刘极星  占世梅

(梅山钢铁公司炼铁厂 南京 210039)

梅钢五号高炉容积为4 070 m3,梅钢对高炉生产技术水平和经济效益的总要求是高产、 优质、长寿、环保，因此梅钢高炉在生产中一直致力于提高高炉利用系数。五号高炉近年来通过大风量、高富氧、高顶压等方法成功将高炉利用系数稳定在2.30 ~2.50 t/(m3·d)范围内。2020年12月开始梅钢五号高炉进入日产万吨生产模式,2021年1月尤为突出，创历史记录,利用系数达到了 2.489 t/(m3·d) 。

1  提高利用系数的途径分析

高炉利用系数等于冶炼强度除以焦比，因此冶炼强度越高,焦比越低，高炉利用系数就越高。但事实上，由于冶炼强度与焦比存在着一定的相关性，过高或过低的冶炼强度都会造成高炉煤气分布失常，利用率降低，导致焦比升高。因此提高高炉利用系数，—方面是通过采取高炉精料、提高风温、富氧喷煤和提高顶压等措施来改善高炉的冶炼条件，以实现高炉利用系数的提高;另一方面则是当高炉冶炼条件处于相对稳定或难以改善的情况下时，则需通过加强高炉操作，优化高炉操作制度，改善煤气与炉料之间的接触条件，使煤气的热能和化学能得到充分利用，提高煤气利用率，从而达到降低焦比,提高高炉利用系数的目的。 

2  提高利用系数采取的技术措施

2.1提高原燃料质量

精料是高炉取得先进生产技术经济指标的物质基础，只有在精料的基础上，才能稳定实施高风温、大风量、高富氧、大喷煤量和高压操作等强化高炉和降低焦比的技术措施。良好的高炉原燃料质量，对于高炉高产十分重要。表1列出的是梅钢近年来高炉使用的焦炭质量变化情况。 

焦炭固定碳含量保持在87%左右,灰分保持在12%以下，同时挥发份也保持在1.00%以下,反应性维持在22%左右，反应后强度稳定在68.5%以上的较好水平。从表1中可以看出总体梅钢自产干熄焦的质量保持稳定。 

表2列出的是近年来梅钢高炉使用烧结矿质量的变化情况。梅钢烧结矿全铁量保证在58%以上,FeO含量保证在8. 00% - 10. 00% ,同时为保证炉渣具有良好的流动性和脱硫能力，梅钢使用烧结矿目标R2 =1.86 ~2.00。为改善烧结矿的理化性能和维持炉渣中合理的镁铝比，烧结矿中MgO含量保持在1. 5%以下,Al2O3保持在2.0%以下。日常工作中加强对槽下筛分管理，减少粉末入炉,最大可能地改善料柱透气性。 

 2.2  探索上、下部操作制度

合理的布料矩阵能够匹配炉内边缘与中心两股气流,保证高炉稳定顺行的前提下最大限度地提高煤气利用率。在布料矩阵优化过程中，五号高炉结合十字测温各环温度数值、全炉温差和热负荷等参数变化进行布料档位的调整，从单一的发展边缘气流和发展中心气流，逐步形成固化发展两道气流的理念。2020年在进行中心加焦规律摸索的同时,也进行了下部鼓风动能对高炉顺行状况影响规律的探索，将 上、下部操作制度联系起来并形成以下认识。

2.2.1 探索合适的气流分布

随负荷增加,每批料装入的焦炭量减少,相对于中心，边缘矿焦比趋于降低。针对上述因素,采取了矿焦向外平移并增大平均角差的措施,对抑制边缘气流起到一定效果,但稳定性欠佳、崩滑料较多，并伴随炉体局部温度大幅度波动。通过不断摸索，逐步采取矿焦平退角度的装料制度，适当疏松边缘,使其边缘气流更加均匀稳定。通过使用一段时间后，边缘温度从85℃左右逐步下降到60℃左右，热负荷也逐步下降回归至正常水平。鼓风动能增加后，中心气流增强，但边缘温度仍有所下降且趋于均匀,边缘温度的降低有利于形成稳定的渣皮以达到保护冷却壁的目的。但值得指出的是煤气利用率下降明显,造成燃料消耗上升，因此在鼓风动能增加后，相应减少了中心焦量，同时适当控制边缘气流，达到了较为合理的气流分布。

2.2.2  探索合适的鼓风动能

随着高炉的不断强化和喷煤比的增加,高炉料柱矿焦比增大,其透气性下降,必然要求下部鼓风动能增大以发展中心，目前高炉风速已从开炉初期的210 m/s增加到现在的270 m/s左右，鼓风动能也提高到目前的160 kJ/s左右。高炉下部鼓风动能的增大，也要求其上部装料制度应作必要的调整,为煤气上升提供通道，使高炉上下部相适应。

2.3  提高炉顶压力缩小风口面积

高顶压操作是强化冶炼的重要措施。提高炉顶压力后,使炉内煤气流速降低，料柱阻力损失降低，使炉料容易下行，因而更有利于提高高炉利用系数。炉顶压力每提高0.01 MPa,可以增产3%。梅钢五号高炉采用并罐无料钟炉顶设备，并且采用减压阀组和发电透平机并联方式来控制顶压。2019年TRT机组改造之前，炉顶压力日常操作维持在200〜220 kPa。2020年五号高炉TRT改造完成后，逐渐将炉顶压力由220 kPa提高到260 kPa。高顶压操作为高炉加风创造条件，更为高炉增产创造机会。利用高炉休风时间缩小风口面积,以保证鼓风动能来活跃炉缸。

2.4  维护合理操作炉型

保持炉况长期稳定顺行, 必须维持合理的操作炉型。通过一段时间的摸索，总结出B2-S2断冷却壁合理温度的范围。当温度低于或高于合理值时,采取相应的上部制度,将其温度恢复至合理范围。

2.5  加强基础管理提高工序控制质量

2.5.1 加强技术管理

随着生产规模的快速扩大,大型高炉生产自动化、数字化水平的提高,有必要对年轻的高炉操作人员进行针对性的培训，培养对大高炉操作的认识，统一四班操作。定期开展工长间的技术和工作经验交流活动,相互取长补短,不断提高工长的操作技术水平，严肃工长的操作纪律，严格按照操作制度和标准作业，加强对应急预案的学习，增强工长操作的预见性,提高应对异常情况或突发事件的能力。

2.5.2 强化岗位作业管理

炉前岗位保证出渣系数≥0. 90%,出铁系数≥1. 10,铁口合格率≥99. 8%,减风堵口为零,及时出净渣铁，减少“渣憋风、铁憋料”现象的发生。加强风口点检。配管岗位对风口状况、焦炭活跃程度、风口圆周工作均匀性、渣皮脱落、插枪位置及煤股状况等进行严格监控,做到有问题及时发现并处理。职能组加强冷却制度及炉体热负荷管理。控制合适冷却强度,使炉体热负荷稳定在(8 000 -10 500) X10 mJ/h, 减少风口烧损。上料岗位加强原燃料入炉管理。严格槽位管理，避免入炉料二次粉化;强化筛网管理。提高筛分效果，将返焦、返矿等控制在要求范围内,减少入炉粉末。

2.6  降低高炉休慢风率

2.6.1 降低工艺休慢风率

通过加强高炉日常操作和管理, 稳定基本操作制度，充分运用炉喉十字测温、铜冷却壁温度检测、煤气在线分析、炉顶摄像等手段，及时调整操作制度,以适应炉外环境的变化,减少崩悬料等失常炉况发生，保持合理的操作炉型及炉况的长期稳定顺行，使工艺休慢风率降到最低水平。

2.6.2 重视炉况恢复

加快对高炉计划检修、炉况失常、设备影响等因素后的炉况快速恢复技术的研究开发和应用。通过采用快速恢复风量的操作方法，大大缩短炉况恢复周期，提高作业率，达到增产效果。 

3  结 论

通过对提高利用系数的措施探索后，从2020年12月开始利用系数得到了提升。2020年12月-2021年3月，高炉利用系数分别为2.328、2.489、2.302和2.401 t/（m3·d）。梅钢五号高炉为确保完成2021年全年平均利用系数大于2.39 t/（m3·d）的总体目标,特制定了分阶段的利用系数攻关目标,最终实现了高炉利用系数2.48 t/（m3·d）的宏伟目标。要想提高高炉利用系数并全面改善其它指标，必须采取提高冶炼强度和降低焦比并举的方针,而其基础是精料和高炉稳定顺行。此外，还应尽可能使用高风温，采用提高富氧鼓风，因此应大力改善原燃料条件。降低休慢风率及强化基础管理，提高工序控制质量是进一步提高利用系数的有效途径。针对目前五号高炉面临的生产压力，高炉工作者还要加大对提高利用系数的研究，努力实现以高炉利用系数为核心的技术经济指标的大幅度提升。