首钢加强炼铁技术管理降低焦比的实践

摘  要  首钢集团为适应煤炭和焦炭市场变化，通过加强炼铁生产技术管理、改进高炉操作和技术创新，提高 了高炉生产稳定性，显著改善了高炉技术经济指标，降低了焦比。

关键词  炼铁  技术管理  高炉 焦比

    前几年，我国钢铁工业进入了史无前例的快速增长期, 钢铁产量连年增长，2001 年粗钢产量1.53 亿t，2003，2005，2006 分别突破 2，3，4 亿 t。2008 年，在下半年遭遇全球金融危机的背景下， 我国粗钢产量依然突破 5 亿 t。几年来的钢铁工业迅速发展拉动了对煤炭和焦炭等上游原燃料需求 的增长。2007 年下半年至 2008 年上半年，煤炭和焦炭在市场供应紧张、价格以前所未有幅度急剧 上涨的同时，质量明显下降，给高炉炼铁指标造成了不小的冲击，首钢集团高炉焦比指标曾一度升 高，能耗升高。首钢集团炼铁通过改进生产操作、加强技术管理和开拓创新积极应对，实现了在煤 炭和焦炭质量下降的不利条件下，高炉技术经济指标改善、焦比降低、能耗降低的良好局面。

1     焦炭质量的变化

焦炭是高炉生产中最主要的生产原燃料，在高炉内起发热剂、还原剂和料柱骨架的作用，特别 是作为料柱骨架保持透气性的作用是其他炉料所不具备的。主焦煤质量的下降导致焦炭质量下降， 必然给高炉炼铁生产的稳定运行和技术经济指标带来不利影响。2007 年至 2008 年上半年首钢集团 三地高炉（北京地区、迁钢公司和首秦公司）生产用焦炭的灰分、硫含量、抗碎强度（M₄₀）、耐磨强 度（M₁₀）及水分的变化趋势分别如图 1～5 所示。其中，迁钢公司高炉生产用焦炭（迁钢焦炭）全部 自产，首秦公司高炉生产用焦炭（首秦焦炭）全部外购，北京地区焦炭自产和外购各占 50%。

首钢集团北京外购及首秦公司高炉生产用焦炭的水分变化趋势。

由图 1～5 可见，2007 年 10 月份以后首钢北京地区、迁钢公司和首秦公司三地焦炭质量全面下 降。由图 1 可见，三地焦炭灰分均有升高，其中北京外购焦炭和迁钢焦炭的灰分超过或达到 13%； 由图 2 可见，4 种焦炭硫含量均呈升高趋势，北京自产焦炭硫含量达到 0.80 %；由图 3，4 可见，除 迁钢焦炭因干熄焦所占比例较大，M₄₀、M₁₀ 两项指标较稳定外，其他 3 种焦炭的 M₄₀ 下降， M₁₀ 升高， 其中首秦公司焦炭和北京地区自产焦炭的 M₄₀ 由 83% 以上下降到 81%以下，北京地区外购焦炭和自产 焦炭的 M₁₀ 由 6.8 %升高到 7.4 %；由图 5 可见，外购焦炭水分均升高，北京地区外购焦炭的水分由7.5%升高到 11%以上，首秦公司焦炭的水分由 7%升高到 9%。 另外，外购焦炭小粒级比例升高，热强度下降。如北京地区外购焦炭 2007 年下半年以来 40 ～ 25mm 粒级比例由 19.5%升高到 28.0%；小于 25 mm 粒级比例由 4.5%升高到 8%。焦炭反应后强度因主焦 煤配比下降而下降 2% 以上。

由上述分析可见，2007 年下半年至 2008 年上半年间，首钢集团高炉用焦炭的质量明显全面下降， 给高炉降低焦比造成很大影响。

2     改进生产操作      强化技术管理及创新

2.1   加强原燃料质量管理为了应对煤炭和焦炭市场供不应求、质量全面下降的不利情况，首钢通过加强原燃料质量管理，减低其对高炉焦比升高的冲击。技术质量部与总公司生产部、焦化厂和物资供应公司等单位一起采取了以下应对措施：

1） 研究调整炼焦配煤比，尽可能稳定自产焦炭质量，减少波动。

2）根据在炼铁生产中出现的新情况对有关制度及原燃料采购验收技术条件适时进行修改、补充 和完善。

3）加强对造成原燃料严重质量问题的责任单位和个人的考核力度。

4）加强对炼焦煤和焦炭质量情况分析，及时发布质量完成情况。

2.2   提高高炉精料水平 精料是高炉稳定的基础。精料一方面是指质优，另一方面是指质量稳定。为提高高炉精料水平，采取了以下措施：

1）采购和质检严把质量关。物资供应公司通过采取向供应商单独订货、选优汰劣、加强与供 户沟通质量要求和强化退货等措施稳定进厂原燃料质量。质量监督总站增设煤炭和焦炭快速自动取 样机，取样便捷，检验结果报出时间缩短 2 h，排除了人工操作误差，取样可靠性有了保证；针对 冬季焦炭转鼓强度检验结果虚高问题，通过反复对外购焦炭进行 M₄₀ 、M₁₀ 的检验，为高炉生产提供 真实数据。

2）铁前生产工序和总公司相关部门共同努力通过技术手段提高高炉精料水平。首钢矿业公司 烧结厂通过改进技术操作、强化质量管理和加大科技投入提升了工艺技术水平。如通过改造配料电子秤，提高了配料精度，克服因进口矿粉发运不平衡而使料比频繁变化的不利条件，稳定烧结矿质 量。360 m² 烧结机自 2008 年 6 月投产以来，优先保证产品质量达到高炉生产要求。北京地区焦化厂对干熄焦以外的自产焦炭实施低水分熄焦，降低了焦炭水分，并与技术研究院合作开展岩相配煤研究，指导生产配煤，稳定了焦炭强度，降低了配煤成本。总公司生产部加强雨季备料，为高炉雨季 保持较高的块矿比创造了条件。

3）首钢集团各炼铁厂通过加强筛分和精心配料，稳定入炉原燃料质量。其中，北京地区炼铁厂坚持控制质量严重超标的焦炭入炉比例不大于 25 %；迁钢公司炼铁分厂采取加强料场管理、控制 合适干焦配比、加强筛分及建立原燃料质量预警机制等措施，保证了入炉原燃料质量的稳定；首秦公司与物资供应公司配合，将供应焦炭厂商由 7 家减少为质量相对稳定、供应能力较大的 4 家，降低了焦炭品种和质量变化导致炉况波动的风险。同时，通过降低烧结矿 Al₂O₃ 含量、提高烧结矿强度、 加强块矿管理及选择灰分中 Al₂O₃ 含量低的喷吹煤种等技术措施，稳定入炉料质量。

稳定原燃料质量条件，提高精料水平，为高炉降低焦比提供保障。

2.3   改进高炉生产操作      

强化技术创新 在改进高炉生产操作、强化技术创新方面，主要进行了以下 4 项工作：

1）首钢技术研究院先后与有关单位、部门一起开展了喷吹煤优化、高炉大喷煤攻关试验、风口焦取样、烧结优化配矿及炼焦岩相配煤等研究课题，用于实践并取得预期效果。

2）通过加强北京地区、迁钢公司和首秦公司三地炼铁专业的沟通，在三地高炉技术月分析中加强对炉况趋势的分析、提出技术意见和建议的同时，加强原燃料质量分析和提出建议。

3）召开首钢炼铁技术研讨会，对过去一年首钢炼铁技术工作进行认真分析和研讨，总结原燃料质量下降后部分高炉波动或失常的原因和教训及迁钢高炉、北京地区 1 号高炉长期稳定顺行的经验。

4）统一思想，达成“技术精料”和高炉标准化操作的共识，明确保持高炉长期高水平顺稳的 工作方向。迁钢炼铁通过提高标准化操作水平和规范高炉的标准化操作，焦比长期低于 300 kg/t。

2.4   高炉基本操作制度的优化 北京地区和首秦公司的高炉通过应用下斜风口和定期更换上翘中缸等措施解决了风口中缸上翘的问题，并适当增加了风口长度，以利于吹透中心。在适宜的风速基础上，通过较大动能活跃炉 缸，提高煤气利用率，促进焦比降低。

2008 年 3 月北京地区 2 号高炉解决了边缘煤气圆周方向不均匀、中心煤气流不稳定的问题^[1]。 边缘煤气与中心煤气搭配合理，焦炭负荷由 4.0 增加到了 5.57。迁钢公司高炉矿角外推 3°，矿石批重得以突破，煤气利用率提高到 51.5% 以上。首秦公司通过调整高炉装料制度，使不同矿种在炉喉横断面的落点位置得到精准控制，通过保持合适的风口理论燃烧温度，在增加喷吹率的同时保持了炉缸的活跃，使高炉顺行^[2]。

通过采取降低烧结矿 Al₂O₃ 含量使渣中 Al₂O₃ 含量控制在 16.5% 以下、硅含量控制0.30% ～0.50%、铁水温度控制在1500℃以上等措施，高炉抵御外界条件变化的能力增强。

3     高炉生产及技术指标

由于焦炭质量下降，高炉生产稳定运行和技术经济指标受到不利影响，首钢集团入炉焦比 2007 年四季度-2008 年一季度间曾一度升高到 350 kg / t。通过上述各项措施，从 2008 年二季度开始在煤炭和焦炭质量下降的不利条件下，高炉抵御外界条件变化的能力增强，稳定性提高，技术经济指标 也得以改善，焦比指标在燃料比不升高的条件下呈稳步降低趋势（见图 6）。

4     结   语

高炉生产的主要任务和目的是一方面为炼钢提供合格的铁水，另一方面同时要尽可能多地降低焦比，充分利用能源和节约能源。首钢集团炼铁通过加强生产技术管理、改进高炉操作和技术创新等有效措施，不仅保证了为下道工序炼钢提供合格的铁水，而且成功地应对和克服了煤炭和焦炭市 场急剧变化导致焦比升高的不利影响，技术经济指标显著改善，焦比降低，达到了节能降耗的目的。

参考文献

1     马洪斌，王晓朋，陈军.首钢 2 号高炉风口频繁损坏的治理.炼铁，2008（4）：34-38

2     丁汝才，吴铿，周翔等.首秦 1 号高炉低燃料比操作实践.炼铁，2008（3）：25-27