22 2009 年第 32 卷第 5 期 攀鋼新 3#高爐用焦降低貴州煤配比試驗研究 毛建林 （ 攀 鋼釩煉鐵廠） 摘 要 ： 為降低優(yōu)質焦煤采購壓力，保證新 3 號高爐生產穩(wěn)定順行，研究了攀鋼新 3#高爐用焦炭降低貴州 煤 配比后焦炭性能的變化及高爐操作適應性，對焦炭質量變差情況下的操作經驗進行了總結。貴州煤配比由 60%降至 35%，操作調劑后高爐技術經濟指標下滑幅度較?。毁F州煤配比降至 20%后，焦炭灰分升高、反應后強度降低 百分點，高爐僅能維持階段性穩(wěn)定生產，維持 長期穩(wěn)定則困難。 關鍵詞 ： 高爐；焦炭質量；焦煤 ； 配比 0 引言 攀鋼新 3#高爐有效容積為 2 000 設置 26個風口、 3 個鐵口及 2 個渣口，雙出鐵場；四座外燃式熱風爐配置空氣、煤氣雙預熱系統；皮帶上料，并罐式無料鐘爐頂，采用 布料器及其水冷氣封技術；爐腹上部、爐腰采用 2 段鑲磚銅冷卻壁，爐身下部至爐身中上部采用 4 段雙通道鑲磚冷卻壁，爐身上部采用 3 段鑲磚冷卻壁。該高爐是世界上目前冶煉高鈦型釩鈦磁鐵礦最大的高爐，于2005 年 12 月 10 日建成投產。 高爐大型化具有可集中利用先進技術、生產指標先進 、 勞動生產率高 和 基建投資低等優(yōu)點。隨著高爐爐容的增大，爐料在爐內的停留時間延長，爐料承受的靜壓力增 加，大高爐對入爐原、燃料的質量要求也更加嚴格。焦炭在高爐內起骨架、還原劑和燃料的作用，對于大高爐來說，骨架作用尤為重要 ， 爐內下降的液態(tài)渣鐵都需要通過焦炭料柱的孔隙落入爐缸，而上升的氣流也需要通過焦炭料柱的孔隙到達爐頂，爐容增大后，爐料在爐內的停留時間延長，焦炭與煤氣反應時間延長，加劇了焦炭的氣化反應，因此 ， 高爐內焦炭料柱必須有足夠的反應后強度，爐容越大，對焦炭質量的要求也就越高。 新 3#高爐投產以來，為確保焦炭質量和高爐穩(wěn)定順行，焦炭的配煤結構中長期維持了較高配比的優(yōu)質貴州盤江煤 （以下簡稱 貴州煤 ） ，其比例達 到60%以上， 原料保供壓力較大，一定程度上也影響到 鐵 廠的穩(wěn)定生產。同時，隨著我國鋼鐵規(guī)模的擴大，優(yōu)質煉焦煤資源供需矛盾加劇，優(yōu)質煉焦煤的價格大幅上升。因此，在確保高爐穩(wěn)定順行的前提下，研究滿足新 3#高爐所需的焦炭質量和適宜的貴州煤配比，對穩(wěn)定 鐵 廠生產 及 規(guī)避市場風險 都 具有重要意義 。 1 試驗條件 試驗時間安排 根據公司總體安排，在新 3#高爐進行兩個階段的降低貴州煤配比試驗研究，分別將 貴州煤配比由 60%降至 35%和 20%。試驗基準期采用就近原則，取試驗前穩(wěn)定生產情況下時間段，具體的選取時間為 2008年 11月 1 11日，基準期貴州煤配比為 60%；試驗期時間為 11 月 12 18 日，貴州煤配比為35%；試驗期時間為 11 月 19 30 日，貴州煤配比為 20%。試驗焦爐為新 1、 2 號焦爐，試驗高爐為新 3#高爐。 試驗原燃料條件 入爐鐵礦石質量 試驗各階段入爐料主要成分見表 1。 從表 1 可知，爐料結構變化小，入爐原料的成分和質量波動小，為本試驗提供了相對穩(wěn)定的原料基礎，有利于充分考察貴州煤配比變化對高爐技術經濟指標的影響和對操作規(guī)律的研究。 焦炭配合煤質量 與基準期相比，試驗期、 期各配加煤種的灰分略有下降，揮發(fā)分略有上升，礦務局煤和低灰郊區(qū)煤的粘結性（ G 值）波動較大，呈互補態(tài)勢，其它煤種煤質較穩(wěn)定。貴州煤與低灰云貴煤的變質程度和粘結性相近，故在一定比例內可以替代，但 攀 鋼 技 術 23 貴州煤的灰分比低灰云貴煤低約 1 個百分點。 表 1 試驗各階段爐料主要成分 試驗階段 燒結礦成分 /% 燒結礦堿度 燒結礦 轉鼓 強度 /% 球團礦成分 /% 綜合入爐品位 /% 爐渣堿度 準期 驗 I 期 驗 降低貴州煤配比方案 試驗配煤方案及配合煤質量變化 貴州煤 G 值高，灰分較低，降低貴州煤配比后，對焦炭質量指標將產生一定影響，為確保焦炭質量相對穩(wěn)定，相應提高了 低灰云貴煤和礦務局煤作為主焦 煤的比例，試驗各階段的配煤方案 和配合煤質量見表 2。 表 2 各階段配煤方案和配合煤質量 從表 2 可以看出，基準期貴州煤的配比高達60%，其與低灰云貴煤、礦務局煤和低灰郊區(qū)煤的價差分別為 /t，因此，在保證焦炭質量不大幅下降的條件下，用其它性質相近的煤（如低灰云貴煤）替代貴州煤，對于降低焦炭成本具有重要意義。 隨著配煤比的調整，試驗各階段配合煤的灰分逐漸升高，粘結性逐漸下降。與基準期相比，試驗期配合煤的灰分上升 百分點，揮發(fā)分下降 百分點， G 值下降 百分點；試驗期配合煤的灰分上升 百分點，百分點， G 值下降 百分點。 焦炭質量變化 在降低貴州煤配比過程中，為避免焦炭質量波動，煤化工序對各項操作參數進行了微調，保持了生產穩(wěn)定 和焦炭質量緩慢變化，焦炭質量變化情況見表 3。 表 3 各階段焦炭質量指標 % 試驗階段 灰分 揮發(fā)分 10 準期 驗期 驗期 表 3 可以看出，與基準期相比 ,試驗期焦 炭冷強度轉鼓指數變化不大 ,焦炭熱性能指標略有下降，反應性上升 百分點，反應后強度降低了 百分點。與基準相比，試驗期焦炭灰分、揮發(fā)分略有升高，焦炭熱性能指標變化明顯，反應性升高 應后強度降低了 3 降低貴州煤配比后高爐操作研究 高爐操作調劑變化 布料制度變化 試驗各階段布料制度調劑見表 4。 從表 4 可以看出，隨著貴州煤配比降低，焦炭質量逐步變化過程中，高爐料制調節(jié)的相應變化為： （ 1）與基準期相比，試驗期料制基本未變化，焦炭負荷略 有下降，礦石批重變化較小，平均料批數下降 3 批 /d。 （ 2）與基準期相比，試驗期料制變化較大，礦石外環(huán)角度縮小 2，圈數未變化，焦炭外環(huán)角試驗階段 配煤比 /% 配合煤質量指標 /% 貴州煤 低灰云貴煤 礦務局煤 低灰郊區(qū)煤 d G 值 基準期 60 0 15 25 驗期 35 20 25 20 驗期 20 30 30 20 24 2009 年第 32 卷第 5 期 度縮小 2，焦炭外角圈數增加 1 圈，同時取消了小粒級燒結礦，焦炭負荷從 t/t 下降至 t/t，礦石批重由 t 下降至 t，平均料批數下降 14 批 /d。試驗期對布料制度作了較大幅度調整，采用了較輕的料制，疏松了邊沿氣流，確保了煤氣流穩(wěn)定和高爐順行。 鼓風制度變化 試驗各階段下部鼓風參數變化見表 5，風量變化范圍及減風、滑料情況 見表 6。 表 4 高爐裝料制度調整情況 試驗階段 焦炭負荷 /（ t t 1） 礦石批重 /t 小粒級燒結礦配比 /% 料制情況 料批數 /（批 d 1） 基準期 35 28 n c 5 0 1 3 2 n o 0 4 3 3 0 266 試驗期 35 28 n c 5 0 1 3 2 n o 0 4 3 3 0 263 試驗期 33 26 n c 6 0 1 2 2 n o 0 4 3 3 0 252 表 5 高爐下部鼓風制度參數變化 試驗階段 平均風量 / （ 1） 煤比 / (t 1) 鼓風動能 / (s 1) 風溫 / 風壓 / 氣性 指 數 / (1) 富氧 率/% 爐頂煤氣 爐塵量/(t 1) 基準 期 4 345 258 333 25 490 驗期 4 317 259 335 25 420 驗期 4 136 252 319 25 470 6 試驗各階段風量變化情況 試驗階段 風量調劑范圍 /(1) 減風幅度/(1) 平均減風時間 /( 1) 減風次數 /(次 d 1) 滑料次數 /(次 d 1) 基準期 4 600 4 200 4600 減至 4000 240 驗 I 期 4 600 4 100 4500 減至 3800 258 驗期 4 500 4 000 4500 減至 3500 402 :減風時間指減風后風量恢復至 4200 m3/時間間隔。 從表 5 可以看出，與基準期相比，隨著貴州煤配比降低，焦炭質量變化的過程中，試驗期平均風量略有減小， 煤比、風溫、鼓風動能、透氣性指數略有降低，爐塵吹出量增加 0.7 kg/t。試驗期平均風量下降 209 m3/壓下降 14 氧率下降 百分點，爐頂煤氣 塵吹出量增加 1.7 kg/t，鼓風動能下降 kJ/s。試驗期數據表明，隨著焦炭質量變差，高爐受風能力下降，料速變慢，煤氣利用率下降，煤氣流分布變差 ,爐塵吹出量增加。 從表 6 可以看出，與基準期相比，隨著貴州煤配比降低，焦炭質量變差，試驗期風量調劑范圍略有變化，減風次數增加 /d，每次減風 時間延長 18 料次數由 d 增加到 /d，減風幅度加大。試驗期各階段風量調劑范圍變大，減風次數增加 /d，每次減風時間延長 162 料次數由 /d 增加到 /d，減風幅度加大，由 4500 m3/至 3500 m3/見，隨著減風次數增多、減風時間延長、減風幅度增大攀 鋼 技 術 25 以及滑料次數增多，高爐進風量減小，受風能力下降，爐況穩(wěn)定性變差，高爐調劑難度增大。 熱制度及生鐵成分變化 試驗各階段爐缸熱制度及生鐵成分也發(fā)生了相應變化，隨著貴州煤配比降低 ，焦炭質量變差，下部熱制度采取的主要措施是提高 平，增加爐缸物理熱，保證爐缸下部活躍，熱量充沛。與基準期相比，試驗期鐵水平均 量分別提高了 驗期鐵水平均 量分別提高了 百分點，鐵水 V含量上升，S含量下降，生鐵質量略有提高。 高爐技術指標變化 試驗期間的主要生產指標見表 7。表 7 試驗各階段高爐主要技術指標 試驗階段 平均產量 / (t d 1) 焦比 / (t 1) 煤比 / (t 1) 燃料比 / (t 1) 礦耗 / (t 1) 鐵損 /% 基準期 驗期 驗期 表 7 可看出，隨著貴州煤配比降低和焦炭質量變化，高爐技術經濟指標逐漸變差。 與基準期相比，試驗期高爐產量降低 62.8 t/d；焦比升高 3.3 kg/t，燃料比上升 1.8 kg/t，礦耗上升 5.4 kg/t，鐵損升高了 百分點。試驗期高爐產量降低 119.8 t/d；焦比升高 5.9 kg/t，煤比上升 0.8 kg/t，燃料比上升 6.7 kg/t；礦耗上升 11.3 kg/t，鐵損升高 百分點。 綜上所述，隨著焦炭質量的變化，高爐爐況逐漸變差，風量減小，減風次數增多，減風幅度增大，減風時間、滑料次數增多，采取的主要調劑措施是：逐漸減輕焦炭負荷，減小礦石批重，同時整體內收布料角度，裝料制度采取進一步發(fā)展邊沿氣流的措施。 4 試驗效果評價 通過對試驗各階段主要參 數的校正，由于采用價格較低的低灰云貴煤及礦務局煤替代貴州煤，試驗期間的焦炭成本隨著貴州煤配比下降而降低，與基準期相比，試驗期和試驗 /t、 /t。經計算，與基準期相比，試驗期噸鐵物耗成本降低 /t，試驗期噸鐵物耗成本降低 /t，以試驗期的焦炭配煤為基準，新 3#高爐在全年生產穩(wěn)定的情況下可降低生產成本 700 余萬元 /a。 5 結論 （ 1）貴州煤配比降低到 35%時，與基準期相比，焦炭反應性上升 百分點，反應后強度下降 百分點，高爐產量 下降 62.8 t/d，焦比上升 3.3 kg/t，在操作調劑范圍內能維持高爐生產穩(wěn)定，高爐技術經濟指標下滑幅度較小。 （ 2）貴州煤配比降低