我国高炉喷煤技术的现状及发展趋势

2011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集邯钢1000m3高炉提高喷煤比的探索刘伟，樊泽安，王飞，徐俊杰(河北钢铁集团邯郸钢铁公司炼铁部，河北邯郸056015)摘要：邯钢4#高炉（有效容积1000m3）经过不断探索，加强原燃料管理、高炉的操作和维护，使喷煤比逐月提高、焦比和综合焦比不断下降。喷煤比由2008年的130.6kg/t提高到2009年6月的163.1kg/t，焦比由361kg/t下降到了305kg/t，综合焦比由524kg/t下降到了500kg/t,取得了良好的经济效益。关键词：高炉；喷煤比；探索引言邯钢4#高炉有效容积917m3，2007年、2008年虽然炉况长期稳定顺行，但由于燃料变化比较大，有时甚至一天就变换数次焦炭，各项指标未达到最好水平，平均日产2600t上下，一级品率70％，焦比361kg/t，煤比130kg/t，焦丁比16kg/t风温1100℃，平均［Si］0.61％。进入2009年以来，4#高炉以“低耗高产”举措应对当前市场挑战，进一步探索好的经济技术指标成效显著，通过监督改善原燃料质量、适时调整煤气流分布、降低入炉焦比、提高富氧、增加喷煤、高风温协调互补、适当提高炉渣碱度等措施,基本实现了全捣固焦冶炼的长期稳定顺行，并实施了低硅冶炼，取得了很好的经济技术指标。2009年4月以来，平均日产达到2700t以上，利用系数达到3.0，一级品率93.45％，焦比降到305kg/t，煤（全无烟煤）比达到160kg/t以上，中焦比达到18kg/t，焦丁比达到16kg/t，风温达到1135℃，平均［Si］达到0.43％以下。通过优化高炉操作技术经过不断实践和探索,在喷吹全无烟煤的情况下煤比达到160kg/t以上实属难得(见表1)。表14高炉生产指标利用系/t.(m-2.d-1)煤比/kg.t-1入炉焦比/kg.d-1焦丁比/kg.d-1中焦比/kg.d-1风温/℃R2[Si]/%20082.886130.6361142011071.150.612009.43.0151.7327161811321.130.44203.00130817181102011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集09.5860.6150.15.432009.63.016163.1305161811531.160.422.提高煤比的研究与措施提高煤比,从而减少焦炭的消耗量,获得较好的经济效益,已成为各大钢铁企业所认可,也成为钢铁企业所努力的方向.如何能够获得合理的高煤比,已成为喷煤技术的发展趋势及努力方向.2.1提高煤比的限制性因素2.1.1原燃料质量:对于高炉而言,入炉矿石,焦炭的质量不仅影响到高炉的顺行,产品的质量,经济效益等等,同时也影响了煤比的提高.另外,煤粉本身的质量也是非常关键的因素,如煤粉的灰分硫分固定碳灰熔点可磨性燃烧性反应性等等.2.1.2风温在大喷煤量时,由于煤粉的燃烧,会造成炉缸理论中心温度的降低,在一定程度上会影响高炉的顺行(要注意热滞后现象).根据首钢理论燃烧温度:T=1530+0.763×Tf+4970×Q。/(1.088×60×Qf)-3770×1000×Qm/(1.088×60×Qf)式中：Tf-℃Q。-氧气量m3/hQf-风量m3/minQm-喷煤量t/h2.1.3富氧第一点，富氧是弥补喷煤后风口温度下降的有效措施。从维持风口燃烧温度不变的角度，根据首钢经验富氧1%可提高煤比22kg/t.第二点，可以加快氧向煤粉表面的传递速度，从而促进煤粉燃烧，提高煤粉燃烧率。2.1.4配煤以前我国在喷煤上通常采用单一煤种,全部为无烟煤或烟煤.无烟煤是含碳量高,挥发分低。喷吹无烟煤安全问题容易解决。缺点是无烟煤一般煤质差,灰分高,不易燃烧,影响煤粉燃烧率,不仅置换比低,而且给冶炼增大了渣量。另外,煤质硬,制粉能耗高。喷吹烟煤的优点是烟煤易于燃烧,燃烧产生的氢量多,有利于炉内间接还原的发展;其煤质软,易粉碎,制粉能耗低。但其含碳量低,置换比受到影响,更重要的是要有严格的安全措施。4高炉由于设备原因，现在仍只能喷单一煤种，是煤比进一步提高的主要制约，现炼铁部正筹划改进。2011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集2.2.提高煤比的措施在讨论了限制煤比提高的主要因素后，以及在实践中经验的不断摸索，我们可以通过下面的几种措施来提高煤比：2.2.1抓好精料工作(1)把好入炉原料关。入炉粉末过多会影响高炉料柱的透气性，减少入炉的风量，不利于高炉稳定顺行。通过采取降低给料器的振幅、多嘴给料、在不影响上料的前提下尽量降低筛上料层厚度,尽可能延长炉料的筛分时间,保证筛分速率(烧结矿为2300kg/min,焦炭为1000kg/min),过后延长筛子空振时间等措施,筛分效果大大改善。(2)提高原燃料质量。近几年来,邯钢在精料方面做了很多工作。进入2007年,邯钢淘汰了3座24m2烧结机，四高炉专吃90m2烧结机的料，强度、品位都明显提高，并要求工长先看料后入仓；2008年底，邯钢子公司石灰石矿焦化公司与4高炉配套的4.3m捣鼓焦炉投产,高炉的原燃料条件才相对好转，且趋于稳定对于保证焦炭的骨架作用,提高喷煤比至关重要。2.2.2提高风温从上面的公式我们可以看出，在大喷煤的状态下，炉缸的理论温度是会下降的，为了保持高炉顺行同时也为了有进一步提高煤比的空间，尽可能的提高风温是必要的。从式中可看出,风温升高100℃时,理论燃烧温度约升高79·4℃。理论燃烧温度升高,既能增大煤粉表面的化学反应速度,也能增加氧气的扩散速度,提高煤粉燃烧率。4高炉通过全关混风大闸操作、配加焦炉煤气及预热助燃空气，风温得到显著提高，由2008年的1100℃左右达到1150℃以上，保持合理的理论燃料温度,改变以往用风温来调节炉温的操作习惯。。2.2.3富氧鼓风富氧喷煤是高炉强化冶炼的重要手段之一，因为氧源的限制,4号高炉原来的富氧率仅在1%左右,还经常受炼钢影响有些波动,这对提高喷煤比、稳定高炉送风制度和热制度以及高炉的强化冶炼都非常不利。2006年以来,制氧厂能力的提高,在高炉顺行的前提下,逐步将富氧率提高到2.5%。富氧率的提高,改善了煤粉在炉内的燃料环境,为提高喷煤比及节能降焦提供了可靠的保证。2.2.4优化喷吹工艺总管加分配器方式总管加分配器方式适用于远距离直接喷吹,可在大的喷吹距离、范围内用1根直径相对粗的总管代替若干根直径较细的支管。总管可一直引到靠近高炉处再通过1个分配器分配成若干根支管向各个风口喷吹煤粉,这样可降低阻损和罐压,适应远距离的需要。2.2.5维护合理的操作炉型合理的操作炉型是高炉稳定顺行的基础,如炉型不规整,高炉难以稳定顺行,更难以强化。我们始终把4号高炉操作炉型的控制放在非常显要的位置。高炉强化冶炼以后,中心煤2011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集气流有明显的发展趋势,一方面通过布料矩阵的变化来调整气流,保证上部有两道合理的煤气流,同时通过下部调整风口布局保证周向煤气流的均匀稳定,将砖衬温度控制在600～800℃,5、6段冷却壁温度控制在80～120℃;另一方面,加强对冷却系统的检查和测量工作,对检查和测量结果及时做好记录、分析、调整。通过以上措施,4号高炉操作炉型得到控制,使高炉顺行得到保证,强化冶炼得以顺利进行,改善了煤气利用,使综合能耗大大降低。2.2.6抓好高炉操作高炉要实现喷煤降焦的目标,保持适宜、稳定的煤气流分布是关键。随着喷煤比的提高，炉腹煤气量增加，鼓风动能也相应地提高，中心煤气流得到了保证。为了防止边缘煤气流自动加重,采用了适当发展边缘的布料度:O22334352C2232425263,矿批由24.2t调整到23.6t,料线1.0m。下部调节主要是监测炉缸工作状态,调整风口配置,控制初始煤气流圆周均匀分布,保证炉缸工作均匀活跃,渣铁物理热充沛,高煤量、高风量,使鼓风动能不断提高。为了维持合适的鼓风动能,邯钢4#高炉共有18个风口，前期，主要使用450mm/120mm风口，气流分布不理想，中心一直不起，炉况不稳定；到2007年底，全部换成500mm/120mm风口，中心稍好，中心时有时无，于2008年8月在四个方向分别装上一个550mm/120mm风口，中心气流基本稳定。实际风速由230m/s调整为250m/s,鼓风动能由78kJ/s调整为88kJ/s,保证初始煤气流分布合理。各项措施的制定相互制约、相互联系、相互促进,提高压差使风量增加,有利于活跃炉缸和炉身、炉墙的整洁,保持较好的操作炉型。富氧的增加有利于增大喷煤量,降低焦比。较好的气流分布,使得高炉可以抵御不利因素给高炉带来的波动。气流分布根据实际情况如下（表2图1）：3结语（1）高炉生产并不是煤比越高越好，提高煤比是为了最终降低消耗及成本。当前，有些条件不易解决或短期内不能解决，根据生产条件应有一个合理的煤比水平，从而维持一个较合理的燃料消耗，取得最佳经济效益。可以通过对矿批、布料及其他基本调剂制度的改变缓解提高煤比与利用率之间的矛盾。（2）高炉提高喷煤比、降低焦比要以精料为基础。喷吹煤的灰分低和适当提高挥发分含量可增加喷煤量；烧结矿强度及焦炭冷热强度的提高和热反应性的降低减少了炉内粉末含量、改善了料柱透气性和透液性，有利于高炉实现大喷吹；高炉炉渣中Al2O3含量不超过17%，保证渣铁的流动性，为大喷吹创造条件。（3）加强高炉操作,保证炉况顺行是实现大喷吹的必要条件。采用上下部调剂及中部调剂相结合，保持了边缘、中心两股煤气流的合理分布；在日常生产中控制适当的插枪深度、加强冷却壁的检查维护等措施，为高炉的正常生产和大煤量连续量喷吹打下良好基础。（4）采取多项技术和管理措施，风温水平在1150℃以上，富氧量稳定在4000m/h、富氧率稳定在2.5%左右，加强风口、铁口的管理和维护，有力的改善了煤粉喷吹条件。表2十字测温温度（单位℃）2011年全国炼铁低碳技术研讨会论文集十字测温温度边缘2345中心5432边缘07\08年150110951403506503601301001101602009年25015090200350550350190100160230图1十字测温图四参考文献[1]徐俊杰朱建勇靳玮等.邯钢4#高炉高效生产实践.冶金能源.2009.6[2]徐万仁朱仁良张龙来等.高炉高煤比操作实践.钢铁.2005.9[3]单保进文佳才周歧建.武钢4号高炉提高喷煤比实践与探索.2007年中国钢铁年会