沈龍龍¹,高 鵬¹,郝團偉¹,洪 偉¹,李駿峰¹

(1.馬鋼煉鐵事業部,安徽馬鞍山243000)

摘 要:對馬鋼 B高爐“中心加焦”氣流控制模式改“平臺加漏斗”兩道氣流控制模式進行了總結。馬鋼B高爐二代爐役于 2022年12月8日點火開爐,開爐不順,改中心加焦布料模式恢復爐況,爐況恢復后通過持續的調整,產量及負荷得到較大提升,但整體煤氣利用率偏低,燃料消耗偏高,2023 年11月利用定修機會改為“平臺加漏斗”布料模式,布料模式轉換順利,煤氣利用率得到較大幅度提升,指標得到較明顯提升。

關鍵詞:氣流:開爐;中心加焦;料制轉換

馬鋼B高爐二代爐役于2022年12月8日點火開爐,開爐沿用一代爐役“平臺十漏斗”兩道氣流模式,持續受內外部各種因素影響,開爐不順,恢復過程存在反復,改為“中心加焦”氣流控制模式快速恢復爐況,爐況恢復后,通過近一年的摸索調整,整體產量及指標得到明顯提升，通過持續的上部制度摸索,煤氣利用率有一定提升,但仍偏低,月均最高煤氣利用率480%,離先進高爐仍存在較大差距，不利于降低鐵水成本,因此進行了料制轉換^[1,2],以期提高煤氣利用率,降低燃料比消耗。

1高爐設計情況

B#高爐二代爐役礦焦槽及皮帶系統未做大的改造,爐頂系統仍采用串罐無料鐘爐頂。出鐵場設置4個鐵口,風口設置38個風口;高爐本體采用密閉軟水循環冷卻系統，與一代爐役爐體下部采用銅冷卻壁十上部鑄鐵冷卻壁冷卻模式不一樣，爐體冷卻設備采用全鑄鐵冷卻壁,爐缸5段全部采用光面鑄鐵冷卻壁,在風口處設1段光面球墨鑄鐵冷卻壁:改變冷卻壁原來“直通十蛇形”雙層冷卻管為單層冷卻管,爐腹B1-B2,爐腰B3,爐身S1~S6,R1~R3共使用12段六管型強化冷卻鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁:冷卻壁鑄入6根 φ70 mmx7 mm 冷拔無縫鋼管;煤氣處理系統改“重力除塵十環縫洗滌塔”為“重力除塵十旋風除塵十干法布袋除塵”;熱風爐系統未同步進行大修改造。

2 開爐后近一年生產情況

2.1 近一年生產指標

B高爐于 2023年1月底爐況基本恢復正常,前期整體壓差偏高,兩道氣流不暢,煤氣流利用率與負荷及冶強不相匹配。因B高爐開爐未經過布料試驗,考慮與 A 高爐爐型設計一致,借鑒A高爐布料角度,同時持續的摸索合適邊緣礦焦角度、中心加焦量及礦石平臺角差,找到B高爐合適的基礎料制。通過持續的上部制度調整,匹配下部送風制度的摸索調整,選擇合適的入爐風量,壓量關系有所改善,持續恢復負荷及冶強,3月份以后整體產量基本維持在 10 500 t/d 以上,但煤氣利用率偏低,7月底開始調整,提升煤氣利用率,10月煤氣利用率達到 48%,操作燃料比下降至 493 kg/tFe。

2.2 主要存在的問題

B高爐爐況恢復初期兩道氣流不暢,Z、W值均偏低，對應表現為爐內壓差偏高，日均壓差基本在175~185kPa。2~3月持續的摸索合適邊緣礦焦角度、中心加焦量及礦石平臺角差,至4月初期壓量關系有所改善,乙值及W值均有所提升,但中心氣流穩定性一般,為此5月10日利用動休及定修機會進一步擴大送風面積，送風面積由04808m擴至0 484 7 m?,增加入爐風量,混合風量由6900 m³/min 提高至7050~7100 m³/min。上部料制調整上適當控制邊緣,焦炭5擋加擋,減少礦石滾落對中心氣流的影響,強化中心,從圖1可以看出6月份開始,Z值與W值趨勢形成明顯的剪刀差,同時煤氣利用率開始逐步下降，最低日均煤氣利用率下降至46%左右,調整后主要表現為中心寬而不強,穩定性不好,十字測溫第2~5環溫度整體變化很小,從圖2可以看到煤氣利用率與中心次環溫度有一定反向關系。

自爐況恢復以后長期存在探尺極差大、小滑料頻繁的問題,主要表現在平臺不穩,通過擴大礦石平臺角差,焦炭內環增加檔位等手段,探尺差問題有所減小,但小幅滑料問題仍存在。

爐內壓差水平整體下降,隨負荷及冶強恢復,日均壓差基本維持在 174 kPa左右,壓差水平偏高,限制了參數的恢復,受熱風爐及送風管道承受壓力限制,風壓上限按 410 kPa 控制,頂壓按 225~230 kPa控制,頂壓水平偏低,無法繼續往上使用。風溫水平最高1170℃,較一代爐役 1 225 ℃風溫水平大幅下降。

3 上部制度轉換前準備工作

3.1 持續活躍爐缸

爐缸活躍性是爐況穩定順行的保證,也是一次氣流分布合理的基礎。B爐自開爐以來，長期風量不全,鼓風動能偏低,導致爐缸活躍性不好。新投產高爐有陶瓷杯,隔熱保溫效果好,B高爐爐缸熱量整體充足，日均鐵水物理熱基本維持1510~1515℃,在此基礎上,適當控制鐵水含[Si,特別是控制鐵水含[Si]上限,鐵水含[S]按 0.025%~0.030%控制,確保渣鐵流動性,減少爐溫對出鐵的影響,特別是高硅高物理熱對出鐵的影響,同時利用鐵水軌道衡,實時跟蹤鐵速及實際出鐵量的變化情況，強化出鐵組織,確保爐缸內鐵水液面的穩定，下部匹配擴風口上風量,提高鼓風動能,活化爐缸,至料制轉換前,爐芯溫度提高至較高的水平。

3.2 上部氣流調整

針對4月份開始用粒子鋼,實際礦批增加,擴大礦石平臺角差最大至12°,整體中心穩定性不好;6月份開始增加邊緣礦焦負荷,角度外推等,焦炭5檔加檔,形成副平臺減少礦石滾落,增加中心焦環數及減少6檔礦石環數等手段強化穩定中心氣流，導致中心寬而不強,邊緣氣流受抑制,小幅滑料仍存在;7月底開始調整上部裝料制度，主要目的提高兩道氣流的穩定性，上部料制調整主要是通過布料角度調整,礦石內檔角度外揚,外檔角度內推,縮小礦石平臺角差(12→10.5°),對應焦炭平臺角度也對應調整,穩定平臺,減少滑料,疏松兩道氣流,最外檔焦礦角差由 0.5°-1°,焦包礦,調整11檔焦炭量,穩定邊緣,減少邊緣滑料;中心加焦量根據中心氣流變化小幅微調中心加焦量(15 8%~21%),中心氣流有所收斂,邊緣氣流有所提升,兩道氣流均衡性增加至10月爐內指標有較大提升。休風前1天,礦石最內檔第6檔減1環,進一步強化中心氣流。從休風檢測料面看,屬于“窄平臺十深漏斗”,與調整預期基本一致，平臺有所收窄，基本滿足料制轉換條件。

3.3 送風制度調整

B高爐開爐初期選擇與A高爐選擇相同的風口布局,但整體壓差偏高,隨爐況調整壓量關系改善考慮持續的鼓風動能不足，匹配下部調整，通過持續的擴風口面積，從開爐0.4808m²(φ120*12十φ130*26)擴至0.4869m²,增加入爐風量,降低壓差^[3],鼓風動能從120 kJ/s 提高至135 kJ/s 左右,針對燒結礦硅及 Al₂O₃上升,導致渣比大幅上升至320 kg/tFe,爐內下部壓差上升,配合高富氧率,富氧率最高5%,較一代爐役25%~3%大幅提升，以氧換風,減少爐腹煤氣量,降低下部壓差,穩定兩道氣流。

3.4焦炭質量保證

中心加焦對外部原燃料質量要求不高，但平臺加漏斗對焦炭質量要求高,B爐大修筒倉投入運行:焦炭改焦化為篩分筒焦直接打料進槽下焦炭倉，未焦化出廠未篩分統焦→簡倉→槽下焦炭倉，從5月份開始,筒倉增加篩分,確保焦炭粒度，從自動取樣機投入后取樣結果看，焦炭平均粒度52~53 mm:粒度焦一代爐役 48~49 mm有較明顯地提升^[4]。

3.5 料制轉換方案

“中心加焦”改為“平臺加斗”布料模式,中心焦炭量減少,中心氣流通道減少了，會導致爐內壓差上升,邊緣氣流變化,熱負荷不穩定等一系列問題,因此料制轉換前必須要保證爐況穩定,兩道氣流穩定爐型可控。通過7月底開始持續的調整,10月B高爐爐況各項指標達到開爐以來最好的水平，具備料制轉換的條件。目前取消中心加焦操作上基本都是循序漸進，逐步外移中心焦角度，重新搭建焦平臺^[2],本次B高爐取消中心加焦通過討論采取利用11月份 22h定修復風后調整,將中心焦炭布料角度外揚至目標27,控制內環焦炭布料量在25%~30%,引導中心氣流,適當加重邊緣礦焦負荷。根據近一年生產經驗看，轉換后礦石平臺角差按10°~10 5°控制,引導平臺加漏斗模式下中心氣流為主期間預計壓差上升,操作壓差按180kPa為上限，風量適當退守7000→6 850 m'/min 水平。復風后維持休風后平臺加漏斗料制，后續根據平臺加漏斗模式下中心氣流強弱再考慮是否適當疏邊調整,最終形成合適的兩道氣流。

4  料制轉換及爐況變化

料制轉換前礦批 124 t/ch,全焦負荷470,焦丁比 45 kg/tFe,富氧 25 000 m³/h,日均產量 10 500 t/d。休風前一天礦石最內檔第6檔礦石減1環,確保充足的中心氣流。11月7日定修計劃休風22h,考慮風溫下降影響動能,休風縮4個φ130 風口至 φ120,11月8日6:00開始復風,復風料全焦負荷430,礦批118 t/ch,復風料第1批直接進行料料制轉換?？傮w保持焦炭平臺基本維持不變,礦石整體角度增加,礦石平均角度 37.83°→38 13°,質心外移,適當控制邊緣,疏導中心氣流,有助于料制轉換順利進行。

4.1 復風過程

11月8日復風開始,堵4個風口,復風前期捅開3個風口,因考慮到3#HS大修退出送風及后續熱風爐維修計劃,風溫下降導致鼓風動能下降,后續維持堵1個風口,確保一定的鼓風動能,確保中心氣流,6:00開始復風,至13:00 風量回全,堵1個風口情況下,風口面積 0.4675 m²,混合風量6 850m³/min,維持鼓風動能 135 kJ/s左右,同時適當控制一定冶強,確保爐況穩定,富氧未回全,冶強適當控制,因休風時間長,且直接進行料制轉換，導致爐體不穩,臨時降料線控制,料制轉換初期受小套漏水影響爐況,11月12日動態休風更換后，爐況整體趨穩。風量用至6950 m³/min。

4.2 氣流變化及后續調整

料制恢復后,前期整體表現為邊緣有所抑制,隨負荷及冶強恢復,邊緣氣流有所恢復,中心氣流整體較為充足，十字測溫第6環溫度目前均值 200~210℃左右,較料制轉換前均值240~270℃有明顯下降,十字測溫第5環溫度小幅下降,整體表現中心氣流有所收窄,煤氣利用率均值能達到49%,有較大提升，達到調整目的,3月份煤氣利用率達到49.2%,燃料比下降至 494 kg/tFe。料制轉換后氣流整體穩定,料制未有進行大的調整,主要是礦石增加檔位,縮小內檔檔位角差,整體礦石平臺角差仍維持在100~105℃。目前B高爐上部料制為。3月底隨負荷恢復至5.0后,兩道氣流均有所發展,外當礦石角度外揚，內檔礦石角度內推,礦平臺角差擴至 11°。

4.3 料制轉換后指標情況

料制轉換后受小套漏水影響及操作爐型變化等因素影響,11~12月負荷水平有所下降,邊緣氣流有所抑制,氣流調整過程中邊緣存在局部氣流，但整體風氧耗水平下降明顯,消耗下降,操作燃料比下降至495 kg/tFe,5月整體指標達到開爐以來最好水平并繼續提升，見表4,全焦負荷最高恢復至5.03的水平,目前維持在50水平。

5  結論

本次B高爐利用定修復風機會去中心焦,取消中心加焦進程較為順利,調整后兩道氣流穩定,煤氣利用率逐步上升,指標也得到明顯提升。主要經驗如下:

(1)料制轉換重點第一是轉換前操作調整,確保爐況穩定,兩道氣流穩定,爐缸活躍等;

(2)第二轉換后布料矩陣的研究選定，特別是內檔焦炭角度及用量、礦石平臺角差的選擇,內環焦炭量控制在25%左右,同時過渡初期,要適當控制邊緣,降低負荷,引導中心氣流;

(3)最后是利用復風初期氣流可塑性強的機會，直接進行料制轉換,謹慎恢復,適當控制產量,與日照1號高爐取消中心加焦有類似之處5,焦炭內檔角度未進行過渡,說明該方法的可行之處。

參考文獻:

[1]  王正新,張賀順.首鋼京唐1號高爐裝料制度的演變與優化[J].煉鐵.2017.36(2):5-9.

[2]  李杰,陳軍.馬鋼4號高爐裝料制度的調整及優化[J].煉鐵.2019.38(6):19-23.

[3]  蔣裕,趙淑文,馬鋼4號高爐取消中心加焦實踐[J].煉鐵.2019.38(2):53-55.

[4]  王曉明,王有良.首鋼京唐1號高爐取消中心加焦冶煉實踐[J].煉鐵.2013.32(2):24-27

[4]  尹保軍,山鋼日照1號高爐取消中心加焦踐[J].煉鐵2019.38(6)53-55.