优化上下部制度稳定煤气流分布实践

王林

阳春新钢铁有限责任公司

摘要：针对2高炉煤气流分布特点，从下部送风制度、装料制度进行调整，高炉煤气流分布合理稳定，各项经济技术指标得到改善，为高炉长周期稳定顺行打下了坚实的基础。

关键词：高炉；煤气流分布；送风制度；装料制度；碱金属

阳春新钢铁炼铁厂2高炉有效容积1250m³，设计采用全冷却壁薄壁内衬结构，炉体采用软水密闭循环冷却，设有22个风口，2个90°夹角的铁口，于2009年12月26日投产，投产初期因炼钢未投产，2高炉长期处于限产状态，2010年3月炼钢投产，2高炉逐步提高冶炼强度，虽然各项经济技术指标逐步改善，但是炉况的整体稳定性不是很理想，悬料次数多，2014年5-7月份因为使用了红土镍矿导致炉况长时间不顺，停用红土镍矿后炉况逐步恢复正常，2015年上半年由于碱金属富集炉况长时间不顺，慢风操作时间较长，边缘气流发展，操作炉型发生变化，炉缸死焦堆肥大，通过采取系统降低入炉碱金属负荷和集中排碱的措施后炉况逐步改善，至2015年年底基本能维持炉况的的顺行，但是炉况的稳定性依然不佳，外界原燃料条件稍有变化炉况就出现波动，边缘频繁出现局部气流。通过对煤气流分布采取一系列的优化控制措施，使炉况逐步趋于稳定顺行，基本杜绝了悬料，各项经济技术指标得到了一定的改善。

表12013年以来2高炉部分经济技术指标

1炉况波动的主要表现及原因分析

由于新钢铁没有焦化厂全部使用外购焦，焦炭质量不稳定，加之气流分布不稳定，炉况随着外围原燃料质量的变化而波动，很难做到长周期稳定顺行，主要表现为煤气利用波动大，渣皮脱落较频繁、炉体热负荷波动大，压量关系不稳定、经常出现风量与料速不匹配的现象，高炉抵抗外围条件变化能力不足，炉缸环碳温度高，悬料次数多，2016年2月1日中班发现9#风口上方4-5段间保护罩发红，在发红部位增加了外部打水装置进行外部打水，上部装料制度以极力抑制边缘发展中心为主，但收到的成效不明显。

随着矿石、焦炭资源的逐步枯竭，从长远来看原燃料条件必将逐年恶化，如何在现有原燃料条件下，保持炉况稳定实现高炉稳产高产低耗，新钢铁高炉工作者经过讨论分析认为有以下几个原因：①随着投产时间的变长实际炉容也在不断的变大，操作炉型发生变化；②2高炉中心气流未完全打开，边缘气流分布不均匀，存在局部气流过旺不利于操作炉型的稳定，进而影响煤气流分布的稳定③原燃料条件不够稳定。

2稳定煤气流分布的主要措施

2.1优化初始煤气流的分布

风口回旋区的形成和反应情况，将直接影响着高炉下部煤气的分布、上部炉料的均衡下降、以及整个高炉内的传热传质过程。回旋区中燃料中的碳素与鼓风中的氧进行燃烧而产生煤气，所以，风口回旋区对煤气流分布的影响是极其重要的，回旋区的深度对高炉下部气流影响相当大，过大或过小会造成中心或边缘气流的过分发展，合适的回旋区的深度是稳定煤气流的重点，结合2高炉生产实际情况可初步判定2高炉的回旋区偏小，不利于初始煤气流向中心渗透，也不利于炉缸的活跃，边缘气流难以控制，故利用计划休风的机会分阶段的对下部送风制度进行相应的调整，调整的主体思路是在2016年年初风口布局的基础上逐步将部分长度为585mm到期风口逐步替换成长度为630mm的风口，同时对部分风口加钢套，缩小风口面积提高鼓风动能，第1阶段：2016年5月29日计划休风将长度为585mm到期风口替换成630mm的风口，同时对7号、17号、18号风口加套风口面积由0.2091㎡缩为0.1996㎡，风口面积缩小后同等送风参数下鼓风动能由120kj/s上升到140kj/s，炉况的稳定性有所增强，边缘局部出管道的情况得到控制，但是依然有局部气流过旺的情况发生，从炉顶摄像头中几乎观察不到边缘火，但是经常性的出现料速与风量不匹配，煤气利用波动大同时伴有炉墙大掉块的情况；第2阶段是利用年底2高炉与转炉同步大修的机会将长度为585mm的风口全部换成长度为630mm的风口，同时所加的钢套的完好性，对烧损较多的进行更换，煤气流分布的稳定性进一步增强，3月分2高炉产量及燃料比创造了历史记录，但是进入雨季后原燃料条件有所变差，入炉粉末增加炉况的稳定性有所变差加之随着生产时间的增长所加钢套会有一定的烧损，所起到缩小风口面积的效果有限，2017年5月26日休风12分钟堵了2个风口，复风后炉况的稳定性较好但是压差水平较高，2天后透开一个风口，压差基本可控，风量连续稳定，煤气利用稳定，炉墙的稳定性较好，炉况改善较明显，第3阶段利用计划检修的机会将部分风口直径为110mm到期风口逐步更换为风口直径为100mm的风口，截止2017年年底已经有8个风口直径为100mm的风口，风口面积已缩至0.1959㎡，同等送风参数下鼓风动能由140kj/s上升至150kj/，整体炉况稳定性较好，表2是新钢铁2高炉风口调整情况。

表2新钢铁2高炉风口调整情况

2.2上部装料制度的调整

上部装料制度决定了炉料分布，而炉料分布又直接影响煤气流分布及软熔带的形状。高炉煤气利用率主要受块状带的传热和化学反应影响，同时此区域的煤气流分布也影响压损和高炉顺行，上部装料制度是影响高炉煤气流径向分布的最重要因素之一，它对高炉利用系数、能耗、操作稳定性等有很大影响，所以高炉的上下部调剂必须是以下部为基础，上下部相结合才能取得很好的经济技术指标，2016年初2高炉的装料制度是极力抑制边缘发展中心，矿角差9.8°，焦角差7.8°，但是中心依然不强，边缘局部气流过旺，操作炉型很不稳定，操作难度很大，容易出现边缘管道，随着下部送风制度的不断优化，边缘管道基本消除后上部装料制度逐步恢复正常，至2016年年底上部装料制度基本恢复正常，矿焦等角差，角差为9.7°，在2016年的基础上2017年继续优化下部送风制度，边缘局部气流基本消除炉况的稳定性进一步增强，为了取得更好的经济技术指标在发展中心气流的同时兼顾了一定的边缘气流，角差基本维持在9°，煤气流分布较稳定，煤气利用从2017年年初的46.5%左右逐步上升至49.5%左右；表3为2高炉装料制度优化过程。

表32高炉装料制度优化过程

2.3改善原燃料质量

2高炉2015年3月至5月受碱金属富集影响炉况长期不顺，2017年下半年焦炭煤粉中的碱金属大幅上升虽然能基本维持炉况顺行，但是碱金属使焦炭的热态性能急剧下滑，焦炭负荷长期维持较低水平，燃料比居高不下，产量水平也收到一定影响，2018年2月焦炭质量改善后高炉利用系数基本维持在3.0以上，累计燃料比在500kg/t左右，各项经济技术指标改善较明显，改善原燃料质量是2号高炉生产顺行、煤气流分布稳定的基础和客观要求。首先在配矿方面，尽量减少碱金属和锌等有害杂质，碱+锌负荷控制在3.1kg/t以内，锌负荷控制在0.2kg/t以内。其次，在原燃料质量管理方面，加强对槽下筛分工作的管理，要求每个班清理块矿、球团筛各4次以上，减少粉末入炉改善料柱透气性，为稳定煤气流提供条件。

效果

2号高炉煤气流分布经过不断优化和完善，气流分布合理且稳定性较好，操作炉型稳定，炉体热负荷回归正常区间内，基本杜绝了悬料的事故发生，各项经济及指标有了长足的进步，且能稳定在保持在较高水平。

表42017年调整后的部分生产指标

注：以上各项指标包含计划休风，11月份受碱金属富集的影响指标有所下滑，12月转炉大修高炉限产。

4结束语

2号高炉煤气流分布经过调整下部送风制度再配合合适的上部装料制度，高炉风量较连续，炉况稳定顺行，经济技术指标改善较明显，但是炉况的长周期的高产、稳产、低耗还需外围原燃料条件做支撑，特别是入炉有害元素要受控。

参考文献

[1]常李，余昌锋，沙钢1号高炉稳产实践及护炉经验.炼铁.2018（6）：15-18.