本钢6号高炉提高煤气利用率的探索

本钢6号高炉提高煤气利用率的探索

张浩然

（本钢炼铁厂，辽宁 本溪 117021）

摘要: 对本钢六号高炉提高煤气利用率实践进行了总结，通过调整装料制度、送风制度，优化布料矩阵，使用大矿批以及控制合适的中心焦矿量，将煤气利用率由43%提高到46.5%以上，燃料比由 540kg/t降到510kg/t，有效的降低炼铁成本。

    关键词: 高炉 装料制度 大矿批

Practices onIncreasing Gas Utilization Ratio in No.6 BF in BX STEEL

 Zhang HaoRan

(Iron making plant,BX STEEL,Benxi Liaoning117021)

Abstract：The paperintroduces the pratices on increasing gas utilization ratio in No.6 BF in BXSTEEL,reveals that the utilization ration of gas increases from 43% to 46.5%and the fuel ratio decreases from 540kg/tto 510kg/t through adjustment of the charging system, blasting system ,optimizationof burden distribution matrix , the use of large ore batch and appropriateamount of coke and ore control center, It can effectively reduce ironmakingcost.

Key words: blast furnace  charging system  large ore batch

1． 前言

自从钢铁行业进入寒冬，钢铁企业竟争日益加剧，各钢铁企业都在努力降低成本，作为钢铁企业的前端流程，高炉铁水生产成本的降低将直接带来钢铁品成本的降低，因此能够极大提高企业的利润空间。但是,由于各企业每座高炉技术装备和自身炉型的不同,适宜每座高炉的操作制度也不尽相同。所以，各企业必须遵循技术与经济相统一的原则，寻求适合每座高炉的操作制度，使这种操作制度不仅在技术上满足高炉生产的要求，同时满足高炉生产的经济需求，降低生产成本。提高煤气利用率、降低高炉燃料比，是降低高炉生铁成本的有效途径，是获得良好综合冶炼经济效益的追求目标。

本钢6号高炉自点火开炉以来，受原燃料条件限制和操作因素的影响，煤气利用率始终徘徊在43%左右，燃料比高，导致生铁成本较高。为了进一步提高煤气利用率，降低生铁成本，2013年以来，本钢6号高炉结合自身的原燃料条件及操作炉型，通过优化装料制度，采取疏导中心兼顾边缘气流，煤气流分布合理，改善了煤气的热能和化学的利用；提高热风温度、采取稳定炉料结构，兼顾干熄焦和水熄焦合理搭配使用，入炉原燃料成分趋于稳定，保持了较高的煤气利用率。

2．本钢6号高炉概况

本钢6号高炉于2004年9月开炉，有效容积为2850 m³，共设30个风口。采用了诸多新技术，主要有串罐无料钟炉顶、新INBA法水冲渣、铜冷却壁、软水密闭循环系统、高炉余压发电(TRT)等。
   6号高炉自开炉以来，高炉煤气利用率始终在43%～45%之间徘徊，为进一步提高煤气利用率，降低生铁成本，2013年以来，面临着钢铁微利时代的到来，6号高炉操作制度做了一系列的调整，取得了燃料比下降了510kg/t，煤气利用率达到46.5%以上的理想效果。

3.提高煤气利用率的限制因素分析

高炉是气体、固体和液体三相流共存的逆流反应器，高炉煤气自炉缸风口区产生由下向上运动与下降的炉料相互接触，把煤气的热能和化学能传给炉料，完成冶炼过程。煤气流携带的热能和化学能，在与固体炉料和液态渣铁逆向运动中完成动量传递和热量传递，它决定着煤气化学能和热能的利用效率。炉料下降与上升煤气流相互运动是否顺畅，煤气流分布是否合理等将直接影响高炉炉缸活跃状态、料柱透气性和透液能力。这些因素将直接影响到高炉铁水的生产成本，在高炉生产实践中提高煤气利用率的意义至关重要。因此在高生产实践中，十分重视煤气的利用率。目前，生产中常用煤气中CO₂% 表示高炉煤气利用率的情况 。

3.1提高煤气利用率与高炉顺行的关系

高炉内煤气流的分布状况直接影响煤气能量的利用和高炉顺行。由于高炉内煤气流具有一定的压力和流速，对炉料下降构成阻力，影响炉料下行。为了提高煤气化学能和热能的利用率，希望煤气流与炉料尽可能均匀接触，但这样不利于高炉顺行。因此，高炉顺行与提高煤气利用率之间存在一定的矛盾。为此，必须采取适当的送风制度和装料制度等，使炉内煤气流分布合理，控制好炉内两股煤气流的发展程度，在保证顺行的基础上，达到提高煤气利用率和降低燃料消耗的目的。

3.2 焦炭质量对煤气利用率的影响

2013年，6号高炉平均喷煤比 130kg/t 。由于喷煤量较大，焦比逐步降低，焦炭负荷随之加重，每批装人焦炭量减少，焦炭的骨架料作用越来越重要。焦炭不仅影响高炉上部透气性和炉况的顺行稳定，对高炉下部死料柱的透液性能力及炉缸工作状况也有很大影响。在高煤比条件下，焦炭处于十分恶劣的环境中，炉缸内固体焦炭承受负荷相对加大，炉缸死料堆焦粉量增多，孔隙度降低，由此而极易导致原始煤气流分布失常，限制煤气利用率的提高。所以，焦炭质量的优劣对煤气利用率的影响很大。本钢6号高炉采用干熄焦为主，水熄焦为辅，调整的入炉焦炭水分和焦炭质量。焦炭质量如表1。

表1 本钢6号高炉焦炭质量,%

3.3煤粉燃烧率对煤气利用率的影响

高煤比是当今高炉炼铁技术进步的充分体现。高炉喷煤后，理论燃烧温度降低。为保证正常的炉缸热状态，要求有足够的热补偿。在提高煤比的过程中，由于未燃烧煤粉的增加和焦炭磨损加剧，易使中心煤气流受阻，造成边缘气流发展，并经常伴随着煤气流失控、煤气利用率降低、燃料比升高和高炉炉尘量增加等。高煤比条件下，解决煤粉燃烧率问题是提高煤气利用率的重要手段之一。在目前的生产条件下，6号高炉采取适当富氧，较高风温和控制合理的理论燃烧温度等措施，来提高煤粉的燃烧率。

3.4炉顶压力对煤气利用率的影响

6号高炉采用高压操作，现在顶压稳定在218kpa左右。同时严禁压差超过 170kPa。提高炉顶压力后，使煤气在高炉中停留的时间延长，提高煤气利用，降低入炉燃料比。另外， 提高炉顶压力还有利于稳定煤气流，促进高炉稳定顺行，提高煤气利用率。理论上，炉顶压力每提高0.1%，降低燃料比0.5%。但是，随着顶压提高，原有边缘留有的煤气通道略显较，炉况稳定性欠佳，易产生局部气流，并伴随着炉体局部热负荷波动和燃料比升高，阶段性影响煤气利用率。因此，考虑适当调整操作制度，以消除其对煤气利用率的影响。

4 提高煤气利用率的生产措施

4.1调整操作制度

4.1.1探索合适的装料制度

（1）优化布料矩阵：

随着高炉喷煤比的增加和富氧率的提高，焦炭负荷逐步加重以后，打通中心气流显得尤为重要。经不断摸索，总结出了适合低燃料比条件下的布料矩阵。布料矩阵除最外档和中心档外，中间各档矿和焦的布料圈数保持一致，这样矿焦分布比较均匀，有利于软熔带 “焦窗”的透气性。调整布料矩阵对边缘气流抑制时，采用拉大矿带角差，在相同的矿石批重下，较宽的矿石带使矿层变薄，有利于改善料柱透气性，稳定煤气流并提高边缘煤气的利用。经过反复的调整和摸索，最终采用C9876541 2222224，O8765 3331，料线在1500mm。煤气利用率也有原来的42%上升到45%。拥有合适而稳定地布料矩阵后，在原燃料变化时，通过调整料流阀开度以调整布料环数，进而调整边缘平台宽度或中心焦堆量来保证较好的煤气利用和中心透气性，保证了高炉的长周期稳定顺行。

（2）采用大矿批

适当的增加矿石批重有利于提高煤气流的稳定，减少矿焦界面效应，而且相应增加的焦炭层厚度可以改善料柱的透气性。大矿批能够稳定上部气流，提高煤气利用率增加间接还原。使煤气的热量充分的传递给炉料，降低燃料比。六炉从最初的56t/批，最高加到87 t/批，使得煤气流稳定，炉子稳定顺行。

（3）坚持中心加焦

中心加焦虽然抑制边缘有一定作用，但其本身不利于保证高煤气利用率，其主要作用是提供必要的煤气通路，保持在高压差条件下的稳定顺行，因此要迫强调对边缘气流的抑制。大幅度减轻高炉中心焦炭负荷可以改善块状带的透气性，并使软熔带成倒V形合理分布。炉缸中心气流容易被打透，加快死料柱的置换速度。改善炉况的顺行状态，使炉子操作难度变小，并使高炉采用大批重冶炼提供可能。现在目前焦炭批重为16.3t，控制中心焦炭量6.0t左右。

4.1.2送风制度的调整：

制定送风制度的原则是：发展中心煤气流，有利于炉料顺行；限制边缘气流，避免炉墙热损失过高，降低燃料比；边缘和靠近中心区保有适当的两条煤气流，便于炉料干燥和预还原。

送风制度调整的主要作用是保持合理的风速和鼓风动能，使煤气流初始分布合理，炉缸工作均匀活跃。6炉气流调整采用上闷下活的原则，在下部气流调整时，逐步扩大风口径，增加送风面积，并大量使用使用长风口，吹透中心，保证风口回旋区的大小和深度。目前风口组成为18个直径120mm和12个125mm，长风口为3个，风口面积为0.3508m²,变完后风量稳定在4900m³/min，大幅度提高冶炼强度。

4.1.3高风温高富氧与喷煤结合

6炉通过高富氧，高风温来增加喷煤量。保证煤粉在风口前的燃烧率，使之充分燃烧。目前，6炉的富氧率在4.00%，风温在1191℃。煤比稳定在140 kg/t左右。每小时喷煤量达到38-39t。炉缸要有适宜的理论燃烧温度，保证液体渣铁充分加热和还原反应进行，理论燃烧温度过低则渣铁温不足，炉况不顺。目前6炉要求全风温操作，在强度、炉温变化时，不用风温做调剂以喷煤量做调剂，合理理论燃烧温度应控制在2050-2150℃之间。

4.1.3使用合理的造渣制度

较高的炉渣碱度能使炉缸温度充裕，有利于煤粉燃烧，以改善铁水质量，促进高炉顺行。为保证炼出合格生铁以及充足的热量，最终实际终渣碱度控制在 1.15±0.02左右。

5.效果分析

6.结论

提高煤气利用率是以高炉顺行为前提，以降低燃料比为目的。本钢6号高炉生产实践证明：通过采取大矿批、高风温、高顶压、富氧大喷煤等综合技术措施，以发展中心气流稳定环带的方针，保证中心和边缘两股气流合理分布。有效保证了炉况长期稳定顺行，实现了煤气利用率的稳步提高，燃料比逐步降低至 510kg/t，大大降低了炼铁生产成本。

参考文献：

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[2]范广泉.高炉炼铁操作.2008.4

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[4]王筱留.高炉生产知识问答（第3版）.2013.1