原材料劣質化日趨嚴重 鋼鐵企業(yè)如何應對

　　為適應鋼鐵市場的形勢，不少鋼鐵企業(yè)都提出了鐵前挖潛增效的目標，對鐵前原燃料結構進行了調整，從而導致原燃料質量下滑。原燃料質量的劣化，不利于高爐的穩(wěn)定順行，并不同程度影響了經(jīng)濟技術指標。如何應對原燃料劣化帶來的不利形勢，成為煉鐵工作者關注的焦點。

　　面對這種不利局面，邯寶公司煉鐵廠從工藝操作抓起，學習和借鑒國內外高爐操作經(jīng)驗，開闊思路，轉變操作理念，提出了控制合理的高爐爐腹煤氣量指數(shù)和高爐透氣阻力系數(shù)的理念。新的操作理念首先在該公司煉鐵廠2號3200m3高爐上實施。隨著新理念的實施，在生產(chǎn)實踐中不斷總結經(jīng)驗，優(yōu)化操作參數(shù)，使爐況順行狀況明顯改善，焦比、煤比等主要經(jīng)濟技術指標逐步提高。2011年10月以后，在原燃料質量繼續(xù)下滑的情況下，2號高爐焦比、煤比等經(jīng)濟技術指標實現(xiàn)了突破，焦比降至320kg/t以下，煤比達到了140kg/t以上，燃料比保持在505kg/t以下的水平;同時在持續(xù)的技術創(chuàng)新和研究工作中形成了一整套操作技術和操作理念，新理念的實施取得了成功。

　　影響高爐指標的因素

　　原燃料質量。焦炭灰分上升不僅造成渣鐵比升高、焦比升高，而且降低焦炭冷強度和熱性能。焦炭的常溫強度和高溫耐磨、抗碎強度下降，在料與料的耐磨沖擊下，產(chǎn)生粉末和碎焦，使高爐下部透氣性變差，嚴重影響高爐順行。高爐冶煉中約80%的硫來自焦炭，焦炭中的硫對高爐冶煉影響甚大。根據(jù)中國高爐生產(chǎn)經(jīng)驗，焦炭中硫分每增加0.1%，焦比約升高1.2%～2%。而焦炭轉鼓和熱性能的降低，對高爐影響更大，不僅料柱透氣性降低，也對爐缸工作、煤氣流分布產(chǎn)生極大影響，直接影響了高爐的穩(wěn)定順行。同時，由于焦化廠工藝設計的原因，干熄焦系統(tǒng)檢修比較多，入爐干焦比例波動較大，直接影響了煤氣流的分布，不利于高爐的穩(wěn)定順行。另外，燒結礦品位降低，渣鐵比大幅度提高，高爐下部透液性變差，煤氣流阻力增大，嚴重制約了高爐經(jīng)濟技術指標的提升。再加上燒結混勻料配加大量冶金廢料包括各種除塵灰，高爐入爐堿負荷和鋅負荷大幅度升高，堿負荷在4kg/t以上，鋅負荷在400g/t以上，在高爐內對焦炭強度破壞力度增大，嚴重影響了高爐的穩(wěn)定順行。

　　高爐操作。由于原燃料質量降低，高爐中心氣流明顯減弱，邊緣氣流不穩(wěn)定。在傳統(tǒng)操作觀念的影響下，2號高爐為了保證中心氣流充沛，仍堅持大風量操作，進一步提高風速和動能;日常調劑方針是保證風量調整氧量。但是由于原燃料質量的降低，爐況不接受高風速、高動能操作，高爐爐況波動頻繁，不得不依靠高焦比維持生產(chǎn)，煤比、焦比等主要經(jīng)濟技術指標大幅下滑，宣告這種操作調整不成功。

　　調整操作總體思路

　　在目前的原燃料質量條件下，他們通過對高爐爐內氣體動力學的研究，用高爐爐腹煤氣量指數(shù)和透氣阻力系數(shù)為指導，優(yōu)化高爐工藝操作，實現(xiàn)高爐長期穩(wěn)定順行、改善經(jīng)濟技術指標、降低冶煉成本的目的，最終實現(xiàn)高爐效益最大化的目標。

　　爐腹煤氣量指數(shù)和透氣阻力系數(shù)的定義：焦炭、煤粉在燃燒后，形成爐腹煤氣，爐腹煤氣的數(shù)量與鼓風量、富氧量、加濕量、噴吹物的數(shù)量、成分有關。爐腹煤氣在高爐內上升過程中，穿過料層，遇到阻力，其阻力的大小除了與爐腹煤氣量有關外，還與煤氣的黏性、密度、爐料的粒徑、形狀、空隙率等因素有關。

　　用高爐爐腹煤氣指數(shù)衡量高爐強化的程度更能體現(xiàn)生產(chǎn)實際狀況。所有限制高爐強化操作的因素都與高爐內的煤氣流動有關，也就是高爐內煤氣的通透能力決定了高爐的強化操作。而高爐存在著強化冶煉的界限，也就是高爐爐腹煤氣量有最大界限。由于不同高爐冶煉條件不一樣，決定了爐腹煤氣量也不一樣;高爐爐缸靠近爐腹，在生產(chǎn)過程中爐缸斷面積基本不變，可以把單位爐缸斷面積上產(chǎn)生的爐腹煤氣量定義為高爐爐腹煤氣指數(shù);用高爐爐腹煤氣指數(shù)作為衡量高爐強化的程度指標有更強的代表性、科學性和邏輯性。

　　高爐能夠通過的煤氣量和爐腹煤氣量指數(shù)取決于爐料的透氣性。顯然，入爐原料品位越高、渣量越小、焦炭強度越好、爐料的空隙率越大、煤氣流速越低、爐料對煤氣的阻力越小，能夠通過的煤氣量就越大;入爐原料品位越低、渣量越大、焦炭強度越差、爐料的孔隙率小、煤氣流速越大、爐料對煤氣的阻力越大，能夠通過的煤氣量就越小。這充分體現(xiàn)了高爐應以精料為基礎的重要性。

　　用透氣阻力系數(shù)評價高爐透氣性比壓差和透氣性指數(shù)更合理、更科學。根據(jù)卡曼Carman阻力方程，可以看出透氣阻力系數(shù)K是與爐料透氣性密切相關的系數(shù)，不僅涉及風壓PB、頂壓PT，而且涉及到爐腹煤氣量VBG，因此阻力系數(shù)K值體現(xiàn)高爐透氣性比壓差和透氣性指數(shù)更合理、更科學。

　　由于K值更能體現(xiàn)高爐的透氣性好壞，在高爐生產(chǎn)中用K值指導高爐操作更有實際意義。當K值保持穩(wěn)定，說明高爐氣流穩(wěn)定，高爐爐況順行;當K值升高，說明高爐料柱透氣性變差，因此應采取降低K值的措施，防止高爐出現(xiàn)滑料、崩料、甚至懸料;當K值降低或波動大，高爐可能出現(xiàn)爐涼和氣流不穩(wěn)定。因此，用K值更能全面準確地判斷高爐爐況趨勢，更能夠保證爐況的穩(wěn)定、順行。

　　在原燃料條件一定的條件下，該廠確定了改善經(jīng)濟技術指標和進一步強化高爐的思路：適當提高頂壓、提高富氧率、降低燃料比，控制合理的送風比，控制合理的爐腹煤氣量和爐腹煤氣量指數(shù)，降低單位生鐵耗風量，從而降低透氣阻力系數(shù)K值，提高料柱的透氣性，實現(xiàn)改善經(jīng)濟技術指標和高爐進一步強化的目標。當原燃料質量相對較好時，K值相對較低，爐腹煤氣量指數(shù)可以控制得高一些，可以通過提高爐腹煤氣量指數(shù)來強化高爐和改善指標;當原燃料質量變差時，K值較高，爐腹煤氣量指數(shù)控制得要相對低一些，可以通過提高富氧率、降低燃料比、降低單位生鐵爐腹煤氣量來改善和強化高爐指標。

　　遵照新思路優(yōu)化操作

　　在這一新思路的指導下，邯寶煉鐵廠采取了一系列措施，使高爐爐體水溫差越來越穩(wěn)定，高爐爐況接受大礦批的能力越來越強，爐況穩(wěn)定性越來越好。高爐經(jīng)濟技術指標逐步改善，焦比、煤比等主要經(jīng)濟技術指標逐步提高。

　　調整送風比。高爐入爐風量與實際有效爐容的比值定義為送風比，結合國內外大型高爐尤其是寶鋼高爐的操作經(jīng)驗，他們確定3200m3高爐的送風比應控制在1.7～1.8。在原燃料質量有保證的情況下，送風比控制在上限水平，在原燃料質量降低的情況下，送風比應控制在下限水平，通過提高富氧率來保持冶煉強度。

　　合理控制爐腹煤氣量和爐腹煤氣量指數(shù)。爐腹煤氣量和煤氣指數(shù)都有一定的上限值和合理區(qū)間，并非越高越好。生產(chǎn)實踐證明，在原燃料條件有保證的情況下，高爐的爐腹煤氣量指數(shù)和爐腹煤氣量可以控制在62.5和7870m3/min以上;在原燃料條件降低的情況下，爐腹煤氣量指數(shù)和爐腹煤氣量控制在62.5和7870m3/min以下。

　　選擇合適的透氣阻力系數(shù)K值。根據(jù)生產(chǎn)實踐，在目前的原燃料條件下，高爐K值上限應控制在3.2以下才能保證爐況的穩(wěn)定。

　　調整操作控制參數(shù)。從2011年7月開始，該廠對2號高爐進行了操作調整，調整參數(shù)控制。隨著操作參數(shù)的調整，2號高爐爐況順行狀況明顯改善，焦比、煤比等主要經(jīng)濟技術指標逐步提高。

來源：華夏模具

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