79重钢四高炉提高煤比实践【摘 要】重钢四高炉在对喷煤系统进行扩大能力改造的基础上，通过精料、高风温、高顶压、提高烟煤配比和鼓风富氧率、优化高炉上下部操作制度等措施，改善了高炉料柱的透气、透液性能和煤粉喷吹条件，保证了煤比的提高。【关键词】喷煤系统 改造 煤比 提高1.前言重钢四高炉(1350m 3)采用陶瓷杯炉缸、薄壁炉衬、串罐式无钟炉顶和无渣口双出铁场设计以及三座顶燃式热风炉和干法布袋煤气除尘系统。喷煤系统采用N 2浓相输送技术，一组喷吹罐向三座高炉喷吹的工艺形式，各高炉的喷煤总量控制由设在各自喷吹主管上的煤粉流量调节阀来调节。自2006年3月投产以来，为缓解公司供焦紧张的局面，四高炉通过对喷煤系统进行扩大能力改造、提高高炉原燃料质量、改善高炉喷吹条件等措施，使得高炉煤比大幅度提升，焦比显著下降，高炉技术经济指标逐年得到改善，见图1。图1 2006年2009年煤比、焦比及利用系数指标2.喷煤系统的改造重钢喷煤系统于2001年11月建成，采用直接喷吹方式，制粉系统采用中速磨负压制粉，喷吹系统采用N 2浓相输送、双罐并列、喷吹主管加分配器等技术，其规模是按照高炉总容积为2440 m 3（1座1200m3、2座620 m 3）的规模设计的。2006年新四高炉(1350m 3)搬迁投产后，由于喷吹距离增长，落差增大，弯道也明显增多，导致输煤管道阻损增大，而且新四高炉比原四高炉热风压力要高，炉容大一倍多，因此老四高炉的喷煤装置已不能满足新四高炉的需要，必须对其进行扩大能力改造。2006年2008年重钢对原喷煤系统进行了改造和调试，包括：在四高炉的喷吹管线上再增加一个补偿气以可以在较大范围内改变流量，并且可以破坏生成的料栓，实现远距离输煤；对各个高炉喷吹系统的相应参数进行调整，减少煤流波动；增大四高炉喷煤主管道的直径，对喷吹主管进行保温改造；更换喷吹罐流化装置；加强对喷煤系统设备的维护及维修工作等，使四高炉的喷煤能力由原来的70kg/t提高到现在的125kg/t。3.精料精料是高炉炼铁生产的基础，也是提高喷煤量的前提条件。随着煤比的提高，炉内矿焦比也随着升高，高炉顺行对原燃料质量的要求也就更高。3.1 改善烧结矿质量3.1.1 提高烧结矿品位，减少成分波动近年来，高炉炉料价格呈突飞猛涨趋势，基于成本因素，重钢来料质量波动较大。为满足高炉生产需求，烧结厂与炼铁厂、原料处等相关单位紧密协作，加强了对入厂原料质量的检测，并通过抓好对混匀料场的管理，优化烧结工艺，使烧结矿的品位在近两年里仍得到逐步提高，Tfe和碱度的稳定率也维持在较高水平，见表1。表1 烧结矿的Tfe含量以及Tfe和碱度的稳定率年份 2006年 2007年 2008年 2009年烧结矿Tfe/% 55.29 53.96 54.16 54.92烧结矿TFe0.5/% 89.24 91.32 94.54 92.65烧结矿碱度0.08/% 90.05 92.67 92.79 92.672.361 2.479 2.593 2.62861108 123 120478427 412 4143504004505000501001502006年 2007年 2008年 2009年高 炉 利 用 系 数/(t/m3.d)喷 煤 比 /(Kg/t)入 炉 焦 比/(Kg/t)803.1.2 提高烧结矿强度，改善粒度组成烧结矿强度对高炉料柱，特别是高炉上部块状带的透气性影响较大。通过适当提高碱度以增加烧结矿中呈针状和树枝状交织结构的铁酸钙粘结相，从而增强了烧结矿的强度（表2） ，粒度组成也更趋均匀、合理，其中2510mm粒度的比例明显增加，由2006年的34.22%增加到2009年的50.07%，见图2。表2 烧结矿的碱度和强度年份 2006年 2007年 2008年 2009年碱度 1.80 1.83 1.87 1.89转鼓指数（6.3mm）/% 74.9 75.7 76.3 76.5筛分指数（5mm）/% 6.02 5.70 5.81 5.74图2 2006年2009年烧结矿的粒度组成3.1.3 加强槽下筛分，减少入炉粉末四高炉近几年来对高炉槽下筛分系统陆续进行了改造，通过调整料仓闸门开度，降低给料机倾角，减小给料机给料速度以减薄振动筛的料层厚度，提高筛分效率，并加强槽下原料筛分管理，做好清筛工作，大大减少了烧结矿入炉的末子量，由2006年的2.65%减少到2009年的1.47%，入炉焦炭小于10mm的粉末近几年也保持了较低的水平，见图3。图3 2006年2009年烧结矿、焦碳的入炉末子量3.2 优化高炉炉料结构经过大量的生产实践表明，高炉合理的炉料结构为高碱度烧结矿配加少量的球团或高品位的块矿。重钢近年来炉料结构一直采用以高碱度烧结矿为主，配加部分自产球团或进口球团以及澳块矿或焙烧过后的国内矿，熟料率一直保持在90%以上，保证了高炉原料具有良好的冶金物化性能，见表3。表3 2006年2009年7月高炉炉料结构年份 烧结矿/% 球团矿/% 熟料率/% 入炉矿品位/% 渣铁比/（t/t)2006年 82.21 12.66 94.87 56.13 0.4092007年 80.26 11.7 91.96 55.32 0.4412008年 78.38 14.79 93.17 55.47 0.4122009年 81.16 12.25 93.41 55.71 0.4103.3 稳定焦碳质量重钢炼焦煤资源主要以重庆周边煤矿资源为主，再采购部分贵州、四川等地的炼焦煤作补充。近年来，由于焦煤资源紧张，重钢不得不大量使用小煤窑的煤，引起焦炭质量大幅波动。为确保焦炭的质量，0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 2006年 2007年 2008年 2006年 40mm 40-25mm25-16mm 16-10mm10-5mm 5mm2.65%1.72% 1.64% 1.47%0.57% 0.32% 0.34% 0.35%0.00%0.50%1.00%1.50%2.00%2.50%3.00%2006年 2007年 2008年 2009年烧 结 矿 5mm 焦 炭 10mm81特别是焦碳强度，重钢通过选择煤种、优化配煤结构、调整结焦时间等方法，确保了焦碳冷强度M40和M10的稳定，见表4。表4 2006年2009年焦炭质量年份 固定C/% 灰分/% 水分/% 挥发份/% S/% M40/% M10/%2006年 84.54 13.50 3.14 2.11 0.90 79.77 7.482007年 84.29 13.70 3.46 2.09 0.91 79.99 7.402008年 84.19 13.71 3.88 2.43 0.94 80.18 7.442009年 83.83 13.67 3.73 2.70 0.95 80.22 7.714.改善高炉喷吹条件4.1 提高烟煤配比高炉喷吹无烟煤，置换比高，安全性较好，然而燃烧性较差，使煤比难以提高,而烟煤挥发份高，可改善煤粉的燃烧性能，同时烟煤质软，可磨性好,因此高炉一般采用烟煤与无烟煤混喷方式。重钢目前所使用的烟煤为宣汉福碌煤矿的煤，无烟煤采用的是贵州马临煤矿的煤，其化学分析见表5，烟煤配比从最初的20提高到了目前的45，提高了喷吹煤的可燃性。表5 重钢目前所使用的煤的化学分析煤种 C/% 灰份/% S/% 水份/% 挥发份/%烟煤 71.63 11.62 0.43 7.6 16.75无烟煤 79.42 12.76 0.82 7.1 7.824.2 提高风温和富氧率提高风温和富氧率可以补偿喷煤后风口前理论燃烧温度的降低，有助于高炉喷煤。四高炉通过优化热风炉操作程序，提高拱顶温度，并在2007年通过引入转炉煤气以提高煤气热值，在操作中坚持“定温调煤”的操作方针，用尽风温，风温水平逐年呈上升趋势，并适度富氧，见图4。图 4 2006 年2009 年风温、富氧率4.3 提高炉顶压力提高炉顶煤气压力,能减小煤气流速,延长煤粉在炉内燃烧时间,从而提高煤粉燃烧率，并由于煤气流速的降低，降低了煤气压差，有利于高炉炉况的顺行。同时高顶压还压缩了炉内煤气体积，削弱因大喷煤导致炉腹煤气体积增加而不利于炉况稳定的影响。从图5可以看出，四高炉通过调节煤气系统中的高压阀组，炉顶压力有明显提高，由2006年的149kPa增加到2009年的159kPa。图5 2006年2009年炉顶压力4.4 优化上、下部操作制度11051160 1175 117600.60.91 0.8600.20.40.60.8110501100115012002006年 2007年 2008年 2009年富氧率/%风温/OC炉 顶 压 力 (kpa)1401451501551602006年 2007年 2008年 2009年82开炉以来， 四高炉就对上、下部操作制度进行不断优化,特别是对上部多环布料规律进行探索。投产初期，高炉布料制度为矿焦五环，前三环同角，后两环焦炭靠中心分布，总圈数为1012圈。随着煤比的增加，矿焦比增大，高炉料柱的透气性降低，导致炉况时有憋风难行出现。四高炉一方面在稳定矿角差和焦角差以利于形成比较稳定的矿焦平台的基础上，逐步增大矿焦角，让矿焦平台朝炉墙方向移动，使料面呈边沿平台、中心“锅底”的形状，另一方面逐步增大矿批，控制中心无矿区焦炭在30%左右，从而稳定中心气流。同时在下部调节上，通过调整风口布局，逐步增大鼓风动能，风速由开炉初期的185m/s增加到现在的200m/s左右，鼓风动能也提高到目前的100kJ的水平，从而使高炉上下部相适应。4.5 降低休慢风率，实现广喷均喷为提高高炉喷煤的稳定性，四高炉加强设备维护，努力降低休慢风率，特别加强了对风口喷枪的巡回检查工作，发现堵枪及时处理，减少喷煤管道的堵塞次数，并严格控制插枪深度以减少煤粉对风口的磨损，在高炉正常情况下,保证风口全部插枪送煤，实现广喷均喷和连续喷吹。4.6 加强炉前管理由于四高炉未设渣口，加上原燃料条件又不是太好，高炉渣量大，运输又受铁罐线单头的限制，不能实现无间隔的放铁，造成高炉出铁前经常性的炉内憋风，严重影响到高炉炉况的正常稳定。为此，四高炉将放铁次数由13炉/天增加到15炉/天，并加强炉前管理，要求及时出净渣铁，使炉缸能腾出空间以缓解大喷煤后煤气量增加对炉况顺行的影响，大大减少了铁前憋风现象。5.存在的问题及今后努力的方向5.1 重钢喷煤由于采用“一喷三” 的工艺形式，有时会出现高炉煤量不稳定状况，特别是煤量接近设备能力上限时尤为突出，使高炉操作难度加大；5.2 通过对喷煤系统的扩大能力改造，提高了喷煤系统向高炉的输煤能力，但由于制粉能力的限制，制约了四高炉煤比的进一步提高；5.3 目前重钢原燃料条件与其它企业相比还不是很好，特别是焦碳灰硫份较高，强度差，质量不稳定，不利于高炉喷煤；5.4 重钢喷吹煤的挥发份不到15，灰份也较高，烟煤配比和煤粉质量都有待进一步的提高；5.5 由于煤粉不可能100%在风口燃烧完全，有相当部分要参与炉内反应，目前还缺乏对煤粉的反应性应有的关注。5.6 重钢四高炉煤气利用率仅为45%左右，还需进一步摸索高煤比条件下的操作制度以提高煤气利用率，降低综合能耗。6.结语高炉喷煤既要考虑高炉的接受能力，又要考虑喷吹煤粉的利用效果。重钢四高炉在对喷煤系统进行扩大能力改造的基础之上，一方面通过提高高炉原燃料质量以改善高炉料柱的透气、透液性能，消除喷煤后煤气体积增大对高炉顺行的不利影响；另一方面则通过提高烟煤配比、顶压、风温和富氧率以及优化高炉上、下部操作制度等措施，改善煤粉喷吹条件，从而实现了煤比的提高。