摘  要  莱钢5号1080 m3高炉通过优化操作，采取精料入炉、提高煤气利用率、合理控制热制度和造渣制度、推行炉温的趋势化管理等措施，推进低硅冶炼，实现了高炉长期稳定顺行，平均燃料比降至505 kg/t。

关键词  低燃料比  煤气利用率  低硅

1  前言

莱钢5# 1080m3于2017 年7 月大修完成投产。高炉共设有2个铁口，20 个风口，开炉后实现3 d 达产。2017 年至今高炉平均燃料比505kg/t，铁水平均［Si］含量0.33%，大焦比降至306 kg/t，小焦比19kg/t，煤比达到180 kg/t，取得了良好的经济效益。

2  改善原燃料质量，实施精料入炉

高炉生产“七分原料、三分操作”，说明精料对高炉生产的决定性作用。随着煤比的提高，为保持炉况顺行、高产低耗，原燃料质量成为决定性的因素。

2.1  提高焦炭质量

焦炭在炉内起到很好的料柱骨架作用，它的热强度指标对于改善高炉下部的透气性，尤其是炉缸“死焦柱”的透气性和透液性起着至关重要的作用。

2.1.1  合理搭配入炉焦炭配比

5号高炉前期配加50%外购干熄焦和50%自产水熄焦。水熄焦水分不稳定，粉末多。后期配加50%外购干熄焦和50%自产干熄焦，成分稳定，为高炉降低燃料比的实践奠定了基础。

2.1.2   改善焦炭热性能指标

提高焦炭的热强度和降低焦炭的热反应性，争取焦炭的热反应性(CRI)≤27％，最高不超过29％；力争焦炭的热强度(CSR) >62％，最低不低于60％，这对于保证焦炭的骨架作用，提高煤比和保持炉况顺行至关重要。

2.2  精料入炉

加强筛分确保精料入炉。通过提高矿、焦的筛分效果，减少入炉粉末率，从而减少了块状带堵塞料柱空隙的发生，降低阻损，保证软熔带“焦窗”的透气性，保证了炉缸死焦柱的透气、透液性，因此使煤气达到了合理的初始分布。

严格控制给料器闸门开度，控制给料速度，延长筛分时间，清筛、筛底更换和筛分粒级监控，减少人炉粉末，实现使入炉粉末<3％，保持高炉顺行。

2.3  加强对入炉原燃料的监控

值班工长及时并详细掌握原燃料，尤其是焦炭的变化，以便炉况波动时能及时应对。焦炭质量的变化比较大的时候应及时调整焦炭的负荷。采取高炉料仓仓位管理制度，一仓一品种，控制仓位高度，控制好仓存量不低于50％，减少原燃料摔落破碎；防止混料；实现大焦、焦丁分级人炉。提高高炉入炉焦炭的平均粒度，而且提高焦炭资源使用效率

2.4  完善原燃料质量检测和管理

（1）炼铁厂内部实验室对入炉原燃料的性能进行检测，为高炉操作提供了及时有效地数据。

（2）对入炉原燃料中的K2O、Na2O、ZnO等有害元素进行定期平衡汁算与分析，杜绝有害元素含量高的物料参与烧结配料。建立长效预警机制。减少有害元素长期循环富积对高炉的危害。

3  合理煤气流分布，提高煤气利用率

煤气流分布是否合理是决定高炉煤气利用率高低的根本因素，因此必须根据不同时期炉况的需要，选择合理的煤气流分布，其主要控制措施是选择合理的送风制度和装料制度，但同时炉况稳定是提高煤气利用的基础。5号高炉通过摸索实践，上部调剂采用“大矿批、厚焦层、平台加漏斗”的操作理念，下部调剂采用“合理风量、高风速、高风温、高富氧”的操作思路，全面引入炉腹煤气量和理论燃烧温度综合监控制度，实现了煤气流的合理分布，炉况在保持稳定顺行的基础上，通过优化布料矩阵、扩大矿批，改善了煤气利用率，达到降低燃料比的目的。

3.1  上部调剂

上部装料制度的目的是通过控制布料参数，形成合理的料面形状，达到煤气流的合理分布，最终达到改善透气性和煤气利用的目的。5号高炉上部调剂通过采用“大矿批、厚焦层、平台加漏斗”的操作理念，实现了“平台+漏斗”料面形状，达到了煤气流的合理分布。5号高炉采取稳定风量和氧量，固定焦比，微调喷煤量．每小时核算一次燃料比，量化各操作参数对燃料比的影响，争取料速稳定，降低顶温，改善煤气利用。目前，5号高炉焦批稳定在7吨，矿批稳定40吨，料速在6～6.5批/h，炉况运行效果较好。布料矩阵则通过调整布料档位和圈数，最终形成“平台+漏斗”的料面形状。通过优化上部调剂，煤气利用率提高到了49.3％，顶温降到了105～120℃，大大降低了燃料比。

大矿批实验。大量试验及高炉解剖表明，炉料在到达软熔带，以前，一直保持着布料时的层次。适当增加矿批和焦批，焦层和矿石的厚度比增加，明显地改变了煤气流的发展。合理的矿批可稳定上部气流发展，增加矿石和煤气的接触面积，利于改善煤气利用率，并且加快了煤气在烧结矿和球团矿微小空隙的扩散，有利于矿石还原。大矿批操作关键是要采用“大α 角、大角差”的布料矩阵，使矿带减薄，改善料柱透气性，降低压差。5号高炉矿批维持在40 t的上限，煤气利用率持续稳定在49%以上，节焦效果显著。2017年7月开炉以来5号高炉月平均煤气利用率。

3.2  下部调剂

下部调剂通过优化风量、风压、顶压、风温、风口配置等参数，控制风速和鼓风动能，确保吹透炉缸中心。为了保持炉缸中心活跃，适当维持较小进风面积和较长的风口长度，来获得较高的风速和鼓风动能。5号高炉的风口进风面积在0．202m2，实际风速控制在240-260m／s，鼓风动能控制在8000～10000kg．m/s。

3.2.1  合理风量、富氧量使用

日常生产采取定风量、定富氧量操作，目标设定值控制在一个合理区间。不追求风量、富氧量最大化，以实现风量、富氧量的上下调整和波动留有余量，最大限度的保证炉腹煤气量和初始煤气流分布的稳定性。根据炉况现状和风口布局，风量在2450～2550m3／min区间，短时期即使炉况接受更高风量也不能追高，根据目标风量调整风压，留给压差合理波动区间，维持风量和煤气量长期的稳定性。富氧量也以适应目标喷煤比对理论燃烧温度和炉缸热量的需求，富氧量控制在9000一10000m3／h，富氧率在4.8～5.5％，维持下部送风参数的稳定。2017年7月开炉以来5号高炉富氧率。

3.2.2  提高顶压

提高顶压可以稳定煤气分布，降低煤气流速改善煤气利用，降低燃料比。5号高炉视炉况透气性改善，压差降低的特征，在保持冶强稳定的情况下，将顶压提高到200kPa，炉况反应良好，燃料比降低明显。

3.2.3  提高风温

风温是廉价的资源，高炉提高风温，可以降低燃料比。随着喷煤比的提高，高炉接受风温的能力也增强。高炉通过实施助燃空气和煤气双预热、实现正常炉况下风温提高到1200℃以上。2017年7月开炉以来5号高炉月平均风温。

3.2.4  控制喷煤量

喷煤量是高炉下部调剂的一个非常重要的手段，不但是调整炉温的一个有效手段，也是影响炉腹煤气量的一个重要因素。调剂原则足在某一阶段服从高炉煤比设定目标的需要，5号高炉喷煤量调剂原则如下：

（1）以稳定炉温为核心，日常操作对喷煤量小幅度调整和临时调整，但不能长期偏离煤比目标值，出现长时间偏离时应采取调整焦炭负荷的方式将煤比水平恢复到目标控制范围。

（2）喷煤比实时控制在170～180kg/t。即使短时期观察炉况有接受更高煤比的能力，必须不贪、不顶、不追。应确保把煤比稳定在一个固定水平上，再通过其他手段促进高炉燃料比的下降。

（3）因外界原燃料变化或者炉况不稳定需要稳定炉况而降低煤比控制值时，也应当设定好阶段性的煤比控制目标值，并按以稳定炉温为核心来调整煤量，在炉况好转可以接受更高煤比时应分台阶按计划增煤，杜绝随意性。高炉大喷煤操作模式下各种操作制度适应了大喷煤，煤量变化太大也非常容易导致气流分布改变过大而使炉况产生波动，根据生产经验，在一般情况下，减煤过多反而不利炉况的操作和恢复。

4  合理控制热制度和造渣制度，确保炉缸热量充沛

炉温控制必须加强铁水物理热和[Si]数的双重控制，并且[Si]控制标准必须满足物理热标准。5号高炉铁水物理热控制在1470～1490℃，尽可能避免小于1470℃的情况，出现低物理热时应当尽快采取措施恢复到合理控制区间。为了降低燃料比的需要，铁水物理热也不易过高造成浪费，对物理热超过1500℃的现象也应该注意控制。以此对应目前合理的[Si]控制区间应当在0.25％一0.40％，并避免[Si]连续低于0.2％的情况。炉渣碱度根据炉缸热量和生铁脱硫需要，二元碱度控制在1.22—1．27，炉渣流动性良好，炉缸热充沛。

5  高炉主要参数采用趋势管理控制

高炉操作中具有炉顶布料控制要求高、高炉滞后性大、气流控制较难、原燃料条件要求高、设备性能要求稳定等特点。尤其是在炉温调节或气流分布调节等方面，难以在较短时间内起作用达到预期目的，而现状情况会持续一定时间，因此高炉操作必须采取趋势管理，做到早动、少动、尽量使高炉保持稳定。趋势管理要做好长线判断，加强对炉况变化的敏感性，及时掌握风压、风量、压差、炉腹煤气量指数、煤气利用率、顶温、水温差、热负荷等关键参数的长线变化，从而分析判断高炉炉况的走向，及早采取措施，确保炉况良性发展态势和适应性。

（1）根据冶炼条件和生产任务及时制定高炉操作方针，统一操作思想，三班统一操作。

（2）每周召开一次炉况分析会，对炉况运行全面分析，对存在问题制定解决方案。

（3）严格考核[Si] 、[S]和三类品等，对超标的指标严格按考核制度考核。

（4）严格规定高炉调剂权限。布料矩阵调整、料线、风口布局、负荷等由工艺主管与车间主任商量确定后执行，矿批、炉温、碱度由值班工长做好调剂。

（5）推行炉况点检制度，工长接班后首先对炉况重点冶炼参数点检分析，做出判断和调剂，对波动大或异常数据汇报给炉长。

6  推行炉温的趋势化管理，实施低硅冶炼

炉温趋势的管理是高炉操作的难点，是把影响炉温的各类因素、风口的状况变化、炉温的现状和发展趋势、调节量的方向和作用效果等，进行综合分析和判断，依据炉温变化趋势，预先调整热量水平。若只是靠现时的炉温或铁水温度来调炉温，就会发生滞后于炉温变化而加热过头引起炉温大热或连续低热造成炉温急剧变凉，使炉温大起大落波动。

实践表明，[Si]下降1％，焦比下降4kg／t。因此，低硅冶炼是降低燃料比的有效手段。低硅冶炼的原则是“降硅不降热、亏热不降硅”，低硅冶炼必须要有充足的铁水物理热作保证。燃料比降低后，燃料带人炉内的SiO2明显减少，有利于实现低硅冶炼。5号高炉低硅冶炼要求铁水温度1 480±10℃，[Si]：0．25％一0．40％，[S]：0．020％～0．030％，二元渣碱度：1．22～1．27，铁水一级品率85％以上。铁水温度在上限或下限，一般采取小幅调整煤量来调炉温。低硅冶炼技术的实施，有利于炉缸的稳定和生产指标的提升。2017年7月开炉以来5号高炉月平均炉温。

7  加强炉外出铁管理，适应高炉产能的提高

5号高炉设有两个铁口，东西两个矩形出铁场，具备两场同时出铁的前提条件。随着高炉产量的不断提高，渣铁量的增大，炉内压差维持在较高水平，高炉对炉前出铁的依赖性增强。为了及时排净炉缸渣铁，5号高炉采用了零间隔出铁，极大地缓解了炉内操作压力，减少了铁前减风现象。

8  效果

5号高炉通过加强原燃料管理，不断优化高炉各项基本制度，对高炉生产过程中出现的问题，及时采取行之有效的措施，确保高炉稳定顺行，实现了低燃料比生产，推进指标创优和节能降耗。目前已达到历史较好水平505.2kg／t，但与国内先进值492．53kg／t(宝钢)相比仍有些许差距，这就是潜力所在。

9  结语

（1）加强原燃料质量管理，尤其是焦炭热强度是高炉生产稳定，是实现低燃料比的基础。

（2）“平台+漏斗型”操作模式的采用是实现低燃料比实践的根本。通过上、下部调剂，特别是大矿批和平台加漏斗的料面形状，可以获得合理的煤气流分布，是改善煤气利用一条非常有效的办法。

（3）在高炉日常操作中，炉温、顶温、煤气利用率、水温差等主要参数采用趋势管理控制，有利于发现炉况的异常状况，最大限度地保持高炉处于稳定可控状态。

（4）炉前出铁质量对于高炉来说非常重要，强化炉前出铁组织是高炉稳定顺行的必要条件。

10  参考文献 

［1］王筱留. 高炉生产知识问答. 北京：冶金工业出版社.

［2］周传典. 高炉炼铁技术手册. 北京：冶金工业出版社.

［3］张贺顺，任立君，陈艳波，等. 首钢京唐2号高炉大矿批实践.

［4］胡伯康. 宝钢1 号高炉低硅冶炼技术.