太钢三高炉针对多种原料燃料同时入炉采取的对策和效果分析

姜全喜    路振毅    赵新国

1前言

太钢不锈股份公司炼铁厂三号高炉于 2007 年 7 月 31 日开炉，设计炉容 1800m³，设有两个铁口，26 个风口，年设计产能 160 万吨；炉体全部采用壁式冷却结构 16 段，炉腹、炉腰及炉身下部、铁 口区域采用铜冷却壁；炉底、炉缸砌筑设计采用高导热炭砖——陶瓷垫技术，采用了软水密闭循环 系统、薄壁炉衬、碳砖炉底、干湿法双煤气处理、并罐无料钟炉顶系统、皮带上料、热风炉+双预热、炉顶红外成像、轮法冲渣、上料中子测水等先进技术。

现状分析

太钢原、燃料产能状况及使用情况：太钢现有二烧（100 ㎡*2）、三烧（450 ㎡）；焦炉 7^#、8^#新 焦炉均为 7.636m*70，日产 6000t；高炉三座，有效容积分别是三号高炉为 1800m³、四号高炉为 1650m³、 五号高炉为 4350 m³；三烧结、7^#、8^#焦炉主要供 4350 m³ 高炉，其中自产焦满足五高炉使用量以后剩 余部分供三、四号高炉使用，不足部分外购焦弥补。烧结矿、自产焦都有很大缺口，三高炉的原料 结构为：80%烧结矿+10%球团矿+10%生矿，其中烧结矿的种类有：二烧、三烧、旧烧、混烧，生矿有： 南非、澳矿，燃料有：自产焦、中块焦、美锦焦、临钢焦、粒焦以及焦丁。而这些原燃料又分别具有不同的粒级、强度、反应性及反应后强度等冶金性能。

2.1 原料情况

目前三高炉的日产量在 5000 吨，按目前配比所需烧结量为 7400 吨，而主供三高炉的一烧只能 提供 6500 吨烧结，其余部分只能由二烧和三烧提供，而由于机运带料系统的原因还要形成一部分由 一烧和二烧混和在一起的混烧，这样使得三高炉的原料更加复杂。各种烧结的成分、强度和粒级如 表一、表二所示：

表一：各种烧结的成分、强度

2.2 燃料情况

根据焦化当前的产能，三高炉只能得到大约 20%左右的自产焦， 而 4350 m³ 高炉所用的焦炭为≥36 ㎜由此产生大量的中、小粒度的焦炭，根据公司要求，本着降成本的原则，由三高炉将这部分 中、小粒焦炭消化利用，其余由大量的外购焦（400～500 吨／天）和焦丁（25～40 千克／吨铁）来补充。几种焦炭的成分、强度、粒级和反应性如表三、表四所示：

表三：不同焦炭的成分、强度

4 操作制度的调整

4.1 装料制度的调整 装料制度要与原燃料水平适应。适宜的边缘气流可以保证炉况的顺行，相对发展的中心气流决定炉况稳定性，在矿批一定的前提下，煤气利用率的高低取决于两道气流的对应关系，是高炉在较高冶炼强度下炉况稳定顺行、降低燃料消耗的关键。

4.1.1 布料矩阵的调整

自 2007 年 7 月 31 日开炉以来，为了提高炉况的稳定性和煤气利用率，不断地进行布料矩阵的实践。通过了稳定角度调整环数和稳定环数调角度两个实施过程，以形成稳定的矿焦平台，利于煤气流分布合理化。实践证明，这种装料制度有利于形成稳定的边缘、中心煤气流，降低煤气阻损，改善料柱透气性。各阶段所使用的典型布料矩阵见表 3。

通过上述矩阵调整，更有利于形成焦炭平台，从红外成像料面形状观察：平台的完整性较好，平台的边缘位置据炉墙的距离合理，中心漏斗深度适当。从依靠边缘煤气流转化为适当抑制边缘气 流和中心气流的气流分布。这种气流分布能使煤气的热能和化学能得到充分利用，有利于炉况稳定顺行。

4.1.2 原燃料装入顺序 三高炉在原燃料复杂的情况下，为了改善顺行，根据高炉的原料特性，对烧结矿采取了分级入炉，根据不同烧结矿的比例分别与球团、生矿单独入炉；对燃料采取两种方式入炉：一是自产焦、中、小块焦、外购焦比例相差不大时采取单独入炉，这样可以避免同一批炉料内有不同的粒级的炉料，从而减小了由于粒级差别太大而造成的炉料透气性变差；二是利用无钟炉顶的布料特点，将原 料冶金性能好的自产焦、中块焦适量地布在边缘和中心，而将冶金性能差的外购焦和小粒焦布到中心与边沿之间，以满足高炉中心和边沿气流的需求，满足了高炉布料对炉料粒级的要求，从而改善了料柱透气性，改善了顺行。

4.1.3 矿批大小的调整 实践和理论都表明:增大矿批也是强化冶炼的一个条件和手段。三高炉的调整过程也说明了这一点。矿批由开炉初期的37t 逐渐增至现在的42.5t，而随着矿批的增大，炉况也出现了更加稳定的态势。其中最重要的一点原因便是随着矿批的增大，减小了一个冶炼周期内的矿批数和焦批数，从而有效的地减小了矿焦之间的界面效应，增加了炉料透气性，改善了三高炉多变原燃料下的炉况顺 行。为高炉的强化冶炼提供了良好的条件。另由于三高炉外购焦比例较大，通常比例 30-40%，当外购焦比例超过 50%时，主动降低煤比,由 190 ㎏/t 降至 160 ㎏/t，采取缩小矿批，焦批保持不变以改善炉料的透气性。

4.2 送风制度的调整 送风制度决定着煤气流的初始分布，而上部装料制度的合理与否又决定着软融带的形状以及上部气流分布是否合理，从而决定着炉料下降是否顺畅和煤气利用是否良好。三高炉点火送风初期，送 风面积为：0.283 m² 目前三高炉送风面积 0.2670m²，鼓风动能控制在 8000～11000 kg•m/s，理论燃 烧温度控制在 2150～2180℃之间，加湿在 13g ／m³，富氧率一般在 3.1～3.2%。通过生产实践证明在与合理的上部装料制度配合以后，炉缸工作均匀活跃，炉顶十字测温及炉顶红外成像仪显示高炉的煤气流非常稳定。

5 中、小粒焦使用定期改善炉缸工作

由于长期大量使用中、小粒焦炉缸透液性及工作状况会受到一定程度的影响。争对中、小粒焦长 期使用对炉缸造成的影响，采取定期置换炉缸焦炭，每半个月增加自产焦比例两至三个冶炼周期对炉缸焦炭进行置换，改善炉缸透液性；定期的对炉缸进行清洗，即每隔 20 天适当提高炉温、降低碱度、提高铁水含硫量，清洗炉缸，通过以上两项改善炉缸的工作状况，为高炉的长期稳定顺行和各 项指标的提高创造了条件。

6 效果分析

通过对装料制度、送风制度的调整，以及定期对炉缸进行处理三高炉各项经济、技术指标不断提升，煤气利用率由 0.49%上升至 0.51%，综合焦比逐月下降最低达到了460 ㎏/t,煤比于2008 年11月煤比达到了200 ㎏/t 的国内先进水平。具体指标如下：

6.1 炉顶十字测温及煤气流分布

太钢三高炉十字测温曲线如图所示：

东南至西北西南至东北

6.2 相关技术指标

2008 年 1～12 月逐月煤气利用率及焦比、产量及煤比情况如下图所示：

7 结束语

1、 太钢三高炉争对多种原、燃料同时入炉，通过对各种操作制度的调整，克服了多种原、燃料同时入炉带来的不利因素，高炉各项指标提升效果明显，通过近一年的摸索，为高炉操作提供了新思路和实践依据。

2、 当焦炭质量变差时，采取主动降煤比、缩矿批，以保证高炉的长期稳定顺行。

3、 中、小粒度焦炭的使用使炉缸透液性变差，通过定期置换炉缸焦炭和清洗炉缸，为高炉使用中、小粒度焦降低生铁成本找到了一个新的方法。