邯宝3200高炉均衡稳定高效生产实践

-. 9^ru邯宝3200m3高炉均衡稳定高效生产实践刘志朝(邯郸钢铁集团有限责任公司)摘要：对邯宝3200m3高炉“均衡、稳定、高效，生产实践进行了总结。通过实施精细化管理和数据化操作，按照'均衡、稳定'生产的理念进行生产组织，不断创新操作理念，高炉生产实现了资源能源的“高效”利用，炉况的长期稳定顺行和良好的技术经济指标。关键词：大型高炉；原燃料管理；操作管理；稳定顺行邯钢集团邯宝钢铁有限公司炼铁厂建设规模为2座3200m 2座高炉实现了产能的“均衡、稳定”，按照公司生产要求，高炉利用系数稳定在2.4左右。 实现了高煤气利用率、低燃料比操作。高炉煤气利用率达到了50%以上，燃料比降到了505kg/t以下。 实现了1200°C以上的高风温。2座高炉热风炉都配置了助燃空气、煤气双余热技术,充分利用了热风炉烟气余热。2010年实施掺烧转炉煤气技术， 2座高炉实现了产能的“均衡、稳定”，按照公司生产要求，高炉利用系数稳定在2.4左右。 实现了高煤气利用率、低燃料比操作。高炉煤气利用率达到了50%以上，燃料比降到了505kg/t以下。 实现了1200°C以上的高风温。2座高炉热风炉都配置了助燃空气、煤气双余热技术,充分利用了热风炉烟气余热。2010年实施掺烧转炉煤气技术，2011年实施了富氧烧炉技术,并实现了计算机全自动控制烧炉技术，2012年烧炉煤气消耗比2010年降低了10%。 2座高炉都配备了先进的TRT发电系统，烧结系统实现了蒸汽余热发电技术，实现了高炉煤气零放散，高炉多余煤气供给发电厂，邯宝公司用电自给率达到了80%，充分利用了能源(见表2)。邯宝炼铁厂从2010年开始，针对高炉大型化生产的特点，充分发挥大型高炉生产的装备优势，不断总结大型高炉的管理和操作经验，树立了'数据化”的管理和操作理念，尤其在“精心备料，精心操作”上下工夫，对原燃料管理和高炉操作全部，量化”标准，以高炉为中心组织生产，树立了高炉要保持长期“均衡、稳定、高效”生产的理念，执行“安全、顺行、稳定、均衡”八字方针。尤其要贯彻“均衡”生产的理念，就是要保证主要生产指标——产量的稳定，也就是要“稳产”。既要充分发挥设备能力，又要考虑'供需”的平衡，保证为高炉供应质量稳定的原燃料，高炉产生的渣铁及时排净，高炉操作参数才能稳定，最终才能保证高炉的长期稳定顺行。1取得良好的经济效益邯宝炼铁厂2座3200m3高炉在“均衡、稳定、高效”的管理和操作理念指导下，在原燃料质量不断降低的情况下，不断完善管理和操作理念，炉况保持了长期的稳定顺行，技术经济指标逐步提高，取得了良好的经济效益(见表1)。表1邯宝3200n?高炉主要技术经济指标时间利用系数t/(m3-d)焦比kg/t煤比k/焦丁比kg/t燃料比kg/t煤气利用率%风温X[Si]%2010年2.333323.2147.035.5505.750.512000.382011年1—6月2.347340.1119.744.2504.050.212010.397—12月2.403323.7136.143.3503.150.512020.372012年1—6月2.404313.5145.745.3504.550.612020.37表2邯宝高炉、烧结发电情况项目高炉2x3200m32011年2012年1—6月TRT发电.kW•h/t34.6736.11TRT发电能耗扣除,kg标准煤/t4.264.44高炉工序能耗,kg标准煤/t382.99377.14TRT发电占能耗比例,％1.111.18加口 烧结机2x360m2嶼 1=12011年2012年1—6月余热发电，kW•h/t17.6318.53余热发电能耗扣除,kg标准煤/t2.172.28烧结工序能耗,kg标准煤/t45.1944.05余热发电占能耗比例,％4.805.20实现了氧气零放散。多余氧气在热风炉实施富氧烧炉，不仅提高了风温，而且杜绝了氧气浪费。炉前、槽下除尘灰、重力除尘灰和瓦斯泥、烧结除尘灰、钢渣、氧化铁皮、氧化铁红、焦化除尘灰等全部进烧结混匀料，实现了废物的循环再利用(如图1所示)。140冶金废料焦化除尘灰1234567891011121234562011年 2012年图1邯宝烧结混匀料废物配比2原燃料的管理大型高炉对于原燃料质量的要求更高、更稳定，原燃料管理工作是高炉稳定顺行获得良好指标的基础，所以加强原燃料管理是高炉强化冶炼的必要条件。邯宝炼铁厂通过加强对原燃料质量的数字化管理，保证了高炉原燃料质量的稳定性，为高炉长期稳定顺行打下了坚实的基础。1焦炭的质量管理邯宝公司自产焦量不够用，高炉需配吃20%左右的外购焦。干熄焦系统检修时，高炉要配吃部分或全部湿焦。为保证高炉的稳定顺行，必须稳定焦炭质量、配比，减少和稳定外购焦品种。自产焦炭指标见表3。表3自产焦炭指标时间湿焦干焦灰分%挥发分%S%水分%CSR%CR1%灰分%挥发分%S%水分%%%%CSR%CR1%2010年12.581.280.695.1063.226.812.461.240.691.0088.994.9869.421.22011年1—6月12.681.180.835.2065.525.612.641.080.811.1088.905.0269.322.27—12月12.751.210.835.0061.110.831.0588.705.4769.022.52012年1—6月12.851.180.865.5063.425.812.691.080.900.6287.806.106&223.5首先，焦炭管理实现了制度化。炼铁厂与制造部、原料部、焦化厂、质量检验部建立了稳定的沟通机制，实施延伸管理。焦化厂焦煤配比需要变更时，首先实施小焦炉试验制度。小焦炉焦炭合格后，实施各部门主管领导签字制度。焦炭配比需要变更时，同样首先实施签字制度。焦化厂每天出的少量湿焦，需定时、定量、定仓直过到高炉。为稳定外购焦质量，外购焦厂家减少到两家，在高炉分仓使用。正常情况下，外购焦在原料场直接卸到料仓直过到高炉，减少了二次倒运形成的碾压；外购焦在原料场有一定的储量，以稳定供应量，彳冶金之家<dF> JF-^a.・L.9L^kV以备必需之用。其次，焦炭管理实现了数据化。对于自产焦，对配煤岩相、料仓配煤种类、配煤比例、配煤量、焦炭成分、转鼓指数、热性能、筛分粒级进行全面的跟踪，并建立数据库，显示在MES系统上。高炉根据数据及时调整操作，确保炉况的稳定顺行。因焦丁仓、焦丁排料斗容量小，焦丁配比变动多，影响焦批稳定，对焦丁仓和焦丁斗进行了扩容改造，实现了焦丁的全部稳定配吃。2烧结矿的质量管理烧结矿管理也实现了制度化和数据化。变更烧结混匀料结构和配比，必须进过烧结杯实验和主管领导签字确认制度，筹建了冶金废料仓，实现了冶金废料分仓均匀配吃。大小烧结矿按比例配吃，如有变动需经过生产科签字确认。对烧结矿成分、转鼓指数、软熔性能、碱度、粒度等建立数据库，创立了烧结矿综合合格率指标，全部显示在MES系统上，为高炉操作提供数据支撑。烧结矿指标见表4。表4邯宝烧结矿指标时间TFe%FeO%SiO2%A12O3%CaO%MgO%R转鼓指数%筛分指数%利用系数t/(m2•h)2010年57.528.544.871.659.682.201.9980.301.981.192011年1—6月57.518.424.731.789.331.811.9779.681.591.227—12月57.128.495.281.8010.371.601.9680.21.551.1712012年1—6月56.278.415.231.8710.671.682.0480.481.581.2223筛分管理制定了筛网使用、控制和检查更换制度，并建立数据台账。焦炭筛采用单层棒条网，自产焦筛棒间距23mm,筛分粒级为25mm；外购焦筛棒间距为25mm,筛分粒级为27mm；焦丁筛棒间距为10mm,筛分粒级为12mm。筛分速度控制：焦炭1.2〜1.5t/min,焦丁1〜1.2t/min。烧结矿采用双层棒条筛，棒间距上层为5mm,下层为3mm；大烧结矿筛分速度2.5〜5t/min,小烧结矿筛分速度为2〜3t/min。由于块矿和球团矿含粉较多，在原料场必须经过强力振动筛筛分才能输送到高炉料仓。因烧结机检修，高炉配吃落地烧结矿时，落地烧结矿在料场也必须进过筛分。同时，贮运落地矿仓的筛网更换大间距筛网，以确保落地矿的筛分效果。建立了焦炭、烧结矿筛前筛后粒度台账。每天做焦炭、大小烧结矿筛前筛后粒度台账，对焦炭、烧结矿粒度进行跟踪，及时了解变化，查找变化原因，为焦化、烧结、高炉操作提供依据，并且为更换筛网提供依据。4料位管理要高度重视料仓料位对高炉透气性和气流分布的影响，料仓料位设立预警系统，显示在高炉料仓画面和MES系统上。槽位标准：通常槽位应保持在每个槽有效容积的70%±20%，低于40%停氧减风处理，低于30%铁后休风。5排料顺序和时间的管理原燃料的安息角不同，尤其是球团矿滚动性强，对中心气流影响大，必须控制其分布；小烧结矿和焦丁要混合合理均匀才能保证气流均匀稳定，所以排料程序要控制球团矿排到矿石中间环带部位。小烧结矿和焦丁要控制好排料时间，其排料时间应接近矿石总排料时间，以有利于混合均匀。6雨雪天气的管理在料场经过强力筛筛分的块矿和球团矿必须保证一定的储量，雨雪天气输送到高炉的块矿和球团矿必须是经过强力筛筛分过的，高炉根据检验结果要及时校正水分。同时，块矿配比要降低4%〜6%,以确保槽下下料顺畅。彳冶金之家 http://www.gtj-«_ra外购焦在雨雪天气按规定上直过料，有特殊情况需输送料场储备焦炭，也必须经过强力筛筛分过。高炉根据检验结果要及时校正水分，以保证焦炭负荷的稳定性。2.7碱负荷、锌负荷的管理全面建立各种原燃料碱金属含量和高炉排碱排锌情况数据库。对入炉料的有害元素碱金属、氧化锌等实施跟踪调查，建立监督控制机制，从而有效控制碱金属和氧化锌入炉负荷，并根据数据定期排碱排锌。8喷吹煤的质量管理对喷吹煤种类、化学分析、入库量、可磨系数、煤种配比、出库量、磨煤机上煤量、磨煤机出煤量、吨煤耗电量等建立数据库，并通过OA网给高炉及时提供数据，为制煤和高炉生产提供数据支撑。3操作管理2座3200m3高炉坚持宝钢大型高炉的管理和操作理念，把高炉炉况长期稳定顺行放在第一位，坚定贯彻“高煤气利用率、低燃料比”操作理念。通过精细化管理，优化上下部调剂，控制合理的煤气分布，改善高炉透气性，提高技术经济指标。1上下部调剂上下部制度相配合，遵循“下部调剂为主，上部调剂为辅”的原则，始终坚持高煤气利用率、低燃料比的操作理念。确定合理的下部送风制度。确定合理的下部送风制度就是确定合理的鼓风动能、炉腹煤气量和风口回旋区等关键参数，是实现合理初始煤气流的关键。下部送风制度不合理，调整上部装料制度作用很小。送风制度的主要调剂方式为风口面积、风氧量和风口长度，对送风制度起决定作用。首先确立送风比，高炉只有达到一定的送风比才能保证适宜的回旋区深度和炉腹煤气量，才能保证炉缸工作活跃，中心气流充沛。不同容积的高炉送风比不同，根据高炉的炉容级别确定送风比，根据实际炉容确立入炉风量o3200m3级高炉的送风比应控制在1.7〜1.8范围内，2座3200m3级高炉入炉风量控制在5900〜6100m3/min的范围。其次，在确立好送风比后，确定风口面积和风速。3200m3级高炉风口面积应控制在0.43m2左右，标准风速应控制在230〜245m/s，鼓风动能控制在130〜150kJ/s,能充分吹透炉缸中心，保证炉缸工作活跃。根据原燃料质量选择送风比上下限取值。原燃料质量好时，由于料柱透气性好，透气阻力系数低，可以控制较高的炉腹煤气量，送风比可以控制在上限；原燃料质量劣化时，料柱透气性差，透气阻力系数高，要控制相对较低的炉腹煤气量，送风比应控制在下限。送风比控制在下限时，要提高富氧率，保持冶炼强度，从而保持炉缸活跃。原燃料质量劣化时，由于料柱透气性差，入炉风量控制在下限，风速和鼓风动能降低，风口回旋区缩短，不利于吹透中心，会导致炉缸中心不活跃，边缘气流不稳定，煤气利用率降低，应加长风口长度，确保适宜的风口回旋区深度，以达到活跃炉缸中心的目的。选择合适的上部装料制度。3200m3高炉在上部布料矩阵的探索中，经历了从中心加焦模式向“平台+漏斗型”模式的转变。中心加焦布料模式不但煤气利用率差，燃料消耗高，而且料柱整体透气性差，边缘气流不稳定，中心死焦堆置换慢，容易中心堆积，不能长期维持合理的操作炉型。并且，边缘气流不通畅、不均匀，高炉就容易产生边缘管道，从而导致炉墙局部黏结，破坏高炉操作炉型，进而出现料速不均，崩滑料，悬料等，高炉生产指标难_ 「987651c98765「987654^98765「1098765c1°9876以保证。2座3200m3高炉基本布料矩阵变化如下：平台+漏斗的布料模式要确保边缘气流和中心气流的合理分布，通过一定深度的漏斗稳定中心气流，同时获得稳定、通畅的边缘透气性。要确定准确的边缘落点位置，起始角度过大，炉料与炉墙碰撞，边缘布料紊乱、料面不均匀，不容易形成合适的平台，导致边缘容易【孑冶金之家SS"y ^7rS出现管道、中心气流不稳定的状况；角度过小，边缘料面与炉墙有斜坡，中心漏斗小，会导致边缘气流不稳定，边缘气流过分发展，中心气流不足的状况。形成的料面平台最好与炉喉钢砖形成直角。3200m3高炉平台宽度应控制在1.5m左右，中心漏斗深度应控制在1.5〜2m。改善透气性，边缘和中心气流都要以疏导为主。不同的原燃料条件，边缘和中心气流的控制方式不同。原燃料条件好时，中心气流充沛，可以适当疏导边缘，提高透气性；原燃料条件差时，中心气流不足，边缘气流不稳定，应以疏导中心气流为主，抑制边缘气流为辅，不能在中心气流不足的情况下强行抑制边缘，这样会导致高炉透气性变差，边缘容易出现管道。2011年，邯宝为适应市场形势，对铁前原燃料结构进行了大幅度调整，大量配吃低价料。灰分硫分大幅升咼，焦炭热性能降低，中心气流变弱；入炉品位大幅下降，咼炉透气性变差。为适应原燃料条件的变化，高炉在装料制度上做出调整，基本布料矩阵如下：「1098765n109876厂1098765门10987°333222U3432】~°333222U4433o批重对高炉气流分布和煤气利用率有较大的影响，焦炭批重在炉喉和炉腰要保证一定的厚度，矿石批重在炉喉也要保持一定的厚度。通过理论计算和生产实践，3200m3高炉的矿石批重合理的控制范围为90〜98t,最小不能低于85t；焦炭批重最小不能低于17.8t。要重视布料溜槽的结构和使用周期对布料的影响，圆形溜槽和巨型溜槽形成的料面有较大的区别；布料溜槽在使用周期前后布料也会有较大的区别。布料溜槽视磨损程度要及时更换，在生产过程中要注意观察，及时调整装料制度，以稳定气流合理分布。布料精度误差大小对料面形状影响巨大，从而影响气流分布，所以必须提高布料精度，使布料精度误差控制在一定范围之内。料流阀开度误差要控制在0.3%以内，布料圈数误差要控制在±0.3之内。2炉型管理合理的操作炉型是大型高炉实现长期稳定顺行、良好技术经济指标和长寿的先决条件和重要保障。根据原燃料条件控制合理的煤气流分布是控制好合理操作炉型的核心，制定合理的煤气流分布判断参数标准，并在日常操作中严格执行控制标准。因各种原因参数控制标准超出范围，及时调整操作制度，使之快速恢复到标准范围之内，长期保持合理的操作炉型，才能保持炉况的长期稳定顺行。在日常操作中，主要通过上部调剂控制合理的煤气流分布，以保持合理的操作炉型。调剂上部装料时，“压”和“疏”都有一个度，达到适宜参数值为最佳，不宜极限操作。中心边缘气流过强或过弱都会导致煤气流分布不合理，要保持料柱良好的透气性。上部调剂达不到控制标准，要进行下部调剂。边缘煤气流分布强弱的判断标准主要是根据第13段炉身静压力、炉身中上部区域的炉墙温度、炉喉钢砖水温差和热电偶温度变化等，重点关注炉身中上部区域温度变化趋势及其沿圆周方向的均匀性。软水进水温度38〜40°C，软水总水量4760m3/h（见表5）；净化水进水温度30±1C，进水量600m3/h（见表6）。表5邯宝3200n?高炉控制合理的操作炉型判断参数标准（软水）项目标高m平均管理值X5管理值°C高点管理值炉腹第5段17.15340-45M39-41W50炉腰第6段19.60040~48>39~41W50炉身下部第7段22.04740〜48M39-41W50第8段25.04740-45M40~42W50炉身中部第9段27.56080-100M70W120第10段29.48080~100M70W120炉身上部第11段31.400130~1703120W200第13段35.24080~120M70W140【孑冶金之家SS"y £7rS表6邯宝32（）0m3高炉控制合理的操作炉型判断参数标准（净化水）项目标高 进出水温差m 七各点温度值差炉喉钢砖（水冷）39.9050 2~5W2炉身下部、炉腰、炉腹区域的冷却结构为铜冷却壁，炉内软熔带的根部位置处于该区域，通过炉身下部、炉腰、炉腹区域的铜冷却壁温度变化来判断中心气流的强弱。通过炉体水温差和炉体热负荷控制判断高炉煤气流分布是否合理。炉体水温差和热负荷分别控制在2.5〜4°C和50000〜80000MJ/h的范围内是合理的。3炉温管理实施炉温趋势管理，所谓趋势管理就是把影响炉温的各类因素（包括原因和作用时间）、风口的状况变化、炉温的现状和发展趋势、动作量的方向和作用效果等，进行综合分析和判断，依照炉温变化趋势，预先调整热量水平，而不是以炉温现状（现时［Si］水平）调炉温，这样可以减少炉温的波动，达到早动少动的效果。如果不是按炉温趋势进行管理，只靠看现时的［Si］或铁水温度来调炉温，就会发生滞后于炉温变化而加热过头引起大热或连续减热造成炉温急剧向凉，使炉温大起大落地波动。对日常调剂炉温的参数：风温、喷煤量、人工加湿、综合鼓风湿度、二元碱度、四元碱度、风量、氧量等全部量化管理，并严格执行。炉温超出控制范围，在操作上实施预警方案（见表7）。表7邯宝3200m3高炉操作参数控制标准项目数值日产量，t/d7700±50送风比,m3/m31.70~1・72风机风量，m'/min5650-5700入炉风量,m3/min5850-5950氧量,m3/h8000-10000顶压,kPa220~225标准风速,m/s230~240实际风速,m/s260~265鼓风动能,kJ/s130-150炉腹煤气量指数,m/minW61.5炉腹煤气W7750K值W3.2风温代1200±2小时煤量,t/h±1.5综合加湿,g/m‘10~15二元碱度1.25~1.30对工长的操作管理主要贯彻三句话：①分析好上班、操作好本班、照顾好下班；②料批、炉温、碱度三稳定；③判断准确、调剂及时、剂量适当。4出铁管理特别要重视炉内渣铁排出状态监控与管理，炉内渣铁排出不畅对炉内气流的扰动和对炉型的破坏性很严重。炉前操作指标全部量化标准：①出铁间隔0—10min；②铁口深度3400〜3600mm；③出铁流速5.6〜6.0t/s；④下渣来渣时间三20min；⑤出铁时间100—120min；⑥出铁次数11〜13次/d；⑦打泥压力1.5〜2.0kPa:⑧打泥量200〜250kg/次；⑨钻头使用55mm和60mm两种。由于出铁流速慢，下渣来渣时间晚，超过规定的要重叠出铁。针对开铁口时间长，导致铁间隔时间长的问题，开口机上增加了雾化装置，改进钻头质牢冶金之家car> jf—w-«_rtr量，保证了铁间隔；针对打泥量不统一，导致铁口深度不稳定的问题，开发了炉前