承钢新4#高炉（2500m3）操作技术进步.doc

承钢新4#高炉（2500m3）操作技术进步【摘 要】本文简要的介绍了承钢新4#高炉（2500m3）的工艺设备配置，系统的总结了高炉投产两年来，不断优化操作。重点阐述了在操作方面取得巨大进步的经验和技术措施，并指出了承钢2500m3级高炉操作今后需要重点突破的技术难点。【关键词】倒换矿焦罐 往复式布料 铜冷旁通装置 热负荷 炉身静压 强化冶炼 长周期稳定顺行1.概述承钢新4#高炉（2500m3）设计4个铁口、30个风口，采用了矿焦槽大容积，上料皮带小倾角长距离运输，并罐式无钟炉顶，炉身双层静压，炉腹炉腰炉身中下部四层铜冷却壁，煤气在线分析等设计，新4#高炉内型参数如表1。从2008年9月16日投产以来，承钢新4#高炉工作者经过两年的实践和摸索，不断突破原来操作上的误区，持续优化操作，在高炉操作技术上取得了巨大进步。主要表现在：(1) 高炉利用系数稳步提高，消耗大幅降低，炉况长周期稳定顺行。 (2) 成功实现了大高炉钒钛矿冶炼高煤比、高风温、大富氧操作。(3）高炉主要经济技术指标明显优化，焦比“破4见3”、煤比稳定在140kg/t。表2是承钢新4#高炉（2500m3）投产以来的主要经济技术指标。表1 承钢新4#高炉内型参数表项 目有效容积炉缸直径炉腰直径炉喉直径有效高度死铁层深度炉缸高度炉腹高度炉腰高度符 号VuDdd1Huh0H1H2h3单 位m3mmmmmmmmmmmmmmmm数 量273011400127808400292002400470035001800项 目炉身高度炉喉高度炉缸断面积炉腹角炉身角u风口数铁口数符 号h4h5个个单 位mmmmm数 量172002000102.0778.8583.042.28304表2 承钢新4#高炉近两年的主要经济技术指标表指标利用系数焦比煤比焦丁比综合焦比风温休风率Si+Ti煤气利用率工序均值能耗单位t/m3dkg/tkg/tkg/tkg/tkg/t时间2008.9-2008.121.55473.9479.6412.31552.7210563.4800.67140.68424.582009.1-2009.62.10396.52116.4128.77513.8111691.7450.57343.79360.692009.7-2009.122.15402.42122.9924.79520.6311891.7820.56844.00361.042010.1-2010.62.16391.55140.5732.38529.5111951.6360.64644.25379.002.承钢新4#高炉操作技术进步的主要措施和经验2.1 操作上曾经存在的一些问题承钢2500 m3 级高炉是世界上最大的冶炼钒钛磁铁矿的高炉，操作思路及参数没有先例可寻。新4#高炉(2500 m3)尽管有我厂5#高炉(2500 m3)的参数可供参考,但两座高炉在设计上及炉型尺寸上不同，操作参数需要在实际生产中摸索,再加上原燃料质量波动大、风口小套破损严重导致高炉达不到长周期稳定期顺行。2.1.1 2008年9月- 12月，新4#高炉炉况发生波动的因素主要是原燃料质量波动大、操作制度处于摸索期、制度的调整不及时。新4#高炉2008年9月- 12月波动情况、原因及主要指标如表3。表3 承钢新4#高炉2008年9月- 12月波动表波动时间10月10日10月17日11月3日11月16日11月27日12月17日波动时长8天14天21天波动原因烧结矿配加钢渣后强度变差风机原因导致高炉紧急休风时间较长；焦炭、球团质量变差炉况一直未恢复到理想状态，频繁波动，导致高炉操作炉型发生变化原因分类外围外围工艺指标单位9月份波动前波动期间恢复后波动期间恢复后波动期间恢复后平均日产t4103.014795.82238.144351.133330.164057.353277.114140.85焦比kg/t505400566408513466516438煤比kg/t911231111949873863综合焦比kg/t596530577538565571573534风温10041093.510401110.1251101107310441058Si+Ti均值0.580.3750.9950.4890.7550.7371.0430.713煤气利用率43.2241.7739.542.338.438.1937.7841.752.1.2 2009年1月-6月，由于铜冷却壁冷却强度不合理和风口小套冷却强度设计不合理，铜冷部位脱落的渣皮将风口小套频繁烧漏，高炉休风率偏高，制约了经济技术指标的进一步强化。2009年前半年新4#高炉风口小套漏套详情如图1和图2。图1 2009年前半年新4#高炉各月漏套趋势图图2 2009年前半年新4#高炉各风口漏套趋势图2.2 操作技术进步的主要措施和经验新4#高炉立足在原有的设备条件下不断消除缺陷，从优化入炉原燃料结构、提高装料制度的料确度、采用“铜冷旁通装置”稳定操作炉型、总结普通矿转钒钛矿操作技术要点、创新应用炉身静压和压差分析判断炉况，使新4#高炉的操作技术上取得了巨大进步。主要措施是：2.2.1 改善原燃料质量，加强对人炉原燃料的管理(1)稳步提高原燃料质量，优化入炉原燃料结构。经过长期的实践和探索，承钢新4#高炉不断优化入炉原燃料结构，使人炉原燃料质量波动对炉况的影响降至了最低水平。目前承钢新4#高炉进行了烧结矿分级入炉管理、入炉原料中配5%块矿、焦碳配比形成了优质一级焦（60%）+准一级焦（20%）+二级焦（20%）的焦碳配比、喷吹煤粉配比形成了烟煤（60%）+无烟煤（40%）的煤粉配比。(2)强化对入炉原燃料的控制与管理，主要是加强人炉原燃料输送过程和质量异常管理。出台了原燃料预警机制，制定了原燃料警诫线。新4#高炉原燃料管理台帐如表4表4 承钢新4#高炉原燃料管理台帐表序号1234567物料名称高炉喷煤煤粉高炉喷煤煤粉槽下烧结矿(新系统)槽下烧结矿高炉槽下烧结矿焦丁检测项目粒度（+80mm）粒度（-200mm）粒度（5-10mm）粒度（5mm）低温还原粉化指数粒度（20mm ）警戒线3%55%20%2%70%10%备 注大于警戒线为异常小于警戒线为异常大于警戒线为异常大于警戒线为异常小于警戒线为异常大于警戒线为异常序号891011物料名称焦炭焦炭焦炭一级焦炭焦炭二级焦炭检测项目加权粒度M40-M10焦炭反应性焦炭反应后强度焦炭反应性焦炭反应后强度警戒线52 mm79%25%63%28%60%备 注小于警戒线为异常小于警戒线为异常大于警戒线为异常小于警戒线为异常大于警戒线为异常小于警戒线为异常2.2.2 提高装料制度的料确度(1)降低并罐无钟炉顶造成的炉料偏析新4#高炉采用并罐式无钟炉顶，布料过程中出现炉料偏析现象，对煤气流的分布造成较大的影响。在生产过程中操作者经过长期实践摸索最终确定了每15批料倒换一次矿焦罐，每3批料变一次溜槽旋转方向，降低了上料设备导致的炉料偏析对高炉布料的影响，提高了布料的精确度，使煤气流分布更加合理。(2)采用往复式布料稳定中心煤气流由于设备本身的控制精度和炉料粒度不均匀等，布料的总圈数经常有较大波动，造成布料时最后一个档位的布料圈数与设定值不符，从而影响了气流的控制，新4#高炉操作者采取了往复式布料的方式，如布料顺序为40373533311831，这样最后一个角度不放在中心，使总圈数不准造成的误差反应在中间环带，而减小对中心的影响。通过往复式布料稳定了中心煤气流。2.2.3 高炉中部调剂操作承钢新4#高炉高炉炉休冷却采用串联供水的方式进行冷却。炉腹、炉腰、炉身下部采用铜冷却壁，由于铜的导热系数比铸铁高近lO倍，高炉投产运行实践中发现，在原燃料、喷煤量等发生变化时，铜冷却壁上的渣皮很容易大面积脱落，炉况的稳定和顺行得不到保障。为了稳定铜冷部位的渣皮，承钢炼铁厂集思广益，发明了铜冷却壁加旁通的中部调剂装置。2010年5月上旬新4#高炉利用更换气密箱的机会安装了1/3的“铜冷却壁旁通装置”，在日常操作中效果良好。(1)理论根据热负荷大小是高炉冷却的依据，它能及时反映内衬、冷却壁所承受的热流强度，进而采用有效措施控制热流，以保护冷却壁和炉壳。随着高炉炉内煤气流出现的变化，影响到高炉冷却壁的传热条件，炉体热负荷发生变化。高炉炉体普遍采用的串联冷却方式，使高炉具体部位的热负荷调控存在难度，尤其在相对敏感的炉腹、炉腰和炉身下部的4层铜冷却壁上。铜冷却壁旁通装置可以对铜冷却壁的冷却水起到分流作用进而起到对铜冷部位热负荷进行灵活调控。(2)工艺技术控制要点控制铜冷参数、铜冷占比、全炉热负荷、冷却壁进水温度、各层冷却壁温度，通过中部调剂装置的灵活调剂稳定渣皮、控制边缘煤气流。全炉热负荷正常情况下全炉热负荷在2500027000m3/min；当全炉热负荷27000m3/min时，说明冷却强度过低，或边缘气流过盛，可能造成渣皮脱落，需加大冷却水量，或抑制边缘气流；铜冷占比 正常铜冷占比参数在5060之间，当铜冷占比在该范围内时软熔带恰好在铜冷位置；当铜冷占比在低于50时，预示铜冷部位有结厚趋势，软熔带位置位于铜冷却壁的下边界，这说明边缘煤气流不足，需要调整装料制度适当疏松边缘；当铜冷占比高于60时，说明软熔带位置过高，位于铜冷上部，整个铜冷位于湿区，边缘煤气流过盛，可能使原有渣皮脱落。正常情况下各层冷却壁温度及铜冷壁温度的控制正常情况下各层冷却壁温度见图4，当冷却壁温度偏离正常值时说明冷却壁挂渣出现了变化。图4 承钢新4#高炉正常情况下各层冷却壁温(0度-180度各层冷却壁壁面温度控制范围,180度-360度各层冷却壁壁面温度控制范围)2.2.4 普通矿转钒钛矿操作(1)普通矿转钒钛矿操作难点钒钛烧结矿在软熔带中压差高，滴落困难且滴落终点温度高；冶炼钒钛烧结矿时，初渣形成慢，不易滴落；初渣组成复杂，有较多的高熔点物相；钒钛矿高温熔化速度低，且不存在类似普通矿的快速熔化阶段；(2)新4#高炉普通矿转钒钛矿操作技术要点炉温是控制的核心内容，是高温区稳定的关键因素。细化操作，组织好出渣出铁，点检和维护好设备，避免外围因素对炉况的影响，从而顺利的完成转换。在变料转换期间，密切关注高炉透气性的变化，透气性控制在2930，压量关系要基本匹配，否则减风控制，防止出现大的气流波动。在铁中含钒达到0.25稳定三天后标志变料成功，逐步捅开风口。烧结机配料要考虑铁水含钒在0.25，渣中（TiO2）12%，（Al2O3）15%。机烧比控制在70左右。变料后，综合入炉品位下降，期间产量控制在48005000吨，稳产均产。下限风量控制在4400m3/min，低于此风量要采取降低煤比、开放边缘、提高燃料比等措施。2.2.5 科学应用炉身静压和压差分析判断炉况新4#高炉操作者经过长期的摸索和实践操作，总结出了新4#高炉炉身静压和压差的规律，创新采用静压和压差法分析判断炉况，使高炉炉况的调剂较传统的风压流量分析炉况法更具体明了。静压和压差分析判断炉况法简要内容如下。正常时下部压差占全炉压差比例：；上部：。压差控制应结合煤气利用率选择，煤气利用率高时可以承受略高的上部压差。如透气性低，下部压差低，中部压差高或上部压差高，炉内煤气阻力损失在炉缸中心与块状带的边缘。工艺调整应朝提高风速，发展边缘气流的方向调整上下部制度。下部压差出现时高时低的锯齿型波动，及中部压差过高，考虑液范现象的发生性，应降低边缘负荷，改善成渣带的渗液性。上部压差占比升高至以上，煤气利用率降低至以下应果断减风，防止出现管道气流。静压曲线平滑无尖峰，上下两条静压曲线平行运行是高炉周向气流稳定的标志。在一段时间中同层的周向四条曲线存在固定偏差，且偏差越来越大，高炉压量压差关系紧张，可认为是高炉“操作炉型”发生了大幅变化，气流有偏行的危险。结合炉身静压曲线与炉体热负荷的变化先后可以判断是气流变化造成了渣皮脱落还是渣皮脱落造成了气流变化。一般出现的静压曲线减风会自己走回来，是气流的自我调整或边缘趋轻。而尖峰需通过崩料才能回来，一般反映边缘气流较重。3.今后操作技术进步需要重点突破的技术难点承钢新4#高炉在操作上虽已经取得了巨大的进步，但是展望未来的市场形式，降本增效的任务仍非常艰巨，操作上必需突破以下几点技术上的难点。3.1 目前，承钢新4#高炉的煤气利用率在45%左右，较同立级先进高炉低5%左右，保证目前高冶炼强度的基础上进一步提高煤气利用率是实现降本增效的技术难点之一。3.2 目前，承钢新4#高炉全炉热负荷控制偏高，较同立级先进高炉高10000m3/min，经计算降低10000m3/min炉体热负荷可降焦比10.65kg/t，在炉况稳定顺行的基础上降低全炉热负荷是实现降本增效的技术难点之二。3.3 目前，承钢新4#高炉燃料比偏高，较同立级先进高炉高10 kg/t，在保证高煤的前提下提高煤焦置换比降低燃料比是实现降本增效的技术难点之三。4.结论自“20089.16”开炉以来，承钢新4#高炉依靠技术创新，不断突破原来操作上的误区，操作技