提高高炉煤气利用率的生产实践

提高高炉煤气利用率的生产实践魏晓阳（天津市新天钢联合特钢有限公司，天津301500）0引言在国内钢铁产能过剩，环境治理力度不断加大，环保限产常态化，下游市场疲软，焦炭燃料受煤粉资源影响价格坚挺等一系列不利因素的影响下，钢铁企业利润被不断的压缩。钢铁企业为了更好的生存和发展，需要不断研究和探寻降低企业生产成本的方法和途径。炼铁系统的能耗约占钢铁企业整体能耗的80%,是降本挖潜的重要环节。而高炉煤气利用率是体现高炉燃料消耗和工艺操作水平的重要指标，提高煤气利用率是企业降低高炉燃料消耗和生产成本的主要途径之一。目前天钢联合特钢2号1080m3高炉煤气利用率为42.5%,煤燃料消耗530kg/t,相比国内同类型高炉处于平均水平，有进一步提高的潜力El]o本文对天钢联合特钢2号1080m3高炉煤气利用率煤气利用率低的原因进行了分析，制定提高煤气利用率的相应措施，并对措施实施效果进行了总结。1影响煤气利用率的原因分析煤气中co是高炉内的气体还原剂，在还原过程中它夺取固体铁矿石中氧化物的氧而转化为C02o煤气利用率是衡量在高炉炼铁过程中，炉内气固相还原反应中，C0转化为C02程度的指标，也是评价高炉内间接还原进程的重要指标，这一指标可以判断炉内能量利用的好坏。高炉煤气利用率可根据煤气中C02和CO含量算出，用nCO表示，即：炉顶煤气中C02含量/炉顶煤气中C02和CO含量总和。国内先进高炉煤气利用率可达0.5左右，而生产情况差的高炉只能达到0.3〜0.4。高炉煤气从风口向上运动，与从炉顶向下运动的炉料相互接触、相互运动，煤气流的三次分布直接决定了高炉炉况的运行状态，影响高炉炉料的运行和煤气流的运行，从而影响高炉的生产指标和运行成本。提高煤气利用率可以显著降低高炉燃料消耗，是高炉实现降低成本冶炼的主要手段之一，因此在稳定高炉产量的同时，提高高炉煤气利用率的意义非常重要［2］。布料制度对高炉煤气利用率的影响布料制度是通过气密箱来调整焦炭、矿石布料角度及布料圈数，实现高炉炉内合理的料面分布，实现炉内边缘气流和中心气流同时发展，即发展中心气流的同时要兼顾边缘气流，合理的布料制度可以有效改善炉况顺行状况，提高高炉煤气热能和化学能的利用效率。目前2号1080m3高炉焦负荷4.58,燃料比530kg/t,煤气利用率42.5%。从布料矩阵分析，料面分布呈平台漏斗型，焦平台宽，中心焦层薄，边缘焦层厚，边缘负荷轻，制约高炉煤气利用率的提高。炉顶压力对高炉煤气利用率的影响提高炉顶压力可减缓高炉下部煤气流的上升速度，从而延长煤气与炉顶下降的炉料的接触时长，有利于煤气与矿石在低温段发生反应，扩大间接还原反应区，节约燃料消耗，同时提高顶压能够使高炉入炉风量增加。目前2号1080m3高炉炉顶压力210kPa,炉顶设备潜力未充分发挥，有顶压提升的空间。大矿批对高炉煤气利用率的影响高炉矿石批重的大小直接决定高炉内炉料层状结构的分布状况，能够影响高炉煤气流的分布，影响煤气与炉料的接触面积。高炉矿石批重增大同时，焦批也变大，能够使软熔带焦窗厚度变大，使高炉煤气能够顺利的通过焦窗，降低煤气阻力，对煤气流的二次分布有很大的促进作用。因此加大矿石批重可以使高炉上部煤气分布改善，提高煤气利用，而且能够降低高炉下料次数，降低炉顶设备的运行次数，有利于高炉炉顶设备的维护，降低高炉卷扬上料负担。目前2号1080m3矿批为36.5t,有进一步提升空间。富氧、风温、喷煤对高炉煤气利用率的影响目前2号1080m3高炉富氧、风温、喷煤使用不到位，富氧率在5.3%,风温118(TC,喷煤比在135kg/t,在热风炉烧炉过程中存在手动调节情况，导致热风炉有调节不及时的弊端，影响了热风炉燃烧室温度的稳定性，对煤气利用造成一定浪费。同时换炉过程中存在风量、风压换炉波动的问题，每次换炉瞬时风压可降低12kPa,入炉风量减少2400m3<>入炉原料质量对高炉煤气利用率的影响精料入炉是高炉生产的基础，是保持高炉炉况顺行、提高煤气利率、增加利用系数、降低燃料消耗的重要因素。焦炭的骨架作用是决定料柱透气性的关键，因此加强入炉焦炭质量控制，对高炉稳定生产起着决定性影响；另外降低入料原料的含粉量，也是改善高炉内部透气性的关键因素。目前2号1080m3高炉入炉原料含粉较多，需要加强入炉原料控制。2提高煤气利用率的措施优化布料制度，促进煤气合理分布高炉布料操作，主要是发展两道气流的理念，在发展中心气流的同时要兼顾边缘气流的发展。优化布料制度需要了解矿石在炉喉钢砖的碰撞点，了解矿石布料的轨迹，从而推断出矿石边缘布料落点，如果矿石边缘角过大，矿石与炉喉钢砖碰撞，影响矿石的分布，造成煤气边缘气流紊乱。因此，确定矿石准确的边缘落点是形成合理料面的基础,高炉根据炉顶摄像的煤气流来调整装料制度，调节料线和布料圈数,实现中心焦比例高于边缘焦，适当发展中心气流的布料模式。合理的布料制度是提高煤气利用率的基础，因此需要根据2号高炉炉型，摸索合适的布料矩阵。2号1080m3高炉的布料矩阵优化调整方案：将焦炭中心档位角度改为22°,增加中心焦量，减轻中心负荷，适当开放中心；矿石最外环2圈料取消，在第3、第4档各加1圈，适当减轻炉墙边缘负荷。布料制度调整后的料面分布呈平台漏斗型，矿层、焦层厚度分布较为均匀，矿焦比分布较为平缓。该布料矩阵对应高炉焦负荷达到5.0,燃料比低，煤气利用率达到44.54%,各项指标较好。提高炉顶压力，降低炉内煤气流速提高炉顶压力可以减缓煤气流上升的速度，抑制炉顶荒煤气携带的粉尘量，同时能够增加入炉风量，有利矿石在间接还原区反应的时间延长。考虑炉顶设备设计压力，在满足设计规范的前提下将设备潜能发挥到最大，结合2号1080m3高炉高炉生产实际，将炉顶压力由210kPa提高至220kPa。增大矿石批重，改善高炉下部透气性矿石批重增大可以减少矿石和焦炭在高炉内部的层数，有利于增加软熔带焦炭焦窗的厚度，保证煤气流顺利穿过软熔带，改善高炉下部透气性，扩大间接还原反应区，实现煤气的热量充分的传递给炉料，降低燃料比。通过摸索最终确定2号1080m3高炉的矿石批重由36.5t增加至控制在38t,相应焦炭批重控制在8t。增加富氧量，降低直接还原反应区富氧是在冷风管道上加入氧气，使冷风中氧气含量高于空气中氧气含量。增加风中氧含量，可提高风口前理论燃烧温度，使高炉下部高温段下移，从而降低直接还原反应区，提高煤气利用率。2号高炉通过操作优化，使高炉富氧率达到6.8%。增加入炉风温，降低直接还原反应区提高热风温度有利降低高炉燃料比，使炉内高温段下移，降低直接还原反应区。天钢联合特钢自主研发的压缩空气充压换炉技术以及自行设计的热风炉自动烧炉技术，有效解决了热风炉换炉过程中风压和风量波动问题，以及炉内煤气压力波动问题。通过设置独立气源充压，热风炉实现了零扰动换炉；同时热风炉烧炉增设自动烧炉控制系统,该系统通过检测燃烧室温度的变化，并根据煤气温度和发热值进行优化燃烧计算，自动调节空燃比，使2号1080m3高炉高炉热风炉空燃比在0.55〜0.7之间自动调节，最终实现高炉热风温度稳定控制在1200℃o提高喷煤量，平衡风口前理论燃烧温度高炉炉况顺行也是提高煤气利用率的重要因素之一。2号1080m3高炉高炉通过高富氧、高风温，风口前的理论燃烧温度升高，需要提高喷煤量来降低风口前理论燃烧温度。高富氧和高风温有利于煤粉在风口前充分燃烧，目前富氧率控制在6.896,风温在120CTC,因此需要煤比控制在155.5kg/t以上，平衡风口前理论燃烧温度的升高，实现高炉炉况稳定顺行。在冶炼强度、炉温变化时，不用风温做调剂,而以喷煤量做调剂。目前，经过实践将理论燃烧温度控制在220(TC〜2500℃之间。加强焦炭筛分管理，提高入炉焦炭质量精料是高炉冶炼强度的基础，焦炭质量是高炉稳定的灵魂，因此焦炭的质量控制非常关键。我们主要从以下几方面加强焦炭质量控制：一是加强焦炭筛分管理，要求上料人员及时清理振筛，检查振动筛运行情况，通过调节振动筛的振幅和及时清理杂物；二是要求加强看料次数，做好焦炭实物对比，若发现焦炭质量下降，及时降低焦炭负荷;三是建立信息沟通渠道，焦炭进厂检验数据及时反馈到高炉，使工长及时了解焦炭质量，从而对高炉进行早调整，避免炉况波动。针对入炉原燃料含粉大的情况，通过调整振筛振幅，控制下料料流等手段，优化焦炭给料分布和给料量，减少筛板料层厚度，提高振筛筛分效果。针对焦炭筛分过程中卡筛板，含粉大堵塞筛网现象，对筛板进行改造，将棒条筛改造成网状筛，并在下料口加装挡料装置，起到焦炭分流作用，使焦炭能够均匀的分布在筛板上，增加焦炭在振筛停留时间，减少筛板空载时间，降低了筛板糊筛现象，减少焦粉入炉。3结语为降低高炉燃料消耗、提高煤气利用率、降低炼铁生产成本，本文结合天钢联合特钢2号1080m3的生产实际情况，分析了影响高炉煤气利用率的各种因素，有针对性制定提高煤