柳钢2000m3高炉提高喷煤比攻关实践

1、柳钢2000m3高炉提高喷煤比攻关实践【摘 要】柳钢2号高炉（有效容积2000m3）通过坚持“精料”和“精风”方针、保证高炉风口均匀喷煤、优化高炉各项操作制度、加强监控稳定炉况及加强炉前出铁操作管理等一系列有效措施，高炉喷煤比由143kg/t提高到173kg/t以上，最高达到188kg/t，取得了良好的经济效益。【关键词】高炉 喷煤比 提高 实践1.前言柳钢2号高炉于2008年1月开炉投产，有效容积2000m3，设有26个风口、2个铁口，采用无料钟炉顶布料。投产以来，高炉炉况相对稳定顺行，各项经济技术指标处于全国同类型高炉中等偏上水平。2009年初，受全球金融危机的影响，国内钢铁行业持续低迷。

2、为提高柳钢产品竞争力，降低生产成本成为柳钢近期最重要的工作之一。按照厂部的统一安排和部署，柳钢2号高炉结合自身实际生产情况开展大喷煤攻关，经过不懈努力，成功将高炉喷煤比由143kg/t提高到173kg/t以上，最高达到188kg/t，并实现全年平均煤比160kg/t，取得了良好的经济效益。2.柳钢2号高炉提高喷煤比攻关措施2.1 坚持“精料”方针精料是高炉生产的基础，是提高喷煤量的前提1。柳钢2号高炉通过提高原燃料质量，为高炉大喷煤提供了有利条件。2.1.1 减少入炉原料粉末随着高炉煤比的提高，入炉焦炭量减少，料柱阻损相对增加，高炉透气性变差。由于各种因素的影响，一直以来2号高炉由烧结厂一烧车

3、间和四烧车间供应的烧结矿粒度偏小，粉末多，具体粒度分布见表1。表1 柳钢2号高炉入炉烧结矿粒度组成粒 度40mm一烧车间5.7429.0526.2624.7410.623.52四烧车间7.2627.7325.6124.0912.522.792号高炉立足现有原燃料条件，参考外厂的成功经验，把烧结筛由梳齿筛改为棒条筛，改善了烧结矿筛分效果，并根据烧结返矿率变化及时调整筛网尺寸，减少了高炉入炉粉末。同时，高炉上料系统实行半仓上料制度，杜绝槽上料仓出现空仓或者小半仓现象，防止烧结矿进槽上料仓时由于落差过大导致进一步粉化。通过采取以上措施，将烧结矿粒度小于5mm的比例控制在5%以内，粒度小于10mm的比

4、例控制在30%以内，入炉烧结矿粉末明显减少。2.1.2 稳定入炉焦炭水分、提高焦炭质量由于配套的干熄焦生产设备尚未投入使用，2号高炉自建成投产以来，一直将干熄焦和湿熄焦混合使用。由于干熄焦的水分仅为0.20.5%，而湿熄焦的水分高达35%，干湿焦混合比例波动很大，给高炉炉温控制带来了困难，不利于高炉大喷煤冶炼。2号高炉针对这种现象，制定了相关措施，引进了中子水分测定仪，要求上料岗位工每小时对槽下焦炭进行取样化验，并将焦炭水分结果及时反馈给高炉值班工长，以供其及时调节炉温参考。喷煤量增大后使单位生铁焦炭消耗量降低，料柱中起骨架作用的焦炭减少，矿焦比例增大，使料柱透气性相对变差。高炉配套干熄焦工程

5、投产后，2号高炉逐渐增大了使用干熄焦的比例，将其由2030%比例提高到基本全部使用干熄焦，入炉焦炭质量明显提高，其中，焦炭M4085%，M106.5%，CSR60%，CRI30%，基本满足了高炉大喷煤对焦炭质量的要求。2.1.3 提高喷吹煤质量2009年以前，柳钢高炉喷吹煤原煤全部采购自湖南、贵州等周边地区的小煤矿，这些原煤质量波动很大，使用效果不佳，限制了高炉煤比的提高。通过厂部建立喷吹煤质量评价体系，对喷吹煤的可磨性、CO2反应性等理化指标进行全面的分析，对哈式可磨性指数低于50或CO2反应性不足80%的煤种，建议公司相关部门减少采购量或停止采购，通过实验室煤粉性能优化研究，喷吹煤的质量得

6、到了一定程度的提高。为进一步提高喷吹煤的质量，2009年初配加澳大利亚进口贫瘦煤喷吹工业试验取得成功之后，开始在2号高炉上使用60%澳大利亚贫瘦煤+20%国内贫瘦煤+20%无烟煤混合喷吹。澳大利亚进口贫瘦煤与国产煤相比，具有可磨性好、灰分低、固定碳高和化学成分稳定等优点，实际使用效果良好（具体见表2）。此外，2号高炉下一步将尝试采用高挥发分烟煤代替国内贫瘦煤，使用50%澳大利亚贫瘦煤+25%高挥发分烟煤+25%无烟煤混合喷吹。表2 澳大利亚进口贫瘦煤与国产煤元素分析结果对比项 目灰分，%挥发分，%C固，%硫分，%可磨性指数澳大利亚贫瘦煤9.2514770.328587国产煤12.1613.55

7、74.290.524421502.2 坚持“精风”方针2.2.1 提高入炉风温高炉大喷煤时，高风温的作用显得非常重要2，主要表现在：第一，提高煤粉在风口燃烧带的燃烧率，有利于煤比的提高；第二，补偿高炉喷煤造成的理论燃烧温度下降，理论燃烧温度的高低不仅决定了炉缸的热状态，而且对炉料传热、还原、造渣、脱硫以及铁水温度、化学成分等都产生重大影响。理论燃烧温度过高或过低都会导致炉况不顺，甚至使炉况恶化。相关研究数据表明，热风温度每升高l00，炉缸理论燃烧温度升高6080，高炉可以多喷煤3040kg/t。为提高入炉风温，2号高炉采取了以下3个措施： 2.2.1.1 热风炉富氧烧炉由于近年来柳钢高炉强化冶

8、炼生产，高炉煤气中CO2含量高达20%以上，煤气热值越来越低，采用单一高炉煤气烧炉的球式热风炉拱顶温度越来越低。2号高炉通过富氧烧炉将球式热风炉风温由11401150提高到11701180。2.2.1.2 提高直吹管质量随着高炉风温和喷煤量的提高，2号高炉直吹管经常发红烧穿，高炉多次被迫休风更换，限制了高炉风温的使用，同时也严重影响了高炉正常喷煤。对2号高炉发红烧穿的直吹管检查发现，烧穿部位均位于直吹管枪包部位和前端头部位。经分析认为，枪包部位的耐火材料很薄，在高风温、高风速条件下该部位耐材内衬易产生裂纹脱落；2号高炉所用煤枪为不锈钢材质，耐热耐磨性能差，煤枪前端经常被磨穿或烧穿，煤枪损坏后煤

9、粉在直吹管前端头部位燃烧易造成前端头被烧穿。通过改善吹管内衬浇注所用耐火材料的理化性能、改进高炉直吹管制造工艺、改进直吹管枪包及插导枪管的质量，提高了直吹管的质量，杜绝了2号高炉直吹管发红烧穿的现象。2.2.1.3 全风温操作高炉加强了对风温使用的管理和考核，改变了以往高炉值班工长习惯用风温调节炉温的习惯，实行全风温操作，热风炉操作全关混风阀。同时，增加了热风炉的换炉次数，规定每班热风炉换炉次数不能低于8次，保证向高炉提供稳定的高风温。通过采取以上措施，2号高炉入炉风温长期保持在1170以上。2.2.2 稳定富氧量富氧是提高高炉喷煤比的重要手段，在大喷煤时的作用尤其重要。高炉通过富氧可以从两个

10、方面提高高炉喷煤比：第一、提高煤粉燃烧率；第二、维持合理的理论燃烧温度。2009年以前，由于供氧能力相对紧张，柳钢的氧气优先供应炼钢工序生产，2号高炉只能使用炼钢余氧，富氧相对不足，富氧量仅20003000m3/h，富氧率不足1%，且氧气供应极不稳定。柳钢气体公司大型制氧机投入使用后，高炉富氧量保持在60007000m3/h的水平，富氧率2%以上，为高炉大喷煤创造了有利条件。2.3 保证高炉风口均匀喷煤高炉均匀喷吹煤粉，会使炉缸热量分配均匀，有利于提高风口的氧气过剩系数，促使高炉生产顺行和喷煤量的提高。在高炉实际生产中，岗位工经常发现风口易堵枪，需及时对煤枪进行吹扫才能保证煤枪正常喷煤。分析发

11、现，造成堵枪的原因是有些煤粉的灰熔点过低，灰分熔化后部分粘在风口煤枪处，呈灰白色渣。风口煤枪堵煤如不能及时发现处理，将导致其他未堵枪风口的实际喷煤量过大，不利于煤粉的充分燃烧和反应，高炉只能处于较低水平喷煤量冶炼状态。2号高炉要求值班工长和配管工每小时观察风口喷煤情况一次，及时发现煤枪堵煤和煤粉磨风口现象，并在第一时间处理，保证全部26个风口煤粉的均匀喷吹，促进炉况稳定。除此之外，在高炉值班室安装了喷煤数据曲线实时监控系统，有利于值班工长在第一时间发现喷煤异常波动情况，减少换罐时喷煤量波动情况，实现高炉风口均匀喷煤。2.4 优化高炉操作2.4.1 调整风口面积，保证合适的鼓风动能高炉提高煤比后

12、，由于炉内未燃煤粉相对增多，未燃煤粉随煤气上升时吸附和沉积在料柱缝隙中，导致中心料柱透气性变差，高炉中心难打开，边缘气流发展。随着煤比的提高，2号高炉以“发展中心煤气流，兼顾边缘煤气流”为操作指导方针，及时利用高炉更换风口小套或调整磨损风口的机会适时调整风口面积，逐渐将内径130mm和135mm小套更换为内径120mm和125mm小套，将风口面积由0.3538m3缩小到0.3178m3（具体见表3），控制高炉风口实际风速约220m/s，保证鼓风动能大于95kJ/s。适宜的鼓风动能有利于炉缸工作均匀活跃，提高煤气利用率，稳定炉况顺行，便于高炉初始煤气流分布合理。表3 柳钢2号高炉风口面积变化月

13、份120mm 125mm 130mm 135mm风口面积m22009年1月001880.35382009年5月081800.33782009年9月091700.33682009年12月224000.31782.4.2 采用中心加焦的装料制度在煤比较低时，喷煤对料柱透气性的影响不大；随着煤比的提高，料柱透气性变差，中心气流变弱，边缘气流增强。采用中心加焦的方法，将气流引向高炉中心，有利于保证炉况顺行。从2009年1月开始，装料制度由PK调整到PK，随着煤比的提高，再调整到PK，最后调整到PK。通过调整装料制度，向内拓宽了焦炭平台，中心加焦，适当了减轻中心矿焦比，中心形成坡度较小的焦堆，既为煤气流

14、提供了稳定、畅通的中心煤气通路，又减少了矿石向中心的滚动，边缘环带形成稳定的焦炭平台，减少了矿石向边缘的滚动，稳定了边缘矿焦比。2.4.3 提高顶压，控制压差高顶压能延缓煤气流在炉内的流速，增加煤气流与矿石的接触时间；同时压缩煤气体积，消弱因大喷煤导致的炉腹煤气体积增加而不利于炉况稳定的影响。参考外厂的成功经验，在保证设备安全的前提下，2号高炉将顶压提高到200KPa，压差控制在165KPa以内，提高了煤气热能和化学能的利用，保持了炉况的稳定顺行。2.5 加强监控，稳定高炉炉况为指导2号高炉长期富氧、高风温、大喷煤强化冶炼，考虑到柳钢地处我国南方，昼夜温差大，四季大气湿度变化大，最高30g/m

15、3以上，最低不足5g/m3，在9月份高炉引进了湿度仪，根据大气湿度变化情况，实时调整风温、富氧量和喷煤量，保证适宜的T理。2号高炉生产实践表明，当高炉喷煤比160kg/t时，T理为2100即可满足高炉高煤比冶炼需要的炉缸热量；当高炉喷煤比160kg/t时，T理必须在原来的基础上提高30-40左右。此外，2号高炉加强了对高炉炉型的监控，安排专人对炉底第3层炭砖炉芯温度和高炉软水温差进行记录和跟踪，以及时发现提高喷煤比对炉况的影响。当炉底第3层炭砖炉芯温度900并有继续下降趋势时，及时调整鼓风动能和T理，暂时降低喷煤比来保证炉缸热量。2号高炉适宜的软水温差在4左右，当某一方向的软水温差出现大幅波动

16、时，通过调整装料制度和送风制度来调整煤气流的边缘和中心分布。2.6 加强炉前出铁操作管理高炉提高喷煤比会使炉内料柱透气、透液性降低，铁前渣铁液面上升，导致铁前压差升高、风量减少，高炉容易出现憋风现象，这就要求炉前提高出铁正点率，加强对铁口深度的管理，杜绝铁口浅、铁水出不净等异常现象，力求三班均衡出铁。同时，2号高炉设计仅有2个铁口，早期炉前贮铁式大沟的使用寿命仅有不到30天，炉前因制作大沟导致高炉经常单边出铁，影响了高炉正常喷煤。通过鼓励耐材厂家提高主沟浇注料质量，优化主沟模具尺寸，逐渐将贮铁式大沟的使用寿命提高到50天以上，通铁量14万吨左右，基本满足了炉前出铁的要求。3.喷煤效果分析通过采

17、取以上有效措施，2号高炉月平均喷煤比由143kg/t提高到173kg/t，并实现全年平均煤比160kg/t，高炉焦比下降了50kg/t以上，创造了巨大的经济效益（喷煤降焦指标进步见表4）。表4 2009年柳钢2号高炉喷煤降焦指标进步月 份利用系数t/(m3d)焦比Kg/t焦丁比Kg/t煤比Kg/t燃料比Kg/t2009年1月2.374379511445732009年2月2.470367471435572009年3月2.485348401535412009年4月2.634332371635312009年5月1.948348391685542009年6月2.158375491425652009年7

18、月2.617325501645382009年8月2.810337451695502009年9月2.339335441675462009年10月2.620309471735292009年11月2.250341411615442009年12月2.53032744165535在提高高炉喷煤比的过程中，通过安排专人对高炉除尘灰进行化学分析和跟踪，保证喷煤比处于高炉能够接受的范围内，不影响高炉炉况顺行。分析结果表明，随着喷煤比的提高，2号高炉除尘灰含碳量基本控制在25%以内，无明显增加（见图1）。图1 柳钢2号高炉喷煤比与干法除尘灰含碳量关系分析4.存在的问题4.1 国内喷吹煤原煤质量波动很大，高炉喷煤比越高，对喷吹煤的成分稳定性要求越高，否则会造成高炉炉温大幅波动，引起炉况失常，所以在提高煤比的同时要特别重视喷吹煤质量的稳定性。4.2 加强对2号高炉喷煤系统的工艺操作管理，减小喷煤换罐时瞬时喷煤量波动，避免对高炉生产造成影响，继续提高煤枪耐磨性能，才能更好的满足2号高炉大喷煤的需要。4.3 当喷煤量超过180kg/t时，2号高炉干法除尘灰含碳量急剧上升，说明煤粉燃烧率下降，炉内未燃煤粉增多，要对未燃煤粉在炉内的行为进行