2500m3高炉提高煤比及烟煤比的实践

王聪渊 张洪海 王小艾 庞 江

【摘  要】高炉喷煤不仅能降低成本，而且能改善能源结构，降低污染。本文介绍了宣钢2500m³高炉投产后，逐步提高煤比，并且进行了大比例烟煤混喷的实践，取得了良好的效果，促进了高炉稳定顺行，提高了经济效益。

【关键词】高炉  大喷煤  混喷

1.概述

宣钢2500m³高炉采用国内外大型高炉先进、实用、可靠技术，主要有:皮带上料与PW型并罐无钟炉顶，小焦、小矿回收技术，炉底炉缸部位采用“国产炭砖+美国UCAR炭砖+陶瓷微杯砌体”复合炉衬，炉腹、炉腰及炉身下部采用四段铜冷却壁，“嘉恒法”渣处理系统，煤气净化系统采用干法除尘及TRT工艺，热风采用三座高温内燃式热风炉，配置矩形陶瓷燃烧器，冷却系统采用联合软水密闭循环冷却系统，炉缸、炉底采用FK系统自动监测内衬烧蚀状况。2008年3月15日投产，开炉5天后，利用系数达到2.0 t/d.m³，实现了顺利、安全、快速达产；从2008年3月17日开始喷煤，通过不断摸索，煤比不断提高，并且进行了大比例烟煤混喷的实践，取得了良好的效果，促进了高炉稳定顺行，提高了经济效益。

2.喷煤装备

宣钢2500m³高炉喷煤采用大型中速磨煤机制粉，中速磨制粉能力为70吨/小时，制粉系统按强爆炸性烟煤设计，封闭式混风炉干燥，高效率布袋一级收粉，长距离浓相输送，喷煤总管流量检测及调节；采用3个喷吹罐交替进行喷吹、装煤、待煤作业；煤粉的输送采用压缩空气浓相输送，吹扫采用氮气；具备混喷烟煤的工艺条件，满足高炉煤比200kg/t的生产要求，为高炉大喷煤、烟煤混喷奠定了基础。

3.提高煤比，烟煤混喷的实施

3.1 煤质   

众所周知，高炉喷吹用煤应能满足高炉冶炼工艺要求并对提高喷吹量和置换比有利，以替代更多的焦炭。高炉喷煤对煤的性能要求为：

煤粉的灰分越低越好，一般要求小于15%。

硫的质量分数越低越好。

胶质层越薄越好，以免喷吹过程中结焦堵塞煤枪和风口。

煤的可磨性好。

燃烧性和反应性要好。

发热值越高越好。

我国长期喷吹无烟煤，其优点是含碳量高，挥发分低，喷吹安全。但是不易燃烧，煤质硬，制粉能耗高。随着无烟煤储量的减少，无烟煤质量逐年下降，灰分含量增多，使得煤焦置换比降低，高炉冶炼的渣量增大，不利于高炉生产。混喷烟煤，扩大了喷煤煤种，从煤的储量及分布看，烟煤储量较多，分布较广，保证了充足的喷煤资源。而且烟煤成煤期短，含挥发份高，着火点低，燃烧性能好，含氢量高，有利于高炉顺行，并且煤质软，易磨碎，制粉能耗低。但是混喷烟煤时，特别是混喷高挥发分、强爆炸性烟煤时，安全性差，易爆易燃，必须采取相应的保护措施。生产中我们通过合理的无烟煤与烟煤的配煤来获得价格低的混合煤。经试验利用不同煤粉间的相互燃烧效应来改善其燃烧过程，充分发挥两种煤的喷吹优点，混喷后燃烧率明显提高，置换比上升，最高烟煤混喷65%，取得良好的混喷效果。宣钢2500 m³高炉用煤分析见表1.

2008年宣钢2500 m³高炉用煤分析表1

3.2 提高风温

风温是活跃炉缸最经济的重要热源，占高炉热量总收入的1/3左右，高风温是实现大喷煤、提高煤焦置换比的前提，能加快煤粉挥发物挥发速度和燃烧速度，能够保证高煤比下的理论燃烧温度，高风温可以补偿风口前煤粉分解吸收的热量，促使煤粉充分燃烧。高炉风温水平的提高表现在两个方面：一是热风炉提供高风温、二是高炉能将高风温使用上去。提高风温的措施有:

预热助燃空气和煤气。利用热风炉烟气余热通过分离式热管换热器对助燃空气和煤气同时进行预热。

加强热风工操作管理，优化空气、煤气配比，在煤气量充足的前提下，采用大风量和大煤气量快速烧炉方法，尽可能快速提高热风炉的蓄热量，并制定每小时换一次炉的操作制度，尽可能地减少风温波动。

在风温使用上对工长制定了严格的规定，除特殊炉况外必须混风全关，日常调剂固定风温用煤粉调剂炉温宣钢2500m³高炉提高风温情况见表2.

宣钢2500 m³高炉提高风温情况表2.

3.3 提高富氧

高炉富氧鼓风是指往高炉中加入工业氧，使鼓风中的氧含量超过大气中的含氧量，提高煤粉燃烧率。富氧还可以提高理论燃烧温度，鼓风焓变小，煤气量减少，高温区下移，为提高煤比创造条件。促使强化喷吹煤粉在风口前燃烧。宣钢2500m³高炉于2008年7月13日开始富氧，提高富氧后煤比上升见表3.

2500 m³高炉提高富氧后煤比上升表3.

3.4 合理的上下部制度

高炉大量喷煤后负荷加重，透气性恶化。宣钢2500m³高炉及时进行了上下部制度的调整。在上部调剂中把握的原则是：保持中心与边缘两条煤气通路，上部适当开放中心，抑制边缘，下部维持合适的鼓风动能、足够的风速打透中心，并使边缘与中心之间的环形区域获得较好的煤气利用。

随着高炉强化,风量增加,以及风温、富氧量、煤量增加,煤气量增大，上部需要通过增大矿批，形成一定的矿层厚度与煤气量的增大相适应，从而保证煤气流的稳定和合理利用。另外，提高煤比后边缘煤气发展，中心气流不足，氧化带延长，H2含量增加，煤气黏度降低，初始煤气分布发生变化，为防止中心过吹和边缘过重影响顺行，操作中布料角度由开炉初期的αK39（3）37（4）35（3）αJ44（3）41（2）37.5（2）33（2）28（3），逐步调整为αK41（2）38.5（4）36.5（4）34（2）αJ43（3）41（2）38（2）33（2）27（3）。矿批由开炉初期的45～50吨逐步增大到60吨。并利用每次休风机会，将风口面积逐渐缩小，风口面积由开炉初期的0.3528m2缩小至0.3480m2。从实践运行中，随着风口面积的缩小，炉缸吃风能力增强，,鼓风动能增大，日均实际风速310m /s，干焦动能在20000㎏.m /s 左右。风速提高后，燃烧区横向发展,纵向延伸,炉缸均匀活跃，温度梯度减少,顺行改善，高炉具备高抵御波动的能力。宣钢2500m³高炉风口面积、矿批、煤气利用见表4.

宣钢2500m³高炉风口面积、矿批、煤气利用表4

4.加强管理，确保提高煤比，烟煤混喷的实施

4.1 精料入炉

4.1.1 注重焦炭质量

高炉大量喷煤后，入炉焦炭明显减少，炉料透气性严重恶化，对炉况顺行够成威胁。而在整个料柱中又以软熔成渣带对上升煤气的阻损最大。因此减少渣量对保持顺行至关重要。这就要求尽量的降低焦炭和煤粉的灰分。另外，大量喷煤后炉内焦炭明显减少，焦炭的工作环境更加恶劣，单位焦炭所接触的煤气量、渣量、铁量增加，使得焦炭的失碳率增加、破碎率增加，这就要求焦炭有更好的冷热强度、粒度和化学稳定性。全年焦炭的反应后强度保持在60以上，反应性25以下。宣钢2500m³高炉的焦炭指标见表5.

宣钢2500m³高炉的焦炭指标表5

4.1.2 加强槽下筛分

精料是强化冶炼的基础，富氧大喷吹使焦炭负荷增加，料柱透气性变差，只有减少入炉粉末，才能保证炉况的稳定、顺行。宣钢2500 m3高炉针对原料条件，加强原燃料筛分的管理，尽可能的减少入炉粉末：一方面，要求槽下操作工每班3次清理焦炭筛，以保证筛分效果。严格控制给料机速度及溜嘴开度，规定了各种料的给料闸门开度范围，并由三班工长检查、监督槽下执行情况，保证筛净5mm以下粉末。另一方面加强工长原料管理，对槽下筛分、炉料质量变化及时监督作好记录并反馈信息到相关单位，对所有料仓的插棍数目情况实时监控并记录交班。第三，制定落实《高炉工长原燃料检验制度》，严把原料入炉关。

4.2 维持一定的氧过剩系数

煤比提高后，为使煤粉在风口前完全燃烧，需控制一定的氧过剩系数。在一定冶炼条件下，氧过剩系数与煤粉喷吹量、喷枪数量有关。煤粉喷吹量一定时，喷吹风口越多则氧过剩系数越高。所以增加喷煤风口数量是实现大喷煤、改善煤粉燃烧、提高煤粉置换比的重要措施。宣钢2500 m3高炉在煤枪的布局上确保30个风口全部喷煤。广喷、匀喷不仅能使氧过剩系数提高，而且能使各风口的理论燃烧温度接近，炉缸工作均匀，利于扩大喷吹量，提高燃烧率；实际操作中发现堵枪及时处理，保证大煤量的稳定喷吹。

4.3 稳定炉内操作

高炉要接受大量喷煤，关键是要保持炉况稳定顺行。宣钢2500 m3高炉狠抓值班室工长的三班操作统一，强化细节把握，要求稳定用风，均衡料速，严禁超料速和在低[Si]、低铁温情况下跑料。根据不同冶强水平、品位、原燃料变化控好综合焦比，把握好热惯性，保证各项参数受控。为保证调剂的准确性，详细制定了《标准化操作规范》、《高炉工长过程考核制度》等规范，要求工长严格执行。

强化工长培训，提高操作水平。利用每周三安全活动后时间，对日常炉况调剂得失进行点评，对特殊炉况综合分析，并且加强对工长的培训考试。严格遵守炉内调剂原则，加减风以料动为主，不强用风，不长时间慢风作业。严格按照制定的参数范围控制操作，出现参数偏离及时分析原因并调剂，保证参数受控，并在规定范围内波动。出现特殊炉况，由炉长分析炉况，以事故案例的形式集中组织工长进行学习，总结经验教训，取得良好的效果，使工长的操作水平有了显著提高。

4.4 加强炉前管理，及时出净渣铁

大量喷煤后，下部煤气发生量大，加上入炉品位低，含钛高，渣量大，如果不能及时排出渣铁，容易形成憋风、难行，处理不当对炉况稳定顺行影响极大。因此要求工长根据炉况需要合理选择钻头尺寸，控制出铁流速大于4.7t/min，确保高炉双场零间隔安全、及时、出净渣铁，避免高炉因出铁影响而形成憋风、减风。

宣钢2500m³高炉开炉至今的主要技术经济指标表7

通过上表可以看出：宣钢2500m3高炉通过合理调整各种制度，采用高风温、高顶压、高富氧、大喷煤、烟煤混喷技术，辅以精细化管理，保持高炉长期稳定顺行，伴随着高炉的强化，利用系数不断升高，取得了较好的经济效益。

摘自《2009全国烧结、球团、炼铁技术及生产年会》