宣钢2500m3高炉技术的优化研究

1　引言

河钢集团宣钢公司的两座2500m³高炉分别于2008年3月、2010年9月开炉生产。两座高炉均采用并罐无料钟炉顶，联合软水密闭循环系统，四段铜冷却壁，砖壁合一薄炉衬，石墨炭块+陶瓷杯炉缸炉底结构；不同的是1^#高炉炉缸陶瓷杯为半杯结构，炉缸环碳为UCAR碳砖，2^#高炉陶瓷杯为全杯结构，炉缸环碳为微孔大块碳砖。2500m³高炉的投产标志着宣钢走向设备大型化，但前期由于多种原因，高炉的长周期的稳定性较差、技术经济指标相对落后，随着公司整体铁前系统的优化和技术进步，2014年以来，两座2500m³高炉实现了长周期的稳定顺行，技术经济指标大幅改善。

表1　宣钢2500m³高炉主要技术经济指标

2　入炉原燃料结构优化

2.1　机烧比提高

2015年1月，宣钢第3台360m²烧结机投产。至此，宣钢形成了3台360m²烧结机、2座100万t回转窑对应两座2500m³高炉、一座2000m³高炉、一座1800m³高炉的匹配格局。2015年后，2500m³高炉机烧比逐步提高，2015年下半年后机烧比达到70%以上。随着机烧比的提高，高炉料柱透气性明显好转，全炉压差下降，为高炉进一步压重焦炭负荷、改善指标创造了条件。

表2　宣钢2500m³高炉入炉机烧比

2.2　块矿比提高

经济性更好的块矿替代熟料能更好地降低生铁成本。为了在保持炉况顺行的前提下多配加块矿，有效减少块矿中含粉，在上仓前筛分一次，在入炉前再次筛分，筛面加装暖风机，特别是冬季，防止粉末结成冻块堵塞筛面，能有效减少块矿中的粉末入炉，从而保证入炉原料粉末保持在2%以内的较低水平，为进一步降低入炉焦比打下基础。

表3　宣钢2500m³高炉入炉块矿比

2.3　干熄焦比例提高

水分低且稳定的干熄焦，大大有利于高炉稳定生产和指标优化。随着宣钢设备大型化升级改造，焦化1^#、2^#焦炉熄焦工艺改为干熄焦后，干熄焦比例提高。

表4　宣钢2500m³高炉入炉干焦比

2.4　入炉原料冶金性能改善

重视原燃料冶金性能的改善，在实际生产中重视以熔滴化验室为核心的入炉原料的熔滴试验工作。以各种原料的熔滴性能为抓手，确保原料性价比最优的前提下，冶金性能满足高炉生产稳定的需求。对入炉原料冶金性能提出了定量标准：烧结还原度达到80%，强度大于78%；球团还原度达到62%，抗压强度大于2500N/个。

3　操作制度的优化

3.1　上部制度优化

上部坚持平台加漏斗装料制度。高炉在较低焦比下运行，边缘气流不稳定，中上部温度大幅波动，会导致燃料消耗水平不稳定。需通过调整上部装料制度，控制较低的热负荷，确保边缘气流稳定。

高炉以控制边缘气流为目标调整上部装法，焦炭最外环位圈数由2～3圈减至1～1.5圈，矿最外环位圈数由3～3.5圈增至4～4.5圈，边缘气流得到明显抑制，散料层温度下行10～15℃，炉体热负荷由25000kcal～30000kcal降低至20000kcal以内。

表5　宣钢2500m³高炉散料层温度

为稳定气流，高炉逐步扩大矿批，两座2500m³高炉矿批最大扩至66t，矿层理论平均厚度增加30～60mm，煤气流速得到控制，特别是边缘煤气得到有效抑制，煤气利用率明显提高， 煤气中CO₂含量由18.5%～19.5%提高到19.0%～20.0%

3.2　中部冷却制度调整

渣皮欠稳定会反过来影响边缘气流，为了进一步稳定冷却壁渣皮，将炉体冷却水温度由43～45℃降至41～43℃，炉体热负荷降低了10%～15%。

3.3　送风制度优化

通过缩小风口面积，提高鼓风动能，保持较强的下部中心气流，确保炉缸工作活跃。高炉风口面积由0.3230m²缩至0.3194m²，鼓风动能提高了2%。保证了煤气流初始分布，吹透中心。

同时根据风量、产量水平合理调整打泥量及开铁口时间，保证单炉铁量300吨以上，促进炉缸活跃。

4　休风快速恢复

4.1　休风料的加入

合理加入休风料是保证送风后炉内热量可控、炉况快速恢复的重要前提。根据休风的时间长短，结合休风前炉况，确定休风小时加焦量。首先集中加焦13～30t，5～10t锰矿代替烧结降低碱度，然后减轻焦炭负荷15%左右（炉况基础好控制相对下限，反之亦然），炉渣计算R₂按铁水[Si]为1.0%～1.5%在正常基础上下调0.5倍。准确计算冶炼周期确保净焦和轻负荷料在休风时达到炉腹上沿或炉腰位置，在送风后3～4h到达炉缸。保证料柱透气性的同时保证合理的[Si]和铁水温度。

4.2　复风操作

保证合理的炉内煤气流分布。送风前，根据休风时间及休风前的炉况顺行情况，均匀的堵死4～5个风口，保证炉况恢复过程中，具有足够的风速和鼓风动能，以实现炉缸煤气合理分布，吹透中心。为保证料柱透气性，送风后矿批较休风前减小1～2t，疏导中心及边缘两股煤气流分布。

合理控制开风口、加风、富氧速度。①捅风口节奏控制。送风后按风压及压差操作，稳步加风至3000m³/min以上，风速在控制范围内。随着压量关系、探尺工作好转，第一炉铁温达到1460℃，炉况具备进一步加风条件，开始捅风口。捅风口选择从靠近铁口的方向开始，且保证均与开风口。每次捅风口后，高炉要积极加风，确保达到规定的风速，并配合风温使用，一方面进一步提高炉缸热量，另一方面提高古风动能，活跃炉缸。实现[Si]不升高或稍有下降的情况下，渣铁温度进一步提高，流动性改善。②风速控制。炉况恢复过程中，为保证风口前生成的渣铁及时渗入炉缸，风量严格按标准风速控制，风量低于4000m³/min时，控制标准风速不超230m/s，风量达到4000m³/min以上，控制标准风速230～250m/s。③富氧时机的控制。原则上喷煤即富氧，即保证足够的理论燃烧温度，保证煤粉燃烧率，提高渣铁物理热。起始富氧率2.5%，风速达到规定值后，炉况允许，加氧0.5%。

5　出铁组织

宣钢的2500m³高炉设计3个铁口，其中北场2个铁口，两铁口夹角81.8°。生产中，如北场的2个铁口连续出铁，易出现出铁量不匀，影响炉缸活跃。为了应对这一情况，逐步摸索出南北场对出的出铁模式，即最大限度地提高南场铁口使用率，减少北场两个铁口同时出铁的时间，效果较好。

6　结语

原燃料条件是高炉生产的基础，只有根据不同的原燃料结构，采取与之相适应的操作制度，高炉才能达到长周期的稳定顺行及指标优化。宣钢2500m³高炉从原燃料结构优化入手，以保证原料的冶金性能为抓手，根据高炉自身特点，匹配操作制度，同时优化外围的生产组织，充分发挥了现有的装备水平，高炉技术水平取得了长足进步。

（作者施宏系河钢宣钢乐亭钢铁项目部高级工程师）