摘 要 莱钢股份5号高炉自2006年1月14日开始喷煤，迅速提高煤比至180kg/t，燃料比维持在510～520kg/t。通过做好上下部制度的调整，提高煤气利用率和煤粉的燃烧率，抓好高炉生产管理，保证炉缸热量充沛，并长期维持煤比180～200kg/t，阶段性达到200kg/t以上。在目前护炉的基础上，煤比突破200kg/t，达到215kg/t，燃料比513kg/t。
关键词 高炉 高煤比 低燃料比 生产实践
1 概述
莱芜钢铁股份有限公司炼铁厂5号高炉（以下简称：莱钢股份5号高炉）有效容积1021m3，高炉炉喉直径6m，炉腰直径8.8m，炉缸直径7.6m；设有20个风口，东、西两个铁口；三座卡鲁金顶燃式热风炉；炉缸侧壁为环砌模压小碳块+塑性相结合刚玉复合砖；炉底一、二层为石墨质焙烧碳砖，三、四层为半石墨质焙烧碳砖，五、六层为塑性相结合刚玉复合砖；炉底冷却为水冷。
莱钢股份5号高炉于2005年10月6日点火开炉，开炉后炉况保持长期稳定顺行。2006年1月14日开始试喷煤，1月下旬煤比迅速提高并稳定在180~190kg/t。2006年10月1日开始将煤比逐步提高至190kg/t以上，并稳定在190~200kg/t。2007年4月17日至5月3日阶段性进行了烟煤混喷条件下的大煤比试验，取得较好的效果，平均煤比达到213.8kg/t，由于受富氧限制的影响，将煤比降至180kg/t。因炉缸侧壁温度上升较快，从2008年9月下旬开始采取加钛球、控制冶炼强度护炉措施。从2009年 2月下旬开始，将煤比提高至200 kg/t以上，富氧率提高至 3%。莱钢股份5号高炉2006~2009年主要技术指标（见表1）。
表1 莱钢股份5号高炉2006~2009年3月主要技术指标
2 上、下部操作
2.1 正常生产条件下，维持焦批不变
煤比提高后，若矿批不变，焦炭负荷增加将导致焦层变薄，焦层下降到软熔带时不到0.20m，为使高炉正常生产时高炉下部焦窗层厚度稳定，此值为0.23～0.24m。通过实践摸索，莱钢股份５号高炉总结出适合于大煤比条件下的矿批。正常生产情况下，日产量是矿批的100倍，即日产2800t矿批为28t。当炉况不接受大风量时，焦批不变，根据风量大小适当缩小矿批，临时退负荷。当炉内风量恢复正常时，逐扩大矿批，保持焦批不变，增加焦炭负荷，有效保证焦层厚度。
2.2 做好上部装料制度的调整
上部装料制度采用多环、矿与外环焦同角度、大角差布料，根据焦炭平台和中心漏斗效应理论，按 6.0m炉喉直径计算，每罐料布 10～11圈，控制焦炭平台宽度 0.9～1.2m，并在平台上布矿，进行往复式多环布料操作。在总结2006年的基础上，并根据原燃料情况，2007年3月进一步优化布料矩阵，将焦炭平台向外加宽0.2m，逐步改善煤气利用，调整前后炉顶一字测温温度分布（见图1）。实践证明有效地控制煤气流的合理分布，改善了料柱透气性，炉况保持长期稳定顺行。随着煤比增加采用适当抑制边缘、开放中心的原则，使软融带位置降低形成倒“V”型结构，缩短滴落带高度和铁滴下降的行程，从而有利于改善料柱透气性。
图1 调整前后一字测温温度变化
2.3 维持合理的理论燃烧温度，保证炉缸热量充沛
煤粉从煤枪出口经部分直吹管、风口小套到达风口前燃烧带行程约1600～2000mm，现高炉标准风速维持在160m/s左右，经过计算煤粉在风口和回旋区只有2～4秒的燃烧时间。提高煤比后，导致风口前理论燃烧温度降低。随着煤比的提高，风温逐步由1100℃提高到1180℃。喷煤初期，当炉内压差升高时，首先控制氧量，而易造成[Si]高、铁水物理热低，且氧量恢复到正常所需时间较长。通过对风口前理论燃烧温度的计算发现，理论燃烧温度过低，造成煤粉燃烧不充分，炉缸初始煤气温度低，造成炉料下降后温度低。原因确定后，富氧率由2％提高到3％，理论燃烧温度由2100～2150℃提高至2150～2200℃。当遇到压差升高时，要求工长首先控制风量，根据料速适当减煤，理论燃烧温度超限时再控制氧量，恢复时首先恢复富氧。有效地保证煤粉的燃烧率，保持渣铁物理热不低于1450℃，正常生产时达到1480～1500℃。
2.4 保证风口煤粉均喷、匀喷
煤比提高后，如果喷枪堵塞一支，将造成喷煤不均、不匀、其它喷枪煤量增加，导致煤粉燃烧率大幅降低，同时造成无喷煤风口与喷煤风口煤流变化较大，引发燃烧带初始煤气流分布紊乱。为此要求配管工每半小时检查一次喷枪喷煤状况，发现堵塞立即疏通。正常喷煤情况下，输煤管道温度在50℃左右。将每支喷枪分配器出口增加测温点，引入高炉主控室，值班工长对喷煤情况进行实时监督，督促风口煤粉均喷、匀喷。
3 生产管理
3.1 原燃料管理
提高煤比后由于炉缸煤气量增加，炉内矿焦比增大，炉内压差升高，因此维持高炉料柱适当的透气性来保证炉况稳定顺行是提高煤比的基础。在长期对原燃料分析和总结的基础上，对原燃料条件要求如下：
3.1.1 高煤比所需焦炭标准确定为：
焦炭水分要稳定，焦化焦H20≤5%
M40≥82%，M10≤7%
化学成分：灰分≤13%，S≤0.7%
粒度：≤25 mm：≤5%
3.1.2 炉料结构要求相对稳定
炉料结构：烧结矿≥65%+球团矿≤25%+块矿10%，渣比不大于320kg/t.Fe。
3.1.3 原料中Al2O3含量
渣中Al2O3含量大于15%，导致炉渣熔化温度升高，炉渣粘稠，排放困难，影响炉况顺行，因此必须密切关注原燃料中Al2O3的变化，及时采取措施以减少对炉况的影响。要求：
烧结矿中Al2O3≤1.8%，球团中Al2O3≤0.9%，块矿Al2O3≤2%
3.1.4 原料冶金性能标准
烧结矿软化区间：△T≤100℃
球团矿：软化区间：△T：130-180℃ RDI+3.15（%）≥97 膨胀指数≤12%
生矿软化区间：≤300℃
3.1.5 粒度：
烧结矿：＜5mm：＜6%
5-10mm：＜25%
球团： ＜5mm：＜3%
烧结矿、球团双层筛，上层为4.5mm，下层为3mm，通过加强槽下筛分管理，保证入炉粉末＜3%，能够满足炉况顺行要求。
3.2 及时出净渣铁
大煤比情况下，高炉维持较高的冶炼强度，要求炉前及时出净渣铁，加强铁口维护。正常情况下，要求每炉铁铁间间隔不大于30min，出铁时间70~80min。在渣铁未出好时，及时组织另一出铁场打开铁口，进行重叠出铁。
4 高煤比生产的几个关注点
4.1 炉渣碱度的选择
大煤比操作条件下，产生的还原性气体浓度增加，风压偏高。炉渣碱度过高，影响料柱透气性，炉渣碱度过低又难以保证生铁质量，碱度水平控制应由原燃料条件决定，正常生产条件下二元碱度为1.15±0.5 ，三元碱度为1.35~1.40，硫负荷有较大变化时相应取上、下限。
4.2 炉役后期大煤比操作控制
搞好护炉工作，控制好各项操作参数，为大煤比生产创造条件。在保证铁中[Ti]含量维持0.10%的基础上，炉温[Si]维持在0.4%~0.7%，终渣碱度维持在1.15±，理论燃烧温度维持在2150~2200℃，确保铁水物理热不低于1450℃，一般维持在1470℃以上，莱钢股份5号高炉实践证明护炉阶段也能实现煤比200kg/t，燃料比维持在510~520kg/t。
5 结语
（1）各厂高炉煤比的提升要与本厂原燃料条件和操作管理思路相适应，维持低燃料比的高煤比操作是高炉节能降耗、降低生铁成本所要追求的目标。
（2）提高焦炭的热态性能，稳定入炉原燃料良好的冶金性能，才能保证高炉下部良好的透液性和透气性，是高炉长期维持高煤比生产并保持炉况稳定、顺行的前提和基础。
（3）控制好合理的理论燃烧温度，保证炉缸良好的工作状态，是高炉操作和管理人员在高煤比生产条件下的首要任务。
（4）高炉在护炉条件下的高煤比生产，要密切关注炉缸渣铁的排放情况，出现异常情况要及时、果断地采取措施，避免炉况失常和其它操作事故。
（莱芜钢铁股份有限公司炼铁厂）
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