邯钢五高炉炼铁低能耗冶炼技术

邯钢五高炉炼铁低能耗冶炼技术

魏航宇  李志明

（河钢集团邯钢公司炼铁部）

摘  要：邯钢五高炉经过两年的时间走出了常年闹炉况的境遇，特别是面对原燃料条件逐渐恶化和炉役后期的情况，创新调整操作制度，在炉役接近11年冷却壁损坏漏水和碳砖侵蚀的情况下，高炉利用系数提高到2.7t/m3·d，吨铁500kg的燃料比，实现了真正的低能耗冶炼。

关键词：煤气流控制；操作制度；燃料比

1 概况

今年来由于经济形式和钢铁行业的不景气，特别是钢铁成本压力增大后，高炉炼铁面临的问题也逐渐增多，原燃料条件的恶化，指标的进步要求逐渐提高，如何降低生铁成本是高炉炼铁的首要问题，生铁成本涉及方面很多，原燃料消耗、人工成本和动能成本等，如何降低燃料消耗成为近年来高炉生产的主题。邯钢5高炉降低生铁燃料比过程中主要是对煤气流的合理控制，努力提高煤气利用率，另外消化减少外围影响稳定了生产，焦比降至310kg/t铁，煤比135kg/t铁，燃料比保持在500 kg/t铁以下，产量由于炉役后期和炉缸温度升高较快控制在5350吨/日（利用系数2.65），达到了降低消耗的最终目标。

2 操作制度的调整

2.1 送风制度

五高炉共设有28个风口，所用风口主要包括，550×120、550×110、500×120和500×110四种，其中的550mm长风口使用较谨慎，最多未超过6个，自2013年开始逐渐淘汰550×110和500×110风口，煤气流的第一次分布和形成过程主要受送风制度影响，送风制度主要包括风口长短、面积和对应的鼓风动能和炉腹煤气量的大小等，为适应较高的冶炼强度，特别是随着原燃料质量的逐渐退步，根据2015年五高炉继续加强送风制度的合理分配，一直以大风量低氧为主线，风口面积逐步放大，目前全部使用500×120风口。2015年后随着炉役后期的特殊要求，高炉根据炉体和炉况变化情况对风氧使用进行阶段性的调整，2015年高炉富氧率平均1.19%，较2014年降低5%，到2015年10月份后富氧率仅有0.51%，高炉通过对风量和氧的调整，高炉稳定顺行、指标提升较多，特别是炉缸温度得到了很好的控制。就5#高炉目前送风制度看，送风比超过了2.0，动能达到了9500-10000，回旋区深度1.643，深度指数0.528，炉腹煤气量5050，煤气指数59，回旋区深度和指数属正常范围，实现了炉役后期的稳定、安全和高产，高炉风量和富氧情况见图1。

2.2 装料制度

2.2.1 布料角度

2011年5高炉中修开炉后，3月份-7月份高炉生产指标较好，但由于后期原燃料降低成本措施的实行，整体原燃料质量下降较多，特别是焦炭品种增加、性能变差、入炉原料品位下降0.5%-1%，致使高炉炉内整体透气性变差，气流分布与炉料分布情况变化且不相适应，原燃料变化后为保证中心气流的正常通道，高炉开始对炉顶装料制度和送风制度做出调整，调整后起到了较好的效果，但由于原燃料条件一直处于波动时期，高炉布料制度和送风制度也一直再跟随调整。2011年-2015年5#高炉主要布料角度变化见表1。

表1  5#高炉近两年布料角度变化表

2.2.2 布料环数和料线

布料环数和料线对炉料炉内分布情况起较大控制作用，近年来5高炉虽布料角度的变化较多，布料环数和料线变化也较为明显，布料环数一直处于上升趋势，特别是炉况出现较大变化过程后，为了调节煤气流分布避免出现局部气流和气流不畅等现象，布料环数的调整一定意义上相当于定点布料，实施后效果还是较为明显的。料线主要是块状带厚度的一个体现，2012年3月前料线一直处于1.5m，由于5高炉左右探尺自开炉以来很少走齐，偏差较大，特别是炉顶装料后，焦炭和矿石所反应情况更不相同，针对这种情况，2012年后逐渐收角度，并将料线上提，矿料线1.4m，焦料线1.3m。通过整体的炉顶装料制度调节，两探尺基本走齐，偏差焦小。

2.3 造渣制度和出铁制度的调整

2.3.1 高炉炉渣低镁高铝控制技术的开发

随着原燃料条件的变化，特别是高铝原料的配加，高炉渣冶炼控制成为制约高炉强化的一个方面，五高炉2013年前造渣一直控制铝镁比0.5以上，以稳定良好的炉渣性能和脱硫性能，但由于烧结增加镁灰成本过高，另外品位影响较大，2014年后逐渐降低MgO含量，渣中镁已经降低到7%左右，Al2O3含量逐步提高，渣中铝已经升高到16%，高炉铝镁比基本上控制在0.4-0.45，高炉渣镁铝情况见图2，高炉生产指标没有受到影响，烧结矿降低成本的同时也大大的增加了排碱能力。

2.3.2 低硅冶炼技术的实施

五高炉逐步对造渣制度进行调整的同时，热制度随之进行了调整，逐渐推行低硅冶炼技术，2015年硅素较2010年降21.3%，硅素情况见图3，低硅冶炼技术的实施将燃料消耗降低至最低，燃料比降低5kg/t铁，燃料比降低到505kg/t铁以下，铁中硫和铁水物理热的稳定性得到了提高，低硅冶炼为低燃料比冶炼创造了基础条件。

3 参数变化

3.1 水温差的变化

自2013年开始高炉逐步采取增大中心气流，减弱边缘气流的做法，装料制度上边缘焦炭逐渐减弱，矿圈数增加，送风制度上采取大风量吹透中心和减氧增加中心气流的做法，从效果看壁体稳定性明显增强，水温差趋势见图4，这是燃料比下降的一个主要原因。

3.2 煤气利用率

煤气利用率是煤气能量利用的直接体现者，而压差则是我们日常操作和炉内压量关系的主要参数，两者互相矛盾又互相关联，我们追求好的压量关系前提下最大程度的提高煤气利用率，5#高炉煤气利用率和压差都由于外部调节变化变化较大，2013年后保证压差稳定在150kPa以下，见图5，使煤气利用率提高到48.5%以上。

4 效果及结语

通过对操作制度的调整，特别是煤气流的调整起作用后，2013年高炉燃料比大量降低，2014和2015年降到500kg/t铁，虽然后期也采取了一些措施，但降低幅度很小，五高炉燃料比趋势见图6。

从5#高炉近期燃料比看，整个操作制度与煤气流变化是最关键的因素，日常调剂操作参数主要是装料制度的上部微调和下部送风制度的合理控制，炉外出铁也是影响高炉顺行的一个最主要因素。

1）上部装料制度是高炉煤气流调整的重点；

2）送风制度的控制是煤气流稳定的基础；

3）造渣制度和热制度是高炉稳定的基础，同时也是低燃料比冶炼的关键；

4）只有通过各种制度的优化，最终将燃料比降至500kg/t铁以下。