攀钢新3#高炉用焦降低贵州煤配比试验研究

22 2009 年第 32 卷第 5 期 攀钢新 3#高炉用焦降低贵州煤配比试验研究 毛建林 （ 攀 钢钒炼铁厂） 摘 要 ： 为降低优质焦煤采购压力，保证新 3 号高炉生产稳定顺行，研究了攀钢新 3#高炉用焦炭降低贵州 煤 配比后焦炭性能的变化及高炉操作适应性，对焦炭质量变差情况下的操作经验进行了总结。贵州煤配比由 60%降至 35%，操作调剂后高炉技术经济指标下滑幅度较小；贵州煤配比降至 20%后，焦炭灰分升高、反应后强度降低 百分点，高炉仅能维持阶段性稳定生产，维持 长期稳定则困难。 关键词 ： 高炉；焦炭质量；焦煤 ； 配比 0 引言 攀钢新 3#高炉有效容积为 2 000 设置 26个风口、 3 个铁口及 2 个渣口，双出铁场；四座外燃式热风炉配置空气、煤气双预热系统；皮带上料，并罐式无料钟炉顶，采用 布料器及其水冷气封技术；炉腹上部、炉腰采用 2 段镶砖铜冷却壁，炉身下部至炉身中上部采用 4 段双通道镶砖冷却壁，炉身上部采用 3 段镶砖冷却壁。该高炉是世界上目前冶炼高钛型钒钛磁铁矿最大的高炉，于2005 年 12 月 10 日建成投产。 高炉大型化具有可集中利用先进技术、生产指标先进 、 劳动生产率高 和 基建投资低等优点。随着高炉炉容的增大，炉料在炉内的停留时间延长，炉料承受的静压力增 加，大高炉对入炉原、燃料的质量要求也更加严格。焦炭在高炉内起骨架、还原剂和燃料的作用，对于大高炉来说，骨架作用尤为重要 ， 炉内下降的液态渣铁都需要通过焦炭料柱的孔隙落入炉缸，而上升的气流也需要通过焦炭料柱的孔隙到达炉顶，炉容增大后，炉料在炉内的停留时间延长，焦炭与煤气反应时间延长，加剧了焦炭的气化反应，因此 ， 高炉内焦炭料柱必须有足够的反应后强度，炉容越大，对焦炭质量的要求也就越高。 新 3#高炉投产以来，为确保焦炭质量和高炉稳定顺行，焦炭的配煤结构中长期维持了较高配比的优质贵州盘江煤 （以下简称 贵州煤 ） ，其比例达 到60%以上， 原料保供压力较大，一定程度上也影响到 铁 厂的稳定生产。同时，随着我国钢铁规模的扩大，优质炼焦煤资源供需矛盾加剧，优质炼焦煤的价格大幅上升。因此，在确保高炉稳定顺行的前提下，研究满足新 3#高炉所需的焦炭质量和适宜的贵州煤配比，对稳定 铁 厂生产 及 规避市场风险 都 具有重要意义 。 1 试验条件 试验时间安排 根据公司总体安排，在新 3#高炉进行两个阶段的降低贵州煤配比试验研究，分别将 贵州煤配比由 60%降至 35%和 20%。试验基准期采用就近原则，取试验前稳定生产情况下时间段，具体的选取时间为 2008年 11月 1 11日，基准期贵州煤配比为 60%；试验期时间为 11 月 12 18 日，贵州煤配比为35%；试验期时间为 11 月 19 30 日，贵州煤配比为 20%。试验焦炉为新 1、 2 号焦炉，试验高炉为新 3#高炉。 试验原燃料条件 入炉铁矿石质量 试验各阶段入炉料主要成分见表 1。 从表 1 可知，炉料结构变化小，入炉原料的成分和质量波动小，为本试验提供了相对稳定的原料基础，有利于充分考察贵州煤配比变化对高炉技术经济指标的影响和对操作规律的研究。 焦炭配合煤质量 与基准期相比，试验期、 期各配加煤种的灰分略有下降，挥发分略有上升，矿务局煤和低灰郊区煤的粘结性（ G 值）波动较大，呈互补态势，其它煤种煤质较稳定。贵州煤与低灰云贵煤的变质程度和粘结性相近，故在一定比例内可以替代，但 攀 钢 技 术 23 贵州煤的灰分比低灰云贵煤低约 1 个百分点。 表 1 试验各阶段炉料主要成分 试验阶段 烧结矿成分 /% 烧结矿碱度 烧结矿 转鼓 强度 /% 球团矿成分 /% 综合入炉品位 /% 炉渣碱度 准期 验 I 期 验 降低贵州煤配比方案 试验配煤方案及配合煤质量变化 贵州煤 G 值高，灰分较低，降低贵州煤配比后，对焦炭质量指标将产生一定影响，为确保焦炭质量相对稳定，相应提高了 低灰云贵煤和矿务局煤作为主焦 煤的比例，试验各阶段的配煤方案 和配合煤质量见表 2。 表 2 各阶段配煤方案和配合煤质量 从表 2 可以看出，基准期贵州煤的配比高达60%，其与低灰云贵煤、矿务局煤和低灰郊区煤的价差分别为 /t，因此，在保证焦炭质量不大幅下降的条件下，用其它性质相近的煤（如低灰云贵煤）替代贵州煤，对于降低焦炭成本具有重要意义。 随着配煤比的调整，试验各阶段配合煤的灰分逐渐升高，粘结性逐渐下降。与基准期相比，试验期配合煤的灰分上升 百分点，挥发分下降 百分点， G 值下降 百分点；试验期配合煤的灰分上升 百分点，百分点， G 值下降 百分点。 焦炭质量变化 在降低贵州煤配比过程中，为避免焦炭质量波动，煤化工序对各项操作参数进行了微调，保持了生产稳定 和焦炭质量缓慢变化，焦炭质量变化情况见表 3。 表 3 各阶段焦炭质量指标 % 试验阶段 灰分 挥发分 10 准期 验期 验期 表 3 可以看出，与基准期相比 ,试验期焦 炭冷强度转鼓指数变化不大 ,焦炭热性能指标略有下降，反应性上升 百分点，反应后强度降低了 百分点。与基准相比，试验期焦炭灰分、挥发分略有升高，焦炭热性能指标变化明显，反应性升高 应后强度降低了 3 降低贵州煤配比后高炉操作研究 高炉操作调剂变化 布料制度变化 试验各阶段布料制度调剂见表 4。 从表 4 可以看出，随着贵州煤配比降低，焦炭质量逐步变化过程中，高炉料制调节的相应变化为： （ 1）与基准期相比，试验期料制基本未变化，焦炭负荷略 有下降，矿石批重变化较小，平均料批数下降 3 批 /d。 （ 2）与基准期相比，试验期料制变化较大，矿石外环角度缩小 2，圈数未变化，焦炭外环角试验阶段 配煤比 /% 配合煤质量指标 /% 贵州煤 低灰云贵煤 矿务局煤 低灰郊区煤 d G 值 基准期 60 0 15 25 验期 35 20 25 20 验期 20 30 30 20 24 2009 年第 32 卷第 5 期 度缩小 2，焦炭外角圈数增加 1 圈，同时取消了小粒级烧结矿，焦炭负荷从 t/t 下降至 t/t，矿石批重由 t 下降至 t，平均料批数下降 14 批 /d。试验期对布料制度作了较大幅度调整，采用了较轻的料制，疏松了边沿气流，确保了煤气流稳定和高炉顺行。 鼓风制度变化 试验各阶段下部鼓风参数变化见表 5，风量变化范围及减风、滑料情况 见表 6。 表 4 高炉装料制度调整情况 试验阶段 焦炭负荷 /（ t t 1） 矿石批重 /t 小粒级烧结矿配比 /% 料制情况 料批数 /（批 d 1） 基准期 35 28 n c 5 0 1 3 2 n o 0 4 3 3 0 266 试验期 35 28 n c 5 0 1 3 2 n o 0 4 3 3 0 263 试验期 33 26 n c 6 0 1 2 2 n o 0 4 3 3 0 252 表 5 高炉下部鼓风制度参数变化 试验阶段 平均风量 / （ 1） 煤比 / (t 1) 鼓风动能 / (s 1) 风温 / 风压 / 气性 指 数 / (1) 富氧 率/% 炉顶煤气 炉尘量/(t 1) 基准 期 4 345 258 333 25 490 验期 4 317 259 335 25 420 验期 4 136 252 319 25 470 6 试验各阶段风量变化情况 试验阶段 风量调剂范围 /(1) 减风幅度/(1) 平均减风时间 /( 1) 减风次数 /(次 d 1) 滑料次数 /(次 d 1) 基准期 4 600 4 200 4600 减至 4000 240 验 I 期 4 600 4 100 4500 减至 3800 258 验期 4 500 4 000 4500 减至 3500 402 :减风时间指减风后风量恢复至 4200 m3/时间间隔。 从表 5 可以看出，与基准期相比，随着贵州煤配比降低，焦炭质量变化的过程中，试验期平均风量略有减小， 煤比、风温、鼓风动能、透气性指数略有降低，炉尘吹出量增加 0.7 kg/t。试验期平均风量下降 209 m3/压下降 14 氧率下降 百分点，炉顶煤气 尘吹出量增加 1.7 kg/t，鼓风动能下降 kJ/s。试验期数据表明，随着焦炭质量变差，高炉受风能力下降，料速变慢，煤气利用率下降，煤气流分布变差 ,炉尘吹出量增加。 从表 6 可以看出，与基准期相比，随着贵州煤配比降低，焦炭质量变差，试验期风量调剂范围略有变化，减风次数增加 /d，每次减风 时间延长 18 料次数由 d 增加到 /d，减风幅度加大。试验期各阶段风量调剂范围变大，减风次数增加 /d，每次减风时间延长 162 料次数由 /d 增加到 /d，减风幅度加大，由 4500 m3/至 3500 m3/见，随着减风次数增多、减风时间延长、减风幅度增大攀 钢 技 术 25 以及滑料次数增多，高炉进风量减小，受风能力下降，炉况稳定性变差，高炉调剂难度增大。 热制度及生铁成分变化 试验各阶段炉缸热制度及生铁成分也发生了相应变化，随着贵州煤配比降低 ，焦炭质量变差，下部热制度采取的主要措施是提高 平，增加炉缸物理热，保证炉缸下部活跃，热量充沛。与基准期相比，试验期铁水平均 量分别提高了 验期铁水平均 量分别提高了 百分点，铁水 V含量上升，S含量下降，生铁质量略有提高。 高炉技术指标变化 试验期间的主要生产指标见表 7。表 7 试验各阶段高炉主要技术指标 试验阶段 平均产量 / (t d 1) 焦比 / (t 1) 煤比 / (t 1) 燃料比 / (t 1) 矿耗 / (t 1) 铁损 /% 基准期 验期 验期 表 7 可看出，随着贵州煤配比降低和焦炭质量变化，高炉技术经济指标逐渐变差。 与基准期相比，试验期高炉产量降低 62.8 t/d；焦比升高 3.3 kg/t，燃料比上升 1.8 kg/t，矿耗上升 5.4 kg/t，铁损升高了 百分点。试验期高炉产量降低 119.8 t/d；焦比升高 5.9 kg/t，煤比上升 0.8 kg/t，燃料比上升 6.7 kg/t；矿耗上升 11.3 kg/t，铁损升高 百分点。 综上所述，随着焦炭质量的变化，高炉炉况逐渐变差，风量减小，减风次数增多，减风幅度增大，减风时间、滑料次数增多，采取的主要调剂措施是：逐渐减轻焦炭负荷，减小矿石批重，同时整体内收布料角度，装料制度采取进一步发展边沿气流的措施。 4 试验效果评价 通过对试验各阶段主要参 数的校正，由于采用价格较低的低灰云贵煤及矿务局煤替代贵州煤，试验期间的焦炭成本随着贵州煤配比下降而降低，与基准期相比，试验期和试验 /t、 /t。经计算，与基准期相比，试验期吨铁物耗成本降低 /t，试验期吨铁物耗成本降低 /t，以试验期的焦炭配煤为基准，新 3#高炉在全年生产稳定的情况下可降低生产成本 700 余万元 /a。 5 结论 （ 1）贵州煤配比降低到 35%时，与基准期相比，焦炭反应性上升 百分点，反应后强度下降 百分点，高炉产量 下降 62.8 t/d，焦比上升 3.3 kg/t，在操作调剂范围内能维持高炉生产稳定，高炉技术经济指标下滑幅度较小。 （ 2）贵州煤配比降低