刘圣乾
（涟钢炼铁厂）
摘 要：通过加强原料管理，提高原燃料质量，减少有害元素入炉；优化风口布局、布料矩阵，合理分布煤气流，提高煤气利用率；冬季鼓风加湿，稳定操作炉型，高炉长期稳定顺行，有效利用系数达到3.2t/(m³·d)。
关键字：高炉；精料管理；（优化）气流分布；（高）利用系数
1 引言
涟钢6#高炉有效容积2200m³，28个风口，于2018年4月4日第二代炉龄大修开炉，送风面积0.3167m³，开炉5天日产达5000t/d。开炉后炉况稳顺，风量稳定在4100m³/min左右，产量稳定在6000t/d左右，消耗也由开炉初的579kg/t降到530kg/t左右。以下是2019年的主要技术经济指标。
6#高炉2019年全年有效利用系数2.72 t/(m³·d)，喷煤比152.7kg/t，燃料比533.9kg/t。2020年初涟钢提出1000万吨钢目标，对铁前高炉顺行和利用系数提出更高要求：高炉炉况长期稳定顺行，有效利用系数达3.0 t/(m³·d)以上。而6#高炉面临的需要解决的难题主要有两个方面：（1）6#高炉每年进入10月份后，炉墙容易粘结，炉型受影响，冷却壁水温差长期处于3.0℃以下，高炉有效利用系数和燃料比都受影响，生产不能强化。（2）6#高炉第一代炉龄月有效利用系数最好水平在2.80 t/(m³·d)左右，2019年全年平均有效利用系数在2.73 t/(m³·d)，对于3. 0 t/(m³·d)以上利用系数，确实需要改变目前的思维，大胆探索，上下部制度结合，优化煤气流分布。
2 采取的措施
2.1 强化精料管理
高炉炼铁是个系统工程，精料是高炉炼铁的基础，对焦炭和烧结矿质量设定红线，制定高炉全流程质量管理办法。2020年入炉原燃料质量全面提升，有害元素大幅缩小，高炉炉况稳定性提高。
2.1.1 焦炭
目前6#高炉采取厂焦+外购焦的方式，铁前全流程工序质量质量控制管理办法规定厂焦热强度≥66%，反应性≤27%，外购焦热强度≥65%，反应性≤25%，M40≥85%，M10≤7%，实际控制参数标准高于此标准。槽下强化筛分管理，焦炭筛速≯2t/min，外购焦加盖雨棚，减少水分波动，通过一系列举措，焦炭质量稳定性得到提高。
2.1.2 烧结矿
严格管控烧结矿成分，关键成分范围SiO2(4.8%～5.3%)，MgO(1.75%～1.95%)，Al2O3(≤2%)，FeO(8%～10%)，转鼓强度≥77%，平均粒度≥22mm，特别是对低温还原粉化指标（RDI+3.15）必须高于60%，加强筛分管理，筛速（≯4t/min），对筛面每周定期检查，并取样检测。
2.1.3 煤粉
2019年底，涟钢借鉴宝武集团武钢节焦降耗的经验，改变现有喷吹煤结构，将无烟低灰煤的比例提高到80%，煤的灰分、硫分大幅减小，发热值提高，喷吹煤的灰分由原来的11.5%降到现在的10%左右。
2.1.4 保障熟料配比，大幅提高入炉品位
涟钢6#高炉在确保熟料配比≥85%的基础上，购进高品位进口球团，使入炉品位由原来的58.5%进一步提高到59.1%，渣铁比降到310kg/t左右，为高炉冶炼进一步强化，改善透气性创造了条件。
2.1.5严格控制有害元素入炉
入炉有害元素和含粉率高易使炉墙粘结。特别是近几年6#高炉冬季冷却壁壁水温差长期在3℃以下，害“冬季病”，生产不能强化。为减少有害元素对炉况的影响，公司改变策略，对外停止固废使用，减少有害元素入炉，对内强化内功，优化气流，每周进行有害元素平衡计算，监测高炉内有害元素碱、锌等元素富集，定期外排。下图1是近1年来碱负荷、锌负荷变化图。
从上图看出6#高炉入炉碱、锌负荷从2019年11月份开始，大幅降低，目前6#高炉碱负荷按≤3.0kg/t，锌负荷按≤0.30kg/t控制。
2.2优化炉内煤气流分布
针对6#高炉近些年技术经济指标遇到瓶颈，且冬季炉墙粘结、炉况波动，分析原因采取优化上、下部制度，发展边缘、中心两路煤气流，控制合适的鼓风动能，通过鼓风加湿控制合适的理论燃烧温度等一系列举措，取得良好的效果。
2.2.1 进风面积的调整
6#高炉开炉初的进风面积为0.3167m²，随着冶炼的进程，炉缸的侵蚀，到2020年12底，风口面积逐步调到了0.3212m²，此时鼓风动能在11000kg·m/s左右。分析冷却壁温度曲线，炉墙粘结是经过（用）炉腹，炉腰，炉身下部，炉身中部，一路从下而上，逐步粘结起来的，炉内煤气的第一次分布，边缘偏弱。2020年1月份将进风面积一次性从0.2968m²调到0.3117m²，高炉平均风量由4200m³/min提升到4400m³/min，8月份进一步将风口面积扩到0.3212m²，鼓风动能控制在10500kg·m/s左右，优化气流分布取得的效果较好，鼓风动能的趋势如下图2：
2.2.2 上部操作矩阵的调整
2019年炉内矩阵调整的思路是稳住边缘，充分发展中心气流，，再通过减中心焦来提高煤气利用。此种思路在原燃料质量较好时，中心无矿区焦炭比例可以减到只有17%，燃料消耗取得比较好的效果。但在原燃料质量变差时，炉况抗波动能力弱，只有通过大幅增加中心焦比例，才能控制压差，煤气流平衡打破，边缘变重，炉墙逐步从下而上结厚。2019年7月6#高炉就是因为外购焦质量波动，为控压差中心无矿区焦炭比例加到35%，导致8月份炉墙开始粘结，影响操作炉型。2020年1月配合下部送风制度的调整，上部操作制度也相应优化，中心思想是发展中心与边缘两路煤气流，中心无矿区焦炭比例控制在20%～30%，确保边缘与中心气流的稳定平衡，再拉宽布矿带，提高煤气利用率，高炉炉况稳定性提高，抗波动能力提高。矩阵调整如下表2：
2.2.3 理论燃烧温度的控制
涟钢6#高炉地处南方，昼夜温度、湿度变化大，夏天大气湿度一般能达到20g/m³～30g/m³，冬季温度低，湿度只有4g/m³～8g/m³，湿度变化影响理论燃烧温度，而理论燃烧温度的变化，影响炉内煤气流、化学反应、有害元素如碱金属的循环富集变化。特别是冬季大气湿度低，高炉有效利用系数也相对偏小，为提高产量，相应增加富氧率，进一步提高了理论燃烧温度，理论燃烧温度经常在2350℃左右。理论燃烧温度过高，SiO气化量增加，随煤气上身沉积冷凝在矿石焦炭间隙，影响炉内透气性。K、Na等碱金属也主要是在炉子中下部循环富集，理论燃烧温度过高，循环富集量增加，吸附在炉墙容易导致炉墙结厚。经过摸索适合6#高炉的理论燃烧温度在2200℃～2300℃左右。为控制理论燃烧温度，2020年1月，6#高炉开始鼓风中加湿，恒定入炉湿份，冬季入炉湿份一般控制在14g/m³左右，富氧20000m³/h，理论燃烧温度控制在2300℃。
2.3 加强炉前出铁和设备运行改进工作
2.3.1 炉前出铁的好坏直接影响炉况的顺行。而6#高炉2019年炉前存在铁口深度不稳定，出铁时间不稳定，出铁不均匀的情况，渣铁出不干净就会影响炉况，经常出现憋铁、憋渣而减风。为改变这一现象，2020年改变炉前操作模式，通过优化开口机喷雾水、吹扫气量，固定打泥量，稳定铁口深度在3.0m～3.2m。依据经验将打泥压力固定在某一范围，控制铁口孔道扩径速度，稳定出铁速度，将每一炉铁的出铁时间稳定在130±20min。如果存在炮泥强度波动或存在冒泥现象，退炮后采取二次打泥措施，保证稳定的出铁时间。二次打泥即将铁口钻进0.8m～1.2m后再将铁口堵上打进少量泥，提高铁口通道炮泥的密度，确保出铁时间。此项措施在6#高炉使用效果较好，出铁均匀性大为提高，渣铁出不净影响炉况的情况大为减少。每天出铁次数由10次～12次，降到现在的9次～10次，泥耗也由原来的0.65kg/t降到现在的0.4kg/t。2.3.2 高炉设备运行推行日常点检、维护点检、专职点检三级点检，加强设备维护，大力推进设备智能运行维护，依托涟钢自己开发的设备可靠性运行系统，减少故障判断时间。以高炉为中心，做到设备故障零影响，设备影响高炉生产减风考核10万/次，2020年以来，没有一次因设备问题影响高炉生产。
3 效果
通过采取以上措施，涟钢6#高炉优化煤气流分布，抓住冷却壁水温差这一关键参数，将水温差长期控制在3℃～5℃这一合适范围，维持合适的操作炉型。炉况的日趋稳顺，受风能力大为提高，技术经济指标不断优化，全风量由原来的4200m³/min提高到上半年的4400m³/min，高炉有效利用系数逐步提高到2.95 t/(m³·d)，燃料比也降低到520kg/t的水平。原燃料质量的改善和设备运行维护的有力保障，下半年6#高炉进一步将压差控制上限从170kPa提高到185kPa，风量水平也从4400m³/min提高到4600m³/min，高炉有效利用系数提高到3.2 t/(m³·d)左右。以下是6#高炉2020年下半年主要技术经济指标。
4 结语
4.1 高炉炼铁是个系统工程，稳定顺行是前提，原燃料质量是基础，设备运行维护是保障。只有各方面严格要求，紧密协作，高炉才能高强度冶炼，提高有效利用系数。
4.2 高炉长期稳定顺行需要维护好操作炉型，控制好合适的冷却壁水温差。涟钢6#高炉的经验是需要将冷却壁水温差控制在3℃～5℃这一范围，此时操作炉型较好，有利于炉况的稳定和消耗的降低。而控制的关键是选择合适的鼓风动能和理论燃烧温度，然后再优化布料矩阵。
4.3 高炉技术经济指标的不断优化，高利用系数的取得，需要上、下部操作制度的配合，控制合适的中心焦量，发展中心与边缘两路煤气流，优化气流分布，提高煤气利用率。
4.4 高炉生产具备一定的顺行基础后，可以通过放宽压差范围，提高风量，鼓风加湿增加富氧的方式提高冶炼强度。