李海斌， 高志军， 吕国明
（山西建龙实业有限公司， 山西 运城 043801）
摘 要：分析山西建龙实业有限公司 5 号炉提高烟煤比例的意义，叙述提高烟煤比例的措施，并通过加强高炉炉缸状态预判和处理、强化炉前出铁管理及设备管理、实施技改优化，使作业率大大提高，最终使高炉指标得到优化，降低了生铁成本。生产实践证明，铁前低成本管控措施得当，实践成果可供同类型企业借鉴，且后续还将持续研究高炉降本、降耗途径。
关键词：降本；提高；烟煤比例；快速恢复；出铁；休风率
0 引言
山西建龙实业有限公司 5 号炉炉容 1 080 m3 ，南北双铁口，公司结合市场情况与北京科技大学合作，于 2022 年 2 月 15 日开展 10 号炉提高烟煤比例（55%→60%→65%→75%→80%→100%）试验，取得了成功，并在 5 号炉进行同步推广，效果达到预期值。通过加强高炉炉缸状态预判和处理、强化炉前出铁管理、强化设备管理、实施技改优化，使生产作业率提高，高炉指标得到优化，生铁成本有效降低，控制措施得当，可供同类型企业借鉴。
1 提高烟煤比例效益
国内煤炭资源的分布情况：烟煤占 73.3%，无烟煤占 7.9%，褐煤占 6.8%，其他煤种占 11.6%。随着高炉喷吹无烟煤资源日趋紧张，烟煤与无烟煤差价明显。截至 2022 年 7 月，烟煤平均价格为 1 517.2 元 /t，无烟煤价格 1 805.4 元 /t，平均相差 288 元 /t，最高差价达 729 元 /t。经测算，当烟煤与无烟煤价差达到110 元 /t 时，提高烟煤比例，有利于降低铁水成本；但因烟煤存在挥发性高、爆炸性强、着火点低、易引发安全事故的特点，成为行业内部限制烟煤比例提高的关键制约因素。对此，山西建龙与北京科技大学于 2021年 6 月签订了全烟煤高效安全喷吹技术项目合同，于2022 年 2 月开始进行提高烟煤比例试验，3 月时 10号炉烟煤比例达到 100%，并保持基本稳定，实现全烟煤安全喷吹。
1.1 喷煤系统风险点梳理及管控措施
实施全烟煤喷吹前，重点针对高挥发分烟煤易着火、爆炸的特点，分析可能出现的问题并制订相应的风险管控措施 9 项，同时针对可能出现的设备管道磨损、磨机产能降低对生产的影响、设备存在的安全隐患，梳理相应的措施及改造项目总计 20 项，并推进措施的有效执行，具体如表 1 所示。
1.2 烟煤比例提升试验过程
全烟煤喷吹前，通过论证和制订详细的提升方案，确定在 10 号高炉进行全喷烟煤试验。试验共分四个阶段，将烟煤比例由 55%逐步提高到 100%，按照全烟煤喷吹计划，于 2022 年 2 月 15 日开始提高烟煤比例，第一步将烟煤比例由 55%直接提到 70%，随后按照每周 10%幅度增加比例，3 月 7 日烟煤比例提高到100%，试验成功；4 月 11 日受疫情和库存影响，烟煤比例由 100%退到 85%。
1.3 根据 10 号炉试验情况，陆续提升各高炉烟煤比例
从 2022 年 2 月 22 日开始，对 1 号、5 号、6 号、8号高炉开展提烟煤比例操作，第一步由 55%提高到60%，随着喷煤系统设备改造和新磨机投产，3 月 7 日烟煤比例提高到 65%，4 月 11 日受疫情和库存影响，烟煤比例退到 50%，4 月 15 日恢复到 65%，4 月 30 日提高到 70%，5 月 12 日提高到 75%并保持稳定，受烟煤性价比影响，烟煤比例未再继续提高，7 月 2 日起烟煤性价比低于无烟煤，烟煤比例逐步退到 30%，近期随烟煤价格降低，性价比提升，烟煤比例逐步提高到 40%，到 9 月份烟煤比例逐步提到 65%。
1.4 烟煤比例提升注意事项和效益
1）开展全烟煤喷吹，通过操作制粉系统和严格控制检修过程，可实现系统安全、稳定运行；
2）10 号高炉在全烟煤试验期间，烟煤比例达到100%，但气流不太稳定，风温、煤比偏低，实验效果欠佳，其他高炉的烟煤比例提升到 75%，因各变化因素、操作调剂和总结比较充分，高炉炉况、气流可控；
3）烟煤比例提升期间，需综合考虑烟煤价格与煤焦、烟煤无烟煤置换比的关系，以保证高比例烟煤喷吹的经济性；烟煤的选择应在保证高性价比的前提下，尽量选择热值高的烟煤，不同烟煤的安全性存在差异，使用前必须确认好；
4）效益：烟煤比例由 55%提高到 75%，价差在288 元 /t 和 702.9 元 /t 的情况下，吨铁成本分别降低9.41 元 /t 和 26.02 元 /t。
2 持续把控炉缸状态，出现异常情况时果断采取措施
2.1 分析炉缸状态
2.1.1 炉缸堆积
5 号炉炉底 5.698 m 温度持续下行，炉缸逐步堆积（见图 1）。
从 7 月下旬开始，一直到 9 月初，根据高炉炉况需求，从 6 号高炉协调 B 炮泥给 5 号高炉北场使用，在短时间内可改善北场出铁，但因 B 炮泥主要供应 6号炉使用，给 5 号北场使用 B 炮泥并不连贯，以及南场铁口出铁情况持续未改善，影响出铁质量，铁次很难保证，出铁时间长短不一，且出铁不匀，出铁量少时在 120 t 左右，多则达到 360 t 左右，出铁次数最高达20 次，19 次常态化，严重影响了出铁正点率和铁量差，高炉出铁效果没有从根本上得到改善，高炉风持续加不上，炉底温度持续下降，从 8 月初到 9 月初，炉底温度由 538 ℃下降到 505 ℃。到 8 月下旬，决定给5 号高炉单独采购炮泥，截至 8 月 31 日，给 5 号高炉单采试验炮泥陆续到厂，南场试验开始。
2.1.2 其他原因
1）市场变化、变料影响：根据 7 月 15 日市场情况变化，决定对高炉进行限产，对冶强进行控制；最大幅度降低原燃料库存量，烧结变料频繁，有时烧结日变料到达 3~4 次，入厂焦炭质量下降，库存量低，高炉变焦炭品种、配比较多，主流焦炭结构不稳定，发生较大变化。
2）气温影响：从 8 月 30 日开始，气温由 36~37 ℃开始下降到 25~26 ℃，高炉进水温度由 32~33 ℃降到27~28 ℃，进水温度相对降低了 4~5 ℃，炉底温度下降较快。为提高降本增效幅度，加强低 Si 炉温控制，9 月 1—3 日，炉温以 0.20%~0.30%比例增加，炉底温度下降明显，最低为 505 ℃；9 月 3—5 日采取配加蛇纹石 200 kg/ 批，炉底温度逐步上升至 510 ℃。
3）炉龄影响：5 号炉炉龄有 22 年，其中 2018 年 1月 11 日中修复产（炉缸未动），炉缸铁口泥包侵蚀较其他高炉严重（南场特别突出），炮泥消耗多，铁口难维护。
2.2 合理搭配风速与熔剂料进行炉况调剂
9 月 3—5 日配加蛇纹石 200 kg/ 批，炉底温度由505 ℃逐步上升至 510 ℃，初见效果；从 9 月 6 日开始，为加大高炉降本增效幅度，提升煤比（155 kg/t→160 kg/t），将块矿配比增加到 8%，提高风压（410 kPa→415 kPa），高炉出现 2 次难行，炉底温度下降。于 9 月7 日 07：00 白班配加蛇纹石 200 kg/ 批，后续增加到300 kg/ 批，16：50 配加锰矿 500 kg/ 批，后续增加到600 kg/ 批，后进行洗炉，炉底温度逐步上升，截至 9月 9 日，炉底温度上升到 516.1 ℃，相对 9 月 7 日上升 6 ℃，初见效果。但是熔剂料用量增加后，渣铁比发生变化，具体情况如下页表 2 所示。
由表 2 可以看出，相较正常配料，渣铁比增加12~23 kg/t，下部透气性降低，渣量过大，产生液泛[1]， 会恶化下部透气性及发生炉缸堆积，使鼓风动能增加，需要较大的风速。9 月 7 日—9 日风压加到 380～390 kPa 后，高炉煤气量相对初始煤气量有所增加，但风速为 217 m/s，较正常风速 251 m/s 低，鼓风吹向中心穿透力减弱、边缘煤气增加，持续提高冶炼强度，边缘煤气量增加，造成边缘上升煤气流通路不畅，恶化下部透气性，出现炉况难行悬料。
9 月 9 日 16：30—16：48 休风，堵 4 个风口（4 号、8 号、14 号、18 号），提高风速，增加鼓风动能，以及复风后停用蛇纹石，保留锰矿 600 kg/ 批，渣铁比降低，相对正常配料只增加 3～8 kg/t。加风恢复过程，风速维持在 240~250 m/s，炉况恢复顺利，截至 9 月 10 日13：00，风压 405 kPa，风量 3 035 m3 /min，炉况顺行，达到全风水平，炉况持续稳定顺行；14：30 风口全开，炉底温度上升至 521 ℃，中班时停用第 46 批锰矿。
2.3 抓好炉前出铁管理
针对 5 号炉高炉南场情况，公司采取南场炮泥单采区别对待，北场持续用 B 炮泥，优先保北场，使炉缸渣铁出净，保持炉况持续稳定顺行，抓好操作细节：
1）规范炉前操作，稳定打泥量，避免长期超深铁口操作。
2）发现铁口漏铁时及时堵上铁口，具备出铁条件后及时出铁，可适当减风。重新打泥时，要减少打泥量，增大打泥压力，降低打泥速度，分 3~5 次打泥，通过分次打泥，使新进入的泥充分填充到前段泥包裂纹中，用物理的方式减少漏铁。
3）管控稳定炮泥质量。由于炮泥采用优质高纯原料，并以碳质原料为结合剂，其耐铁渣侵蚀性能比有水炮泥时大大提高，可以适当延长铁口出铁时间，降低出铁次数。
4）定期校正设备运行参数，包括压力、水平位置、角度、吐泥速度等。根据设备状况、渣铁成分检测、高炉炉料参数等配制满足生产需要的炮泥。每新批次备品备件、炮泥到现场后优先使用，能够满足现场使用要求后再进行批次消耗，确保跑泥质量稳定，铁口顺行。
5）及时关注高炉透液性，避免高炉长期透液性差，环流过急时的泥炮操作方式，控制铁口通道，缓步调整泥包大小，稳定炉墙与泥包结合，避免铁口通道及深度的急剧变化。
6）做好设备点检，关注备件质量，发现问题后及时进行维修调整，特别是在试运转时，多观察设备运行状况，避免因设备异常造成开口困难而形成反复影响的恶性循环[2]。
高炉日出铁次数 16 次，较前期下降 2~3 次，为高炉炉况持续稳定、降耗创造良好外围条件。高炉指标大有改善：炉温稳定率从 64.37%提到 90.75%，提高了26.38%；一级品率从 66.04%提到 74.70%，提高了8.66%；煤比从 140.51 kg/t 提到 153.02 kg/t，增加12.51 kg/t；燃料比从 525.63 kg/t 降到 521.41 kg/t，降低4.22 kg/t，铁水成本降低 17.89 元 /t。
3 加强设备管理，降低休风率
明确职责，建立操作人员、点检作业区人员岗位巡检的设备点检制度，及时发现、消除事故隐患，各岗位巡检人员均配备红外线测温枪，有效地保证了电机、高温管道的安全使用[3]。积极发挥大家主观能动性，对设备进行技改创新，如在直吹管后端下面用铁棍加以支撑（见图 2），由于送风系统长时间处于高温、高压状态，热受力发生变化，可减缓吹管下沉、前端接触不严而造成跑风现象，减少休风。设备的休风率大幅降低，从 4—6 月的 0.49%降低到现在的 0.20%，降低了 0.29%，为生产降本增效创造了良好条件，并起到了关键的保驾护航作用。
4 经验总结
山西建龙实业有限公司领导、技术中心、供应处、炼铁总厂充分结合市场变化、外界原料条件以及 5 号炉自身装备水平，通过操作思路的灵活转变，不断探索降低铁水成本途径和措施。
4.1 提高烟煤比例
根据市场变化，发掘新的烟煤资源，优化主流焦炭结构，提高烟煤比例，将其持续达到 75%以上。
4.2 关注炉缸状态
要及时关注炉缸状态，发生异常情况时，要果断采取相应措施，确保炉况持续稳定。
1）结合高炉炉缸实际状态，有计划排碱（2~3 班）。炉渣碱度比基准碱度降低0.03~0.04，渣中镁铝质量比按照 0.70~0.75 控制，选择蛇纹石配比量。
2）采取用蛇纹石、锰矿相结合洗炉。按照炉渣碱度R2=1.10~1.15 及料制进行微调；渣中镁铝质量比按照 0.65～0.70 控制，选择蛇纹石配比量；铁水w（Mn）=0.70%~0.90%，选择锰矿配比量，将富氧控制在 6 000～7 000 m3 /h。
3）采用轻负荷操作，煤比 120 kg/t±5 kg/t，w（Si）= 0.40%~0.60%，w（S）=0.025%~0.045%，以物理热≥ 1 490～1 500 ℃为准，密切关注渣衬变化，出现异常情况时果断采取控氧、减风，确保热量充沛。
4）洗炉过程出现炉况波动、悬料、崩料，造成冶炼强度持续降低，此时果断采取休风，堵 4 个风口，提高风速，增加鼓风动能，并结合实际情况，适当降低熔剂用量。
4.3 持续改善炮泥质量
持续改善炮泥质量，为高炉持续稳定、全风创造条件。具体为：加快南场试验炮泥工作，持续改进炮泥质量，铁口合格率达到 80%，保持出铁时间≥60~70 min，出铁均衡；全天出铁次数维持在 15~16次，减少炮泥消耗，降低高炉成本，为炉况持续稳定创造条件。
4.4 加强设备管理
加强设备管理，挖掘其中潜力，不断进行技改创新，提高设备的作业率，为生产的降本增效做好保驾护航。
参考文献
[1] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2005.
[2] 程国存，郑旭，郑义勍，等.高炉出铁铁口难开原因分析与处理[EB/OL].（2022-04-01）[2022-09-20].https://mp.weixin.qq.com/s/ rSbDPzgrDoMgKkxoXO9ffQ.
[3] 潘积国，安秀伟,刘立华，等.青岛特钢 2 号高炉生产长期稳顺低燃料比实践[EB/OL].（2020-06-04）[2022-08-18].https://mp.weixin. qq.com/s/qab4STkdRJIzRxp1s4fVoQ.