攀鋼新3#高爐用焦降低貴州煤配比試驗(yàn)研究

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(yàn)研究 毛建林 （ 攀 鋼釩煉鐵廠） 摘 要 ： 為降低優(yōu)質(zhì)焦煤采購(gòu)壓力，保證新 3 號(hào)高爐生產(chǎn)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(yīng)性，對(duì)焦炭質(zhì)量變差情況下的操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。貴州煤配比由 60%降至 35%，操作調(diào)劑后高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下滑幅度較??；貴州煤配比降至 20%后，焦炭灰分升高、反應(yīng)后強(qiáng)度降低 百分點(diǎn)，高爐僅能維持階段性穩(wěn)定生產(chǎn)，維持 長(zhǎng)期穩(wěn)定則困難。 關(guān)鍵詞 ： 高爐；焦炭質(zhì)量；焦煤 ； 配比 0 引言 攀鋼新 3#高爐有效容積為 2 000 設(shè)置 26個(gè)風(fēng)口、 3 個(gè)鐵口及 2 個(gè)渣口，雙出鐵場(chǎng)；四座外燃式熱風(fēng)爐配置空氣、煤氣雙預(yù)熱系統(tǒng)；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(shù)；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(chǎn)。 高爐大型化具有可集中利用先進(jìn)技術(shù)、生產(chǎn)指標(biāo)先進(jìn) 、 勞動(dòng)生產(chǎn)率高 和 基建投資低等優(yōu)點(diǎn)。隨著高爐爐容的增大，爐料在爐內(nèi)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，爐料承受的靜壓力增 加，大高爐對(duì)入爐原、燃料的質(zhì)量要求也更加嚴(yán)格。焦炭在高爐內(nèi)起骨架、還原劑和燃料的作用，對(duì)于大高爐來說，骨架作用尤為重要 ， 爐內(nèi)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(dá)爐頂，爐容增大后，爐料在爐內(nèi)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，焦炭與煤氣反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，加劇了焦炭的氣化反應(yīng)，因此 ， 高爐內(nèi)焦炭料柱必須有足夠的反應(yīng)后強(qiáng)度，爐容越大，對(duì)焦炭質(zhì)量的要求也就越高。 新 3#高爐投產(chǎn)以來，為確保焦炭質(zhì)量和高爐穩(wěn)定順行，焦炭的配煤結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)期維持了較高配比的優(yōu)質(zhì)貴州盤江煤 （以下簡(jiǎn)稱 貴州煤 ） ，其比例達(dá) 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(chǎn)。同時(shí)，隨著我國(guó)鋼鐵規(guī)模的擴(kuò)大，優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源供需矛盾加劇，優(yōu)質(zhì)煉焦煤的價(jià)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(zhì)量和適宜的貴州煤配比，對(duì)穩(wěn)定 鐵 廠生產(chǎn) 及 規(guī)避市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn) 都 具有重要意義 。 1 試驗(yàn)條件 試驗(yàn)時(shí)間安排 根據(jù)公司總體安排，在新 3#高爐進(jìn)行兩個(gè)階段的降低貴州煤配比試驗(yàn)研究，分別將 貴州煤配比由 60%降至 35%和 20%。試驗(yàn)基準(zhǔn)期采用就近原則，取試驗(yàn)前穩(wěn)定生產(chǎn)情況下時(shí)間段，具體的選取時(shí)間為 2008年 11月 1 11日，基準(zhǔn)期貴州煤配比為 60%；試驗(yàn)期時(shí)間為 11 月 12 18 日，貴州煤配比為35%；試驗(yàn)期時(shí)間為 11 月 19 30 日，貴州煤配比為 20%。試驗(yàn)焦?fàn)t為新 1、 2 號(hào)焦?fàn)t，試驗(yàn)高爐為新 3#高爐。 試驗(yàn)原燃料條件 入爐鐵礦石質(zhì)量 試驗(yàn)各階段入爐料主要成分見表 1。 從表 1 可知，爐料結(jié)構(gòu)變化小，入爐原料的成分和質(zhì)量波動(dòng)小，為本試驗(yàn)提供了相對(duì)穩(wěn)定的原料基礎(chǔ)，有利于充分考察貴州煤配比變化對(duì)高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響和對(duì)操作規(guī)律的研究。 焦炭配合煤質(zhì)量 與基準(zhǔn)期相比，試驗(yàn)期、 期各配加煤種的灰分略有下降，揮發(fā)分略有上升，礦務(wù)局煤和低灰郊區(qū)煤的粘結(jié)性（ G 值）波動(dòng)較大，呈互補(bǔ)態(tài)勢(shì)，其它煤種煤質(zhì)較穩(wěn)定。貴州煤與低灰云貴煤的變質(zhì)程度和粘結(jié)性相近，故在一定比例內(nèi)可以替代，但 攀 鋼 技 術(shù) 23 貴州煤的灰分比低灰云貴煤低約 1 個(gè)百分點(diǎn)。 表 1 試驗(yàn)各階段爐料主要成分 試驗(yàn)階段 燒結(jié)礦成分 /% 燒結(jié)礦堿度 燒結(jié)礦 轉(zhuǎn)鼓 強(qiáng)度 /% 球團(tuán)礦成分 /% 綜合入爐品位 /% 爐渣堿度 準(zhǔn)期 驗(yàn) I 期 驗(yàn) 降低貴州煤配比方案 試驗(yàn)配煤方案及配合煤質(zhì)量變化 貴州煤 G 值高，灰分較低，降低貴州煤配比后，對(duì)焦炭質(zhì)量指標(biāo)將產(chǎn)生一定影響，為確保焦炭質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定，相應(yīng)提高了 低灰云貴煤和礦務(wù)局煤作為主焦 煤的比例，試驗(yàn)各階段的配煤方案 和配合煤質(zhì)量見表 2。 表 2 各階段配煤方案和配合煤質(zhì)量 從表 2 可以看出，基準(zhǔn)期貴州煤的配比高達(dá)60%，其與低灰云貴煤、礦務(wù)局煤和低灰郊區(qū)煤的價(jià)差分別為 /t，因此，在保證焦炭質(zhì)量不大幅下降的條件下，用其它性質(zhì)相近的煤（如低灰云貴煤）替代貴州煤，對(duì)于降低焦炭成本具有重要意義。 隨著配煤比的調(diào)整，試驗(yàn)各階段配合煤的灰分逐漸升高，粘結(jié)性逐漸下降。與基準(zhǔn)期相比，試驗(yàn)期配合煤的灰分上升 百分點(diǎn)，揮發(fā)分下降 百分點(diǎn)， G 值下降 百分點(diǎn)；試驗(yàn)期配合煤的灰分上升 百分點(diǎn)，百分點(diǎn)， G 值下降 百分點(diǎn)。 焦炭質(zhì)量變化 在降低貴州煤配比過程中，為避免焦炭質(zhì)量波動(dòng)，煤化工序?qū)Ω黜?xiàng)操作參數(shù)進(jìn)行了微調(diào)，保持了生產(chǎn)穩(wěn)定 和焦炭質(zhì)量緩慢變化，焦炭質(zhì)量變化情況見表 3。 表 3 各階段焦炭質(zhì)量指標(biāo) % 試驗(yàn)階段 灰分 揮發(fā)分 10 準(zhǔn)期 驗(yàn)期 驗(yàn)期 表 3 可以看出，與基準(zhǔn)期相比 ,試驗(yàn)期焦 炭冷強(qiáng)度轉(zhuǎn)鼓指數(shù)變化不大 ,焦炭熱性能指標(biāo)略有下降，反應(yīng)性上升 百分點(diǎn)，反應(yīng)后強(qiáng)度降低了 百分點(diǎn)。與基準(zhǔn)相比，試驗(yàn)期焦炭灰分、揮發(fā)分略有升高，焦炭熱性能指標(biāo)變化明顯，反應(yīng)性升高 應(yīng)后強(qiáng)度降低了 3 降低貴州煤配比后高爐操作研究 高爐操作調(diào)劑變化 布料制度變化 試驗(yàn)各階段布料制度調(diào)劑見表 4。 從表 4 可以看出，隨著貴州煤配比降低，焦炭質(zhì)量逐步變化過程中，高爐料制調(diào)節(jié)的相應(yīng)變化為： （ 1）與基準(zhǔn)期相比，試驗(yàn)期料制基本未變化，焦炭負(fù)荷略 有下降，礦石批重變化較小，平均料批數(shù)下降 3 批 /d。 （ 2）與基準(zhǔn)期相比，試驗(yàn)期料制變化較大，礦石外環(huán)角度縮小 2，圈數(shù)未變化，焦炭外環(huán)角試驗(yàn)階段 配煤比 /% 配合煤質(zhì)量指標(biāo) /% 貴州煤 低灰云貴煤 礦務(wù)局煤 低灰郊區(qū)煤 d G 值 基準(zhǔn)期 60 0 15 25 驗(yàn)期 35 20 25 20 驗(yàn)期 20 30 30 20 24 2009 年第 32 卷第 5 期 度縮小 2，焦炭外角圈數(shù)增加 1 圈，同時(shí)取消了小粒級(jí)燒結(jié)礦，焦炭負(fù)荷從 t/t 下降至 t/t，礦石批重由 t 下降至 t，平均料批數(shù)下降 14 批 /d。試驗(yàn)期對(duì)布料制度作了較大幅度調(diào)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(fēng)制度變化 試驗(yàn)各階段下部鼓風(fēng)參數(shù)變化見表 5，風(fēng)量變化范圍及減風(fēng)、滑料情況 見表 6。 表 4 高爐裝料制度調(diào)整情況 試驗(yàn)階段 焦炭負(fù)荷 /（ t t 1） 礦石批重 /t 小粒級(jí)燒結(jié)礦配比 /% 料制情況 料批數(shù) /（批 d 1） 基準(zhǔn)期 35 28 n c 5 0 1 3 2 n o 0 4 3 3 0 266 試驗(yàn)期 35 28 n c 5 0 1 3 2 n o 0 4 3 3 0 263 試驗(yàn)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(fēng)制度參數(shù)變化 試驗(yàn)階段 平均風(fēng)量 / （ 1） 煤比 / (t 1) 鼓風(fēng)動(dòng)能 / (s 1) 風(fēng)溫 / 風(fēng)壓 / 氣性 指 數(shù) / (1) 富氧 率/% 爐頂煤氣 爐塵量/(t 1) 基準(zhǔn) 期 4 345 258 333 25 490 驗(yàn)期 4 317 259 335 25 420 驗(yàn)期 4 136 252 319 25 470 6 試驗(yàn)各階段風(fēng)量變化情況 試驗(yàn)階段 風(fēng)量調(diào)劑范圍 /(1) 減風(fēng)幅度/(1) 平均減風(fēng)時(shí)間 /( 1) 減風(fēng)次數(shù) /(次 d 1) 滑料次數(shù) /(次 d 1) 基準(zhǔn)期 4 600 4 200 4600 減至 4000 240 驗(yàn) I 期 4 600 4 100 4500 減至 3800 258 驗(yàn)期 4 500 4 000 4500 減至 3500 402 :減風(fēng)時(shí)間指減風(fēng)后風(fēng)量恢復(fù)至 4200 m3/時(shí)間間隔。 從表 5 可以看出，與基準(zhǔn)期相比，隨著貴州煤配比降低，焦炭質(zhì)量變化的過程中，試驗(yàn)期平均風(fēng)量略有減小， 煤比、風(fēng)溫、鼓風(fēng)動(dòng)能、透氣性指數(shù)略有降低，爐塵吹出量增加 0.7 kg/t。試驗(yàn)期平均風(fēng)量下降 209 m3/壓下降 14 氧率下降 百分點(diǎn)，爐頂煤氣 塵吹出量增加 1.7 kg/t，鼓風(fēng)動(dòng)能下降 kJ/s。試驗(yàn)期數(shù)據(jù)表明，隨著焦炭質(zhì)量變差，高爐受風(fēng)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(zhǔn)期相比，隨著貴州煤配比降低，焦炭質(zhì)量變差，試驗(yàn)期風(fēng)量調(diào)劑范圍略有變化，減風(fēng)次數(shù)增加 /d，每次減風(fēng) 時(shí)間延長(zhǎng) 18 料次數(shù)由 d 增加到 /d，減風(fēng)幅度加大。試驗(yàn)期各階段風(fēng)量調(diào)劑范圍變大，減風(fēng)次數(shù)增加 /d，每次減風(fēng)時(shí)間延長(zhǎng) 162 料次數(shù)由 /d 增加到 /d，減風(fēng)幅度加大，由 4500 m3/至 3500 m3/見，隨著減風(fēng)次數(shù)增多、減風(fēng)時(shí)間延長(zhǎng)、減風(fēng)幅度增大攀 鋼 技 術(shù) 25 以及滑料次數(shù)增多，高爐進(jìn)風(fēng)量減小，受風(fēng)能力下降，爐況穩(wěn)定性變差，高爐調(diào)劑難度增大。 熱制度及生鐵成分變化 試驗(yàn)各階段爐缸熱制度及生鐵成分也發(fā)生了相應(yīng)變化，隨著貴州煤配比降低 ，焦炭質(zhì)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(zhǔn)期相比，試驗(yàn)期鐵水平均 量分別提高了 驗(yàn)期鐵水平均 量分別提高了 百分點(diǎn)，鐵水 V含量上升，S含量下降，生鐵質(zhì)量略有提高。 高爐技術(shù)指標(biāo)變化 試驗(yàn)期間的主要生產(chǎn)指標(biāo)見表 7。表 7 試驗(yàn)各階段高爐主要技術(shù)指標(biāo) 試驗(yàn)階段 平均產(chǎn)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(zhǔn)期 驗(yàn)期 驗(yàn)期 表 7 可看出，隨著貴州煤配比降低和焦炭質(zhì)量變化，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐漸變差。 與基準(zhǔn)期相比，試驗(yàn)期高爐產(chǎn)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(diǎn)。試驗(yàn)期高爐產(chǎn)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(diǎn)。 綜上所述，隨著焦炭質(zhì)量的變化，高爐爐況逐漸變差，風(fēng)量減小，減風(fēng)次數(shù)增多，減風(fēng)幅度增大，減風(fēng)時(shí)間、滑料次數(shù)增多，采取的主要調(diào)劑措施是：逐漸減輕焦炭負(fù)荷，減小礦石批重，同時(shí)整體內(nèi)收布料角度，裝料制度采取進(jìn)一步發(fā)展邊沿氣流的措施。 4 試驗(yàn)效果評(píng)價(jià) 通過對(duì)試驗(yàn)各階段主要參 數(shù)的校正，由于采用價(jià)格較低的低灰云貴煤及礦務(wù)局煤替代貴州煤，試驗(yàn)期間的焦炭成本隨著貴州煤配比下降而降低，與基準(zhǔn)期相比，試驗(yàn)期和試驗(yàn) /t、 /t。經(jīng)計(jì)算，與基準(zhǔn)期相比，試驗(yàn)期噸鐵物耗成本降低 /t，試驗(yàn)期噸鐵物耗成本降低 /t，以試驗(yàn)期的焦炭配煤為基準(zhǔn)，新 3#高爐在全年生產(chǎn)穩(wěn)定的情況下可降低生產(chǎn)成本 700 余萬元 /a。 5 結(jié)論 （ 1）貴州煤配比降低到 35%時(shí)，與基準(zhǔn)期相比，焦炭反應(yīng)性上升 百分點(diǎn)，反應(yīng)后強(qiáng)度下降 百分點(diǎn)，高爐產(chǎn)量 下降 62.8 t/d，焦比上升 3.3 kg/t，在操作調(diào)劑范圍內(nèi)能維持高爐生產(chǎn)穩(wěn)定，高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)下滑幅度較小。 （ 2）貴州煤配比降低