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安钢3号高炉稳定顺行低成本生产优化研究

时间:2019-05-14 08:39来源:安阳钢铁股份有限公司 作者:李胜杰 王雪峰 点击:
  • 摘  要  3号高炉从2013年3月份开炉至2017年5月份期间,共发生了四次较严重的炉况失常事故,在导致炉况失常的多因素中,入炉品位的过低和炉渣中Al2O3的过高是两项显著性因素。通过对2017年前5个月内日产超过1万t期间生产特点进行分析,总结出通过提高原燃料的稳定性和保持合理的炉料结构,加强高炉的精心操作和管理,可以在入炉品位等关键指标达不到控制要求的情况下实现较好的技术经济指标,从而达到高炉稳定顺行与降低生铁成本的有机结合。

    关键词  特大型高炉  炉况失常  入炉品位  低成本


    1  前言

    安钢3号高炉有效容积4747m3,属于特大型高炉,其生铁成本的高低,对安钢的整体经营状况影响重大。自从2014年以来,安钢积极推行高炉工序经济料冶炼路线,以“稳焦调矿”为原则,突出铁前联动配矿降本,不断提升高炉操作水平,来保障生铁成本的持续降低,并取得了较好的效果。经过三年多的生产实践,该路线也逐渐暴露出一系列的问题:高炉的“精料”控制要求逐渐放宽了;原料场库存降低了,配矿变料次数增多了;原燃料质量稳定性变差了等,往往会造成高炉的稳定顺行周期较短和炉况波动频繁。

    生产实践表明,高炉炉况的一次严重失常事故,往往就可能吞噬掉几个月甚至一年的效益,所以高炉的低成本生产必须以炉况的长期稳定顺行为基础。本文试图通过对自开炉以来至2017年5月份期间所发生的严重炉况失常事故的简要分析,来重点阐述炉况失常的主要原因,探索在环保管控政策和原燃料质量不断劣化等新形势下高炉保持长期稳定顺行的技术研究和管理改进。

    2  2013.4—2017.5期间生产运行特点及分析

    2.1 生产运行特点

    自3号高炉2013年3月份开炉以来至2015年1月,整体上没有严重炉况失常事故的发生;从2015年2月份开始到2017年5月份,共发生了四次较严重的炉况失常事故,主要表现为产量大幅下降,燃料指标大幅升高,高炉顺行状况很差。从整体上看,高炉保持稳定顺行的时间周期越来越短,陷入了“稳定顺行—炉况波动—炉况失常—炉况恢复”的不良循环模式,但难行程度和损失大小却是逐渐减轻的,这说明了我们在特大型高炉的技术研究和科学管理方面还存在许多的不足,但也在探索过程中取得的一定的进步。

    2.2  生产运行分析

    入炉品位和炉渣中Al2O3的劣化趋势与炉况失常事故的发生具有很大的相关性。失常Ⅰ发生前期入炉品位持续下降,2014年8月-2015年1月入炉品位平均值为57.59%,特别是10月份和12月份分别降到57.27%和57.26%;失常Ⅱ前期入炉品位急剧下降,2015年11月份和12月份分别降到57.90%和57.09%;失常Ⅳ前期入炉品位也是不断下降,2016年12月份和2017年1月份分别为57.95%和57.84%;如图3所示,失常Ⅲ前期3个月入炉品位分别为58.60%、58.47%和58.56%,其值符合控制要求,但是这三个月炉渣中Al2O3的含量分别为16.72%、16.71%和16.56%,Al2O3的含量均超出控制要求。

    由于3号高炉属于特大型高炉,其对原燃料的质量依赖较强,所以其对原燃料的控制要求也比较严格。该高炉入炉品位设计指标为59.20%,渣量为310kg/t,安钢铁前系统施行的“四位一体”标准化中要求入炉品位不低于58.50%,炉渣中Al2O3的含量不超过16.50%。失常Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ时期入炉品位不仅均低于58.50%,而且还低于58.00%,入炉品位的过低,会导致炉渣渣量大幅度增加,严重影响料柱的透气性和炉前渣铁的及时排出,进而影响高炉炉况的稳定顺行。失常Ⅲ时期炉渣中Al2O3的含量超过16.50%,降低炉渣的流动性,也会严重影响料柱的透气性,进而影响高炉炉况的稳定顺行。

    当入炉品位不低于58.50%,并且炉渣中Al2O3的含量不超过16.50%时,3号高炉基本呈现了稳定顺行状况;从较长的时间周期来看,高炉入炉品位波动较大,其良好的稳定性也是高炉长期稳定顺行的重要保障。虽然3号高炉系统制定了“四位一体”标准化要求,但其入炉品位和炉渣中Al2O3等主要指标与先进同类型高炉相比,还有是有较大差距的。

    高炉失常往往是一个累积过程,即由短期性的炉况波动逐渐演变为炉况失常,如果在炉况波动阶段能及时找到到原因,使炉况尽快恢复正常顺行状态,就可以避免炉况失常事故的发生。在炉况失常前期,相应的高炉本体监控数据、原燃料质量和设备运行参数就会呈现出某种劣化性的变化趋势;但是炉况失常的原因分析往往是比较复杂的,炉况失常也往往是多因素共同作用的综合结果,多因素之间也难以准确界定和分配作用权重。随着入炉品位的逐渐降低,特别是入炉品位分别低于58.50%和58.00%这两个关键点时,高炉的炉况波动风险急剧增加,必须及时制定各种应对炉况波动的应急方案,做好原燃料劣化情况下的技术应对和技术储备。3号高炉通过对这四次严重炉况失常事故展开了分析和研究,归纳出了导致炉况失常的显著性因素,反映出在各种关键指标中入炉品位和炉渣中Al2O3的不断劣化及其稳定性较差,为以后的顺行稳定生产提供了宝贵的经验教训。

    3  当前新形势下的生产优化探索

    自2016年11月份开始,随着环保管控新政策的大力推行,铁前系统高炉、烧结机和焦炉等工序均不同程度地受到很大影响,出现了高炉不同程度的限产、烧结矿的供应不足、炉料结构的频繁大幅调整、块矿配比的大幅度增加和石灰石等熔剂的配加等新情况。面对降低生铁成本和降低原燃料库存的巨大压力,原燃料质量存在着不断劣化的情况。面对当前这种不利的新形势,3号高炉必须克服种种不利条件,特别是入炉品位持续低于58.50%的情况,在保证炉况稳定顺行的基础上,积极进行低成本生产探索和优化研究。

    2017年前5个月高炉运行状况整体上欠佳,特别是1月份发生了炉况失常事故,高炉日产量超过1万t生产情况如表2、图5和图6所示。生产Ⅰ随后的4月24日进行了25h的休风计划检修,27日发生了计划外长时间休风,对调压阀组进行了14.5h的抢修,因而产量未能短时间内恢复到1万t水平。生产Ⅱ随后的5月8日高炉开始出现压差高等炉况不顺现象,经过积极恢复与调整,直到15日炉况才基本恢复顺行水平,其主要原因为烧结矿产量不足而大量配加石灰石熔剂、炉料结构调整幅度较大、焦炭热强度CSR下降和4月27日的计划外长期休风对高炉的不利影响还未完全消除等。生产Ⅲ随后的5月26日3号烧结机进行了39h的计划检修,此期间3号高炉烧结矿由2号烧结机供给,其品位和强度等主要指标与3号机相比有一定的差距,入炉品位由58.12%降到56.91%,再加上焦炭热强度CSR下降,高炉被迫退负荷保顺行,因此日产量1万t水平未能持续。

    在三个日产量超过1万t的生产阶段中,生产Ⅰ持续时间最长,各项技术经济指标也最佳,并且创造了自开炉以来的最好水平,这为新形势下的低成本生产研究和推广提供了良好的实例。

    在生产I期间,炉渣性能、烧结矿质量和焦炭质量均保持了较高的稳定性。生产I期间,炉料结构也保持较高的稳定性,烧结矿配比平均为74.30%,豫河球为11.64%,南非块为2.69%,罗伊山块为11.12%,其中生矿配比为14.06%。

    生产I期间关键指标入炉品位均值为58.20%,虽然未达到控制要求58.50%,但是炉渣性能、烧结矿质量、焦炭质量和炉料结构均保持了较高的稳定性,炉渣具有较好的流动性,加强了炉前作业管理,确保各铁口能够重叠出铁,为高炉的强化冶炼提供了有力的保障,高炉各项操作参数。

    生产I期间的生产实践表明,通过提高原燃料的稳定性和保持合理的炉料结构,通过高炉的精心操作和优化参数,积极探索炉顶布料矩阵与各种炉况的关联性,以“稳定边缘、打开中心;稳定中心、照顾边缘”为煤气调整思路,可以在入炉品位等关键指标达不到控制要求的情况下实现较好的技术经济指标,达到高炉稳定顺行与降低生铁成本的有机结合。虽然生产Ⅲ期间实现了较好的实际效果,但其抵御外界波动因素的能力还较弱,必须加强炉况失常预防和快速恢复炉况的技术积累和经验提炼,严格监控炉温水平和炉缸活跃性,制定科学的各种操作应急预案,结合高炉趋势化管理,把波动因素所造成的不利影响消除在初期阶段,抑制运行过程的继续恶化,从而避免严重炉况失常事故的发生,形成与安钢具体厂情紧密结合的特大型高炉操作制度。

    4  结语 

    (1)3号高炉从2013年3月份开炉至2017年5月份期间,共发生了四次较严重的炉况失常事故,在导致炉况失常的多因素中,入炉品位的过低和炉渣中Al2O3的过高是两项显著性因素。

    (2)生产实践表明,通过提高原燃料的稳定性和保持合理的炉料结构,加强高炉的精心操作和管理,可以在入炉品位等关键指标达不到控制要求的情况下实现较好的技术经济指标,从而达到高炉稳定顺行与降低生铁成本的有机结合。

    (3)在新形势下,3号高炉要主动适应入炉品位偏低和原燃料受外界影响较多等不利条件,在保持高炉炉况定顺行的情况下,积极探索低成本生产优化研究,形成与安钢具体厂情紧密结合的特大型高炉操作制度。

    (责任编辑:zgltw)
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