濟(jì)鋼2#1 750 m3高爐取消中心加焦布料模式探索

孟令君，李丙來(lái)，陳 霞，樊 平

（濟(jì)南鋼鐵股份有限公司 第二煉鐵廠(chǎng)，山東 濟(jì)南250101）

濟(jì)鋼2#1 750 m3高爐取消中心加焦布料模式探索

孟令君，李丙來(lái)，陳 霞，樊 平

（濟(jì)南鋼鐵股份有限公司 第二煉鐵廠(chǎng)，山東 濟(jì)南250101）

介紹了濟(jì)鋼2#1 750 m3高爐在經(jīng)濟(jì)爐料結(jié)構(gòu)條件下，取消中心加焦布料模式所做的試驗(yàn)及探索，這種爐料冶金性能比較差，通過(guò)優(yōu)化送風(fēng)制度，在維持中心加焦的布料模式前提下，拓寬邊緣平臺(tái)，拉寬角差，適當(dāng)平鋪，近中心環(huán)帶適當(dāng)增加礦焦比，形成了窄而暢通的中心氣流，綜合控制了邊緣軟熔帶根部高度，縮小了軟熔帶層寬度，改善了高爐透氣性。

高爐；經(jīng)濟(jì)爐料；布料模式；中心加焦

1 前言

自2008年11月份以來(lái)，濟(jì)鋼在燒結(jié)配料結(jié)構(gòu)中高比例使用大量低價(jià)位、低品位、高Al2O3含量的劣質(zhì)鐵礦資源，使燒結(jié)礦品位由56.5%下降到54.5%，Al2O3含量由1.8%～2.0%升高至3.0%，轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度由80%降至75%～76%，低溫還原粉化指數(shù)由77%降至74%左右。總體燒結(jié)礦冶金性能變差，整體爐料結(jié)構(gòu)綜合品位低，渣比高，渣中（Al2O3）高，高爐透氣性變差。

自2007年4月以來(lái)，濟(jì)鋼1 750 m3高爐的裝料制度一直沿用中心加焦的布料模式，高爐順行水平高，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比較穩(wěn)定，因此布料模式一直未有大的突破。但自從經(jīng)濟(jì)爐料投入使用后，高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)開(kāi)始下滑，尤其是燃料比逼近550 kg/t，而中心加焦的布料模式中心焦量高達(dá)36%～40%，中心礦焦比偏輕，無(wú)礦區(qū)太大，煤氣利用率較差。為了提高煤氣利用率，降低燃耗，自2009年4月16日～5月4日在2#1 750 m3高爐進(jìn)行了取消中心加焦布料模式的試驗(yàn)。

2 爐料結(jié)構(gòu)與氣流控制原則

1）爐料結(jié)構(gòu)與軟融帶位置的控制。試驗(yàn)期間（2009年4月16日～5月4日）爐料結(jié)構(gòu)：76.4%燒結(jié)礦+11.1%塊礦+10.8%濟(jì)球+1.7%輔料，渣中Al2O318.89%，渣比373 kg/t。該爐料結(jié)構(gòu)料柱透氣性差，風(fēng)量小，不易加風(fēng)強(qiáng)化。為改善料柱透氣性，維持高爐順行，采取取消中心加焦、保持兩股氣流的裝料制度，目的是既能保證邊緣氣流，也能維持較強(qiáng)的中心氣流，對(duì)加風(fēng)有利，但由于經(jīng)濟(jì)爐料本身使軟融帶上移，軟融區(qū)間寬大，邊緣氣流不宜過(guò)強(qiáng)，否則不利于水溫差穩(wěn)定和爐體的長(zhǎng)壽，并且易出現(xiàn)局部氣流，燃料消耗高。所以只有在下部中心吹透的前提下，適當(dāng)疏導(dǎo)一下邊緣氣流，利于降低壓差加風(fēng)強(qiáng)化。

2）十字測(cè)溫溫度的目標(biāo)控制。中心溫度500～600℃，十字測(cè)溫邊緣4點(diǎn)的平均值應(yīng)是爐頂溫度4個(gè)方向平均值的50%～60%，由于經(jīng)濟(jì)爐料的使用，可取上限偏高值即邊緣150～200℃。中心溫度低于500℃，顯示中心煤氣通路不暢，并且煤氣中的堿金屬、鋅蒸汽容易凝結(jié)下沉，在爐內(nèi)形成循環(huán)富集。但也不宜過(guò)高（如＞650℃），溫度過(guò)高，中心氣流浪費(fèi)嚴(yán)重，使煤氣利用變差。邊緣溫度過(guò)低時(shí)，雖然煤氣利用較好，但爐墻溫度低，一旦爐況波動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)。

3）礦批的選擇應(yīng)使?fàn)t喉焦層厚度≮400 mm，最大礦角礦石落點(diǎn)不能碰撞爐墻。為保持一定的邊緣通路，礦石落點(diǎn)和爐墻的距離不宜過(guò)?。ㄓ绕湓剂蠗l件差時(shí)）。最小礦角布礦點(diǎn)與爐喉中心距離達(dá)到爐喉半徑的60%～65%，礦角差≤10°，焦炭角位數(shù)多于礦石，各角位上的焦炭環(huán)數(shù)傾向于平均分配。

3 布料制度試驗(yàn)的4個(gè)階段

2#高爐試驗(yàn)基準(zhǔn)期使用的中心加焦布料模式為：，礦批45 t，礦料線(xiàn)1.6 m，焦料線(xiàn)1.4 m，最大角位11檔41.5°，10檔38.8°均超過(guò)碰撞點(diǎn)的角位38.2°。操作參數(shù)見(jiàn)表1，十字測(cè)溫邊緣氣流顯重，中心氣流溫度偏高，兩股氣流差別較大，煤氣利用率相對(duì)較差，燃料比550 kg/t，風(fēng)量及強(qiáng)化水平不高，但氣流穩(wěn)定、爐況的順行狀況尚可。自2009年4月16日開(kāi)始至5月4日，布料模式的演變共分為4個(gè)階段，4月16～21日為第1階段；4月22～28日為第2階段；4月29～5月1日為第3階段；5月2～4日為第4階段。裝料制度及布料參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 試驗(yàn)基準(zhǔn)期高爐操作參數(shù)

表2 試驗(yàn)4個(gè)階段的裝料制度和布料參數(shù)

L為最大礦角（αM）礦石落點(diǎn)與爐墻的距離；I為最小礦角（αL）礦石落點(diǎn)與爐喉中心的距離；B1為最小礦角礦石落點(diǎn)與中心距離和爐喉半徑之比；CH為礦角差（αM－αL）；K為礦石環(huán)帶寬度（αM與αL礦石落點(diǎn)距離）；Fb為邊緣負(fù)荷（最大礦石角位的礦石重量與≥αM的焦炭角位上的焦炭重量之比）；Fz為中心負(fù)荷（最小礦石角位的礦石重量與≤αL的焦炭角位上的焦炭重量之比）；B2為空焦角位比（＜αL的焦炭角位上的焦炭環(huán)數(shù)與全部焦炭環(huán)數(shù)之比），其中第4階段B2為16.66%，第1階段至第3階段無(wú)空焦角位。

由表2可知：1）礦批由41 t擴(kuò)至48 t，礦、焦加權(quán)角差由0°加大至2.2°，礦角差由8.0°減至7.8°，B1由68.2%加大至76.93%，焦炭角位增加，空焦角位比16.66%，趨勢(shì)是讓出中心氣流，加重并穩(wěn)定邊緣氣流，減小水溫差波動(dòng)，形成穩(wěn)定的平臺(tái)漏斗，但最大礦角礦石落點(diǎn)已碰撞爐墻。2）矩陣調(diào)整中始終堅(jiān)持量的概念。①加權(quán)平均角是調(diào)劑布料制度的重要依據(jù)，礦、焦差控制在2°～5°，調(diào)劑中如無(wú)特殊情況，角差變化幅度以±0.5°為宜。②布料圈數(shù)控制在12圈以?xún)?nèi)，布料圈數(shù)一經(jīng)確定，不輕易采取增減布料圈數(shù)的手段調(diào)整布料制度。③現(xiàn)有的原燃料條件礦批控制在42～45 t即可，同時(shí)能滿(mǎn)足爐喉焦層厚度＞400 mm，但第4階段礦批控制偏大。

4 布料模式調(diào)整效果

十字測(cè)溫情況見(jiàn)圖1。由于煤氣流徑向分布梯度減小，使?fàn)t缸截面煤氣流分布梯度減小，爐缸徑向溫度偏差減小，爐內(nèi)料柱整體透氣性好轉(zhuǎn)，煤氣利用率提高，爐缸活躍程度提高，爐缸側(cè)壁溫度趨向均勻，標(biāo)高8.096 m處爐缸側(cè)壁溫度如圖2所示。爐缸物理熱回升，風(fēng)量一直在3 150～3200m3/min，排除第1、第3階段焦炭質(zhì)量的影響（第1階段焦炭變配煤，第3階段6#、7#焦?fàn)t檢修，這2個(gè)階段焦炭整體質(zhì)量下降），燃料比呈下降趨勢(shì)（見(jiàn)表3）。

圖1 中心加焦模式取消前后十字測(cè)溫情況對(duì)比

圖2 標(biāo)高8.096 m處爐缸側(cè)壁溫度

表3 4個(gè)試驗(yàn)階段高爐的主要參數(shù)

第4階段，為解決水溫差及爐體溫度波動(dòng)大的問(wèn)題，采取了外推角度、擴(kuò)大礦批的措施，結(jié)果兩股氣流均削弱，邊緣、中心十字測(cè)溫溫度總體效果不如第2、第3階段的氣流分布，從而說(shuō)明礦批＞45 t、最大礦角＞38.5°、最大礦角礦石落點(diǎn)碰到爐墻的效果并不好。外推角度、擴(kuò)大礦批至48 t后，水溫差下行至±4.5℃，但料尺偏差加大，平臺(tái)漏斗呈不穩(wěn)定狀態(tài)，整個(gè)礦石環(huán)帶面積內(nèi)（礦角差7.8°）礦焦層太厚。這次試驗(yàn)因爐體水溫差波動(dòng)大，雖然試驗(yàn)過(guò)程中未出現(xiàn)懸料，但壓量關(guān)系不穩(wěn)定，平臺(tái)漏斗、氣流分布處于不穩(wěn)定狀態(tài)，于5月5日終止了試驗(yàn)。

試驗(yàn)證明：取消中心加焦布料模式，可以大幅度降低燃料比，并且可以使煤氣流分布趨向合理，尤其是可以使?fàn)t缸徑向氣流分布溫度梯度減小，爐缸工作均勻化，爐缸側(cè)壁溫度趨向均勻，有利于爐缸長(zhǎng)壽。試驗(yàn)最終未成功，主要原因在于，取消中心加焦的布料模式與經(jīng)濟(jì)爐料結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的不適應(yīng)性。布料模式的探索，最終要落腳在軟熔帶位置的綜合控制上。經(jīng)濟(jì)爐料的冶金性能較差，高爐透氣性變差，高爐鼓風(fēng)動(dòng)能下降，高爐爐腹煤氣流不易吹透中心，主要分布在邊緣，使邊緣高溫區(qū)上移，邊緣軟熔帶層加寬，透氣性更差，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致邊緣氣流分布不均勻，形成管道。在這種情況下，上部采取適當(dāng)控制邊緣氣流的調(diào)劑方法，可以使中心氣流相對(duì)發(fā)展，不僅使下部煤氣流分布更合理，而且控制了邊緣軟熔帶根部高度，縮小了軟熔帶層寬度，對(duì)改善高爐透氣性是有利的，所以只能抑制并穩(wěn)定邊緣，開(kāi)放中心。表4是試驗(yàn)期間的操作參數(shù)，中心溫度低于500℃，顯示中心煤氣通路不暢，邊緣溫度相對(duì)偏高。

表4 試驗(yàn)期間（4月16日～5月4日）高爐操作參數(shù)

5 試驗(yàn)后的爐況調(diào)整

5.1 風(fēng)口布局調(diào)整

最小礦角布礦點(diǎn)與爐喉中心的距離應(yīng)為爐喉半徑的60%～65%，而試驗(yàn)的4個(gè)階段，最小礦角布礦點(diǎn)與爐喉中心的距離和爐喉半徑之比為71.7%～76.93%，最大礦角礦石落點(diǎn)已經(jīng)碰撞爐墻，并且第4階段增加了空焦角位，中心氣流仍顯弱，水溫差難穩(wěn)定。2#高爐進(jìn)風(fēng)面積0.266 m2，爐況未失常，風(fēng)量未萎縮，整體運(yùn)行尚可，說(shuō)明取消中心加焦，風(fēng)口面積0.260～0.270 m2基本合適，但風(fēng)口長(zhǎng)度需要進(jìn)一步加長(zhǎng)，以達(dá)到吹透中心的目的。據(jù)資料，風(fēng)口長(zhǎng)度應(yīng)為爐缸直徑的5.5%～6.0%（1 000～2 500 m3高爐），所以先試探性地將風(fēng)口全部加長(zhǎng)至600 mm。因?yàn)? 750 m3高爐高徑比大，爐腹角78.01°，爐腹高，相對(duì)深入爐內(nèi)深，并且長(zhǎng)期冶煉高鋁渣，易爐腹粘結(jié)?；谝陨辖Y(jié)論，對(duì)送風(fēng)制度進(jìn)行了優(yōu)化：進(jìn)風(fēng)面積維持0.266 m2，減少長(zhǎng)度580 mm風(fēng)口數(shù)目，長(zhǎng)度600 mm風(fēng)口由原來(lái)的11個(gè)增加至17個(gè)（共24個(gè)風(fēng)口），即風(fēng)口小套伸入爐內(nèi)有效長(zhǎng)度400 mm的數(shù)目為17個(gè)。通過(guò)維持高風(fēng)速220～230 m/s，全方位提高爐內(nèi)透氣性，全用高風(fēng)溫并提高富氧率，把熱量導(dǎo)入中心無(wú)礦區(qū)死料柱并破壞其結(jié)構(gòu)，確保高爐中心吹透并減少中心焦量，松動(dòng)強(qiáng)化、激活中心死料堆，減少中心高（Al2O3）渣鐵滯留。

5.2 中心加焦布料模式的調(diào)整

通過(guò)這次試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證了經(jīng)濟(jì)爐料條件下取消中心加焦的布料模式與爐料結(jié)構(gòu)存在的不適應(yīng)性，只能在維持中心加焦的布料模式下，拓寬邊緣平臺(tái)，拉寬角差，適當(dāng)平鋪，近中心環(huán)帶適當(dāng)增加礦焦比，形成窄而暢通的中心氣流。

目前2#高爐中心加焦布料模式的演變?nèi)缦拢?/p>

礦批由原來(lái)的46 t逐步縮小至42～43 t，初步形成了窄而暢通的中心氣流，燃料比由原來(lái)的550 kg/t降到了540 kg/t。

［1］ 劉琦.談無(wú)鐘爐頂布料規(guī)律［C］//中國(guó)金屬學(xué)會(huì).第八屆全國(guó)大高爐煉鐵學(xué)術(shù)年論文集，2007：1-12.

Exploration of Canceling Central Coke Charging Burden Distribution Mode in Jinan Steel’s No.2 1 750 m3BF

MENG Ling-jun,LI Bing-lai,CHEN Xia,FAN Ping
（The No.2 Ironmaking Plant of Jinan Iron and Steel Co.,Ltd.,Jinan 250101,China）

This article introduced the experiment and exploration of canceling central coke charging burden distribution mode in Jinan Steel’s No.2 1 750 m3BF under the conditions of economic burden structure.This burden had poorer metallurgical properties.Through optimizing air blast system and on the premise of keeping central coke charging burden distribution mode,a series of measures were taken.They are as follows:broadening the edge platform,widening the angle difference,tiling charge layer properly and increasing the rate of ore to coke near the center ring,then forming narrow and strong central gas stream,controlling synthetically position of cohesive zone,decreasing the height of cohesive zone layer and improving the permeability of the blast furnace.

blast furnace;economical charge;burden distribution mode;central coke charging

TF543

B

1004-4620（2010）03-0021-03

2009-09-17

孟令君，男，1970年生，濟(jì)鋼第二煉鐵廠(chǎng)安全生產(chǎn)技術(shù)部副主任，助理工程師，從事高爐煉鐵工藝技術(shù)工作。