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2019-03-11 19:03:00
浅谈 6#高炉强化冶炼的措施 (昆明工业职业技术学院 李冬梅 2008211705) 摘 要:昆钢 2000 m3 高炉的入炉品位一直都保持在 55%左右,国内同类型高炉入 炉品位基本上在 56%以上,面对低品位入炉的不利情况,在实际生产过程中采用 了当今一些先进的新技术,新工艺、对强化冶炼操作实践不断分析总结,通过采 用精料、 提高富氧率、 实施高压操作及低硅冶炼、 提煤降焦、 优化高炉操作制度、 加强炉内操作及设备管理、加强炉前操作管理工作、实施综合喷吹、延长高炉寿 命等多种强化措施,实现了低品位,大渣比下的强化冶炼,高炉生产水平快速提 高,各项技术经济指标达到较高水平。 关键词:高炉、强化冶炼、措施 1 概况 高炉强化冶炼的主要目的是提高产量, 其途径是提高冶炼强度和 降低燃料比, 采用各种措施实现了强化冶炼, 高炉生产水平快速提高, 各项技术经济指标达到较高水平。昆钢炼铁厂 6#高炉有效容积是 2000m3,为无料钟并罐式炉顶,近年来紧紧抓住“提煤降焦、节能降 耗”这条主线,在原燃料质量逐年下滑的不利情况下,通过优化配矿 以寻求最佳炉料结构、不断改善烧结(球团)矿质量,高炉槽下不断 降低入炉粉末、加强炉前渣铁排放工作、在工长的日常操作过程中强 调精细化操作等措施的有效落实,同时不断摸索完善上、下部调剂以 提高煤气利用率,采用提高富氧率、高压操作、低硅冶炼、精料及其 他强化冶炼措施,推行科学高效的冷却制度管理,高炉稳定周期不断 延长,各项经济技术指标不断提高。近年来昆钢炼铁厂各项经济技术 指标见表 1。 昆钢 6#高炉采用了当今一些先进的新技术,新工艺、烧结矿分 级入炉,并罐式无料钟炉顶,软水密闭循环冷却系统,炉身、炉腹、 炉腰采用铜冷却板,旋风除尘器,比肖夫环缝洗涤塔组成的煤气清洗 系统,全液压炉前设备及遥控操作。 表1 近年昆钢炼铁厂各项经济技术指标 年份 利用系数 (t/m3.d) 2005 2006 2007 2008 2009 2.426 2.413 2.427 2.323 2.455 入炉品 位% 56.07 55.54 55.21 53.62 54.565 表2 年份 利用系 数 t/m3.d 2.300 2.325 2.271 2.209 2.297 焦 比 kg/t 422.9 397.13 400.53 440.31 413.86 焦 比 (kg/t) 420.16 416.97 433.44 445.39 414.224 煤 比 (kg/t) 109.9 129.62 121.56 131.12 142.298 渣铁比 (kg/t) 381.45 404.06 423.73 495.36 449.131 风温 (℃) 1001 1059 1041 1022 1006 富氧 率 % 0.95 1.19 1.01 1.29 1.942 六号高炉投产后的主要生产指标 煤 比 kg/t 105.9 135.03 130.07 129.73 144.4 6 入炉品 位 % 56.75 56.46 55.80 54.55 55.82 休风率 % 2.02 1.48 3.04 4.83 5.80 风 温 ℃ 1090 1076 1054 1013 970 熟料 率 % 100.0 100 100 98 100 2005 2006 2007 2008 2009 2 2.1 强化冶炼措施 精料 近年来国内各钢铁企业都面临着原燃料难组织的被动生产局面, 昆钢也同样如此,由于地处祖国西南边陲,在自有矿山资源枯竭,而 进口矿石不但采购成本较高,而且南昆铁路运力紧张,昆钢进口矿的 实用配比一降再降,高炉入炉品位大幅度下降,从 2007 年下半年以 来尤其明显,到现在为止综合入炉品位仅保证在 55%左右,渣比高达 400 Kg/t 左右,为了保证生产所需的原燃料物资,我们只得从周边 小规模购买,因此昆钢的原燃料组织呈批量小、来源广、品位低、成 分稳定性差的局面,于是高炉入炉原料呈品位低、成分稳定性差,入 炉燃料焦炭具有灰份高、成分稳定性差的特点。 表3 年 份 2005 56.8 356 14.79 28.95 64.19 原燃料情况( % ) 2006 56.46 369 14.87 28.36 65.23 2007 55.8 397 14.37 28.82 63.83 2008 54.50 460 14.31 28.45 64.57 2009 56.16 395.08 14.33 28.38 64.98 入炉品位(%) 渣 比(Kg/t) 入炉焦灰分(%) 热态 指标 CRI CSR 面对如此被动的原燃料生产条件, 我们认真研究自己的优势及多 年来摸索出来的成功经验,在生产管理过程中始终坚持“以精料为基 础,以顺行为前提,以设备为保证”的原则开展管理工作。通过狠抓 原燃料筛分管理、细化炉内操作、加强炉前操作管理,充分利用富氧 大喷煤、高风温、高压、低硅冶炼技术等强化措施,实现了低品位大 渣量条件下的强化冶炼。 表4 年 份 日产量 t/d 利用系 数 t/m3.d 历年来六高炉经济技术指标 冶 强 t/m3.d 焦 比 Kg/t 煤 比 Kg/t 一级品 % 塌料 次 坐料 次 2005 2006 2007 2008 2009 4530 4650 4542 4412 4534 2.265 2.325 2.271 2.206 2.267 1.144 1.189 1.178 1.209 1.261 414.2 397.1 400.3 420.4 410.5 106.3 135.0 130.1 135.5 144.3 74.3 84.4 88.7 95.3 93.1 2 5 47 5 11 1 1 11 4 4 精料是高炉强化冶炼的基础, 高炉强化冶炼要获得良好的高炉生 产指标, 必须抓好原燃料, 保持合适粒度, 筛除粉末改善原燃料质量, 优化入炉料的粒度组成是改善料柱透气性, 和强化冶炼过程的重要影 响因素,为此,进行强化筛分管理工作。 ﹝1﹞对槽下筛分设备进行改进,加强槽下筛分管理工作,提高筛 分效率。从管理入手,制定严格的清筛制度,要求槽下操作工每天对 焦矿筛进行全面清理,保证筛孔的畅通,使筛分效果得到提高改善。 ﹝2﹞对筛片进行改进,原来焦矿筛使用梳齿筛,容易堵塞又不易 清理,后改为具有弹性的棒条筛,既不易堵塞有方便清理,在焦炭筛 的第一块筛片前加装挡板,形成料垫,焦炭通过料垫再到筛片上,使 焦炭筛上的料层达到最薄,即不影响筛分速度,又保证了筛分效果, 通过多方面的技术改进,有效地提高了筛分效率,解决了入炉粉末多 的问题。 烧结矿分级入炉,改善了大粒度烧结矿层的透气性,有效控制了 装料过程的粒度偏析。将小粒矿布在边缘,抑制边缘气流,充分利用 了煤气热能化学能,有利于降低燃料消耗,对炉衬和炉体起到一定的 保护作用,有利于高炉长寿。 察看原料条件, 要求工长每天接班后必须先到槽下察看了解原料 情况,做到心中有数,以便能够及时准确的对炉况变化采取预见性调 整措施,减少炉况波动,确保高炉长期稳定顺行。 2.2 提高富氧率 昆钢高炉富氧量是使用炼钢余氧,受氧量的限制,高炉富氧率一 直处于低水平。昆钢海拔 1860 米,其大气含氧浓度仅为 19.7%,因 此提高鼓风含氧量后的强化冶炼效果相当明显,尤其是高炉喷煤以 后,风口前理论燃烧温度降低,在入炉风温水平没有余地的情况下, 急需要富氧率的提高来补偿热损失。 6#高炉变压吸附制氧系统于 2009 年 6 月 1 日成功向高炉送氧后,经过一些改进完善,现在基本上能向 高炉保证 10000m3/h 的氧量,炼钢余氧全部分配给 4 座小高炉,2009 年全厂富氧率达到 1.942%,不但极大地促进了提煤降焦工作得开展, 高炉强化程度明显提高。全厂近年来富氧率趋势图见图 1。 采用富氧鼓风与喷吹燃料的综合喷吹技术, 可以改善喷吹燃料的燃烧 条件,提高燃料喷吹率,增加替代焦炭的比例,进一步降低焦比。同 时富氧鼓风可以提高风口区的理论燃烧温度, 又可弥补增加喷吹燃料 所需的温度补偿,一般富氧 1%,可提高理论燃烧温度 35~45℃,增 加喷煤率 4%。采用富氧与喷吹燃料的综合喷吹技术后,因为一般喷 入燃料的挥发分都比焦炭高,而风中氮含量有因富氧而减少,从而提 高煤气质量,有利于还原和回收煤气的发热值。 富氧大喷吹技术的成功实践:昆钢地处高原,空气稀薄,大气含 氧仅 19.7%,但近年来随着炼钢系统的不断改造,生产能力大幅度提 高,因此整个制氧系统的余氧不多,长时期以来六高炉的富氧量也仅 能维持在 2500m3/h 左右。从 2006 年 3 月 26 日开始在相关部门的努 力协调下, 六高炉富氧量不断增加, 风口前理论燃烧温度大幅度提高, 煤粉燃烧率和置换比都得到提高,尤其从 2009 年 6 月份开始专供 6# 高炉使用的吸附制氧系统成功头投入使用后, 6#高炉的富氧率达到了 2%以上,同时通过调整喷吹配煤比,提高烟煤比例,提高制粉量,从 2009 年 4 月份开始, 烟煤配比提高到 50%以后, 制粉能力达到 60t/h, 6#高炉的煤比也提高到了 144.27kg/t,真正达到了富氧大喷吹的强 化冶炼。 表5 年份 富氧率 (%) 2005 0.87 2006 1.50 六高炉历年来的富氧率情况 2007 1.56 2008 139.40 2009 144.27 2.3 实施高压操作及低硅冶炼 强化冶炼进程,提高产量。炉顶压力提高,高炉工作空间压力也 提高,煤气体积收缩流速降低压头损失也随之降低,从而促进高炉顺 行,为增加风量创造了条件,高压操作可改善炉况顺行,可以减少悬 料、崩料,及提高产量和煤气利用,减少单位生铁的热量损失减少焦 炭消耗的作用。高压操作,有利于低硅生铁的冶炼,使生铁含碳量增 加。 高压操作促进炉况的稳定顺行,煤气流分布合理,利用率改善, 有利于冶炼低硅生铁,近年来经过对 6#高炉煤气处理系统进行合理 改造加固,同时炉况顺行周期不断加长。在实际生产过程中,根据各 高炉的装备水平及工艺特点不断提高炉顶压力, 以充分发挥高压操作 的优势。 表6 年份 顶压(KPa) 2005 70 历年来高炉顶压 2007 90 (kpa) 2008 90 2009 130 2006 90 铁厂借助公司 “提铁降硅”专项工作的有效开展的有利时机, 狠抓内部管理,随着全厂基础管理工作的不断夯实,高炉顺行周期的 不断延长, 高炉在保持足够的物理热的情况下, 不断降低生铁含硅量, 到现在为止全厂铁水含硅基本上控制在 0.40%左右。 表 7 近年来生铁含[Si]及物理热 年 份 2005 年 0.479 1435 2006 年 0.439 1431 2007 年 0.394 1428 2008 年 0.387 1431 2009 年 0.434 1429 [Si] % PT ℃ 高压操作及低硅冶炼技术的成功运用: 高炉设计有集煤气洗涤、 6 高压调压阀组于一体的比肖夫系统,允许最高顶压 170KPa,一般情 况下我们定两个砣为恒开度,使用第三个砣来调整实际顶压在 140— —155KPa 左右,在 TRT 发电系统投入生产后,我们用 TRT 的实际静 叶开度自动调节顶压不小于 150KPa,高压操作有利于稳定炉内煤气 流分布,保持炉况稳定顺行。低硅冶炼不但可以节焦降耗,还是高炉 强化冶炼的有效手段, 高炉一直至利于低硅冶炼, 6 并取得较大成功, 生铁含硅逐年下降,现在基本上稳定在 0.4%以下。 表 8:生铁[Si]控制 年 份 顶压 kpa [Si](%) 2005 140 0.37 2006 150 0.32 2007 150 0.31 2008 150 0.32 2009 152 0.37 2.4 提煤降焦 经过对 烟煤配比下的混合煤粉的爆炸性、安全性的科学分析, 在确保安全的前提下,从 2008 年 7 月份开始烟煤混喷比例从原来的 33%提高到 40%,2009 年 4 月开始又进一步提高烟煤比例到 50%,增 加烟煤混喷比例后,球磨机的制粉能力提高了,现在 3 台球磨机的制 粉能力已基本上稳定在 60t/h 左右,另外由于烟煤的灰分低,挥发份 高(低于 15%),着火点低,使得煤粉喷入炉内燃烧性好,有利于提 高煤焦置换比和喷吹量。近年来喷吹煤粉化学成分见表 9。 表9 年份 烟煤比 例 % 2005 2006 2007 2008 2009 33 33 33 7 月以后 40 4 月以后 50 0.95 1.05 1.08 1.07 1.07 13.68 12.88 14.05 14.31 12.21 9.65 9.12 9.18 9.40 9.93 0.58 0.58 0.68 0.73 0.57 76.22 77.55 76.57 75.86 77.42 68.94 71.47 70.79 70.47 70.42 近年来混合喷吹煤粉化学成分 灰分% 挥发份% 硫份% % 固定碳% 粒度 (200 目) % 水份% 2.5 优化高炉操作制度 选择合理的操作制度, 应以下部调节为基础, 上下部调节相结合。 下部调节是选择合适的风口面积和长度,保持适当的鼓风动能,使初 始煤气流分布合理,使炉缸工作均匀活跃;上部调节,炉料在炉喉处 达到合理分布,使整个高炉煤气流分布合理,高炉冶炼才能稳定顺利 进行。 ﹝1﹞根据原燃料的变化情况来调整料流阀的开度, 提高布料的均 匀性和准确性,保证了中心、边缘两道气流的正常分布。 ﹝2﹞中部调节主要监控炉身、 炉腹冷却壁各部位水温差及热电偶 的温度变化情况,及时调整水量和水压,保持合理的操作炉型,确保 炉况稳定顺行。 ﹝3﹞下部调节根据情况所需, 调整合适的风口布置,控制初始煤 气流圆周分布均匀,保持炉缸工作均匀活跃和渣铁物理热充沛。 2.6 加强炉内操作及设备管理 高炉强化冶炼的前提是炉况稳定,故必须统一各项操作制度,以 达到炉况的相对稳定,为此,在管理、考核等方面制定了相应的管理 措施。主要有:制定合理的操作方针,加强四班统一操作,处理好局 部和整体的关系。 定期召开工长会和炉况分析会来统一操作人员的操 作理念。使高炉操作者都能在统一制定的操作方针下进行操作调整, 保证了炉况的相对稳定,促进高炉强化。设备管理方面,为了降低设 备故障,减少设备问题给高炉带来的影响,对高炉各系统设备制定专 人负责,由责任人负责对设备进行日常点检、维护。很大程度上降低 了设备故障率,确保了高炉系统设备的正常运行。 2.7 加强炉前的管理工作 高炉强化后,渣铁量增大,给炉前的出铁工作带来一定的难度, 为了能够满足高强度、快节奏生产的需要,对炉前工作采取了以下几 方面措施: (1)炉前操作,实行标准化作业。对铁口深度、铁口维护、出铁 均匀率、等操作指标都制定了标准化作业条例,使各项操作都达到标 准化、制度化,确保按时出净渣铁,满足高炉强化冶炼的需要。 (2)改进炮泥质量。随着冶炼强度的提高,对炮泥质量要求更 高,质量达不到标准的炮泥绝不使用,确保铁口合格率渣铁的正常排 放,为强化冶炼创造条件. 2.8 实行综合喷吹 采用富氧鼓风与喷吹燃料的综合喷吹技术, 可以改善喷吹燃 料的燃烧条件,提高燃料喷吹率,增加替代焦炭的比例,进一步 降低焦比。同时富氧鼓风可以提高风口区的理论燃烧温度,又可 弥补增加喷吹燃料所需的温度补偿,一般富氧 1%,可提高理论 燃烧温度 35~45℃,增加喷煤率 4%。采用富氧与喷吹燃料的综 合喷吹技术后,因为一般喷入燃料的挥发分都比焦炭高,而风中 氮含量有因富氧而减少,从而提高煤气质量,有利于还原和回收 煤气的发热值。 2.9 延长高炉寿命 近年来,大量强化措施和新技术,使高炉生产能力提高,以 此同时,高炉寿命缩短。采用合理的高炉设计;改善耐火材料材 质;改善冷却方式,改进冷却器的材质与结构;调节布料与煤气 合理分布, 防止冷却壁损坏, 也起到延长炉衬寿命的作用; 另外, 采用喷补技术等措施,从而延长高炉寿命,生产力也提高了。 3 结语 (1)昆钢所使用的原燃料条件与国内同行业相比还存在较大差 距,但不断优化炉料结构提高入炉品位, 提高优质原燃料才是获得最 佳生产效益的根本。 (2)昆钢地处高原,空气稀薄,大气含氧仅 19.7%,因此在有 条件的情况下还应该增加富氧量,尽量使富氧率达到或超过 3%。 (3)6 高炉热风炉年久失修,现在 3 座热风炉都有不同程度损 坏,入炉风温不断降低,2009 年 4 月入炉风温仅 940℃,要想进一步 改善指标,必须是入炉风温达到 1080℃以上。 (4) 由于我们现在所使用的原燃条件还比较差,需要进一步的提 高和改善原燃料的质量,搞好精料及炉料结构合理化工作,优化操作 制度和送风制度是高炉强化冶炼的根本保证. (5)在现有原燃料及设备条件下,尽量采用高风温、大富氧,大 喷煤及低硅冶炼的操作技术,及时有效地调整炉内各项操作参数,提 高煤比节能降耗. (6) 做好炉役后期炉体及设备的维护工作,采取较为有效的护炉 措施,是高炉强化冶炼和炉役后期安全生产、长寿工作的重中之重. 参考文献 [1]昆钢六高炉操作手册 [2]昆钢内部资料 [3]王明海,炼铁原理与工艺,冶金工业出版。 [4]王筱留,炼铁生产知识问答 ,冶金工业出版社,2004。 [5]刘鑫,技师,武钢集团昆明钢铁股份有限公司炼铁厂。 [6]王筱留,《高炉知识问答》,冶金工业出版社。
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