昆钢2500m3高炉低燃料比生产实践

1、昆钢2500m3高炉低燃料比生产实践卢郑汀 胡玉清（昆明钢铁股份有限公司新区炼铁厂, 云南 昆明 650309）摘要：面对严峻的钢材市场，降低吨铁成本，提高市场竞争力，是各钢铁企业发展的必然趋势。昆钢2500m3高炉通过改善原燃料质量、优化高炉操作制度、细化生产管理等措施，提高煤气利用率，降低慢、休风率，在矿石入炉品位50%54%的条件下，保证炉况稳定顺行，实现入炉焦比<365kg/t.Fe，煤比160±10kg/t.Fe，燃料比<535kg/t.Fe的生产。关键字：高炉 燃料比 生产实践Production Practice of Reducing Fuel of Ku

2、nming Steel,s 2500m3 Blast FurnaceLuzhengting Huyuqing(Kunming Iron&Steel Co.,New Iron-making Plant,Kunming,Yunnan, 650302 China)Abstract: In the face of severe steel market, tons of iron to reduce costs, improve market competitiveness, is the inevitable trend of the development of iron and stee

3、l enterprises. Kunming Steel,s 2500m3 blast furnace by improving the original fuel quality, optimizing the system of blast furnace operation and refinement of production management, improve the utilization rate of the gas to decrease the rate of slow, damping down, under the condition of the grade o

4、f ore charging 50% 54%, guarantee the stability of furnace condition along the line, the realization of charging coke rate < 365 kg/t.F e, coal than 160 ±10 kg/t.F e, fuel ratio < 535 kg/t.Fe production.Key words: Blast furnace, Fuel ratio, Production practice1 前言目前钢铁工业产能过剩，原材料短缺，污染严重，降低燃

5、料比是低碳冶炼、节能降耗和降低成本的有效途径，也是高炉炼铁发展的必然趋势和可持续发展的客观要求。钢企面对低廉的钢材、昂贵的资源、压力巨大的减排环境，降低高炉燃料比提升钢铁企业市场竞争力具有重要的现实意义。在高炉吨铁成本构成中，燃料比所占比例位居第二，炼铁工序可控成本所占比例位居第一；在炼铁工序能耗中，燃料比占80左右；在吨铁CO排放中，燃料比占70左右。因此，降低高炉燃料比无论是对降低吨铁成本、提高钢企的市场竞争力，还是实现节能减排、改善环境都有重要的意义。昆钢地处内陆原燃料严重短缺，品种变化频繁，质量波动较大，降低高炉燃料比意义重大。而且大中型高炉具有热交换充分、损失少、煤气利用率高、系统能

6、效高的优点，装备上具备实现高风温、富氧大喷煤的能力，采取合理的控制措施，发挥优势，可实现低燃料比生产。昆钢2500m3高炉有30个风口、3个铁口，装备新型并罐式无料钟炉顶、卡鲁金顶燃式热风炉、软水密闭循环冷却系统等设备。高炉在稳定顺行的基础上，通过采取多种措施，控制适宜冶炼强度，在入炉品位为50%54%的条件下，实现燃料比520kg/t.Fe的低燃料比生产，达到了国内先进水平。2 高炉操作的技术进步2.1 高炉精料技术高炉精料要求改善原燃料质量，使原料具有品位高、强度好、粒度均匀、冶金性能好等条件，使焦炭具有强度高、反应性低、灰分低、硫低等条件1。精料是高炉稳定顺行的基础，也是高炉低燃料比生产

7、的保障，它包含高质量的入炉原燃料和合理的炉料结构。根据原料的实际情况，昆钢2500m3高炉确定了75高碱度烧结矿配加25酸性球团矿的炉料结构。烧结矿主要以省内矿粉矿为主，配加部分进口矿粉，同时合理配加部分的铁精矿、赤铁矿、磁铁矿和二次资源，控制烧结矿有害元素成分和含量，使碱金属负荷<3.5kg/t.Fe，Zn负荷<0.15kg/t. Fe。并采用了厚料层、低温等烧结技术，日常生产中控制烧结矿FeO含量在8.59.5范围内，烧结矿相结构中铁酸钙含量达到40，保证烧结矿具有良好的冶金性能。焦炭在高炉中起发热剂、还原剂、渗碳剂和料柱骨架的作用，其中料柱骨架是任何物质都无法取代的。随着高炉

8、容积增加，焦炭在炉内承受的负荷和冲击力就会增大，焦炭的优劣程度变得更为重要2。昆钢2500m3高炉焦炭全部外购，要求焦炭冷态、热态指标必须满足2500m3级高炉的要求，焦炭M40 >88、M10<5%、CSR>65%、CRI<28。同时严格控制入炉原燃料的粉末率，严格控制振动筛下料速度及筛面上料层厚度，保证筛分效果和质量，并定期对各振动筛筛片进行清理，保证人炉粉末率小于5，对焦炭进行分级人炉，配吃焦丁的同时严禁焦粉入炉，良好的原燃料质量和合理的炉料结构为高炉降低燃料比提供了物质保证。2.2 改善煤气利用率摸索合理的高炉操作制度，解决好上升煤气流和下降炉料之间的矛盾，提高

9、煤气利用率。高炉燃料燃烧产生的煤气经过风口回旋区初始分布、软熔带二次分布、块状带三次分布最终达到高炉炉顶，煤气利用率的好坏是煤气在炉内与炉料能否充分接触、化学能和热能能否充分利用的标志。使炉内煤气流分布合理，发展间接还原，保证较高的煤气利用率，降低高炉燃料比。昆钢2500m3高炉在操作技术上以“上捂下活”为指导，采取下部活跃炉缸，吹透中心，上部疏通气流，保持边缘、中心两道煤气流畅通的操作制度。下部送风制度是基础，通过调节风口直径、长度及斜度，调整送风面积为0.3m2左右，保证合理鼓风动能和最佳回旋区深度，实现初始煤气流合理分布。上部装料制度进行配合，确定了适当发展边缘气流、稳定发展中心气流以及

10、与下部初始煤气流分布相适应的原则来调整布料矩阵。高炉依据气流变化对装料制度进行调整，主要方法是形成稳定的焦炭平台，矿石布料向边缘平移，适当中心加焦，形成“边缘平台+漏斗+中心加焦”的料面形状，形成倒“V”形软熔带。这种布料矩阵适当抑制了边缘气流，同时降低了中间环带煤气流的阻力，煤气流更容易吹透中心。昆钢2500m3高炉布料制度调整变化情况见表1。表1 昆钢2500m3高炉布料制度调整变化情况表时间2012年6月26日2012年6月28日2012年7月15日2013年1月7日布料矩阵调整时间2013年3月4日2013年3月7日2013年4月1日2013年8月24日布料矩阵调整时间2013年9月1

11、9日2014年2月21日2014年4月17日2014年5月1日布料矩阵调整时间2014年6月24日2014年7月5日2015年1月22日2015年2月28日布料矩阵调整通过对操作制度的调整，煤气利用率不断提高，高炉燃料比逐渐降低，开炉至今的昆钢2500m3高炉煤气利用率变化趋势如图1。图1 高炉煤气利用率变化趋势图2.3 控制适宜的冶炼强度从有效容积利用系数、冶炼强度和燃料比的关系可知，在一定的生产条件下，高炉都有最低燃料比和最适宜的冶炼强度，冶炼强度过低或过高都会使燃料比升高。当冶炼强度过低时，吨铁炉腹煤气量不足，煤气分布不良，煤气能量利用变坏，燃料升高；冶炼强度过高时，吨铁炉腹煤气量过多，

12、产生多余还原气体，难以形成边缘稍重、中心开放的节能性气流分布状态，当炉腹煤气发生量超过了熔融带“焦窗”或料柱的透气极限时，容易引发中部“液泛”现象，影响煤气流分布和能量利用。在煤气流速高的区域容易出现管道、导致塌料等异常炉况，破坏高炉顺行、恶化煤气的热能与化学能利用，使燃料比升高。图2是国内主要钢铁企业高炉燃料比与冶炼强度的关系，由图可见，燃料比与冶炼强度呈“U”曲线分布。图2 高炉燃料比和冶炼强度的关系图昆钢2500m3高炉采取缩小风口面积的办法，逐渐降低冶炼强度，控制适宜炉腹煤气量在60006400m3/min，并通过调整布料制度保持煤气流的合理分布。调整加热制度及造渣制度，保持炉缸热量充

13、沛，渣铁流动性良好，燃料比逐步降低，高炉燃料比与冶炼强度对比见图3。图3 高炉燃料比与冶炼强度对比图2.4 经济喷煤比提煤降焦是高炉节能降耗的主要手段，喷吹煤粉可以大幅度降低焦比，是高炉工序能耗结构优化的主要措施。但是，一味地追求高煤比，煤粉燃烧率降低，未燃煤粉从炉顶吹出及进入炉渣，影响高炉料柱的透气透液性，造成高炉燃料比增加。因此，应根据原燃料质量、富氧、风温等条件确定适宜的经济煤比，确保最优的燃料比。昆钢2500m3高炉根据自身原煤采购特点，进行全无烟煤喷吹，无烟煤固定碳含量高、灰分少、含硫低，燃烧性能较差，不易着火，需要髙风温和富氧配合。在制粉上，控制煤粉粒度为-200目煤粉比例大于80

14、，有利于提高煤粉燃烧速度。高炉操作把富氧、高风温、煤比3个因素结合起来确定合理的理论燃烧温度。提高风温能加快煤粉挥发分的挥发速度和燃烧速度，改善煤粉燃烧和气化的动力学条件。高炉富氧可以提高氧浓度，并加快氧向碳表面传递的速度，防止提高煤比造成的燃料比升高。控制风口前理论燃烧温度在23002400范围，采用较高的富氧率及高风温补偿煤粉升温、分解需要的热量，保持炉缸热量充沛，铁水温度控制在l450-1500。保证了煤粉充分燃烧，最大限度提高了煤粉置换比，为降低燃料比作出了贡献。主要控制参数为利用系数1.15t(m3.d)，风温1180 oC，富氧率2.5。通过实践，目前生产条件下适宜的经济煤比为16

15、0±10 kgt.Fe，此时高炉燃料比较低，高炉燃料比和煤比对比图见图4。图4 高炉燃料比和煤比对比图2.5 适宜的风温和富氧降低燃料比的另一个途径就是提高风温，高风温节能效果非常明显，提高100oC风温可以降低燃料比1015 kgt。昆钢2500m3高炉采用卡鲁金顶燃式热风炉技术，高炉配备3座顶然式热风炉，燃烧器布置在拱顶上部，与蓄热室在同一中心轴线上，可保证烟气均匀进入格子砖，提高了热风炉蓄热室的利用率。空气、煤气经各自集气室由烧嘴喷射。独特的烧嘴布置，使燃烧器内只发生少量燃烧，煤气和助燃空气以涡流喷射供应，完全的混合及燃烧在拱顶部位，因此不会出现脉动燃烧，呈旋转状态的煤气和助燃

16、空气充分混匀后在格子砖上部燃烧完全。温度沿拱顶、格子砖、内衬和炉壳对称分布，减少了温差应力，可延长热风炉寿命。采用分层燃烧原理，可调节分层燃烧的强度，可更好的调节燃烧器出口处的混匀程度，减少了拱顶上、下部温差，可延长燃烧器及拱顶寿命。采用19孔椎形通道薄壁格子砖，格子砖加热面积为48m2/m3。由于取消了中间隔墙，所以热风炉不会出现短路，也不会出现隔墙处掉砖。燃烧室处在拱顶上部,温度大约9001000，燃烧期和送风期燃烧室砌体和陶瓷燃烧嘴温降大致相同。同时设置板式换热器回收热风炉废气余热，预热助燃空气和煤气温度>200 ，热风炉产生的废气部分用于煤粉干燥。全烧高炉煤气保证热风炉风温达到1

17、180oC以上，吨铁高炉煤气消耗630m3 。富氧可提高高炉风口前理论燃烧温度，增加产量，降低吨铁热损失，促进风口区域煤粉的充分燃烧，提高煤粉置换比；富氧可以减小吨铁煤气发生量，控制适宜的炉腹煤气量，减少煤气带走的热损失。一般认为，高炉富氧每提高1%，可提高煤粉燃烧率1.51%,燃料比将下降0.5%3。2.6 加强渣铁排放管理按时出尽渣铁是确保炉缸安全、减轻炉缸工作负荷的关键措施，也是高炉顺行的基础。昆钢2500m3高炉设置3个出铁口，双矩形出铁场，正常生产时采用2个出铁口间隔出铁，1个出铁口停用，日出铁次数平均为l213次。随着冶炼强度的提高和燃料比降低，及时出净渣铁是高炉在高水平上保持稳定

18、顺行的关键。因此，严格执行炉外配合炉内的方针，切实将零间隔出铁落到实处，加强铁口的维护，禁止潮铁口出铁，减少炉前由于各种因素而造成高炉憋风难行；同时，稳定炮泥质量，组织好炉外出铁工作。根据炉温、风压和上次出铁口深度等情况来掌握使用钻头的尺寸，出铁时间控制在2.02.5h，保证铁口渣铁排放的均匀性，确保炉内渣铁及时足量排净；定期维护铁口泥套，确保堵口时不出现冒泥现象，堵口打泥量要做到三班统一，严格控制出铁口深度为32003500mm；当炉外出铁不及时或来渣时间大于30 min时，应及时采取双铁口平行出铁，以缓解压量关系，确保炉况顺稳。同时优化配对罐工作，保证高炉正常出净渣铁。2.7 降低休慢风率

19、非计划的高炉休、慢风对生产危害非常大，会使高炉的煤气利用变差，炉况难行失常，燃料比升高。搞好高炉设备的点巡检工作，加强重点关键设备的监控和维护，推行全员参与、操检结合和设备定修制度，保证设备运行质量和效率，降低设备非计划休、慢风率，有力地促进了高炉的生产。同时加强风口煤枪管理，进行风口小套改造，定期跟换到期风口小套，校正上翘风口，减少因为风口套损坏造成的非计划休风，以进一步降低休、慢风率，这对维持高炉炉况稳定顺行，提高各项技术经济指标大有效果。3 效果及存在的问题3.1 取得的效果昆钢2500m3高炉通过采取炉外优化原燃料管理、细化炉前生产组织管理和设备维护等环节，炉内加强关键参数控制，优化操

20、作制度，不断改善高炉煤气流分布，提高了高炉炉缸活跃程度，提高煤气利用率，达到了降低燃料比生产的目的。高炉长期稳定顺行，2015年指标不断优化，高炉燃料比由原来的557.108 kgt下降到521.929 kgt，见表2。实践表明，高炉降低燃料比所采取的措施是科学有效的，2500m3高炉降低燃料比生产实践为昆钢炼铁技术进步提供了宝贵经验，为昆钢降本增效、指标提升工作做出了贡献。表2 燃料比降低情况表时间2012年2013年2014年2015年1月2015年2月2015年3月2015年4月2015年5月燃料比（kg/t.Fe）544.205550.784557.108571.489524.628520.758523.486521.9293.2 存在的问题(1)目前，原料供应比较紧张，高炉产量如果达到6200t/d的水平，烧结一旦出故障，高炉就会出现供料紧张，保量不保质，如果调剂不及时，会引起炉况波动。(2)焦炭全外购，受市场影响明显，焦炭质量波动，焦炭反应性高、强度下降，严重影响高炉透气性和透液性，给高炉进一步提高煤比、增加产量、降低燃料比带来困难。(3)喷煤采购原煤水分重，质量不稳定，喷煤制粉产量下降，能耗升高，制约提煤降焦效果。4 小结（1）精料是高炉低燃料比操作的基础，合理设定焦炭与烧结仓的筛分速度，保证筛