提高高炉炉况稳定性

首钢京唐钢铁联合有限责任公司（简称首钢京唐公司）1号高炉于2009年5月21日开炉，有效容积为5500m3，炉缸直径为15.6m，4个铁口，42个风口，高径比1.93。
首钢京唐公司2号高炉有效容积为5500m3，设4个出铁口和42个风口，炉喉直径为11.2m，炉腰直径为17m，高径比为1.93，属于矮胖型高炉。2号高炉于2010年6月26日投产。
首钢京唐公司两座大高炉投产以后，为了提高炉况的稳定性，公司在生产高镁球团及稳定烧结矿质量方面、在风口面积调整、短风口应用、富氧率提高、大矿批冶炼等基本制度优化方面进行了一些积极的尝试，并逐步摸索出与之相匹配的装料制度，目前炉况稳定性、指标水平有了很大的提升，炉温水平也有了较大的提高。
2012年完成铁产量889.88万t，超计划39.88万t，比2011年多产188.23万t，全年利用系数2.23t/（m3∙d）。
2012年全年焦比305.19kg/t，两座高炉最高负荷达到5.54，月均负荷最高达到5.42。
2012年煤比完成152.29kg/t，燃料比486.65kg/t，两座高炉平均煤气利用率达到50.66%。
2 高炉指标情况
2013年1-3月份，两座高炉累计焦比306.496kg/t，煤比152.994kg/t，小焦比31.655kg/t，燃料比491.146kg/t，利用系数2.223t/（m3∙d）。
2013年1-3月份，1号高炉焦比298.7kg/t，煤比155.6kg/t，平均利用系数2.299t/（m3∙d）燃料比487.2kg/t。
2013年1-3月份，2号高炉焦比315.1kg/t，煤比149.7kg/t，燃料比495.1kg/t，平均利用系数2.087t/（m3∙d），其中2号高炉于2012年12月24日开始加钛护炉。


图1、图2为首钢京唐公司1号高炉、2号高炉2012年10月-2013年3月的焦比、煤比和燃料比。表1为首钢京唐公司1号高炉、2号高炉的操作指标。
图1 首钢京唐公司1号高炉焦比、煤比和燃料比



图2 首钢京唐公司2号高炉焦比、煤比和燃料比
表1 首钢京唐公司1号高炉、2号高炉操作指标

3 原燃料条件
1）烧结
受成本影响，经济配矿后，烧结矿品位与上年相比，呈下降趋势；烧结矿平均品位55.8%，与国内其他高炉相比偏低。表2为京唐钢铁公司高炉烧结矿主要指标。
表2 高炉烧结矿主要指标
2）入炉品位与渣比
2013年1-3月两座高炉入炉品位58.8%，渣比300kg/t；整体入炉品位呈下降趋势。图3为首钢京唐钢铁公司高炉入炉矿品位和渣比。


图3 高炉入炉矿品位和渣比
3）焦炭质量
京唐高炉入炉焦炭质量较好，2013年焦炭平均灰分11.78%，但入炉焦炭整体粒级要低于同类型高炉，焦炭筛网尺寸为等效25mm。
冷强度：M40=91.02%，M10=5.62%。
热性能：CSR=71.72%，CRI=20.71%。
表3为京唐钢铁公司焦炭质量。
表3 京唐钢铁公司焦炭质量
4 主要技术参数
京唐高炉本着“小风口、高富氧、高风速、高动能”的技术思路寻求更好的稳定状态。
日常煤气调整按照“稳定边缘、打开中心、稳定中心、照顾边缘”的原则，力求获得稳定而合理的煤气分布。
1）1号高炉主要参数
2013年1号高炉平均风量8059m3/min，实际风速255m/s，煤气利用率49.47%。
表4列出1号高炉主要操作参数。
表4 1号高炉主要操作参数
2）2号高炉主要操作参数
2013年2号高炉平均风量8015m3/min，实际风速250m/s，煤气利用率平均47.88%。表5为2号高炉主要操作参数。
表5 2号高炉主要操作参数
5 技术创新
1）生产高镁球团，提高渣中MgO含量，同时改善炉渣脱硫效果。
针对资源方面的影响，含硅高粉料减少，球中硅含量降低，球团配加重质镁粉以提高成品球质量，同时也能提高炉渣MgO含量，改善脱硫效果。京唐于2012年11月开始生产高镁球团。
球团MgO含量由试验前的0.79%提高到到目前的1.74%，渣中MgO由6.74%提高到目前的7.94%；一定程度改善了脱硫效果，同时也提高了高炉的排碱能力。
在降低成本的同时保证了球团矿的质量：保证还原膨胀率不超20%。但品位比之前降低0.4%左右，目前球品位65.62%，SiO2含量2.99%。


图4示出首钢京唐钢铁公司2012年1月-2013年3月球团矿及炉渣变化情况。
图4 球团矿及炉渣的变化
2）缩小风口面积，提高风速、动能 ，“打开中心”，提升顺行状态。
大高炉炉缸直径大，如果风速、动能不高，就不容易吹透中心，时间长会不利于炉内顺行。
京唐高炉根据炉况反应，逐步缩小风口面积，由之前的一缩小风口面积就损失风量，到目前调整后风量基本不损失，而实际风速和动能水平得到较大的提高。
1号高炉风口面积由2012年0.5659m2到目前的0.5414m2，实际风速高时在255m/s（之前240左右），动能在15000kg.m/s（之前13000左右）。
2号高炉风口面积由2012年0.5574m2到目前的0.5404m2，风速和动能也有了较大提高。本年度2#高炉因护炉，风速、动能平均水平受一定程度的影响。
3）逐步提高富氧水平，改善煤粉燃烧性；同时提高理然温度，增强炉缸热储备。
通过逐步提高风温、富氧水平，理论燃烧温度得到提升，尤其在重负荷，煤比较高的情况下，通过提升理论燃烧温度，来改善煤粉的燃烧性，防止未燃煤粉增多，恶化炉内透气性，升高压差。
两座高炉富氧水平由平均3.5%提高到目前的5.5%；理论燃烧温度由2230℃提高到目前2350℃左右，提高近120℃。其中1号高炉富氧2012年1-10月份平均3.34%，目前平均达到5.5%。
图5为1号高炉富氧率与理论燃烧温度的变化情况。


图5 1号高炉富氧率与理想燃烧温度的变化
4）采用短风口冶炼。
为优化送风制度，采用短风口冶炼来缓解高炉压差，同时为进一步提高高炉吃热能力，继续摸索短风口冶炼条件下相匹配的装料制度。
为提高边缘煤气开度，逐步将之前长度为730mm及700mm的风口更换为625mm。
京唐两座高炉目前均采用中心加焦的装料模式，中心温度在500-600℃，与使用短风口前相比没有降低；目前边缘温度在90℃左右。
5）采用大矿批冶炼。
为在进一步提高负荷后，保持一定的焦窗厚度，获得合理的煤气分布，京唐高炉进行大矿批冶炼。
其中2号高炉创新性的采用矿矿焦的上料模式，于2011年10月份开始进行大矿批冶炼；1号高炉于2012年9月利用年修机会进行料罐扩容改造，将料罐容积由80m3更换为104m3，同样进行大矿批冶炼。
两座高炉矿批由之前的143t提高到目前175t左右，最大矿批达到182t。采用大矿批冶炼后，煤气稳定性较之前有好转，能够实现在高负荷情况下的稳定。
通过不断尝试，京唐大高炉能够实现较高负荷条件下高炉的稳定顺行。但对大高炉冶炼规律真正把握方面还需进一步摸索和探讨。