李建飞  普  松  杨  凯  张  龙  涂志国

（昆钢股份红河钢铁有限公司）

摘  要  对红钢3号高炉提高煤气利用率进行了总结，通过从原燃料质量管理、装料制度探索、操作管理三方面入手，使煤气利用率从2015年的40.57%提高到44.52%，2019年8月份完成燃料比545kg/t，突破了历史最好水平。

关键词  高炉  煤气利用率  原燃料  达产

1 概况

红钢3号高炉设计炉容1350m³，于2008年7月9日投产，煤气利用率长期维持在40%-41%之间，2015年3月6日停炉进行冶炼条件优化改造，2015年12月29日3号高炉结束检修点火投产以来，实现了高产、稳产，产量屡创新高，煤气利用率有所提高，但42.73%的指标与昆钢新区、本部6号高炉＞45%以上的煤气利用率还有很大差距。为了进一步挖掘潜力、降低生产成本，红钢3号高炉大胆地进行了一系列提高煤气利用率的尝试，从原燃料管理、炉前渣铁排放、操作制度等方面着手进行了系统的调整，通过上下部调剂相结合，提高了煤气利用率，实现了高产低耗。

2  原燃料条件

2.1  焦炭

红钢没有焦化厂，所用焦炭全部为外购焦炭。3号高炉自2015年12月29日投产以来，使用天能干熄焦、天能水熄焦、昆明干熄焦、昆明水熄焦、师宗83焦，受煤焦资源紧缺，首次实现在大高炉使用低品质的师宗80焦，使用比例高达20%，焦炭品种质量见表1。其主要特点是焦炭品种繁杂，品质参差不一，且单品种焦炭数量不足，造成频繁调整焦炭品种及使用比例，高炉炉况波动，操作炉型不易维护，煤气分布也出现变化，煤气利用率不高，各项技术经济指标难以进一步提升。

2.2  烧结矿

3号高炉用料结构为：65%烧结矿+30%球团矿+5%贵沙块矿或者为65%烧结矿+35%球团矿，其中球团矿为外购球，品种高达7种，还包括高钒钛的攀枝花一立球。烧结矿由三烧提供。其中TFe为52.01%，转鼓指数为78.0%，粒度＜10mm的烧结矿占27.58%（见表2、表3），三烧是红钢260m2烧结机，漏风率高，设备故障较多，停机频繁，加之红钢原料场缺乏堆取混匀功能，造成烧结矿质量波动较大，特别是进入5月份，在烧结矿中大比例使用贵沙矿后，贵沙矿是高结晶水褐铁矿，随着贵沙矿使用比例的提高，烧结矿转鼓强度下降，粒级组成变差，质量恶化严重。

3  历年主要技术指标

3号高炉于2015年3月6日停炉进行技改检修，停炉前送风系统管道多处发红、漏风、破损；由于有害元素含量高造成炉体上涨使风口大套严重变形，法兰螺栓断裂，炉体上涨造成风口中、小套变形上翘，导致初始煤气流不稳定，送风装置变形严重吹管经常出现烧穿事故，同时炉体上涨导致炉顶上升管与炉壳连接处拉裂现象逐步频繁，炉顶煤气下降管中部开裂漏风时有发生，高炉被迫频繁减风或休风处理，高炉操作较为被动，频繁休慢风，各项技术经济指标完成较差。由此可以得出，高炉长周期稳定顺行是降低燃料消耗、降低生产成本的先决条件，没有顺行，一切降低消耗、优化指标都是空谈。

4  操作优化

4.1  原燃料的管理

稳定的原燃料条件是高炉调剂的基础。针对3号高炉原燃料波动大等不利因素，需对入炉原燃料进行监控。无论是从外部组织还是炉内操作上，改善炉内透气性都是首要目标。加强原燃料的筛分，减少入炉粉末是完成该目标的第一步，主要是改变上部透气性。针对原燃料条件复杂多变的情况，制定了一系列原料管理办法。

（1）及时掌握原燃料变化情况，通过ERP查看及时了解进厂原燃料情况，包括质量及数量，通过计算，大概掌握进入高炉的时间，为高炉调整提前做好准备。

（2）做好高炉料仓管理工作，进入高炉料仓的原料严格按高炉要求供料，不得混仓，烧结矿根据碱度高低实行分仓装入，高炉通过计算搭配使用。实行半仓供料制度，工长每3个小时对所有矿仓仓位进行实际测量，仓位下降2.0米必须立即供料。防止料仓过空供料造成原料破碎加剧。

（3）对所有料仓的节流阀进行控制，节流阀必须控制在刚能满足上料的最小开度。

（4）炼铁厂综合管理部每天做一次槽下筛分，抽查高炉入炉粉末量，若入炉粉末超过规定就立即要求整改，直到达到标准为止，对每天的返焦量、返矿量以及使用的焦末量进行统计，通过对比判断入炉粉末量。

（5）加强开、停机料及废品的管理。炼铁厂调度室记录开、停机时间并监督烧结厂将开、停机料以及废品料供入高炉槽下废品仓，高炉根据炉况适当搭配使用。

（6）做好槽下筛子的维护管理工作，建立台账，筛子做到定期更换。

（7）高炉工长每班最少查看原料两次，了解焦炭水分、粒度、粉末情况,烧结矿粒度、节流阀开度等情况当发现质量波动大时，必须相应做出调整。

4.2  装料制度的调整

装料制度的根本就是控制焦炭及矿石的批重、焦炭及矿石在炉内的落点，从而获得合理的料面形状及矿焦比分布，使整个料柱特别是软熔带具有良好的透气性，使风口前生成的CO与矿石有良好的接触条件，从而促进炉况顺行、提高煤气利用率。

不同的原燃料水平应有与其相对应合适的装料制度和送风制度，装料制度决定了炉料在炉喉径向的分布和纵向的厚度。为了获得更合理的煤气流分布，3号高炉在布料矩阵选择上稳定适当的料层厚度同时兼顾顺行与煤气热能利用，采取逐步发展边缘的布料矩阵由过渡到 并长期保持稳定，见表4。实践证明在原燃料条件变差以后，3号高炉采取适当发展边缘的布料矩阵取得不错冶炼效果，炉况保持长周期稳定顺行，8月份实现煤气利用率44.52%，完成燃料比545kg/t的历史最好指标。

4.3  渣铁排放工作

为防止因为炉外渣铁排放不净导致炉内憋风的现象，对此成立了3号高炉渣铁排放攻关小组，采取了以下措施，取得了较好的效果。

（1）增加出铁次数，3号高炉设计有两个铁口一个渣口，放上渣设备的烧损风险较大，加上受环境的限制，放上渣难度较大。随着品位下降，渣量的增大，对铁路线进行改造后，采用平行出铁、零间隔出铁以及增加出铁次数的方式减少憋风，使高炉随时处于一种渣铁排放状态。出铁次数由原来的每天13炉增加到每天15炉以上。

（2）提高对罐准点率、缩短出铁间隔时间，按出铁间隔时间小于30分钟组织。

（3）稳定打泥量，提高炉门深度，按炉门深度大于2.6米组织。

（4）由于铁罐晚点或其他原因大量积渣铁时采取平行出铁等手段确保排净渣铁。

4.4  提高炉顶压力

炉顶压力提高后煤气在炉内的停留时间延长，提高煤气利用率，降低入炉燃料比，炉顶压力每提高10kPa，燃料比降低0.3%-0.5%。但也不是炉顶压力越高越好，除了设备因素以外过高的顶压会造成风压上升最终造成风速和鼓风动能下降，因此红钢3号高炉的顶压调剂应以保证适宜的风速和鼓风动能为原则。另外提高炉顶压力有利于稳定煤气流，有利于高炉稳定顺行。2016年炉顶压力逐渐由2015年的0.160MPa提高到0.170MPa。

4.5  炉型管理

红钢3号高炉开炉以来，按软水温差5.5-6.5℃进行控制，根据温差范围严格控制进水温度，对出现的异常情况要及时分析原因，采取措施处理。软水进水温一旦提高，会造成水温差过高，加之炉缸与炉腹衔接的环带曾经发生过炉壳发红、烧穿的情况，5月份对冷却板壁结合的薄弱处实施了压入硬质泥浆修补炉衬的措施并保持炉壳喷淋水冷却，对维持合理的操作炉型起到了积极的作用。在后续的生产组织中，根据高炉的生产状况进一步优化造渣制度、装料制度、热制度以及送风制度，确保高炉的安全生产，优化各项技术经济指标。

低硅冶炼是先进大型高炉普遍采用的手段。低硅不低热，有利渣铁排放、高炉顺行，也有利于降低燃料消耗。8月份，生铁含硅0.41%，铁水温度1469℃，保证了炉缸活跃程度。

4.6  量化操作参数，规范操作行为

为了确保炉况长周期稳定顺行，3号高炉制定了严格的操作方针：保证高炉全风口作业，稳定风温水平，t≥1190℃，风速控制＞200m/s，理论燃烧温度控制2280-2380℃，在现有条件下吃完剩余氧气，尽力提高富氧率，炉体水温差按5.5℃～6.5℃控制，发现渣皮大面积脱落及时加净焦，并调轻焦炭负荷，调剂幅度视当时炉温走势而定。炉渣碱度1.10-1.13倍，生铁含硅控制0.30～0.45％，铁水温度≥1450℃；炉顶压力≥0.165MPa等。

5  效果

通过上述各种强化原燃料预处理技术手段与管理进步，有效提升了入炉原燃料质量。通过优化操作制度与管理进步实现了高炉各参数在新的生产条件下新的协调发展，在外部条件变差的情况下，高炉实现长周期稳定顺行，煤气利用率提高到44.52%。

由实际生产数据作出煤气利用率和燃料比的变化关系图1，从图中可以看出在煤气利用率从40%升高到41%时，燃料比下降8.707kg/t，从41%升高到42%，燃料比下降8.038kg/t，从42%升高到43%，燃料比下降7.370kg/t，可以看出随着煤气利用率升高，对燃料比影响逐步下降。

6  结语

降低燃料比是高炉工作者一个长期努力的方向。目前矿石品位不高，渣量大，致使软熔带透气性较差，高炉接受大喷煤的能力差，严重影响了燃料比的降低。3号高炉的实践表明：

（1）原料管理是高炉稳定顺行的基础，必须引起足够重视；

（2）做好基础性管理工作，强化炉前渣铁及时排净减少炉内憋风，加强设备点检维护，提高设备运行性能等有利于稳定煤气流，提高高炉抗风险能力，对保持高炉长周期稳定顺行提供有力保障；

（3）抓住高炉自身特点以及原燃料条件，制定适合本高炉特点的操作方针，是保持高炉长期顺行和强化的关键，3号高炉目前的操作制度与当前的原料条件、炉型相对较匹配；

（4）提高煤气利用率的先决条件是维持高炉的稳定顺行，没有顺行就无法真正做到提高煤气利用率降低燃料消耗；

（5）操作管理要量化参数，更要连续性的生产过程控制。

7  参考文献

[1]  周传典. 高炉炼铁工艺生产技术手册[M]. 北京：北京冶金工业出版社，2008.11-13、217-389.

[2]  张殿有主编.高炉冶炼操作技术[M]. 北京. 冶金工业出版社，2006.

[3]  朱仁良，等.宝钢大型高炉操作与管理[M].北京.冶金工业出版社，2015.9

[4]  刘云彩. 高炉布料规律[M]. 北京：北京冶金工业出版社，2005.24-38.

[5]  朱仁君，李荣壬. 宝钢炼铁系统技术进步[J]. 炼铁，1999，18(3)，1-4.

[6]  王筱留，张建良. 高炉炼铁的几个生产技术问题的探讨[N] .世界金属导报，2010年1 月5日第010版.

[7]  刘琦. 论中小型高炉低硅冶炼. 炼铁，2005，24（1）：19.