天钢3200m3高炉无富氧高煤比技术攻关

天钢3200m³高炉无富氧高煤比技术攻关

李 祺  杨光涛  吴敬英

（天津钢铁集团有限公司  天津市  300301）

摘  要：由于公司能源平衡和高炉限产等方面综合考量，天钢3200m³高炉创新的提出了无富氧高煤比理念，并积极采用了全风温，高顶压操作，喷煤系统工艺优化，厂内精料技术，优化造渣制度，合理的热制度，装料制度和送风制度的调整等措施，实现了无富氧高煤比技术，在无富氧的情况下，煤比稳定在130kg/t左右。

关键词：高炉;无富氧;高煤比

3200m³ BF without oxygen enrichment and high coal ratio technologies

Li Qi Yang Guang-tao Wu Jing-ying

(Tianjin iron and Steel Group Co., Ltd. Tianjin city 300301)

Abstract: Comprehensive consideration of various factors such as power plant equipment and blast furnace smelting，3200m³ BF innovation proposed without oxygen enrichment and high coal ratio concept,and actively adopted the full wind temperature ,high top pressure operation,process optimization of pulverized coal injection system,good raw material technology,optimization of slagging system,reasonable thermal regime,adjustment of charging system and blast system and other measures，successful use of without oxygen enrichment and high coal ratio technology.

Key words: Blast furnace;No oxygen enrichment;High coal ratio

1 前言

天钢3200m³高炉2006年5月2日开炉投产，2014年7月由于公司氧气平衡及高炉限产等方面原因，高炉开始停止富氧。但在此条件下，由于成本压力，高炉仍然需要较高的煤比来确保高炉成本，

随着社会进步，高炉向大型化和高效化发展，高炉炼铁技术向高效、优质、低耗、长寿、环保等方向发展。提高煤比降低入炉焦比是降低生铁能耗和成本最有效的措施，不仅可以代替价格昂贵的焦碳，节约宝贵的炼焦煤资源，减少炼焦产生的环境污染；而且还可以促进高炉稳定顺行，强化高炉冶炼，因此受到炼铁工作者的高度重视^[1]。在天钢现有的原、燃料，设备条件下，通过创新管理，减少因设备，生产组织等原因减、休风，实现厂内精料，改变操作理念，实现无富氧高煤比。从图1，不难看出，在无富氧条件下，通过努力克服各种困难，煤比逐年上升，天钢3200m³高炉目前实现了煤比130±5kg/tFe，而且还具有一定潜力。

图1 无富氧煤比逐年变化

2 高煤比的冶炼特点

（1）提高煤比，加大喷煤量，会使高炉炉腹煤气量增加，煤粉在风口前燃烧后产生的H2和CO量增加，提高高炉内的间接还原反应，降低直接还原，导致矿石在炉内停留时间延长，提高煤气利用率。天钢3200m3高炉煤气利用率控制在46±1%。

　 （2）提高煤比有利于铁水物理温度的提高和生铁一级率的提高及低硅冶炼。天钢3200m3高炉生铁一级率控制在90%以上。

　 （3）提高煤比，降低入炉焦比 ，提高冶炼强度，高炉炉况抵抗波动能力变差，这就对原、燃料的质量及外围条件的提出更高要求。在原、燃料出现波动时，如果不及时采取有效措施，会严重的影响高炉顺行，安全生产。天钢3200m3高炉在应对外界对炉况产生的影响预备了“攻”、“守”两套预案。

3 无富氧高煤比技术措施

　　高煤比可以节约焦碳，大幅度降低入炉焦比和降低高炉冶炼成本，并且是炉况热制度调剂的一个重要手段。

3.1喷煤系统的优化改进

（1）天钢3200m3高炉，32个风口，喷煤的喷吹系统为并罐浓相输送，采用扬角分配器，实现大煤量均匀喷吹。制粉系统为全负压，减少了跑粉的可能性。

1）天钢还有一个2000m3高炉，经过改造，天钢两个高炉实现可以互输粉，使天钢的喷煤系统兼顾了直接喷吹和间接喷吹的优点，既减少了长距离的输粉系统，又能集中制粉，实现每台磨煤机都能向两座高炉提供煤粉。

2）为解决煤粉在输送过程中容易堵煤枪的问题，喷煤系统引入了煤粉振动筛，效果良好。

3）改进直吹管的插枪角度和深度，减少煤粉对风口的冲刷，提高风口寿命，对配管岗位工制定严格的点检、操作规章制度，杜绝由于煤粉把风口冲刷坏而不能喷煤，且可能因此休风。

3.2 严格执行精料方针

   一直以来，高炉生产对原燃料的要求就是精料，这也是高炉顺行和优化各项指标的前提条件。现在钢铁市场处于微利或是负利时代，高炉也逐渐开始使用部分“经济炉料”，这也给高炉操作带来较大影响。但在提高煤比的过程中，入炉焦炭的减少会使高炉的骨架减弱，恶化高炉的透气性，从而影响高炉的稳定顺行，

　　在提高煤比的过程中，对于焦炭的质量必须要严格要求，否则对高炉稳定顺行造成影响的话，高炉失常一次带来的损失要比提高煤比还要大，同时天钢高炉以烧结矿配加块矿的高炉炉料结构，对块矿的选择上也是较为严格，对各种块矿的各种物理化学性能、热爆裂指数，还原性能等进行分析比较，严格控制入炉的块矿的种类，同时在料场增加一次筛分，尽量做到“精料”。

在日常的高炉工作中，每天定期到矿槽观察原燃料的实际情况，发现问题及时处理，严把高炉入口关，使各种矿的入炉粉末控制在5%以下，随时调整高炉的热平衡和炉料的酸碱平衡，确保高炉的各项操作制度的稳定。

在焦炭的选择上，天钢没有焦化厂，全部焦炭均为外购，很长时间以湿熄焦为主，只能保证基本顺行，在提高煤比的过程中，逐渐使用干熄焦的量来保证焦炭的总体质量，达到高煤比的要求。

表1  湿焦炭部分化学成分及冶金性能的要求

任何一种煤都很难满足高炉喷煤要求。如果将两种以上不同性质的煤按一定比例配合喷吹，扬长避短，可获最佳效果。天钢3200m3高炉通过实践摸索，最佳配煤平均挥发粉在20%左右，灰份＜13%，硫尽量低，混合煤配比：70%无烟煤+30%烟煤。从燃烧角度看，粒度越小，燃烧率越高。但粒度越小，磨煤机产量下降，电耗增加，灰熔点较大的煤粉粒度过细，渣化早，易堵煤枪，故粒度-200目以下应保持70%-80%。

3.3全风温和高顶压操作

   在高炉风口区域，煤粉在风口部位迅速燃料，从室温到燃烧完成，也需要一定的热量，因此提高煤比会降低理论燃烧温度。天钢3200m3高炉采用全风温操作，煤比130±5kg/tFe，理论燃烧温度2200±20℃，高风温不仅可以加快煤粉分解，为煤粉分解提供热量补偿，而且还给高炉带来热量，活跃炉缸，有益于炉况顺行。

   高煤比，炉腹煤气量相对增加，煤气流速加快，如果煤粉燃料部充分，未燃烧的煤粉会对料柱的透气性产生恶化效果，导致炉况难行，提高顶压有利于降低煤气流速，且还有利于提高煤气利用率和低硅冶炼。天钢3200m3高炉顶压从原来的220kPa逐步提高到现在的230kPa。

3.4造渣制度和热制度

   无富氧提高煤比，为保证炉缸热量充沛，通过改进造渣制度和制定合理的热制度。根据天钢原、燃料条件摸索出适合3200m3高炉冶炼需求，有利于炉况的稳定顺行，有利于冶炼优质生铁的炉渣成分和碱度造渣制度。天钢3200m3高炉根据自身条件，化学热Si控制在0.35±0.05，物理热控制在1500±10℃，S控制在0.030±0.005，R2控制在1.15±0.03，Mg/Al控制在0.55±0.03。造渣制度和热制度关系密切，互相影响且互相制约，实际操作中应把造渣制度和热制度紧密地结合在一起来综合考虑。

3.5装料制度和送风制度

煤比的逐渐提高，高炉气流也会逐渐发生变化，这个需要调整装料制度和下部的送风制度来调整，确保高炉煤气流的稳定。

随着煤比的提高，炉腹煤气量增加，煤气速度加快，边缘气流减弱；另方面由于煤比的提高，入炉焦比下降，焦批变小，为了维持一定的焦层厚度和相应的冶炼强度，就要不断扩矿批，O/C比大幅度增长，是块状带边缘O/C比加重，中心O/C比减轻。所以扩大喷煤量应适当发展边缘气流。提高煤比，焦比逐渐降低，焦窗变小，会使高炉的整体透气性变差，需要通过扩大矿批来解决焦炭总量变小的问题。

高炉的上部调剂，应使用平台加漏斗的布料制度，维持高炉的合理的煤气流分布，确保充足的中心气流和适当的边缘气流。下部调剂中，控制较高的风速和较大的鼓风动能，保持充足的中心气流使炉缸保持良好的工作状态，有利于提高煤比。风速和鼓风动能的提高，有利于风口燃烧带向中心延伸，增加了料柱中心的煤气量，使料柱中心的反应速度加快，有利于活跃炉缸，使炉缸内的渣铁流动性得到改善，有利于初始煤气流分布均匀，软熔带形状更接近倒V型，提高了的煤气利用率。

天钢3200m3高炉通过实践摸索，在煤比140±5kg/tFe，富氧率1.5%，理论燃烧温度2500±20℃，矿批控制在82±3t/ch，32个风口Φ130 mm，风口面积为0.4245m2，实际风速为255m/s，鼓风动能14000kg*m/s，矿，焦布料矩阵见表2。

表2  富氧时矿，焦布料矩阵

无富氧，理论燃烧温度2200±20℃，矿批控制在77±3t/ch，32个风口，21×Φ130 +7×Φ120 +4×Φ110 mm，风口面积为0.3957m2，实际风速为265m/s，鼓风动能15500kg*m/s，矿，焦布料矩阵见表3。

表3  无富氧时矿，焦布料矩阵

从以上数据不难看出，在相同煤比条件下，无富氧没有向想象中气流中心发展，而是需要上部加大中心焦炭量，下部提高鼓风动能，还要兼顾边缘气流，这可能跟理论燃烧温度有关，煤粉在风口区没有及时分解。

3.6提高炉前作业水平

煤比提高，高炉透气性受影响，炉前及时出净渣铁对高炉顺行极为重要。天钢3200m3高炉有四个铁口，一般对角出铁。目前炉前作业技术成熟，铁口深度控制在3300±100mm,每天铁次9±1，一次开口成功率控制在95%以上。

3.7做好高炉长寿工作

随着煤比的提高，，天钢3200m3高炉长寿工作日益突出，对炉缸侧壁温度较高的20°、200°、285°方向给予高度关注，采用长风口并缩小该区域风口面积，三段水温差控制在0.6℃以下，五段水温差控制在0.8℃以下，整个本体软水水温差控制在4℃以下。目前加钒钛矿护炉，铁中Ti含量0.1%控制。

4 结论

（1）高炉顺行是实现高煤比冶炼保障，“厂内精料”是实现高煤比冶炼基础。

（2）天钢3200m3高炉采用全风温操作，理论燃烧温度2200±20℃，是可以实现煤比130±5kg/tFe。

（3）加强管理，减少或避免外围原因给高炉炉况带来不利影响。

参考文献

[1] 汤清华.高炉喷吹煤粉知识问答[M].北京：冶金工业出版社，1997:2-5

[2] 叶才彦.国外高炉大喷煤技术措施[J].炼铁，1998（1）：22-25

[3] 李维国.大型高炉的操作和管理要点[J].炼铁，2011,30（3）：2-7