.58 3.03 1212 0.42 0.024 50.392BF 2.503 289.10 171.53 490.00 3.84 1260 0.43 0.022 49.312009 年平均 2.502 300.71 163.94 494.29 3.44 1236 0.
5、42 0.023 49.852.迁钢炼铁提高煤比措施2.1 加强对原燃料的管理、做好精料工作精料是高炉炼铁的基础，对高炉生产起决定性影响。精料内容包括：成份稳定、粒度均匀、冶金性能良好、渣量小、炉料结构合理等几个方面。迁钢高炉使用的铁料是首钢矿业公司直接供给的烧结矿和球团矿。为了更好地满足高炉强化冶炼的需要，在生产中迁钢炼铁加强了与矿业公司的联系和沟通，矿业公司通过合理搭配现有的资源，加强工序管理，使得入炉矿质量稳中有升。表 2 迁钢近年来入炉原燃料质量情况焦炭 烧结矿 煤粉 %时间M40 M10 CRI CSR Ad St TFe % R 转鼓 灰份 挥发份 S2004 年 82.73 8.
6、09 - - 13.33 0.69 57.00 1.93 76.70 11.12 12.942005 年 83.47 7.90 - - 13.14 0.76 57.14 1.87 75.35 10.05 17.74 0.612006 年 85.55 7.28 25.24 64.86 12.43 0.71 57.13 1.86 75.27 10.20 17.66 0.532007 年 88.00 6.52 25.03 65.78 12.62 0.71 56.24 2.05 78.45 10.10 17.71 0.472008 年 87.80 6.58 24.51 66.31 12.76 0.72
7、 56.64 1.96 78.57 10.63 18.09 0.482009 年 88.10 6.43 23.49 67.53 12.56 0.73 56.27 1.97 80.77 10.28 18.43 0.48随着煤比的提高，焦炭负荷加重、焦层厚度减薄、未燃煤粉增加、块状带透气性恶化，焦炭的劣化程度变得更加激烈。焦炭所担当的料柱骨架作用越来越重要，对焦炭热强度和反应性也提出了更高的要求。2006 年 10 月迁焦干熄焦炉投产，入炉焦炭质量也得到了较大改善，焦炭热强度呈逐步上升的趋势，为高炉提高喷煤比创造了良好的条件，下图为迁钢近年来焦炭强度及热性能变化情况。131图 1 近年来焦炭冷热强
8、度变化情况2008 年 5 月份以后由于受干熄焦炉年修及资源限制，原燃料质量出现了较大幅度的下降，焦炭灰份最高达 13.5%，渣比由 290kg/t 上升至 320kg/t，给高炉生产带来了较大的影响，炼铁分厂通过强化筛分、合理调配入炉料比例等措施确保了原料的相对稳定，为了保证入炉原燃料粒度要求，迁钢炼铁分厂开始对筛网、下料闸口进行了一系列改造。矿筛换用棒条筛，并调整了筛子的角度；焦筛改成梳齿状，保证了入炉料的筛分粒度要求。改进闸口下料方式，有效利用筛网面积。闸口和筛网的改进，提高筛分效率，使入炉烧结矿5mm 的比例由改造前的 7%左右降低到 3%以下。 2.2 合理搭配资源、优化配煤从高煤比
9、对混合煤的要求来看，喷吹煤除化学成分满足冶炼条件(热能、反应性、煤气量等)之外，还必须满足喷煤系统的制粉性能和喷吹性能。其主要参数及控制范围，不单要满足喷煤的需要，还要尽可能发挥系统的能力。通过对煤种的性能进行研究(如煤的可磨性系数、煤粉流动性、煤粉燃烧性、成分分析等),在配煤成本最优化的前提下,并满足混合煤制粉性能、喷吹性能、高炉冶炼性能情况下,利用集中供煤系统进行煤资源的合理配置,得到了高炉大喷煤时各种煤的最佳配比保持了较高的煤焦置换比,实现了高炉大喷煤时的低燃料消耗。根据生产条件和市场情况，确定了比较合适的烟煤和无烟煤配比（烟煤比例控制在 30%以下） ，挥发分的成分控制在 20%以下。
10、132图 2 迁钢炼铁近年来喷吹煤粉情况2.3 喷煤系统改造在不影响生产的情况下，如何使现有喷煤系统通过调整操作参数，实现高炉喷煤系统能力的提高。2.3.1 制粉系统两座高炉制粉系统设计生产能力为 70t/h。随着一些其他条件的变化，产能有所下降。通过采取以下措施制粉系统能力提高了约 8%（1）增加热风炉废气使用量来提高干燥气的热值，克服因干燥炉能力不足造成制粉出力下降;（2）通过调整磨煤机磨辊间隙、加载弹簧压力。（3）优化制粉操作参数，如磨煤机出口温度、磨煤机入口负压等。（4）对已经超期服役的中速磨磨盘进行更换。2.3.2 喷吹系统喷吹系统从降低气固混合物流速、提高固气比着手，提高喷吹系统输
11、送能力，通过提高喷吹系统的喷吹罐罐压、减少载送气体的流量，使固气比达到 15-18kg 粉/kg 气。还采取调整喷吹罐的流化气，改变流化床结构，使煤粉处在良好的流化状态，减少输送时的管道堵塞现象。2.3.3 消除风口粘结物和风口磨损2#高炉在提高喷煤比的过程中，出现了风口产生粘结物和风口磨损的现象，最多时候达到10个风口结焦，6个风口被迫停煤磨坏4个风口。为解决此问题，研制了新型煤枪，从改变煤枪结构、煤枪材质二个方面着手，使煤枪具有调节插人深度和角度的功能，从而成功地解决了风口内生成附着物的现象和减轻煤粉对风口侧壁的磨损。随着大喷煤对煤枪提出的更高要求，在原来的基础上又成功开发了新型内衬陶瓷煤
12、枪，使煤枪的使用寿命大为增加，不仅可以满足高炉2个月的定修周期，而且寿命最长的可以达到6个月以上。2.4 高炉操作方面2.4.1 控制适宜的理论燃烧温度风口前理论燃烧温度在生产中有局限性,更具有一定的指导意义，它的控制必须同某一阶段高炉生产情况相结合。风口前理论燃烧温度长时间过低，易造成炉缸温度不足，渣铁物理热差，流动性变差，煤粉燃烧率较低，脱硫效果差，甚至危及炉况顺行和稳定。但是风口前理论烧温度过高，SiO 大量挥发,造成炉内透气性变差，同样会恶化炉况的顺行。对迁钢高炉炉况长期稳定顺行生产情况进行分析，通过提高风温和富氧率来弥补煤量增加后对风口前理论燃烧温度的影响，将理论燃烧温度控制在 20
13、50-2200之间。保证炉缸有足够的热量储备,工作均匀、活跃。Si控制在 0.4%左右，铁水物理热保持在此 1490以上。高炉顺行情况良好, 炉缸活跃，渣铁流动良好。2.4.2 回旋区长度的控制高炉炉缸保持一定的循环区长度，对于保持炉缸良好的工作状态十分重要。喷煤量加大后，由于边133缘煤气流发展和风口回旋区的缩短，需要增加鼓风速度或鼓风动能来改变炉缸煤气流初始分布状态。控制适当的高风速，有利于维持一定的风口循环区长度，有利于改善煤粉的燃烧和炉内未燃煤粉的分布，有利于炉缸保持良好的工作状态。迁钢炼铁在煤比提高后通过维持一定的风量和料速来稳定炉腹煤气量，保证回旋区长度不发生大的变化，从而保证了炉
14、况稳定、顺行，风口不被损坏，风速保持在 240m/s-245m/s、动能保持在10000kg/(m.s)以上。2.4.3 调整装料制度保证煤气合理分布合理的煤气流分布是炉况顺行、接受高喷煤比的基础。在高炉上表现为炉况稳定、顺行、透气性指数适宜、煤气利用率高、炉顶煤气温度低、燃料比低等方面。上部气流必须与下部气流配合而取得整体效果。喷煤后，高炉上下部的煤气流分布会发生比较大的变化对气流的控制则采用多元的综合判定，如热负荷、炉墙温度、炉顶煤气温度、径向煤气利用率的分布等。在矿焦比提高和未燃煤粉增加的情况下,通过调整煤气流分布来改善料柱透气性非常重要。根据迁钢高炉的特点、喷吹系统情况及富氧能力,在确
15、定合适鼓风制度后,高炉布料制度的调整即成为稳定炉况的关键。迁钢炼铁工作者紧紧围绕“打开中心、稳定边缘”的操作方针，分步对原有的装料制度进行了调整。矿石角度与焦炭角度同时外移，逐步达到了“平坦式布料”的装料模式。矿石逐渐平铺，有利于减少矿石的滚动，达到矿石层的稳定分布。矿石堆尖在中间环带，有利于提高煤气利用率。适当减轻中心矿焦比，边缘环带形成稳定的焦炭平台，中心形成坡度较小的漏斗，既为煤气流提供了稳定、畅通的中心煤气通路，减少了矿石向边缘的滚动，达到稳定的边缘矿焦比。图 3 迁钢高炉优化布料后得到的煤气分布通过装料制度的调整过程可以看出,为保证良好的顺行状态,需要中心煤气流通畅,又不能造成中心过
16、吹。随着煤比的提高、焦比和下降，中心气流减弱,边缘煤气流得到了一定发展。针对目前原燃料质量普遍变差的现状，调整制度主要是针对中心气流的控制及边缘气流的疏导进行的，从高炉的顺行状态来看,达到了预想的效果。2.4.4 优化造渣制度喷煤比提高后，如果渣量维持不变，由于未燃煤粉量的增加，使料柱焦层中的炉渣积聚量增大，从而会影响高炉整个料柱的透气透液性。造成高炉下部的初始煤气流分布不均匀，风口区煤气流向中心的穿透能力减弱。最终影响炉缸热制度，渣铁流动性变差，炉渣脱 S 能力降低。为适应高煤比，在满足各项冶金指标的同时，对造渣制度进行优化是首要问题，迁钢高炉煤比提高后炉渣变化情况如表 3 所示。表 3日期 渣比 (MgO) (Al2O3) R2 FeOKg/t % % - %2005 年 328.21 8.20 13.30 1.14 0.442006 年 316.12 8.38 13.56 1.15 0.462007 年 296.71 7.71 13.04 1.19 0.442008 年 318.59
