宋  杰  李名华

（萍安钢公司  湘东炼铁厂）

摘  要  萍钢为提高高炉经济技术指标，通过对4号高炉采取强化原燃料管理、优化高炉操作制度、改进喷吹煤质量、低风温情况下高富氧操作和控制一定的氧过剩系数等措施，使得4号高炉煤比得到大幅度提高，2020年9月份以后煤比达到160kg/t以上。其中，2021年1月份煤比为175kg/t。

关键词  提高煤比  低风温  高富氧

1  前言

萍钢4号高炉（450 m3）于2010年11月建成投产。自2015年以后随着淘汰产能推进，萍钢自产焦及三台烧结机相继停产，原燃料结构及质量不断下滑。焦炭全部采用外购焦，机烧配比仅能维持60%，块矿比例高达19%，另外球式热风炉蓄热球已使用4年以上，蓄热球板结严重，蓄热能力下降，风温近期已不足1000℃。炉况虽顺，但指标劣化，产能下降，煤比水平整体偏低，长年吨铁煤比都在140 kg/t以下，对生产成本造成较大的影响。经分析认为，造成这种问题的主要原因是高炉操作思想未能及时跟进，满足于顺行、低产、高消耗。2020年根据4号高炉冶炼条件，不断总结操作经验，积极攻关，实现了高炉在炉况顺行的基础上通过优化各项影响提高煤比的技术措施，使喷煤比逐步提高至吨铁175kg水平。

2  提高煤比的措施

2.1  加强原燃料管理

精料是高炉取得稳定顺行的基础，也是实现大喷煤强化冶炼的基本条件。2015年以后4号高炉精料水平逐步呈下降趋势，入炉综合品位降至55%，渣比上升至390 kg/t。同时，使用高锌原料冶炼，锌负荷长期在2.0kg/t以上。为缓解原燃料质量劣化给高炉炉况的稳定顺行造成的不利影响，主要采取了以下措施：

（1）对烧结工序提出要求，入炉烧结矿转鼓强度不得低于74%，含粉不得高于5.0%，并尽量保持化学成分稳定。（2）在焦炭使用方面，尽量稳定各种外购焦配比，不能随意变更。（3）及时掌握原燃料质量信息变化，自动办公软件MES系统随时更新原燃料质量信息，并形成最新配料单，提醒工长配料是否需要调整。（4）加强筛网管理。加强对槽下筛网的监控，对发现断齿及磨损较大的筛网及时更换处理，同时要求每2h清理一次筛网，雨天清理筛网次数增加，保证筛分效果。块矿与热球混合使用，改善块矿筛分效果。（5）严格控制矿石、焦炭过筛速率，全部控制在＜10 kg/s，保证筛分效果，减少入炉粉末。（6）加强仓位管理，生产时为避免仓位落差大而造成炉料破碎粉化现象，要求高炉各料仓仓位不低于0.7仓。

2.2  优化高炉操作制度

应用合理的上下部调剂手段，同时兼顾热制度及造渣制度，保持四大制度相互适应，是炉况顺行，并提高煤比得以强化的基本保障。

（1）下部制度的优化。汲取多年的经验教训，4号高炉改变了大风口、长风口操作的理念，改用短风口，较小风口面积，使用大风量来活跃高炉炉缸、兼顾中心的操作指导思想。风口长度由340mm缩短到320mm，风口面积由0.135m2缩小到0.123m2，风量由1600m3/min提高到1650m3/min 左右，炉腹煤气量由 85m/min以下提高到90m/min以上。经过半年多的生产实践，4号高炉抗外界干扰的能力增强，炉缸工作状况逐步改善，炉况长期稳定性得以提高。2020年下半年，随着喷煤比的大幅度提高，4号高炉始终保持炉腹煤气量指数在90m/min 左右操作，有效保证了高煤比条件下炉况稳定运行的能力，尤其炉缸工作状况良好。

（2）上部制度的优化。匹配好上下部制度，可达到煤气流分布合理、炉况稳定顺行、煤气利用改善的目的。上部采用大角度超多环布料，矿角38*2 36*2 34*2 31.5*2 29.5*2，焦角39*2 37*2 34.5*2 31.5*2 27*2，在扩大矿石角度、增加布料档位的过程中，煤气利用逐步上升。随着焦炭负荷的增加，扩大矿批保证了焦窗厚度，减少了混合料层的界面效应，同时采用高顶压操作，炉顶压力由155kPa提高到165kPa，消弱了大风量、高渣比、高煤比操作带来的高压差效应。4号高炉矿石批重已增至17.5t，装料制度基本在基准布料矩阵上微调，确保了高煤比条件下煤气流分布的合理性。

（3）稳定适宜的炉温及渣系控制。充足稳定的炉温及良好的渣系是保证高煤比条件下炉况稳定顺行的基本前提。生产中4号高炉[Si]含量控制在0.40%～0.60%，铁水温度1470～1490℃。考虑到4号高炉渣比较高，生产时在保证四元碱度基本稳定的情况下，控制炉渣二元碱度处于下限水平（1.20左右），这在不影响炉渣脱硫能力的同时，改善了炉渣流动性能，缓解了渣比高的负面影响，在操作过程中做到“微调、早调、少调”，提高炉温、碱度的稳定性，对炉况稳定顺行、提高喷煤比操作起到了积极作用。

2.3  优化喷吹用煤

高炉喷吹用煤应能满足高炉工艺的要求，有利于扩大喷煤量和提高置换比，达到经济喷煤的目的。 

（1）优化无烟煤质量。高炉喷吹煤粉主要质量指标有灰分、挥发分、硫含量等。灰分高会使高炉渣量增加，不利于煤比的提高，而且置换比降低，达不到经济喷煤的效果，无烟煤灰分控制在13% 以内。通常采用含碳量高、发热值高、硫低的无烟煤可获得良好的喷吹效果。高炉增加煤比后，喷煤制粉能力必须满足高炉需要，适当提高煤粉可磨系数。

（2）控制好煤粉细度及水分。适宜的煤粉细度及水分，有利于煤粉充分燃烧，提高煤粉利用率和置换比，减少未燃煤的不良行为，同时还防止煤粉过细导致煤粉过早渣化堵塞煤枪的发生，改善喷煤的作业环境。萍钢4号高炉混合煤粒度＜0.074mm占80%左右，水分控制在1%以内。 

2.4  低风温情况下高富氧操作

风温是活跃炉缸最经济的重要热源，也是影响煤粉燃烧率的关键。随着高炉喷吹煤量的加大，必须跟上热补偿，而最直接最经济的热量来源就是风温。虽然低风温是当前萍钢4号高炉生产的不利因素，但不是制约提高煤比的限制性环节。为提高煤粉的燃烧效果，全风温操作的情况下，小时富氧量由5000m3/h提高到6500m3/h，一方面加速了煤粉的燃烧，降低了未燃煤的不良效应，提高了煤粉的利用率；另一方面解决了煤比提高后理论燃烧温度降低的问题。

2.5  保证较高的氧过剩系数

为充分提高煤粉的燃烧效果，行业标准氧过剩系数不应低于1.15。因为煤粉中碳的气化速度与气相中氧的浓度成正比，随着氧浓度的提高，将加快氧向碳表面的扩散速度，使反应速度加快，煤粉燃烧率提高。萍钢4号高炉富氧率控制在5.0-5.5%左右，计算结果表明，在目前煤比175kg/t的情况下，氧过剩系数能保证在1.25的较高水平。

2.6  控制好理论燃烧温度

理论燃烧温度过低或过高对高炉冶炼都没有好处。理论燃烧温度过低，会造成炉缸热量不足，煤粉燃烧不完全，煤粉利用率降低，未燃煤增加恶化料柱透气性、透液性，对保持炉况顺行、进一步提高煤比操作不利。过高的理论燃烧温度虽然能使煤粉燃烧更加完全，但引起高炉下部压降增加，甚至发生悬料的危险，最终导致炉况不顺，很难保持高煤比操作。为此，4号高炉在富氧率5.0-5.5%和全风温操作的情况下，保持理论燃烧温度介于2100～2150℃，以达到稳定炉况，促进大喷煤的效果。

2.7  保证风口均喷、匀喷

在一定送风条件下，鼓风含氧量是固定的，分担到每个风口的含氧量也是一定的。若喷枪受堵塞或不喷吹，将造成其他风口煤量增加，氧过剩系数降低，一方面导致煤粉燃烧率大幅降低，未燃煤增多，恶化高炉顺行，另一方面造成炉缸初始煤气流分布变化较大，引起炉况失衡。因此，随着喷煤的提高，保证风口均喷、匀喷显得非常重要。高炉生产中除了喷煤工按时检查煤枪喷吹状况外，一方面确保送风风口全喷煤，另一方面校正喷枪位置，避免磨风口现象。 

2.8  强化出铁管理

在渣铁处理方面，加强炉前对铁口的维护，保证铁口合格率，提高出铁正点率，及时出净渣铁 ，避 免渣铁不净引起热制度波动 ，影响炉况顺行。（1）选择质量较好的炮泥，统一三班打泥量，保证铁口合格率。（2）日出铁炉次由17炉增加至18炉，为增加富氧，提升煤比创造条件。（3）及时对罐，出铁间隔时间控制在30分钟以内，出铁前后料速均匀才是出铁正常的标志。

2.9  高煤比操作休复风应对

萍钢4号高炉提高煤比后，遇到短期休风或长期休风，不需要在休风前进行提前停煤或低煤比操作，待炉前渣铁排放干净，准备休风时，同时停煤停氧即可。复风后，只要炉况顺行，料线正常开始走动，迅速恢复喷煤、富氧，按照正常煤比操作。高炉休复风操作，不刻意降低煤比操作，更有利于参数稳定，促进炉况快速恢复。

2.10  提高煤比过程进行效果评价

提高煤比的过程也是效果不断评价的过程，为进一步提高煤比提供依据。主要评价方法：（1）炉况顺行稳定，气流分布合理，炉缸工作活跃。（2）计算喷煤置换比在0.70以上，提高煤比能够降低生铁成本。（3）计算理论燃烧温度及氧过剩系数在正常范围。（4）布袋灰碳含量无明显上升趋势，控制在20%以内。

2.11  效果

萍钢4号高炉通过采取多项措施，实现了高煤比操作，2020年9月份以后煤比保持在160kg/t以上，2021年1月份煤比水平高达175kg/t，高炉利用系数呈上升趋势。

3  结语

（1）原燃料质量较差，炉料结构不合理，努力做好精料入炉工作，是确保炉况稳定顺行，提高煤比强化冶炼的基础。 

（2）采取合适的上下部调剂，兼顾适宜的热制度及造渣制度，保持各制度相互适应，达到煤气流分布合理、炉缸活跃、炉况稳定顺行的目的，为实现提高煤比、降低燃料比操作的提供条件。

（3）改进煤粉质量，在低风温情况下，控制好氧过剩系数及适宜的理论燃烧温度等关键技术环节，是进一步提高煤比的重要手段。

（4）做好基础性管理工作，强化炉前出渣铁，提高煤比过程进行效果评价，等为提高煤比操作提供了有力保障。

4  参考文献

[1] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社， 2003.

[2] 王筱留.高炉生产知识问答[M].北京：冶金工业出版社，2005.

[3] 韩光友.马钢2号高炉提高煤比操作实践[M].山东：山东冶金，2014.