攀钢2号高炉第四代炉役钒钛磁铁矿强化冶炼实践

攀钢 2号高炉第四代炉役钒钛磁铁矿强化冶炼实践 杨 荣 （ 攀 钢钒炼铁厂 ） 摘 要： 对攀钢 2 号高炉第四代炉役 开炉后 的强化冶炼操作实践进行了总结。通过加强原、燃料和冷却壁薄炉衬的炉型监控管理，不断优化高炉操作制度，采取 高富氧大喷吹、 高风温、大风量高压差操作和加强日常管理 、加强对设备检修与维护 等措施，高炉技术经济指标不断创新。 关键词： 高炉 ;强化冶炼 ;操作 制度 ;风温 ;富氧 0 引言 攀钢 2 号高炉有效容积 1 200 2007 年 10月停炉大修， 高炉 技术改造后， 第四代炉役 设 1 个铁口， 2 个渣口， 18 个风口 ， 冷却壁 采用铸铁镶砖冷却壁 薄壁炉墙的新型炉体结构，对高炉炉型进一步优化；维持 双 钟 式 炉顶，布料器 采用马基式旋转布料器；热风炉改 为先进的 顶 燃式热风炉， 内衬采用优质耐火材料，采用栅格式陶瓷燃烧器，烟气余热回收设施改造，由原来的分离型改为整体型；三电系统改为当前先进的技术与装备，操作控制选用当前先进的 统；本次大修改造加强环保改造投资力度， 对 环保除尘系统进行 了 全面改造。 2 号高炉第四代炉役于 2007 年 12 月投产 ， 半年 后，由于 受 设备故障、原燃料质量下降、炉前渣铁难出等的影响，高炉不易接受风量，产量降 低，高炉炉缸 活跃度降低，炉内顺行变差，高炉生产一度处于被动状态， 2008 年 110 月 高炉技术经济指标见表 1。 为改变这被动生产局面，高炉采取强化冶炼措施，狠抓入炉原料质量，实现精料入炉；调整各段水压，优化各段水温差，确保合理的操作炉型；调整风口面积、规范高炉操作，优化操作参数，及时出尽渣铁，力争维持全风操作，高炉各项技术经济指标不断提高，高炉稳定运行，指标良好， 2009 年1 2 号高炉主要技术经济指标见表 2。 1 强化冶炼前提和基础 加强原燃料管理 ,实现精料入炉 表 1 攀钢 2 号 高炉 2008 年 110 月 主要技术经济指标 时间 利用系数 / t(m3d) 风温 / 焦比 / (kg煤比 / (kg富氧 / (m3综合冶炼强度 / t( m3d)风量 / (m363 493 471 888 191 546 880 842 203 462 290 942 199 474 534 861 207 461 408 885 202 463 520 863 186 475 920 875 178 495 685 813 179 500 500 860 186 467 822 808 20 2010 年第 33 卷第 2 期 表 2 攀钢 2 号高炉 2009 年 17 月主要技术经济指标 时间 利用系数 / t(m3d) 风温 / 焦比 / (kg煤比 / (kg富氧 / (m3h 综合冶炼强度 / t(m3d)风量 / (m3 191 461 464 857 195 458 608 903 194 454 305 907 207 454 500 955 196 453 224 897 199 444 923 987 202 442 260 025 精料是高炉炼铁的基础，特别是大型高炉，对原燃料 的质量提出了更高的要求，加强原燃料的管理，包括筛分工作，对保证高炉稳定顺行尤为重要。 1）提高烧结矿质量 2 号高炉使用的是一期烧结机的高碱度钒钛烧结矿。通过技术改造后一期烧结机使用的物料搭配稳定，混合机制粒效果好，烧结机单位面积风量大（ 97 m3/抽烟机主管负压高 (13 000 有利于钒钛磁铁矿大风量高负压厚料层烧结。一期烧结正常情况下料层都在 500 上，烧结过程蓄热时间长，液相生成及结晶充分，烧结矿质量明显提高。 2）稳定焦 炭 质量，满足高炉强化冶炼的需要 随着冶炼强度和喷煤比的提高，焦 炭 作为料柱骨架的作用越来越重要。 2 号高炉配用一期焦碳，由于一期焦炉的炉型及热工制度特点，限制了一期焦炭的生产工艺，使一期焦 炭 的理化性能明显低于二、三期焦炭。在全厂生产平衡的情况下，使用部分二、三期焦炭，大大 地 改善入炉焦炭质量。攀钢一、二、三期焦炭理化性能指标见表 3。 3）加强筛网和筛速管理 槽下 110 烧结筛为双层棒条筛，上下孔径都有严格的要求。 为 确保筛分效果，规定烧结筛过筛时间在 100 上。焦 炭 2 个槽同时使用，过筛时间控制在 60 上。定期测试焦 炭 和烧结筛的 过筛效果，并及时调整。 表 3 攀钢一、二、三期焦炭主要理化指标 % 项 目 10 灰分 挥发 分 水分 S 期焦炭 期焦炭 期焦炭 强冷却壁薄炉衬 的炉型监控，确保合理炉型 砖壁合一薄炉衬的高炉，开炉炉型就接近正常的操作炉型，维持炉况顺行并不需要太高 的冷却壁和砖衬温度。 开炉 后 经过一年的摸索， 2 号 高炉 对炉腹 4 段以上水温差的变化非常重视，炉腹以上各段水温差都有适宜的参考值，水温差在 4 8 ，过低对高炉顺行不利，过高炉内边沿气流过强，炉内煤气利用变差，炉缸温度难以维持； 炉缸水温差应 小于 ，炉况稳定顺行。从 强化冶炼 生产实践可以看出，各段冷却壁温度波动小，为高炉强化冶炼提供了较好的炉型基础。 2 高炉强化冶炼措施 理的高炉操作制度 1）下部 调剂： 2007 年 12 月 2 号 高炉 开炉 的风口组成为 130 2 + 140 16， 风 口 面积为 由于设备故障、原燃料质量下降、炉前渣铁难出等的影响， 炉内顺行变差， 高炉不易接受风量，高炉炉缸活跃度降低， 中心 煤气流不足，2 号 高炉 采取 逐步缩小风口 面积 ，以吹活中心，增加中心气流，活跃炉缸。 2008 年 6 月 2 号 高 炉的风口组成 调整 为 130 4+ 140 14， 风 口面积为 2008 年 8 月 风口组合 调整为 110 2+ 130 7 + 140 9， 风 口 面积为 口面积逐渐缩小，鼓风动能逐渐增加，炉缸 逐渐 活跃，中心气流充足，炉况顺行，攀 钢 技 术 21 下部易接受风量。随着风量的提高，为防止中心过吹，又逐渐扩大风口面积， 2008 年 11 月风口组成调整为 130 6 + 140 12，风口面积为 2009 年 3 月风口组成调整为 130 3+ 140 15，风口面积为 于及时调整下部风口面积，活跃了炉缸， 及时出尽渣铁，高炉顺行好转，风量不断提高，实 现了高炉强化冶炼。 2）上部调剂：根据红外成像仪对料面的观察，结合镶砖冷却壁薄炉衬的特点，通过开 炉近一 年的摸索和炉况调剂， 2 号高炉找到了一套行之有效的上部操作制度。 在目前原、燃料条件下，矿石批重为 21 石批重太小，整个料柱透气性变好，中心气流过旺，造成崩料、滑料。在试验 21.5 t 的大批重时，边缘气流阻力增大，中心气流打不开，易出现大管道，造成炉顶压力、炉顶温度等急剧波动，同样造成崩料、滑料，甚至有悬料的可能，且高炉常压操作后恢复困难。 合理的炉料结构：一是矿石中混加焦丁，随着喷煤量增加，矿焦比增加，料柱透气性变差，压差升高。 2 号 高炉将筛下焦回收再筛分出小焦丁，在矿石中每批料混加 400 500 丁，约占矿批的 有效地改善了炉料的透气性，有利于顺行。二是矿石中配加钒钛球团矿，为优化高炉炉料结构，提高入炉矿石品位，配加钒钛球团矿的配比从 15% 逐步提高到 28%，炉况表现顺行，压差适宜，产量提高。 装料制度： 随着高炉矮胖化趋势，特别是喷煤比的增加和富氧率的提高，打通中心气流显得尤为重要。结合 镶砖 冷却壁的特点，需维持适当 冷却壁 热面温度 ， 为形成稳定且较薄的渣皮，必须 适当 维持一定 边缘气流。在生产实践中，总结出了比较适合 2 号高炉强化操作的思想，即 “适当维持 边缘 气流，打开 中心 气流 ”。 因此，装料制度由原来的 22改为2 高 富氧 大 喷 吹技术 富氧既可以强化冶炼，提高冶炼强度， 又 可以提高煤粉燃烧率。理论上富氧每提高 1%，产量可提高 。 2 号 高炉第 四 代炉役开炉 前半年 ,由于炉况 逐渐变差 ,炉况不顺 ,强化冶炼受到限制 ,富氧率仅 近 1 年来 ,随着原燃料 质量的提高 ,高炉顺行，高炉冶炼不断强化 ,富氧率达到 富氧鼓风的优越性得以充分发挥，高炉冶炼强度大幅度提高，产量明显提高，利用系数不断攀升。 随着富氧率的提高，炉腹煤气量减少，从而降低压差，改善透气性有利于高炉接受高煤量；同时富氧率增加， 高炉风口回旋区理论燃烧温度升高，理论计算富氧 提高 1%理论燃烧温度上升 3545 ，由此造成风口前煤气体积膨胀，炉缸径向温度梯度陡增，将造成炉缸工作不均匀； 增加煤粉喷吹量，风口理论燃烧温度降低， 每 喷 煤 10 kg/t， 降低 20 25 1。因此，为了防止风口理论燃烧 温度过高，引起炉况不顺， 2 号 高炉采取新型煤枪，加大煤粉喷吹量，煤比达到 126 kg/t。高富氧和大喷吹相结合，控制合理的风口理论燃烧温度，使炉况顺行，促进了高炉强化。 使用高风温 高炉生产 实 践 表明，高炉每提高 100 风温，可降低焦比 12 15 kg/t。 2 号高炉大修后，第四代炉役采用 4 座先进的 顶 燃 式热风炉，它利用炉顶空间进行燃烧，其结构对称，温度 分 布均匀， 保持了较高的风温。高温区采用了低蠕变高铝砖和硅砖，拱顶温度可达 1 400 。热风炉设计最高风温 1 250 ，能稳定提供 1 200 的高风 温。 2 号 高炉一方面采用 优化烧炉程序， 强化烧炉工作，提高蓄 热能力；另一方面要求统一操作思路，操作坚持固定风温，炉温用喷 吹煤量来控制，高风温能提高煤粉的燃烧率，保证炉缸充沛的热量。 2 号 高炉四代炉役投产 3 个月 后，就将风温提高到 1200 ，高风温的使用不但活跃了炉缸，提高渣铁物理热，改 善渣铁流动性及炉渣脱硫能力、及时出净渣铁、保持高炉顺行，而且有 利 于高炉节焦降耗，改善技术经济指标。 大风量高压差操作 2 号高炉第四代炉役投产以来，由于炉况、设备、原燃料质量等原因，始终不能用完风量，保证不了鼓风动能和冶炼强 度。 2009 年根据具体情况，不断加大 2 号高炉 风量，到夏季气温高时，采用脱湿鼓风等保证风量维持在 3 000 3 100 m3/用大风量操作后，高炉压差从 现大风量高压操作后 , 炉况稳定，炉顶煤气中的 高至 降低了入 22 2010 年第 33 卷第 2 期 炉焦比， 高炉技术经济不 断 改善。大风量高压差对2 号 高炉冶炼的作用 如下： 1) 提高了风速和鼓风动能，有利于活跃炉缸和打通中心气流， 促 进高炉稳定顺行。 2)风量大，煤气流增加，可以防止炉墙结厚。同时风量增加炉料下降速度 加快，也可以起到防止炉墙结厚的作用。因此，增加风量提高压差，有利于维护高炉炉型。 3)风量增加，产生的 煤 气量增加，有利于 提高冶炼强度，改善高炉各项经济技术指标。 4)风量增加，可以吹出较多的原燃料带入的粉末，改善料柱的透气性。反过来料柱的透气性改善，又可以促进风量的进一步增加。 2 号高炉 2009 年1 平均风量变化见图 1。 3 加强日常操作管理 高炉炼铁日常的操作与管理非常重要 ， 2 号高炉加强日常操作管理，为强化冶炼创造了条件。 1）炉内的管理：根据炉况的发展，及时 制 定适宜的操作方针，作为高炉的基 本操作思想，将各种参数进行量化管理，明确各种参数的控制范围。以高炉顺行为基础，以风量为纲，严格管理各种操作制度的执行情况，使炉温、炉渣碱度等控制在适宜范围内，保证炉况长期顺行，稳产高产，强化高炉冶炼。 2）加强炉前管理： 2 t/(后 ,炉前渣铁能否及时出 尽 成为高炉顺行和指标创新的关键。经过努力，将炉前操作进行量化，制定铁口、渣口工作记录台帐，将每次铁的铁口深度、使用钻头的大小、打泥量、堵铁口是否正常、 闷炮时间、 出渣铁量、出铁时间、每次铁的炉温水平以及每次排放上渣量、 上渣是否含铁多不好放、渣口损坏情况等炉前工作情况作详细的记录，杜绝炉前事故，确保每天 12 次铁，而且把每次出渣铁量的均匀 性、渣铁沟的维护 纳入考核范围，保证高炉不憋风， 能 及时出净渣铁，为高炉优化指标提供有利条件。 3）水系统的管理： 2 号高炉采用工业水冷却，为保证良好的冷却效果，对水质、水压、排水管等都有一定的要求，采取措施，控制好进水温度。 每班密切注意冷却壁温度和水温差的变化，根据水温差的变化，适当调整操作制度，确保炉况顺行稳定。 4 加强设备检修与维护 2 号高炉指标不断 提高 ，与设备良好运行状况分不开 。加强对设备点检的管理，一旦发现设备隐患和故障，立即联系专业检查人员处理，对关键设备，专人 24 h 值班保产。由于坚持使用高风温，车间规定班组每小时定期对进风系统的高温部位进行测温并做好台帐记录 。由于设备维护较好，休风时间明显减少，较低的休风率，为高炉强化冶炼提供了有利条件。 5 结语 攀钢 2 号高炉第四代炉役经过一年的摸索 实践 后，从精料入手，维持合理的操作炉型