武钢5号高炉炉体结构优化操作

武钢5号高炉炉体结构优化操作

五钢5号高（32003个月，通过研究材料工艺，优化材料结构，总结初等教育特点，科学精炼，稳定和谐，各类技术经济效益良好。三个月平均利息系数为3.106，是中国的主要大型路桥行业的首要水平）于2007年5月开始生产的。2011年以来,强化冶炼程度一直不高,主要表现在高炉炉墙结厚,下料不均匀,有偏料现象,炉况易波动,煤气利用率不稳定,利用系数偏低,焦比及燃料比高等。1不顺畅的原因1.1湿熄焦质量难以保证5号高炉主要使用7、8号焦炉焦炭(干熄),但不能满足高炉生产需要,不足部分由5、6号焦炉(湿熄)补充,每天约700～800t。湿熄焦质量差、水分高,而且质量波动大,导致高炉炉况稳定性差、煤气利用率难以提高。焦炭质量指标见表1。1.2高炉炉渣碱度频繁波动5号高炉正常使用三烧烧结矿,其烧结配料品种复杂,碱度波动较大,高时2.0,低时只有1.6,使高炉炉渣碱度调剂困难。2012年4月上旬,5号高炉用料结构及炉渣碱度见表2。从表2中可以看出,烧结矿碱度频繁波动。烧结矿碱度的大幅波动,造成矿石软熔温度及软熔区间的大幅波动,使高炉软熔带的厚度、形状和位置上下波动,促进了熔渣冷凝,极易引起炉身结厚,且不易处理。1.3入炉料zn负荷分析5号高炉使用的三烧烧结矿,配料中有约2%来自高炉的瓦斯泥和4%左右的回收利用综合粉,都含有大量的Zn,使入炉料的Zn负荷升高。经分析,5号高炉入炉料Zn负荷经常高达1.5kg/t以上,是行业平均水平的10倍左右(见表3)。Zn在高炉内恶性循环和累积,容易造成炉墙上部结瘤;使焦炭的气化反应能力增加,反应后强度降低;使球团矿异常膨胀而粉化;降低矿石的软化温度,恶化软熔带透气性。9月17日,高炉定休换下溜槽,溜槽上的黏结物如图1所示,该物质中Zn含量高达62.9%。2高炉边缘气流稳定武钢高炉现有布料操作为中心加焦模式,在保证较强的中心气流的基础上,稳定边缘气流,使高炉一度实现较高的冶炼强度。但在操作的过程中,容易造成中心气流过分发展,边缘气流不稳定。在原燃料条件变差、风量波动时,加上Zn负荷高,使炉墙容易结厚,水温差下降,炉型发生变化。2.1加mn矿及调整炉身结构2012年1季度,初期高炉稳定顺行,布料矩阵以为主,风量稳定在63003m/min左右。1月后期,风量略有萎缩,中心加半环焦,以维持风量。但随后下料开始恶化,料偏、下料不均、滑料等现象无法消除,炉身温度下降,且不均匀。进入2月,炉况进一步恶化,炉身黏结加重,风量萎缩,继而导致炉缸不活,炉底温度下降。针对上述现象,操作上先后采取了发展边缘气流,加Mn矿、蛇纹石,下调碱度等措施,一方面活跃炉缸,另一方面处理炉身结厚。2月10日开始,高炉加Mn矿,将生铁中Mn含量提高到0.55%左右,将炉渣碱度由原来的1.15下调至1.10,同时布料矩阵调整为,以发展边缘气流,并调整轻焦炭负荷、加净焦热洗。于17日开始,高炉改变用料结构,将球团矿配比由原来的23%上调至30%,改善料柱透气性,使风量逐步上升至6200～6300m3/min。23日,炉身上部渣皮脱落,炉底温度也上升,炉缸工作状态改善。2月8—29日第10段冷却壁部分点温度和风量的变化如图2所示,2月1日一29日炉底温度的变化如图3所示。(1)加Mn矿及下调炉渣碱度对活跃炉缸效果明显,可以作为处理在炉身黏结、炉况恶化时的辅助手段;(2)加净焦热洗对处理炉身黏结有一定的效果,但要控制较高炉温,使软熔带上移才能起作用,且对处理炉身上部黏结效果一般;(3)加净焦热洗,一方面增加能耗,另一方面风口甚至二套易烧坏,造成反复休风;(4)通过改善料柱透气性,发展边缘气流是处理炉身黏结最经济有效的措施。2.2冲刷炉墙工程经过第一阶段的热洗,炉身黏结清理干净后,高炉炉况好转,4月焦比比3月降低5.0kg/t。但由于成本压力,球团矿配比还原至23%。同时,由于Zn负荷高等问题没有得到根本解决,干熄焦停炉检修45天,焦炭质量下降,炉身很快又再次黏结,风量萎缩。特别是,炉身上部黏结严重不均,炉况不顺。5月,入炉焦比大幅度上升。5月底,再次清理黏结,鉴于第一阶段清理黏结的经验,此次主要操作方针是在稳定炉况的基础上用气流冲刷炉墙,力求不升高能耗。具体操作如下:(1)装料制度上去掉4号角位矿焦,角度适度向内推,缩小布料宽度,减少中心焦环数,减小中心焦柱,以为主,抑制中心气流、发展边缘气流,冲刷炉墙;(2)加Mn矿,下调炉渣碱度(全月平均1.07),控制生铁硫含量0.040%左右,改善铁水流动性;(3)提高入炉风温,严格控制铁水温度达1500℃以上,[Si]不低于0.4%;(4)适当降低煤比,改善料柱透气性;(5)压差上限控制,尽量大气流冲刷炉墙。通过实施以上操作方针,6月上中旬渣皮部分点交替脱落黏结,水温差无起色,但风量能稳定在6100m3/min左右,焦比在停干熄焦的情况下比5月还降了4kg/t左右。6月3日、25日休风2次,共换风口12个,其中3个磨坏,9个烧坏,烧坏部位主要是风口前端和上方腰部。25日休风恢复后,渣皮大面积脱落,冷却壁水温差大幅上升。6月,冷却壁水温差的变化如图4所示。但7月炉身再次反复黏结,高炉布料制度在之间不停调整,以清理黏结和提高煤气利用率。清理黏结效果明显,焦比降低明显,比上月降低14kg/t。但每次渣皮脱落后,炉温容易波动,易悬料,高炉难以达到长期的稳定。(1)再次验证了用气流冲刷炉墙是清理黏结最经济有效的手段;(2)大力发展边缘气流后,易烧坏风口,高炉必须休风换风口,造成生产成本升高;(3)渣皮大面积脱落后气流分布失常,炉况波动,易悬料,落下的熔渣易烧坏风口。3炉身结厚技术Zn负荷高、用料结构变化大、烧结和焦炭质量波动是5号高炉炉身黏结、炉况难以做到长期稳定顺行的主要原因,5号高炉在2012年1、2季度进行了多次清理炉身结厚的工作,高炉技术经济指标不理想。因此,如何针对以上不利因素,采取有效措施,防止炉身黏结、保持炉况长期稳定、努力降低焦比将成为高炉的工作重点。3.1提高产品熟料率,减少焦炉料带量由于设备限制及低成本冶炼的要求,高炉入炉料质量很难有大的改善,因此稳定原料质量、优化用料结构、加强原燃料管理成为首选。5号高炉的日常用料主要是烧结矿+球团矿+澳矿+海南矿。澳矿本身粉末较多,再加上在工业港露天堆放,遇雨天就像淤泥一样,入炉后严重影响高炉透气性。为降低澳矿用量,增加烧结矿配比,提高熟料率,与烧结厂协调后,将烧结矿碱度的中心值下调0.05,使烧结矿的配比由65%左右提高到70%以上。考虑到配矿成本,球团矿的配比稳定在23%左右,使高炉的用料结构得以改善,熟料率提高到94%左右(见表4)。同时,减少了进口块矿的用量,也降低了配矿成本。针对原燃料条件及现状,为改善炉料冶金性能及控制其质量相对保持稳定,为炉况顺行、指标优化提供有力条件,高炉采取了一系列的管理办法:①从7月,对5号高炉入炉料的Zn含量进行全面监控,及时掌握其变化。②针对5号高炉焦炭品种多的情况,为减少某种焦炭集中入炉造成炉况波动,我们与原料车间沟通,槽上在保证干熄焦全部入槽的基础上,5、6号焦炉湿熄焦及外购焦要做到均匀入槽,严禁集中进5、6号焦炉焦炭和集中翻卸外购焦,槽下也必须采用自动程序选槽均匀筛料,严禁手动选槽,做到干熄焦、湿熄焦、外购焦均匀入炉。③为降低入炉粉末(<5mm),严格将烧结矿筛速控制在5～6t/min,焦炭筛速<1.5～2t/min。要求槽下定期检查、清理筛片,有问题及时更换。④高炉操作人员每班到槽上槽下和主皮带检查原燃料实物质量,发现问题及时对外协调和调剂。⑤建立原燃料质量信息快速反应机制,减少因其波动造成调剂滞后而引起的炉况波动。各班加强对外联系,在烧结机停机、其他高炉休风等特殊情况下,改用其他烧结机产品、使用干熄焦时,问清进槽时间和槽存情况。3.2清理黏结,防止炉身黏结2012年以来,5号高炉先通过热洗和气流冲刷等方法彻底清理黏结,从8月开始将基本布料矩阵定为。同时,将布料角度向中间环带靠拢,缩小角差,均匀发展两股气流,维持稳定的边缘气流,防止炉身黏结。在炉况较好时,稳定边缘气流,逐步减少中心焦炭,将变为甚至抑制中心气流,提高煤气利用率。在炉身有黏结迹象时,9号角位加1环焦,发展边缘气流,用气流冲刷炉墙,清理黏结;在渣皮脱落后,减掉9号角位的焦炭,甚至在8号角位加1环矿,抑制边缘,中心焦炭变为开放中心,稳定炉况。应用上述操作模式,8月5号高炉3次清理黏结效果都比较明显。第一次由于在渣皮完全脱落后才抑制边缘开放中心,结果气流紊乱,高炉悬料2次,后2次则在渣皮部分脱落时就抑制边缘开放中心,炉况稳定性改善,煤气利用率也无较大波动,清理黏结用时缩短。3.3减少中心焦炭,改善中间环带透气性合理的布料平台是顺行稳定的基础,根据5号高炉的经验及参考其他文献资料,将布料平台宽度控制在2m左右,同时将布料角度向中心延伸,缩小中心焦柱减少中心焦炭,形成“平台+浅漏斗”的布料模式。由于布料模式的改变,中心焦炭也由原来的3环左右减少到1.5环左右,中心焦量由原来的20%～25%减少到10%～15%,有效地抑制了中心气流。中心焦炭减少导致矿带的焦炭增加,焦窗厚度增加,改善了中间环带的透气性,煤气利用率进一步提高,炉况更加稳定。9月7日,定休时观察料面:料面均匀,边缘平台合理,有漏斗但不深,中心焦柱偏大且有焦包。再结合之前煤气分析CO一直偏高的情况,5号高炉将6号角位加半环焦,改善中间环带的透气性。同时,布料角度适当向中心延伸,减少中心焦炭,以缩小中心焦柱,煤气利用率逐步上升到46.5%。3.4减少平均风压鼓风动能的高低直接影响着燃烧带的大小、煤气流的一次分布及炉缸的活跃程度,因此稳定炉况必须有稳定的鼓风动能。由于布料角度向中心延伸、中心焦炭的减少及煤气利用率的提高,导致风量有所降低,由原来的6250m3/min减少至6100m3/min。为稳定鼓风动能,高炉进风面积在上半年的基础上缩小5%,将鼓风动能稳定在145～150kJ/s,3.5入炉风温调整炉况的稳定为降低炉温提供了基础,也对炉前铁口维护提出了更高的要求。因此,5号高炉将基本操作参数做了相应的调整:(1)[Si]由原来的0.5%降低到0.4%。(2)为保证充足的物理热,将入炉风温稳定在1200℃,主要用喷煤量调剂炉温,特殊情况炉温偏高时用加湿调剂炉温。(3)炉渣二元碱度均值由原来1.12提高到1.15,提高热焓,用蛇纹石提高渣中MgO含量、调节四元碱度,四元碱度稳定在0.95～0.98之间。(4)适当降低煤比。由原来的175kg/t,降低到170kg/t,改善料柱透气性。实践表明,煤比的降低并没有使焦比升高。(5)尽量稳定风量操作。由于渣量增加,风量受渣铁排放影响波动较大,为维持稳定的鼓风动能,高炉在日常操作时并不追求过高的风量。4坚持不断优化的原则通过,合理的上下部调剂及精细化的管理,5号高炉近半年来生产指标不断优化(利用系数下降是因为公司根据市场变化调整了生产计划)。至10月,煤气利用率由原来的44.0%左右上升至47.0%,入炉焦比降低至352.7kg/t,达到近2年来的最好水平(见表5)。5提高炉期稳定质量(1)改变用料结构或控制入炉Zn负荷,才能从根本上杜绝炉身黏结,高炉才能取得