太钢4350m3高炉操作管理的进步

唐顺兵    郑伟

1     概述

太钢 5 号高炉（4350m³）是我国自行设计建造的特大型高炉，设有 38 个风口，4 个铁口，4 座 新日铁外燃式热风炉、采用了 PW 串罐无钟炉顶、皮带上料、炉腹至炉身中部选用铜冷却板、软水密 闭循环冷却、炉缸陶瓷杯、环保 INBA 水渣处理系统、炉前 TMT 液压开口机和泥炮等工艺设备。

太钢 5 号高炉于 2006 年 10 月 13 日点火开炉。随着生产冶炼的不断强化，特别是在高煤比（煤 比 200.0kg/t 以上）、高产量（日产生铁 11000.0t 以上）、稳定炉体热负荷在 10000.0～14000.0×10MJ/hr 的水平，加强生产管理降低休风率和强化炉前出铁组织等方面不断提高了生产技术水平。

2     太钢 5 号高炉操作管理进步的几个方面

2.1   实现煤比 200kg/t 的生产操作

太钢 5 号高炉通过不断优化装料制度和送风制度实现了煤比 200kg/t 的生产操作。5 号高炉通 过加强原、燃料管理，在高炉操作上经过近 10 个月各项操作制度的摸索，通过实施高富氧率大喷煤量操作，其富氧量由起初的 18000.0 m³/hr 逐步增加到 25000.0 m3/hr，喷煤量由 80.0t/hr 增加到 在 95.0 t/hr 以上。在 2007 年 9 月实现了月均煤比 203kg/t 的突破，2008 年有 8 个月煤比在 200kg/t 以上。

太钢 5 号高炉随着煤比和富氧率的增加其炉腹煤气量，风速和鼓风动能也相应地增加了。炉腹煤气量由起初的 9500m³/min 增加到 10000m³/min 以上，风速由 265 m/s 增加到 275m/s，鼓风动能由

15500 kg.m/s 增加到 16200kg.m/s，并通过综合调剂将理论燃烧温度控制在 2070～2130℃间。根据 生产实践统计，5 号高炉在煤比 200kg/t 生产时，K 值能维持在 2.30～2.40，风压在 420～428KPa， 全压差在 180Kpa 以下，煤气利用率在 50.0～51.0%运行时，说明炉内煤气流分布良好，高炉能保持长期稳定顺行。实现了高煤比下高热流比操作，降低了炉内高温区，间接还原充分。现将 2007 年和

2008 年太钢 5 号高炉煤比列为表 1 和图 1。

由图 1 可见，太钢 5 号高炉 2008 年 2 月～6 月连续 5 个月煤比达到 200kg/t 以上，这在太钢 5 号高炉生产操作技术上是一个巨大突破。为适应大喷煤量的需要，在保证焦炭质量的同时，5 号高 炉还实行浓相喷吹和直接喷吹技术。同时，为了防止在大喷煤量操作下出现风口前端结焦的情况，控制合理的煤粉成份和风口前端合适的理论燃烧温度也相当重要，现列太钢 5 号高炉焦炭质量和喷吹煤粉的成分指标如下表 2。

表 2  太钢 5 号高炉焦炭质量和喷吹煤粉的成分指标    单位：%

项目              焦炭冷热态性能指标及部分成份                         煤粉成份及粒度

2.2   实现月均产量 11000t/d 以上

高炉要想获得高产量，适当的大风量和高富氧率的使用是基础，通过上、下部调剂控制合理的 煤气流分布是关键。进入 2008 年 10 月后，太钢 5 号高炉通过逐步调整各项操作制度，实现了炉况 的长期稳定顺行，使得产量得到逐步提高，每月产量都在 10000.0t/d 以上。特别是进入 2009 年后， 由于焦炭质量下降，通过调整操作思路，适当降低煤比至 190Kg/t，在 2009 年的 3 月和 4 月实现了 连续 2 个月产量都在 11000.0t/d 以上。2007 年至 2009 年 1 月～5 月太钢 5 号高炉产量指标见表 3 和图 2。

由图 2 可见，自 2007 年以来太钢 5 号高炉产量在逐步递增，随着高炉冶炼的不断强化， 炉腹煤气量不断增大，炉内煤气流的控制难度加大，追求合理稳定的煤气流分布成为 5 号高炉 操作的中心环节。同时由表 4 可见，5 号高炉炉顶温度还比较高，在 200～220℃间，煤气利用 率还有进一步提高的空间，下一步应采取措施将炉顶温度降到 200℃以下，为 5 号高炉降低燃 料比，提高炉况顺行度，提高产量打下基础。同时，在高煤比高产能的生产情况下，对 5 号高 炉的生产组织管理也提出了更高的要求，其中最基本的一条是加强炉前渣铁排放作业的生产管理，消除高炉的隐性憋风现象。

2.3   稳定炉体热负荷

只有实现了长期稳定的操作炉型才能实现炉体热负荷的稳定。5 号高炉为矮胖型、特大型高炉，其高径比为 1.98。根据这种炉型结构特点，5 号高炉逐步从炉内煤气流调节、操作炉型 的稳定等方面改进操作，取得显著效果。5 号高炉炉内煤气流控制走“发展中心气流，抑制边 缘气流”的操作思路。现列 2007 年至 2009 年 1 月～5 月太钢 5 号高炉煤气流控制参数和热负 荷值见表 4 及操作制度的调整过程见表 5。

2008 年太钢 5 号高炉有 8 个月产量在 10000.0t/d 以上，煤比在 200Kg/t 以上。5 号高炉在这种高产能强化冶炼的生产情况下，其热负荷在 14000.0～16000.0×10MJ/hr 间运行。针对这种情况，太钢 5 号高炉逐渐建立“中心气流为主，边缘气流为辅”的操作指导方针，而且在 2008 年的下半年，由于产量增加较快，5 号高炉还一度由于产量的增加炉体热负荷出现大幅度波动的情况，见图 3。此 时，5 号高炉推行炉体热负荷管理制度，通过炉体热负荷的高低来全面判断炉墙的粘结程度及边缘气流的强弱情况。对炉墙 8 个方位温度高低及热负荷所占比例值实施在线监测，并追求圆周方向炉 体热负荷的均匀稳定性。

5 号高炉总结出要实现热负荷的稳定其实际是要稳定出合理的煤气流分布和该气流分布下理想 的操作炉型，并且一定的操作思路将会决定一个高炉中、长期的操作炉型。所以，一个清晰可见的 操作思路对指导大型高炉生产相当重要。

2.4   加强炉前作业管理

5 号高炉在日常产量按 11000.0t/d 的生产组织中，相当重视炉前渣、铁排放作业管理。因为只 有在炉前的渣、铁作业排放良好的情况下，炉内各项操作制度才能被很好地贯切执行和显现出其调 剂的效果，是保证炉况稳定顺行的基础。5 号高炉加强炉前作业管理的具体措施有如下几点：

（1）铁口开口漏下超过 0.5hr 仍不通，就关门后重新开铁口，并做好下一个铁口重叠出铁准备， 铁口打开后，40min 未见来渣，应组织重叠出铁。

（2）前一个铁口开口 2.5hr 后必须开下一个铁口重叠出铁，不允许单个铁口无原因出铁 3.0hr 以上，保证渣铁排放亏损体积不超过 120 m³，要结合计算近 2～3 炉的渣铁排出情况，充分考虑滞留在炉缸内的渣铁量，近似估算出来渣时间。

（3）实行各铁口循环出铁，维持合理的出铁口深度和孔道工作状态，以渣铁在炉缸区稳定、均 匀的排出物流来提高炉缸活跃度。

（4）提高炉前开口作业水平，实施一次成功开口作业，改善炉前生产状况。

（5）每个班、每一天都要事前计划安排调节好出铁口的顺序并告知调度及时做好配罐准备，使 炉前出铁生产组织得以顺利进行。

（6）加强炉前的设备管理，点检好炉前出铁的五大件：泥炮、开口机、A 盖、摆动流嘴、下渣 悬臂吊。

（7）做好出铁前的十大确认工作，以保证每炉铁的出铁安全。

（8）2008 年底自主研发出自产炮泥，使铁口孔道工作稳定，在出铁后期渣铁量不会突然增大，争取每一炉铁都吹出来才堵口，保证出铁安全。

高炉稳定、均衡的渣铁排放作业，不仅影响冶炼物流的顺利进行，还对高炉的煤气流分布和提 高炉缸活跃度，实现渣铁成份的均匀、稳定和炉缸区域初始煤气流的合理分布及炉缸的长寿都有着十分重要的影响。

2.5   细化量化操作因素稳定炉温

太钢 5 号高炉通过细化量化影响炉热水平的各种操作因素来实现炉温的稳定。该项操作管理在5 号高炉富氧率 4.50%以上、煤比 200kg/t 以上强化冶炼生产时非常重要。因为高富氧率生产时高炉 冶炼得到极大强化，一旦影响炉热水平的一些因素发生改变，其炉热水平往往难以控制。特别是当 出现炉温下行，料速加快时，炉温将会急剧下行并在 2～3 小时内很难恢复到正常炉热水平，如果控制得不及时就可能会造成炉凉事故。这时就得通过减小富氧量来稳定料速，甚至是通过减小风量来规整煤气流分布从而实现炉温的稳定。5 号高炉通过细化量化各项操作因素来稳定炉温的具体操作措施如下：

（1）、日常操作中只调整鼓风湿度和微调喷煤量，每 2hr 进行一次燃料比的计算，量化各操作 参数对燃料比的影响。

（2）、进一步加强原燃料管理，掌握原燃料质量特别是焦碳和烧结质量的波动情况，预先做好 热制度的调整。

（3）、密切关注煤气流的变化，以 CCT、CCT2、TT、边缘 4 点、W、Z 及 Z/W 等值的变化情况和煤气利用率的稳定情况来确定炉内气流分布是否稳定合理及对燃料比的影响程度。

（4）、关注总体热负荷和炉体各段热负荷分布变化情况，5 号高炉全炉热负荷出现 3000.0～4000.0×10MJ/hr 的波动时，炉温将会发生一定方向性的波动，对应到燃料比的调整为：在 1 小时 内热负荷出现 2000.0×10MJ/hr 以内的波动，可据炉热水平不做调整，若出现大于 3000.0×10MJ/hr 的波动，则每变化 1000.0×10MJ/hr 对应调整燃料比 1kg/t，而且 5 号高炉炉腹、炉腰区域热负荷 的波动对炉温的影响相当明显。

5 号高炉在量化了各影响炉热水平的操作因素后，使得燃料比控制得以数据化，从而解决了炉热水平因为人为操作因素而出现大幅度波动的问题。

2.6   加强设备管理和生产组织降低休风率 加强设备管理和生产组织以此降低休风率对高炉的生产组织相当关键，因为频繁非计划的休、

减风将会打乱高炉生产的稳定连续性，对提高各项技术经济指标造成困难。太钢 5 号高炉自2006 年10 月开炉生产以来，就一直实行 2～3 个月/次的休风定检制度，其休风率统计见表 6。

由表 6 可知，在 2007 年 5 号高炉休风 11 次，非计划休风 4 次，休风率 1.53%。2008 年休风 6 次，并且这六次都是计划休风定检，无一次非计划休风。在 2009 年 1 月～7 月休风定检 2 次，无一次非计划休风。随着休风次数的明显减小和休风率的降低，说明 5 号高炉设备管理和生产组织管理水平在逐步提高，为 5 号高炉的长期稳定顺行和取得好的技术经济指标打下了基础。

2.7   防止铁口保护砖凸出

太钢 5 号高炉在月均产量 11000.0t/d 以上的高产情况下，铁口的出铁任务被极大地加大，有 时一天单铁口出铁量将达到 5000.0t 以上。铁口在这种高压、高渣铁流量负荷运行下其保护砖容易 凸出，对安全出铁造成极大隐患。所以太钢 5 号高炉每次休风定检时都对每一个铁口的保护砖 进行重砌和在泥套外再增加一块固定钢板以防止铁口保护砖凸出，并对铁口炉墙区域进行灌浆处理。日常出铁中加强铁口区域的维护管理工作从根本上解决铁口保护砖凸出的问题。

3     结论

太钢 5 号高炉开炉生产二年多来所取得生产技术进步有以下几个方面：

﹙1﹚实施高富氧率大喷煤量操作，加强设备管理和生产组织降低休风率，实现煤比 200kg/t 和 月均产量 11000.0t/d 以上的高炉强化冶炼技术。

﹙2﹚控制合理的操作炉型以稳定炉体热负荷。

﹙3﹚强化炉前作业管理和防止铁口保护砖凸出的生产技术。渣铁排放不仅影响高炉冶炼物流的 顺利进行，还对煤气流的分布和炉缸长寿有着重要影响。

﹙4﹚细化量化各影响炉热水平的操作因素，使燃料比控制得以数据化实时控制，实现炉温的稳定。

表 3  2007 年至 2009 年 1 月～5 月太钢 5 号高炉产量指标        单位：t/d