宣钢9号高炉低成本战略生产实践

2008年全国炼铁技术交流会论文集1宣钢9号高炉低成本战略生产实践郭金海顾爱军武建新（宣钢炼铁厂）摘要：2005年以来，宣钢为适应市场变化，提高产品竞争力，实施低成本战略。宣钢9号高炉（1800m3）通过加强技术操作和提高综合管理水平，在入炉品位逐步下降的情况下，取得了良好的技术经济指标，高炉主要指标达到全国同类型高炉先进水平。关键词：高炉低成本战略操作指标1概述宣钢9号高炉于2005年10月建成投产，该高炉设26个风口，2个铁口；炉体为全冷却壁设计，其中炉腹、炉腰及炉身下部为铜冷却壁，采用全软水联合闭路循环冷却；炉顶为PW串罐式；炉渣处理系统采用“嘉恒”法；煤气系统采用单锥环缝洗涤塔煤气净化工艺；设有三座改进内燃式热风炉；槽下筛分采用棒条筛，设有小焦、小矿回收系统。由于近年来炼铁产能迅速增加导致原燃料资源紧张，价格大幅上涨，特别是进口矿粉价格大幅攀升。为降低生产成本，为合理利用当地资源，增强企业竞争力，结合自身特点，宣钢提出“低成本战略”的生产经营方针，具体到铁前系统，就是通过调整优化入烧、入炉原料结构，达到降低生产成本的目的。宣钢充分利用当地资源及价格较便宜的外矿、外粉，导致高炉综合品位偏低、入炉料种杂，9号高炉针对这种原料条件，合理调整各部制度，在高炉稳定顺行的基础上逐步提高生产水平，2007年以来，利用系数达到2.40t/m3d以上，煤比达到160kg/t以上。9号高炉2006年、2007年主要技术经济指标见表1。表19号高炉2006、2007年主要技术经济指标日期利用系数t/m3d综合冶强t/m3d焦比kg/t煤比kg/t燃料比kg/t一级品率%[Si]%CO2%富氧率%风温t2006年2.3101.19036515354190.050.2820.22.4711842007年1月2.3991.23535816454185.370.2820.83.012012月2.4251.25836116855584.980.3020.93.012023月2.3821.20036015953387.010.3220.93.011944月2.3991.14736415854391.610.3120.93.012005月2.3641.23835916454890.420.3520.83.012026月2.4311.28637216756581.290.3120.83.012027月2.4371.25436616054979.190.3121.13.012012原燃料条件9号高炉投产后，宣钢烧结生产能力相对于炼铁生产能力偏低的问题突显，由于原料不足，烧结被迫提高碱度、增加酸料比，原料结构由宣钢传统的75%机烧+25%球团转变为60～65%机烧+30～35%球团+5%块矿，烧结碱度由2.1倍左右逐步提高到2.3～2.5倍。为贯彻“低成本战略”，宣钢入烧原料以价格相对较低的当地精粉、红矿粉、低品位外粉为主，增加混匀料的比例，减少品位高、价格较贵的外粉比例。因此，9号高炉的原料条件是：原料品种杂、酸料比高、入炉品位低，特别是入炉品位降低后，渣量升高，软熔带变宽，高炉透气性变差，这给高炉操作带来较大难度。为保证低成本战略的实现，宣钢加强入焦原煤的质量把关，合理制定肥、瘦、焦煤的配比，积2008年全国炼铁技术交流会论文集2极引进并消化吸收了“炼焦煤配加沥青”新工艺，使焦炭质量得到稳定和提高，为高炉在低品位下的顺行创造条件，9号高炉原燃料条件见表2、表3。表29号高炉原燃料条件日期原料结构％焦炭指标％综合品位％渣量kg/t烧结球团块矿锰矿灰份硫份固定炭M40M102006年59.0532.606.150.0313.020.7985.9084.405.9055.453952007年1月66.9832.8500.1712.960.8085.9685.235.3255.594102月66.0632.801.130.0113.050.8285.8785.175.5055.824293月63.4033.831.701.0813.060.8185.8985.265.3055.414284月64.4335.570013.120.8185.2085.225.2055.204315月65.9133.9000.1813.120.8185.2085.225.2054.614416月66.3831.262.31013.270.8085.6885.305.3054.984367月64.9731.193.84013.120.8285.8285.115.1855.42430表39号高炉2007年焦炭热强度指标1月2月3月4月5月6月7月CRI23.723.423.321.020.720.018.8CSR63.064.065.869.269.770.472.03做好厂内精料工作精料是强化冶炼的基础，富氧大喷吹使焦炭负荷增加，料柱透气性变差，只有减少入炉粉末，才能保证炉况的稳定、顺行。开炉初期，受槽下筛分效果差影响，高炉料柱透气性差，煤比一直上不去，维持在120kg/t，2006年2月下旬将所有的矿焦筛更换为棒条筛，筛分效果明显改善，料柱透气性也明显提高。9号高炉针对原料条件，加强原燃料筛分管理，尽可能的减少入炉粉末：一方面，合理调整振动筛棒条距离；另一方面严格控制给料闸门开度，严格规定烧结、球团、块矿、焦炭的给料器闸门开度的范围，并由三班工长检查、监督槽下执行情况；同时，降低了振动筛振动频率，并制定了振动筛空振制度，要求槽下操作工每4小时对矿、焦筛进行空振，确保振动筛工作质量，并且严格控制给料机速度和溜嘴开度，最大限度减少5mm以下的粉末入炉。4优化炉内操作4.1合理上中下部调剂9号高炉在上部调剂中，利用无钟炉顶布料优势，在往复式多环布料基础上，灵活调剂矿环和在不同角度上的布料圈数，下部合理用风，适时调整风口面积，维持合适的鼓风动能，使初始煤气流分布趋于合理。随着炉况顺行,风量增加,以及富氧量增加,煤气量增大，上部需要通过增大矿批，形成一定的矿层厚度与煤气量的增大相适应，从而保证煤气流的稳定和合理利用。另外，提高煤比后煤气量增大，初始煤气分布发生变化，为保证两道合适的煤气流，在适当开放中心，抑制边缘的同时，防止中心过吹和边缘过重，给顺行带来困难。9号高炉初期的布料角度为αK35.5（3）33.5（3）31.5（3）αJ38（3）35（3）32（3）29（3），随着中心气流的发展以及矿批的扩大，逐步将矿、焦角同时向外扬，并增加环数，从而构成更加合理的多环布料角度αK40（3）38.5（3）36.5（3）34（3）αJ42（3）40（2）37（2）34（2）30（3）。矿批由开炉初期的41～42吨逐步增大到46吨，根据原燃料条件2008年全国炼铁技术交流会论文集3变化，适当调整矿批及矿布料角度环位。下部保持风口全开，鼓风动能保持在17500±1000kg•m/s（干焦动能），并根据炉况反应及各部温度情况，阶段性配加锰矿，保持炉缸良好的工作状态。中部调剂是控制操作炉型的关键。9号高炉软水总流量3300m3/h、水温差△t＝4.0～5.5℃、软水温度41±1℃，炉腹：45～65℃、炉腰：45～65℃、炉身下部：45～65℃，严格控制L6水平，一旦冷板温度低于正常范围，及时疏导，不使冷板由于边缘气流不足而形成低温粘结。炉型参数出现偏离控制标准时，及时调整制度，调整煤气流分布，以规范操作炉型。4.2提高富氧率富氧后理论燃烧温度提高，炉缸热量集中，利于冶炼反应进行。可改善炉内热能利用，降低炉顶煤气温度，同时，由于单位生铁煤气生成量减少，允许提高冶炼强度，增加产量。富氧配合喷煤，可以弥补因提高煤比所带来的理论燃烧温度降低与炉缸煤气量增大的负面影响。9号高炉2005年11月13日开始富氧，当时富氧率为1.5%，由于受炉况不顺、频繁休风影响，很快停止富氧。2006年1月1日重新开始富氧0.5%，3日增至0.8%，9日增至1.0%，18日增至1.2%，2月8日增加到1.5%后，受供氧限制富氧率基本稳定在该水平。进入2006年4月份以后，炼钢余氧充足，高炉具备提高富氧率的条件，为了进一步提高产量，在炉况顺行良好的情况下，9号高炉从2006年4月20日开始提高富氧率，20日提到1.8%；21日提到2.0%；24日提到2.5%。根据炉况接受能力以及外围设备状况，29日提高富氧率至3.0%，后续富氧率都稳定在该水平。4.3提高风温水平提高风温能加快煤粉挥发物挥发速度和燃烧速度，有利于提高煤比，并能够保证高煤比下的理论燃烧温度。在使用单一低热值高炉煤气的情况下，9#高炉提高风温的措施有:⑴预热助燃空气和煤气。利用热风炉烟气余热通过分离式热管换热器对助燃空气和煤气同时进行预热。⑵燃烧器采用矩形陶瓷燃烧器，保证煤气合理燃烧并可降低煤气燃烧的空气过剩系数。（3）加强操作管理，优化空气、煤气配比，提高工长预先调剂能力，确保混风全关操作。9#高炉风温水平长期保持在1200℃以上，为炉况顺行及增煤节焦工作提供了保证。4.4低硅冶炼[Si]降低后，不但使燃料比降低，使产量相应提高，且由于[Si]降低后，炉缸热储备相应减少，实际煤气体积减小，煤气上升浮力降低，再结合上下部调剂，改善煤气分布，中心开放活跃，为加风创造条件，允许提高冶强，从而增加产量。9号高炉坚持冶炼低硅，正常控制[Si]=0.25～0.35%，铁温≥1460℃。在操作中，时刻关注风量和风压的变化及料速的快慢，据此来掌握炉温的发展趋势，坚持早动、小动和小幅度调剂，防止炉温大幅度波动，降低硅偏差。特别强调稳定料速，如料快，及时调剂，必要时减风控制。9#高炉对不同程度的低[Si]及低铁水温度制定了相应的增煤、加焦标准，并严格执行。当渣铁热量不足，流动性差，炉况吃风困难时考虑调整基本操作制度。若因渣碱度低导致铁温不足，在执行加焦、轻负荷规定的同时还要及时调整渣碱度控制参数，确保渣碱度尽快到位。4.5摸索高钛冶炼下的合理操作制度2008年全国炼铁技术交流会论文集42005年以来，入炉钛负荷明显升高，9号高炉积极研究高钛冶炼特点，通过采取降低[Si]控制水平，控制适宜的渣碱度，改善中心煤气流，保证足够的鼓风动能，加强出铁操作，减少渣铁在炉缸的积存时间等措施，保证了高钛情况下炉况顺行。高钛渣熔化性温度高，粘度大，所需的鼓风动能比冶炼普通矿高。炉渣中的TiO2还原后使炉渣与焦碳的润湿性改善，因此高炉的滴落带和炉缸中心料柱的孔隙易被还原的炉渣所堵塞，炉缸中心较难吹透，表现为风压升高，高炉不易接受风量。为提高鼓风动能，9号高炉将风口面积逐渐缩小，由开炉初期的0.3138m２逐步缩至0.2904m２,使鼓风动能保持在17500±1000kg•m/s（干焦动能）。鼓风动能提高后，炉缸均匀活跃，高炉顺行程度改善。表49号高炉2007年钛负荷及[Ti]情况1月2月3月4月5月6月7月钛负荷kg/t13.0914.3213.9113.3012.1412.3912.45[Ti]%0.1320.1330.1340.1330.1370.1300.1305加强基础管理5.1强化炉内操作管理9号高炉抓好值班室工长三班操作的统一，强化细节操作，要求稳定用风，均衡料速，严禁超料速和在低[Si]、低铁温情况下跑料。根据不同冶强水平、品位、原燃料变化掌握好综合焦比，保证各项参数受控。为保证调剂的准确性，制定了《煤粉加焦、负荷调剂规定》以及《停煤情况下的操作》、《加减风操作》等规范，来指导工长操作。5.2加强设备管理降低休风率提高设备维护质量，加强设备点检，保证设备运行安全。加强喷吹系统的巡视，调整好枪位，减轻对风口的冲刷，减少风口漏水，看水工监护好风口各套工作状况，确保炉台巡检不断人，发现异常及时处理。通过强化设备管理，高炉定修周期延长至3个月以上，高炉休风率降至0.67％以下。5.3加强炉前操作管理及时出净渣铁由于入炉品位低，含钛高，渣量大，如果不能及时排出渣铁，容易形成憋风、难行，处理不当对炉况影响极大。9号高炉采取了以下措施来保证出铁质量：①严格控制开口时间，必保堵口后35分钟之内打开铁