王寶海  趙立軍  姜彥兵  龔繼斌  李偉偉

(鞍鋼股份有限公司）

摘  要：鞍鋼魚魚圈2號(hào)高爐中修更換銅冷卻壁后，為提高煤氣利用率、降低高爐燃料比，開展了取消中心加焦布料制度的實(shí)踐。通過先調(diào)整中心加焦擋位，初步形成了“平臺(tái)+漏斗”的布料模式，之后再縮小中心漏斗、降低礦焦角位差和綜合調(diào)整礦焦角位差等手段，2號(hào)高爐成功取消了中心加焦，爐況穩(wěn)定順行，煤氣利用率提高到50%以上，燃料比下降到502kg/t。

關(guān)鍵詞：大型高爐  中心加焦  煤氣利用率  燃料比

鞍鋼站魚圈2號(hào)高爐（4038m3)于2009年4月26日點(diǎn)火送風(fēng)，投產(chǎn)后一直采用中心加焦的裝料制度，順行狀態(tài)良好。2014年之后，隨著原燃料質(zhì)量下降，冷卻壁破損逐漸加重，煤氣利用率逐漸下降，燃料比逐漸上升，并且由于銅冷卻壁破損嚴(yán)重，于2016年4月25日降料線中修，更換7~11帶銅冷卻壁。中修投產(chǎn)后，從第一批料開始，嘗試突破多年來的傳統(tǒng)理念，改變?cè)瓉淼难b料制度，開展取消中心加焦布料實(shí)踐。

1  中修前布料制度

1991年9月，鞍鋼首次在11號(hào)高爐（2580m3)開展中心加焦試驗(yàn)，初始中心加焦1圈，中心加焦量為7.7%,之后中心加焦增加到3圈，中心加焦量為25%。試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，爐頂煤氣CO2提高1%、日產(chǎn)量增加74t、燃料比下降5kg/t;高爐休風(fēng)觀測(cè)爐頂料面發(fā)現(xiàn)，料面中心有直徑約為1m圓形凸起部分，凸起部分煤氣火較大，說明中心氣流活躍[1-2]。從此，鞍鋼高爐均采用中心加焦技術(shù)，而且中心加焦逐漸增大到5~6圈，中心加焦量增加到30%以上。

為充分發(fā)揮無料鐘布料優(yōu)勢(shì)，準(zhǔn)確確定布料溜槽傾角，在2號(hào)高爐開爐裝料過程中，采用激光料面測(cè)試技術(shù)，根據(jù)料流軌跡測(cè)量結(jié)果，修訂布料溜槽各擋位傾角（見表1)。

2號(hào)高爐自投產(chǎn)以來，一直采用中心加焦，加焦擋位維持12°不變，加焦量在20%~35%,其目的是通過加大中心加焦量改善料柱塊狀帶和軟熔帶的透氣性，同時(shí)加快中心死料柱置換速度，改善爐缸料柱的透液性，形成中心發(fā)展的倒V型軟熔帶，提高高爐穩(wěn)定性。2號(hào)高爐基本布料矩陣為C1098761（122225）O109876（44322）OS109876（44322）,料線為1.6m,爐況基本穩(wěn)定，但煤氣利用率始終偏低，基本在44.8%~46.0%;燃料比也一直偏高，最低僅達(dá)到524kg/t(見表2),而且隨著原燃料條件逐漸下降，高爐燃料比逐漸攀升，風(fēng)量也出現(xiàn)萎縮（見表3),產(chǎn)量逐年下降。

2  取消中心加焦的進(jìn)程

2014年之后，隨著鋼鐵市場(chǎng)行情的變化，2號(hào)高爐逐步壓縮產(chǎn)能，并且迫于成本壓力，增大低價(jià)低質(zhì)原燃料的用量，造成原燃料質(zhì)量大幅度下降。同時(shí)，自2014年7月開始，2號(hào)高爐爐腰和爐身下部銅冷卻壁水管出現(xiàn)破損，隨著冷卻壁破損程度的加劇，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更加惡化。依據(jù)高爐氣流變化，對(duì)布料批重、料線、布料矩陣、布料次序等多次進(jìn)行調(diào)整，保證了爐況基本穩(wěn)定順行。

但是到2016年，2號(hào)高爐銅冷卻壁總破損率達(dá)到27%,其中第8段銅冷卻壁破損率更是達(dá)到81%,休風(fēng)率大幅增加，順行穩(wěn)定性惡化，燃料比急劇升高，被迫于4月25日降料線中修，整體更換爐腹到爐身下部所有銅冷卻壁。

2號(hào)高爐中修開爐后，考慮到目前中心加焦布料模式在高爐中心形成無礦區(qū)過大，高溫煤氣不與礦石接觸，造成熱交換效率降低，煤氣利用率變差[3-5]。借鑒其他鋼鐵企業(yè)取消中心加焦的成功經(jīng)驗(yàn)，計(jì)劃調(diào)整布料制度，逐漸形成“平臺(tái)+漏斗”的布料模式，提高煤氣利用率，降低高爐燃料比。

2.1  調(diào)整中心加焦擋位

考慮到在高爐生產(chǎn)中取消中心加焦，會(huì)對(duì)原中心發(fā)展型的高爐煤氣流分布造成很大影響，為此，利用中修開爐的機(jī)會(huì)，在2號(hào)高爐重新裝料時(shí)就取消中心加焦。

2016年5月11日2號(hào)高爐開爐裝料時(shí)，裝料布料矩陣把原有中心焦炭擋位12°平移到24.5°,即由第1擋位移至第3擋位，同時(shí)增加邊沿焦炭圈數(shù)，把第10擋位焦炭由原來的布1圈改為布3圈；第10擋位和第9擋位礦石由原來的布4圈改為布3圈，適當(dāng)疏通邊沿，礦焦角位差由9.5降至2.3°,具體布料制度為C1098763（332223）O109876（33222）OS109876（33222）。

由于開爐恢復(fù)初期爐喉溫度比較高，邊沿氣流不穩(wěn)定，改變布料制度后，效果不佳，至風(fēng)口全部打開、恢復(fù)全風(fēng)量以后，煤氣流分布逐漸穩(wěn)定，初步形成了“平臺(tái)+漏斗”的料面形狀，高爐順行狀態(tài)良好，改變布料制度取得初步效果。

2.2  縮小中心漏斗

開爐恢復(fù)過程中，2號(hào)高爐爐喉溫度均高，氣流控制不住，考慮到礦焦平臺(tái)角差2.3°過小，容易造成平臺(tái)偏窄。因此，于5月15日改變布料制度，把布料擋位擴(kuò)至5擋，第5擋位礦焦均布2圈，同時(shí)加寬礦石和焦炭平臺(tái)寬度；同時(shí)將礦焦角位差降至1.96°,縮小漏斗面積，抑制中心氣流，采用的布料制度為C10987653（3322223）O1098765（332222）OS1098765（332222）。

在2號(hào)高爐穩(wěn)定順行有保證后，逐步減少第三擋位的焦炭，5月19日減至2.5圈，5月27日減至2圈，進(jìn)一步降低礦焦角位差到1.50°。

通過調(diào)整，雖然爐喉溫度圓周方向不均勻、不穩(wěn)定，但是平均爐頂溫度逐漸下降，煤氣利用率升高且穩(wěn)定在47%左右，燃料比下降到520kg/t,達(dá)到開爐以來最好的水平，取消中心加焦實(shí)踐取得成效。

2.3  降低礦焦角位差

(1)2016年6月調(diào)整過程。為進(jìn)一步提高煤氣利用率，減少中心焦炭量，抑制中心氣流。6月上旬逐步將第3擋焦炭向第4擋移動(dòng)，礦焦角位差進(jìn)一步降至1.29°,取消小粒度礦石第5擋位布料，布料制度為C10987654（3322222）O1098765（332222）OS109876（44222）至此，取消中心加焦的布料矩陣基本形成，高爐進(jìn)入穩(wěn)定期，利用系數(shù)逐步上升，燃料比進(jìn)一步降低。

中心加焦由第3擋位向第4擋位移動(dòng)后，煤氣流分布沒有得到太大改變，高爐順行能保證，煤氣利用率略有升高，但爐喉溫度仍不穩(wěn)定。從6月中、下旬開始，進(jìn)一步微調(diào)布料矩陣，尋找邊沿和中心氣流的相互平衡的布料制度，主要調(diào)整方向?yàn)檫M(jìn)一步縮小礦焦角位差，以礦焦角位差為0調(diào)整目標(biāo)。將礦焦角位差降至1.12°,同時(shí)將第4擋位焦炭減少到1.5圈。

隨著礦焦角位差的減小，高爐煤氣利用率逐步升高達(dá)到50%左右，燃料比穩(wěn)定在520kg/t,高爐順行情況良好，全月無休風(fēng)或減風(fēng)。但爐喉溫度仍不穩(wěn)定，圓周方向分布不均，同時(shí)爐身水溫差開始上升，由月初的2.5℃上升至3.5℃。高爐仍存在焦炭負(fù)荷較輕、不接受風(fēng)溫、煤比較低等問題需要解決。

(2)2016年7月調(diào)整過程。為進(jìn)一步降低礦焦角位差，7月初嘗試?yán)^續(xù)減少中心焦炭量，減去第4擋位焦炭，將礦焦角位差降低到0.25左右。但實(shí)踐效果并不好，中心焦炭減少后，中心氣流明顯受阻，爐身水溫差急劇上升，由4℃上升至7℃，高爐順行也出現(xiàn)波動(dòng)，7月8日和13日，發(fā)生風(fēng)壓冒尖、懸料事故。為了保證高爐基本順行，第4擋位焦炭又恢復(fù)到2圈，將礦焦角位差也調(diào)回1.0°左右。

經(jīng)過討論決定本著繼續(xù)疏松邊沿的指導(dǎo)思想調(diào)整布料矩陣，增加第9擋位焦炭圈數(shù)，由原3圈增加到4圈，并逐步縮小角位差到0.64。

由于布料制度調(diào)整過于頻繁，整個(gè)7月高爐順行穩(wěn)定情況較差，爐身水溫差波動(dòng)大，基本在5~7℃，出現(xiàn)幾次邊沿管道和崩料，減風(fēng)率增加到3.21%,但高爐煤氣利用率基本能夠穩(wěn)定在50%左右，燃料比降至510kg/t。

(3)2016年8月調(diào)整過程。8月高爐的調(diào)整思路是進(jìn)一步疏通邊沿，逐步縮小礦焦角位差，角位差最小降至0.19°,增加第10擋位焦炭圈數(shù)，由原來的3圈增加到4圈，相應(yīng)地減少第10擋位礦石圈數(shù)，由原來的3圈減少到2圈。調(diào)整后取得了一定效果，高爐4點(diǎn)爐喉溫度曲線集中且下行，爐頂溫度也有所下降，爐身水溫差逐步穩(wěn)定，爐體熱負(fù)荷逐步穩(wěn)定，壁體溫度不再波動(dòng)。

通過逐步擴(kuò)大礦批的方式，保證焦層厚度，逐步加重焦炭負(fù)荷到5.16。高爐順行情況穩(wěn)定，冶煉強(qiáng)度提高，利用系數(shù)穩(wěn)定在2.0以上，煤氣利用率上升至50.7%且比較穩(wěn)定，燃料比下降至502kg/t。

(4)2016年9月調(diào)整過程。9月上旬開始，2號(hào)高爐爐身水溫差再度上升，基本在5~7℃之間波動(dòng)，最高時(shí)甚至上升到10℃。為穩(wěn)定爐身水溫差，又對(duì)布料制度重新調(diào)整，尋找邊沿和中心兩道氣流相互平衡。采取先疏通邊沿后疏通中心的調(diào)整思路，共計(jì)調(diào)整布料矩陣25次，但效果均不明顯，邊沿煤氣流仍然分布不均，爐身水溫差仍高位波動(dòng)，導(dǎo)致氣流不穩(wěn)，高爐順行波動(dòng)。

因此，先將礦焦角差降至0.04°,第4擋位焦炭由2圈減少到1圈，目的是疏松邊沿氣流，并將焦炭負(fù)荷降至4.9;由于效果不明顯，之后將礦焦角差增加到0.67°,第4擋位焦炭又恢復(fù)到2圈，目的是適當(dāng)發(fā)展中心氣流，又沒有取得效果；又重新將礦焦角位差持續(xù)向0·調(diào)整，雖然高爐不接受熱量的問題有所改善，但煤氣利用率下降到48.1%,燃料比有所升高；邊沿氣流仍不穩(wěn)定，高爐不接受風(fēng)壓和壓差，易出邊沿管道、水溫差波動(dòng)，嚴(yán)重影響高爐的順行和鐵水質(zhì)量。同時(shí)，由于長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)壓維持下限，鼓風(fēng)動(dòng)能不足，以及爐溫不足，爐底中心溫度持續(xù)下降，爐缸活躍程度大幅降低。

2.4  綜合調(diào)整礦焦角位差

鑒于礦焦角位差對(duì)改善煤氣流分布的重要性，綜合分析9月所采取的僅通過調(diào)整第4擋位焦炭布料圈數(shù)、調(diào)整第10擋位和第9擋位礦石、焦炭布料圈數(shù)等措施，高爐生產(chǎn)效果沒有得到根本性改善的情況，制定以下操作方針：一是高爐下部操作以吹活爐缸為主；二是布料制度以適當(dāng)疏通中心，增強(qiáng)中心氣流為主。

根據(jù)中修時(shí)對(duì)爐頂料面形狀的觀察，料面稍呈“M”型，表明布料溜槽傾角偏小，因此，首先調(diào)整所有擋位溜槽的傾角，第2到第11各擋位溜槽傾角各增加0.4°,第1擋位保持不變，調(diào)整前后的溜槽傾角見表4。

布料制度調(diào)整為第10擋位到第5擋位礦石和焦炭比例保持一致，最內(nèi)擋位焦炭選擇第4擋位和第3擋位，分別布2圈和1圈焦炭，礦焦角位差增加到1.54°,具體布料制度為C33322210332220533322通過調(diào)整布料矩陣，將焦炭向中心轉(zhuǎn)移，以疏通中心氣流，礦焦角位差逐漸增大。中心氣流逐步變強(qiáng)，高爐穩(wěn)定性有所增強(qiáng)，水溫差波動(dòng)逐步減小。高爐減風(fēng)率大幅降低。邊沿氣流得到控制，爐身水溫差逐步下降，煤氣利用率又上升至50%左右，高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。

3  結(jié)語

鲅魚圈2號(hào)高爐取消中心加焦實(shí)踐，經(jīng)歷7個(gè)多月的時(shí)間，基本上實(shí)現(xiàn)了“寬平臺(tái)+深漏斗”的布料模式，過程艱難、代價(jià)沉重，但是最終取得了成效，也積累了布料制度調(diào)整的經(jīng)驗(yàn)。

(1)雖然2號(hào)高爐順行產(chǎn)生了波動(dòng)，但是煤氣利用率大幅度地提高，在原燃料質(zhì)量下降前提下，燃料比低于歷史最好水平，為降低生鐵成本作出了巨大的貢獻(xiàn)。

(2)本次取消中心加焦實(shí)踐過程中，每次爐況波動(dòng)均與原燃料質(zhì)量有關(guān)，尤其是干焦比例下降、混勻料變堆階段，爐況波動(dòng)最為明顯。因此，在原燃料質(zhì)量下降、風(fēng)量萎縮階段，不宜取消中心加焦，保證原燃料優(yōu)質(zhì)和穩(wěn)定是取消中心加焦的必要條件。

(3)取消中心加焦需要一個(gè)長(zhǎng)期的實(shí)踐過程，不能急于求成，每一步布料制度調(diào)整都要有足夠的觀察時(shí)間，待氣流變化穩(wěn)定后再進(jìn)行下一步動(dòng)作，避免調(diào)整過程中出現(xiàn)反復(fù)。

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