摘 要 对金鼎钢铁1080m³高炉合理使用原燃料降本、提产进行了分析。结果表明：在中小高炉，合理搭配原燃料结构，不仅能较大限度的降低原燃料成本，而且通过技改和操作参数的改善，也能实现高产低耗，达到利用系数4.0t/（m³·d）的较好指标。 关键词 原燃料 合理搭配 降本 高产
1 前言 金鼎钢铁3#高炉炉容为1080m³，月度平均日产量4320t/d，利用系数4.0t/（m³·d）。风口20个，2个铁口，采用碳砖-陶瓷杯复合炉缸炉底结构；高炉配套BPRT同轴机组，AV63-15鼓风机，排气压力0.49Mpa，设计流量3600Nm³/min；采用HYWZ-1080（河北华远）无钟炉顶，炉顶压力设计≤0.25Mpa，料罐容积26.5m³，炉喉直径φ6000mm；采用2台315kw电机带动的卷扬上料，料车容积9m³；3座卡鲁金式热风炉，炉容蓄热面积184m²/m³；煤气除尘采用重力除尘器+旋风除尘器+12个箱体的布袋除尘器+1个均压放散煤气回收箱体，实现了煤气的最大化回收与净化；冷却系统采用软水，并配备高压和常压柴油机泵各一台。 高炉原料供应由178m²烧结机和11.7m²竖炉提供，料场由12座直径20米，高度20米的仓筒组成，有8个贮仓贮存焦炭，3个贮仓贮存烧结，1个贮仓贮存球团等，每仓有效容积4500m³，可有效容纳焦炭2万吨，烧结矿1.5万吨，球团或块矿1.9万吨。在市场冲击下，降本成为主旋律。炼铁通过合理搭配原料，适当降低品位前提下大幅度降低原燃料成本，技改和优化操作，提高烧结矿、球团产量和质量；燃料上通过增加高硫焦、二级水熄焦的搭配，以及煤比的提升，降低燃料成本。通过“124”操作模式[1]——即：“一低两大四提高 (低硅冶炼，扩大矿批、大角度，高风压、高顶压、高富氧、高煤比)”，提高入炉风量、氧量、煤量，达到高炉提产降本目的。高炉产量消耗等工艺指标见表1。 
2 原料质量调控 2.1 烧结矿生产 2.1.1 烧结矿配料 烧结矿采用高品位、中品位、低品位搭配使用，优化配料结构：使用高品位南非PMC、秘鲁粉代替巴粉，并减少高品位矿粉比例；使用金布巴粉、麦克粉代替PB粉，增加超特粉、阿特拉斯、FMG混合粉、印度粗粉等低品位矿粉用量。
将蒸汽通入泥浆池和一混、二混的配水中，提高水温，料温从25℃提高到68℃。烟气烧结技术，将一部分烟气引入烧结机台车面，提高了参与燃烧的空气温度，提高垂直燃烧速度。
2.1.3 厚料层烧结 厚料层烧结是提高烧结矿强度，改善粒度组成，降低燃耗的重要手段。以前混合料水份基本维持在9%以上，料层最高680mm，固体燃耗达到了60kg/t，高炉槽下5-10mm粒度长期在30%左右。通过技改，混合料水份控制在7%-8%，＜3mm燃料破碎粒度由75%以上降低到70-75%，加密疏料器。烧结机圆辊两端沿台车栏板加装挡料装置，烧结机料层680mm提高到750mm，并逐步提高到800mm，槽下5-10mm粒度降低到≤28.3%，固体燃料降低到＜54.2kg/t。
2.1.4 稳定杂料配比 杂料：是生产过程中的的回收料，如环境除尘灰、白灰炉除尘灰、污泥、钢渣粉等。因为含铁量、硅、钙、水份等差别很大，使用过程中对烧结矿TFe、R2造成波动。制作混匀机，将水份大的炼钢污泥与除尘灰等用铲车按一定比例掺匀，中和水份后，装入混匀机混匀，形成成份稳定，粒度均匀的混匀料，搭配使用；仪表工配合岗位工每4小时跑盘，检修校称，提高上料准确率，烧结矿的TFe、R等质量稳定率从85.78%提高到93.95%。烧结机产量、质量指标见表2。 
2.2 球团矿生产 2.2.1 球团矿配料 竖炉主料是地方精粉，资源不足时，使用少量智利精粉，为降本，目前增加智利精粉配比13%。
2.2.2 竖炉技改提产 抬高冷风口标高、增大导风墙风口、增加喷火口数量、调整烘干床角度以扩大烘干面积、改造造球圆盘等，通过两次改造，球团产量由1733t/d提高2027再到2236t/d，日产量提高了500t/d。
2.3块矿使用 块矿使用的是罗伊山块矿代替一钢块矿。因水份和粉末较多，因此，在料场增加了滚筛筛分，筛分后，还按比例1：2掺入球团矿中，一同入仓、一同筛分、一同计量、一同入炉，以减少粉末入炉。
3 高炉提产降耗 3.1 提高烧结矿和球团比例 相比较炉料的性价比，烧结矿是最高的，因此提高烧结矿的比例，成为高炉的要务。在烧结机满负荷生产前提下，所能生产出的烧结矿最大化使用，不仅仅取决于烧结矿的数量，更取决于烧结矿的质量。在不限产的情况下，烧结矿的配比正常保持在74.6%.其次，自产球团矿性价比也高于块矿，在正常生产中，块矿的配比固定7%（实际消耗6.91%），其余用球团矿。
3.2 优化高炉燃料结构 3.2.1 焦炭的搭配使用 为降低成本同时，保障料柱透气性和长期稳定顺行，采用准一级焦+干熄焦+二级焦+高硫焦模式，混合上仓、入炉。随着高炉富氧量增加（8000m³/h提高到14000m³/h），高炉炉顶煤气温度不断降低（经常低于100℃，布袋压差达到5-9kpa）。为了防止布袋结露、保障BPRT正常运行，通过提高干熄焦比例10～15%提高到30～40%，水熄焦控制水份＜9%；存放于钢板仓避免淋雨。高炉筛分的焦丁（＞10mm）入炉，焦粉送烧结使用。
3.2.2 煤粉的使用 3.2.2.1 烧结用燃料 无烟煤为主，焦粉为辅。烧结用煤为山西洗精煤，由于水份大（10-18%）、煤泥多，破碎困难，所以掺入约30%焦粉。
3.2.2.2 高炉喷吹用煤粉 高炉采用无烟煤搭配烟煤的方式，混合上煤、混合制粉、混合喷吹。混合煤粉控制挥发份为≤20%。见表3。通过试用不同厂家和产地的煤粉，寻求适合我厂安全性和性价比最高的燃料使用模式。 
3.3 高炉提冶强操作 3.3.1 优化风机提风量 高炉入炉品位降低，势必影响高炉产能发挥，通过提高风量提产是首选。利用检修机会，将AV63-14风机加装一级动、静叶片，即改造成为AV63-15，在其他结构不变的情况下，风压提高了30kpa，风量提高了200m3/m。加固上密漏点后，炉顶压力200kpa提高到230kpa；风压380kpa提高到410kpa，实现全风冶炼。
3.3.2 增加富氧量 富氧是提产最快速的捷径，提高富氧量，能达到提高冶强和理论燃烧温度，提高煤气利用率的目的。高炉富吸附氧7000m³/h，高压氧7000m³/h，理论燃烧温度2320℃，为提高煤比创造条件。富氧率的提升，导致吨铁煤气量的下降，炉顶温度很难保障在>110℃，采取的直接有效的措施就是减少风箱冷却、降低发电量，提高烧结矿料温35℃提高到69℃。
3.3.3 优化上料制度 随着高炉风量氧量的增加，高炉冶炼强度升高，出现料速过快甚至气流不稳定现象。在上部装料制度上，采用扩大矿批（36t提高到44.6t）、大角度+拉大布料矩阵（O 29327(4)25(3)，C 30(2)28(2)26(2)24(2)20(2)调整为O 30(3)29(3)27(2)25(2)，C 31(2)29(2)27(2)25(2)23(2)18(2)）。本高炉溜槽长度为2800mm，测碰撞点，31°布料，料线2米就打到钢砖。平坦型布料方式引导出平坦型气流分布，加中心焦炭引导中心气流强劲有力，边缘气流可见、受控，煤气利用率提高2%，燃料比536kg/t降低到526kg/t(见表1)。
3.3.4 控制合理操作炉型 高炉内型合理与否直接影响高炉冶炼过程，炉型设计合理是获得良好技术指标、保证高炉稳定顺性的基础。设计炉型尺寸见表4。 
北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室最新研究表明，减小炉腹角可以抑制炉腹内边缘气流发展，当炉腹角从79°减小到74°时，其炉腹内边缘煤气流速可以减小到1/2左右，对边缘气流影响主要集中在炉腹下2/3区域，其最大影响部位位于炉腹中部，建议大型高炉炉腹角控制在74°左右，此时边缘气流的抑制更有利于高炉的长寿和煤气利用率的提高。当然，炉腹角的减小需要提高精料水平，不能牺牲高炉顺行条件[2]。常因环保限产而搭配落地烧结矿，高炉炉腹角设计为75.5°。根据研究理论，增大等效炉腹角及增长风口，可改善炉腹角设计较大造成边缘气流发展的缺陷。为活跃炉缸，稳定渣皮形成，经过摸索和不断改进，风口小套采用下斜4°，长480mm，风口面积0.2024m2。实践证明：此送风系统目前证明是适应入炉品位较低、经常搭配落地烧结矿的原料条件。同时也证明：等效炉腹角影响程度更大，作用范围更广，而且随着风口的加长，最大边缘气流流速影响位置更靠近风口部位，风口常见损坏为风口小套上沿。
3.3.5 控制合理热制度和造渣制度 焦炭只有两个仓，四种焦炭同时入炉，如果不均匀搭配，会导致炉温大幅度波动，甚至炉凉。因此[Si]控制住0.35%±0.05，炉渣R2=1.15-1.20，以保障铁水质量和炉况稳定。在提产降本过程中，由于低品质矿石的使用，炉渣中Al2O3升高到16-17%，为保障脱硫效率和炉渣流动性，提高烧结矿的MgO=2.5-2.6%，控制炉渣中MgO/ Al2O3在0.6倍，二元碱度1.22±0.03倍，四元碱度1.05倍，[Si]=0.30%±0.05，铁水物理热＞1480℃，降低炉渣黏度，提高炉渣稳定性和脱硫能力，确保一级品率（[S]≤0.03%）86%以上。
3.3.6 及时出净渣铁 品位的降低、渣量的增加、风压的提升、产量的升高，对炉前出净渣铁提出新的考验。能否最大限度提产降耗，取决于铁口的工作状态。采取的措施有：（2）优化配罐，缩短铁间隔：从20.5分钟缩短到15.2分钟；（3）稳定铁口深度≥2600mm，杜绝潮铁口出铁；
3.3.7 净料入炉 筛网是保障净料入炉的关键，筛分速度控制是净料入炉的核心。因为设计缺陷，没有杂矿仓，烧结矿只有6个仓，为了确保筛净粉末，将振动筛从1640*2000改造成2000*2500的高效振动筛，筛分速度由50kg/s以上调整为38kg/s以下，烧结矿中＜5mm占比＜3%，为加风提产创造条件。
4 高炉提煤比操作 在燃料比不变的前提下，提高煤比是降本的有效措施。为了提高煤粉的置换率和喷吹量，进行了四个方面的技改。（1）混合喷吹，提高制粉能力和降低煤粉粒度。烟煤配比33%（见表3），为确保制粉系统安全运行，含氧量＜6%目标，在烟气预热前提下，采用氮气密封并加装两处含氧量在线监测，并根据含氧量和烟气温度加入充氮气连锁装置。改造之后，实现了制粉的安全保障，同时提高了制粉能力15.2%，-200网目从69%提高到72%。（2）喷吹系统技改。改氮气压缩喷吹为流化床喷吹；喷吹管道由直角全部改为弧线输送，管道内径从φ100技改到φ125mm；炉台的分配器管道内径从φ25技改到φ32mm，喷吹支管从φ23改造为φ35 mm，支管的直角也全部改为弧度输送。受制于吹管尺寸，喷枪φ20mm未作调整，喷吹压力700kpa提高到780kpa，喷吹能力由25t/h提高到30t/h。（3）大富氧喷吹。富氧率提高1%，煤粉燃烧率提高1.5%，风口前理论燃烧温度升高45-50℃，可允许提高喷煤比12-20kg/t，煤气热值提高3.4%。在燃烧学理论上，要有1.15以上的过剩系数[3]。公司制氧能力不足，最大富氧量只有7000m3/h。为提高煤粉燃烧速度，增加了一条吸附氧装置，虽然纯度只有80%，事实证明，吸附氧7000m3/h的使用，助推了煤比的提升和燃料比的稳定。（4）高风温的使用。热风炉配套3座卡鲁金式热风炉，硅砖炉墙，13孔低蠕变高铝砖，炉容蓄热面积184㎡/m³。提高100℃风温，炉缸理论燃烧温度升高60-80℃，允许多喷30-40kg/t煤粉。为提高风温、降低煤气消耗，高炉采用自动优化烧炉系统，随着富氧的提升，煤气燃烧率提升，在外网煤气压力≥12kpa的保障下，全关混风大闸， 风温从1195℃提高到1205℃。经过一系列设备改造和技术革新，高炉产量从2019年平均3.62提升到4.0t/m3.d，燃料比536kg/t降低到526kg/t的前提下，实现了煤比从135kg/t提高到145kg/t，再提高到155kg/t。
5 总结 面对国内外钢铁市场行情严峻考验，对标国内中小型高炉，经济冶炼已经成为大势所趋。为保障企业生存空间，低品质矿石使用，优化烧结和球团工艺参数，为高炉提供稳定、合格的原料成为炼铁头等大事。高炉采用“124”操作模式——“一低两大四提高 ”(低硅冶炼，扩大矿批、大角度，高风压、高顶压、高富氧、高煤比)，是提高产量、降低消耗和成本，实现高效、绿色发展的必然选择。（1）经济炉料的选择必须先算后买，在自身的设备装配能力的基础上，不断采取节能技改、热能循环利用、工艺参数改善等措施，实现设备产能发挥最大化、质量保障最大化、提产降本最大化。（2）高炉提产是一项综合管理水平的体现，不仅仅要设备满足提产的条件和基础，更需要对原燃料质量水平、高炉五大操作制度、设备管理水平全面提升。（3）燃料成本的降低，不仅要以保证高炉稳定顺行为前提，更要技改设备喷吹能力，在提高风温和富氧量的前提下，提高二级焦炭、高硫焦比例，尽量提高煤比。目前煤比还有一定空间，距离180kg/t以上的先进水平有较大差距。 6 参考文献 [1]杨晓韬，炼铁经济炉料综合冶炼技术[J].炼铁交流，2019,10（4）：19 [2]左海滨，郭龙飞，王亚杰，郑劲，等.炉腹角和炉身角对高炉煤气分布的影响[J].钢铁，2018.2（2）：25 [3]王维兴，提高我国炼铁喷煤比的意义及措施[]].炼铁交流2019,5（5）：10
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