分享：本钢7号高炉炉况强化实践

本钢7号高炉（2850 m3）于2020–02–23 3#热风炉大修投用后，风温由990上升至1130 °C，产量6550 t/d，燃料比560 kg/t，初期高炉经济技术指标未达到正常水平，经过一个月的强化后，压量关系逐步改善，产量提升至6850 t/d以上，焦比下降至370 kg/t，燃料比下降至525 kg/t，达到了预期目标，在提产降耗方面取得良好的效果。

1.   高炉参数

本钢7号高炉采用中心加焦的布料模式，焦矿同角度，布料矩阵（C为焦炭，P为矿石，上标为布料角度，下标为布料圈数）为C98765422222215.3${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">2222215.3</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$、O9876533321${\text{<span style="font-size:16px;">O</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">33321</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">98765</span>}}$

，主要经济指标见表1。经研究分析，当前炉况的主要问题是中心焦量偏多，边缘过重，导致煤气利用率偏低，矿石在炉内下降的过程中得不到充分的预热和还原，不得不经软熔带后通过直接还原生成液态生铁，而直接还原是强吸热过程，因此相对低温的渣铁进入炉缸，造成炉缸物理热较差，活跃度降低，压量关系紧张[1−2]。此时在焦炭负荷一定的情况下，需增大喷煤量来补充热源，但是将造成燃料比上升，同时大量喷煤导致料柱内未燃煤粉激增，孔隙度下降，压量关系再次上升，形成恶性循环。因此通过优化布料矩阵，来减轻边缘焦炭负荷，从而提高煤气利用率，改善矿石的预热还原是解决燃耗和产量问题的关键所在。

2.   调整步骤

由于5月份高炉原燃料条件相对稳定，高炉操作人员以此为契机开始炉况的强化操作。为保证炉况的稳定顺行，本次调整的操作方针可概括为“退负荷抬炉温降压差，收角度加环数开边缘，减中心提利用率增产量，增负荷提富氧达目标”。

2.1   退负荷抬炉温降压差

因炉况调整前高炉压量关系比较紧张，铁水w(Si)=0.30%~0.35%，为防止调整过程中出现气流变化、渣皮脱落等引起的炉温波动，及降低高炉操作压差，为高炉调整提供操作空间，首先对焦炭负荷进行调整，见表2。5月11日配料焦比由386提高到418 kg/t后，风量加至4750~4800 m3/min，煤气利用率由42.5%降至40.0%，压差165 kPa左右，炉温水平w(Si)=0.6%，具备进行下一步操作的条件。

2.2   收角度加环数开边缘

当炉温和压差达到合理范围内后，结合高炉操作参数和分析结果，通过收角度和增加边缘焦炭环数来减轻边缘焦炭负荷，从而改善矿石的预热和还原，从根源上解决燃料比和压量关系偏高的问题。

（1）收角度。

本钢7号高炉炉况调整前矿角差8.6°，布料最外档41.1°，为防止布料距炉墙太近影响布料效果，在矿角差不变的情况下，最外档角度分两步由41.1°收缩到40.5°，之后由40.5°收缩到40.0°。较小的布料角度在炉料的冲击和滚动效应下更容易发展边缘。

（2）加环数。

此次调整是本次炉况强化的重中之重，是解决矿石预热还原问题的关键所在。在收角度的同时，最外档和次外档布焦环数由2圈增为3圈，同时为保证中心焦比例的稳定，中心焦环数由5.3圈改为5.8圈，即C98765422222215.3${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">2222215.3</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$改为C98765422222215.8${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">2222215.8</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$。

本次调整后高炉参数稳定，壁体温度无明显变化，无渣皮脱落，水温差由1.7上升至2.2 °C后趋于稳定，煤气利用率由轻负荷后的40.0%上升至41.5%，无减风现象，在轻负荷的保障下，煤气流的改变并未给压量关系带来明显冲击，且炉温水平稳定在w(Si)=0.5%~0.6%水平，平稳过渡到理想的调整状态。

2.3   减中心提利用增产量

通过对壁体温度、炉体水温差、压量关系等数据的观察，操作参数变化趋势平稳后，进行减中心焦调整。此次调整是通过减少中心焦量来缩小中心煤气通路，从而驱使部分气流由中心转移至环带和边缘，使其在块状带与下降的矿石进行热交换，参与矿石的预热还原，充分利用煤气的热能和化学能，高炉参数的主要表现为炉顶打水的逐渐减少和煤气利用率的稳步提升。

开边缘操作24 h后参数趋于稳定，5月12日本次调整措施为中心焦由5.8圈减为5.3圈，即C98765423322215.8${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">3322215.8</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$改为C98765423322215.3${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">3322215.3</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$。炉况的主要表现为：在风量保持4750 m3/min的情况下，风压由上下波动变为非常平稳，尺型规整，无起尖现象，水温差在调整后的12 h内由2.1上升至2.7 °C，说明边缘气流形成。但煤气利用率41.5%~42.0%变化不大，说明中心焦量还有较大的优化空间。

5月13日9:00继续将中心焦由5.3圈减为4.8圈，即C98765423322215.3${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">3322215.3</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$改为C98765423322214.8${\text{<span style="font-size:16px;">C</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">3322214.8</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9876542</span>}}$，同时为防止中心焦减量过大，矿石向料柱中心推移，影响中心气流的通畅性，在最外档角度40.0°不变的情况下，矿角差由8.6°缩小到8.0°。炉况表现为：壁体温度稳中有升，水温差稳定在3.0 °C，由于焦炭负荷较轻，煤气利用率依然42.0%左右，但炉顶打水明显减少，燃料比由565下降至555 kg/t，说明上升煤气与下降炉料的热交换明显加强，达到预期的效果。

2.4   增负荷提富氧达目标

经过前3步的调整，炉况顺行程度较好，压量关系宽松，炉型规整，在原燃料条件发生波动时，炉况适应能力较强，因此在接下来的一周时间内，主要是根据实际炉况进行增负荷和提富氧操作，力争达到高产低耗的目标，具体操作步骤见表3。

在逐步加料和提富氧的过程中，由于中心气流和边缘气流的分配合理，风压参数平稳，煤气利用率逐步上升至46.5%水平，燃料比下降至525 kg/t，达到了预期目标。

3.   操作分析

高炉操作炉型控制应当以“两道气流”为主线，尤其是在原燃料条件不稳定的情况下，必须保障中心气流通畅，边缘气流稳定[3-4]。通畅的中心气流可以保证高炉顺行，有良好的原燃料适应性；稳定的边缘气流可以增加矿石与煤气的热交换率，提高煤气利用率，降低燃耗；同时边缘气流可以与中心气流形成互补，在中心气流受到抑制时，边缘气流自动增强，保持压量关系稳定。本次炉况调整以此为指导思想，以冷却壁水温差间接代表边缘气流变化，结合实时的煤气分析数值作图，如图1。

由图可以看出，在炉缸冷却水量3600 m3/h，炉身冷却水量3000 m3/min不变的情况下，第一步轻负荷，煤气利用率由初始的42.5%降至40.0%，但由于炉温的提升，炉体水温差并无太大变化，维持1.7 °C左右；第二步开边缘，主要是对中心和边缘气流的重新分配，调整后边缘气流明显增加，表现为水温差由1.7上升到2.2 °C，同时煤气利用率也小幅上升至41.5%水平；第三步减中心，是对中心和边缘气流的再次微调，通过减少中心焦量促使部分中心气流过渡至边缘，表现为水温差由2.2上升至3.0 °C，同时由于负荷较轻，煤气利用率增幅不大，仅为42%左右；第四步增产量，是在上述调整后，炉型规整，参数平稳的基础上，通过逐步增加负荷将煤气利用率提高至46.5%，通过增加富氧提产至6850 t/d，从而实现提产降耗的总目标。

4.   结束语

（1）合理的中心和边缘两道气流是操作炉型的控制标准，具有很好的外围条件适应性，通畅的中心气流和稳定的边缘气流能够实现优势互补，是高炉实现高产低耗的重要途径。

（2）炉体水温差可间接代表边缘气流的发展情况，但需结合壁体温度、顶温情况等综合判断，确保炉况调整准确合理。

（3）焦炭负荷是调节炉况最有效的手段之一，在调整初期通过减轻焦炭负荷能够有效的缓解压量关系，抬高炉温水平，调整后期增加焦炭负荷可以快速提高煤气利用率，降低燃料消耗水平。

参考文献

[1]周传典. 高炉炼铁生产技术手册. 北京: 冶金工业出版社, 2008: 443

[2]杜楠. 高炉炉况预测和煤气流分布关系建模方法研究[学位论文]. 长沙: 中南大学, 2014

[3]齐万兵,王善增. 韶钢7号高炉炉役后期强化冶炼的措施. 炼铁,2018,37(3):50

[4]谢孔明,高维平. 高炉炉缸高效运行的改进措施. 金属世界,2022(4):95

文章来源——金属世界