曾宇，李建軍，劉德輝，謝明輝，李曉春，高德庫，佟敏英

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠 ，遼寧 鞍山 114021）

摘要： 針對鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠高爐群平均利用系數低的問題，從原料條件、操作爐型和操作管理三個方面進行了原因分析， 通過采取原燃料指標量化管理、 高爐爐型診斷管理、操作參數科學管理等措施，克服了原燃料結構變化等不利因素，提高了高爐群平均利用系數，實現了高爐長周期穩定順行。

關鍵詞： 高爐；利用系數；指標量化管理；爐型診斷；操作管理

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠 （以下簡稱煉鐵總廠） 現有大型高爐 8 座， 其中 3200 m³高爐 4座，2580 m³高爐 4 座。 由于有 4 座高爐的爐缸存在不同程度的隱患，為保證安全生產，高爐降低冶煉 強 度， 高爐群平均利用系數降低， 很 難 達 到2.1 t/（m³·d）的水平。 相比國內如武鋼、沙鋼等企業高爐利用系數長期在 2.1 t/（m³·d）以上的水平，生產效率存在差距。2017 年下半年，煉鐵總廠對高爐平均利用系數低的原因進行了分析， 通過采取原燃料指標量化管理、高爐爐型診斷管理、高爐操作科學管理等措施，在同等原燃料條件下，優化了內部操作體系，提高了高爐群平均利用系數。

1 高爐利用系數低的原因分析

1.1 原料條件

煉鐵總廠高爐的用料結構主要為燒結礦+球團礦+外購塊礦， 其中外購塊礦比例不超過 10%。共有燒結機 7 臺，360 m²燒結機 3 臺，265 m²燒結機 2 臺，328 m²燒結機 2 臺，其中 6 臺燒結機的配料使用混勻料場。 4 座 3200 m³高爐采用單一燒結礦入爐。 4 座 2580 m³高爐中，7#高爐、11#高爐原料條件較好，使用單一料種燒結礦；5#高爐作為平衡燒結礦的調劑爐，經常變更燒結礦的品種，甚至長時間同時使用兩種燒結礦；4#高爐使用東鞍山燒結礦， 由于沒有綜合料場， 來料指標穩定性較差，堿度、FeO 等關鍵指標穩定性不好，對爐況的長周期穩定順行帶來了一定的負面影響。

煉鐵總廠燒結產能水平與高爐消耗水平基本一致，當燒結機進行較長時間的檢修時，為應對燒結礦產量降低造成的原料缺口， 高爐將大比例使用料場存儲的落地料。 落地原料受空間限制及篩分能力不足等因素的影響， 會造成入爐原料的堿度、FeO、準粉末（粒度<5 mm）等指標變差，高爐入爐風量減少，利用系數降低。

1.2 操作爐型

煉鐵總廠高爐受原料穩定性差的影響， 有 4座高爐存在爐身或爐缸的隱患，因此，煤氣流的控制方面更側重于中心氣流，中心加焦量多，中心區域的布焦炭量達到焦炭總量的 25%~30%，多時甚至達到 35%。 噴吹煤粉過程中，未燃煤粉很容易集中到死料堆內形成低透液區域， 以及集中到死料堆表面附近氣流不活躍的固定料層中， 引起粉末在死料堆的積蓄， 使死料堆的透氣性、 透液性變差，進而造成死料堆溫度降低，導致爐渣黏度增加和死料堆透液性進一步降低， 最終鐵水和爐渣無法透過死料堆，集中地沿著死料堆的表面滴落、下降，使得進入爐缸邊緣的渣鐵流量增加，加劇料柱惡化的同時，增加了渣鐵在爐缸邊緣的環流，使爐缸活躍性下降^［1］，中心氣流受阻，邊中氣流分布比例失衡，順行狀態變差，導致高爐利用系數降低。

1.3 操作管理

煉鐵總廠高爐的操作管理實行爐長負責制，高爐中夜班的操作參數由爐長制定、 倒班作業長執行。 由于人員能力與經驗的限制，爐況操作存在判斷失誤、操作不當、調整滯后，煤氣流變化后參數控制不合理等問題。 人為因素造成爐況波動，高爐利用系數降低。

2 改進措施

2.1 原燃料指標量化管理

（1） 中間指標管理。 密切跟蹤燒結機、堆取料機的運行狀態，跟蹤生產過程中的中間指標（如熔劑粒度、燃料粒度、返礦粒度等），一旦中間指標出現異常，及時對異常參數的形成原因進行分析，形成整改方案并實施，最終完成整改，做到 “早動、少動”，減小燒結礦質量的波動幅度，提高燒結礦質量的穩定性，為高爐長期穩定順行創造條件。

（2） 篩分管理。 加強對槽下爐料的篩分管理，調小漏嘴，篩子振動幅度 3.5~4 mm，減小料流速度， 在滿足高爐上料的前提下， 盡量延長篩分時間，提高篩分效果，嚴格控制小于 5 mm 粉末的入爐量，提高料柱的透氣性。

（3） 分級入爐。 燒結礦粒度差距大將會導致爐料的孔隙度降低，劣化料柱的透氣性，影響高爐的順行狀態^［1］。 對入爐燒結礦實施分級管理，有助于改善高爐料柱透氣性。 通過增加篩子，對成品燒結礦按粒度區間進行區分，將大約占總量的 20%~ 25%、 粒度范圍在 5~12 mm 的燒結礦進行分槽管理，獨立上料。 在一個布料周期內，按一定的大小粒比例、使用兩種不同粒度的燒結礦，縮小同一批爐料的粒度差，改善整個料柱的透氣性。

（4） 料場管理。 按質量對落地料進行分區管理，開停機料與不合格品作為雜料存放，其它物料按種類分堆存放。 高爐有計劃地使用開停機料與不合格品料，減小用量，降低影響。 當高爐大量補充 落 地 料 時， 嚴格禁止使用開停機料與不合格品料。

2.2 高爐爐型診斷管理

通過對高爐開展爐型診斷管理， 查找操作爐型的不合理因素，分析其形成原因，從源頭進行治理，保證操作爐型合理。 高爐爐型診斷管理主要分爐缸管理、 爐身管理和礦石平臺寬度管理三個部分。

（1） 爐缸管理。 爐缸管理的核心工作內容是保持爐缸的活躍性， 確保爐芯區域不會發生中心堆積現象。 爐缸管理是高爐實現長周期穩定順行的前提，活躍的爐缸是高爐長期穩定順行的基礎。

為了保證爐缸長期的工作狀態， 主要開展三方面的工作：一是強化鐵水溫度管理，在 2580 m³高爐爐況無大波動 的 情 況 下， 鐵水溫度不允許低于1490 ℃，通過保持渣鐵足夠的過熱度，確保其流動性；二是通過縮小風口面積，提高風速，增加回旋區長度，縮小爐缸中心的焦堆區域，改善爐缸中心區域的透氣性和透液性； 三是在中心氣流可以滿足高爐順行要求的前提下， 降低中心加焦的比例，減小中心焦堆的大小，避免中心焦堆過大而導致爐缸活躍性下降。

（2） 爐身管理。 爐身管理的核心工作內容是實現圓周溫度場的科學分布， 確保爐墻邊緣位置不會發生結厚現象。 爐身管理是高爐實現長周期穩定運行的基礎， 邊緣溫度場的穩定是高爐取得較好經濟指標的基礎。 邊緣溫度場的穩定主要取決于邊緣爐料的落點和邊部礦焦比。 煉鐵總廠有多座高爐的熱負荷穩定性不好， 存在異常波動現象，其主要原因在于邊緣的起始布料角度不準確，落點距爐墻位置未達到理想狀態。 布料角度小，落點距爐墻位置遠，爐料向外側滾動，邊緣爐料結構不受控；布料角度大，爐料落點打爐墻后反彈，距爐墻邊緣位置形成堆尖， 爐料無法布到指定的理想位置。 兩種布料的情況都無法獲得穩定的邊緣氣流通道。 煉鐵總廠通過對各高爐落料點位置進行計算，對其布料的起始角度進行了調整，布料落點位置與爐墻的距離控制在 100 mm 以內。 各高爐布料起始角度調整前后的數據見表 1。調整后爐身熱負荷的穩定性明顯得到提升。

（3） 礦石平臺寬度管理。 礦石平臺寬度管理的核心工作內容是保持合適的平臺寬度，通過合適的平臺寬度選擇，確定合適的無礦區面積，確保中心氣流順暢，在生產順行的情況下，實現取得較好經濟指標的目標。 礦石平臺的寬度決定了礦石軟熔帶徑向的寬度以及無礦區的大小， 是高爐初始煤氣流二次分布是否合理的決定性因素。 平臺過寬，無礦區小，風口前端阻力增加，風口回旋區與礦石布料平臺的寬度不匹配， 中心氣流受到抑制，不利于高爐順行；反之，平臺寬度過窄，則會出現中心過吹現象，消耗大幅度升高。 只有平臺寬度合適，高爐才會取得較好的技術經濟指標。 通過對3200 m³高爐熱負荷與礦石平臺寬度的離散關系進行分析，得出礦石平臺寬度為 1.3 m 時，熱負荷彌散區間最小，最有利于邊緣氣流的穩定。 3200 m³高爐熱負荷與礦石平臺寬度的關系見圖 1。

2.3 高爐操作科學管理

煉鐵總廠各高爐操作按照“一爐一策”的方針進行管理。 根據各高爐不同的用料結構、爐缸炭磚侵蝕程度、設備狀態、操作爐型等條件，綜合判斷，制定高爐操作方針。 針對炭磚侵蝕較為嚴重的高爐，通過合理組織出鐵、控制適宜的冶煉強度、不出鐵鐵口定期養護等方式， 保證高爐在一個穩定的利用系數水平長期運行，減少爐況波動。 高爐參數控制方面，日常操作參數由爐長負責制定，制定好后， 由廠調度室值班長負責對高爐煤氣流變化參數進行動態跟蹤， 實現了高爐操作參數控制的合理性， 大幅度提高操作的準確性。 人員管理方面，實行高爐中夜班操作指導上墻管理，定期組織主要操作崗位人員進行事故預案學習，通過學習，不斷提高操作技能，完善預案，提高生產環節對事 故的控制能力，將事故處理在萌芽狀態，避免擴大。

3 生產效果

煉鐵總廠自 2017 年下半年采取改進措施后，鐵前工作實現了全面提升。 原料系統嚴抓過程管理，跟蹤中間指標，改善了高爐入爐原料水平。 上料系統更加注重篩分的效率， 大幅降低了入爐準粉末的含量，提高了入爐爐料結構的穩定性，為高爐系統持續、穩定生產奠定了基礎。 通過開展高爐爐型診斷管理， 量化高爐邊緣溫度場的控制區間以及圓周工作的均勻度， 有針對性地匹配系統參數，對爐況進行調整，實現了高爐群長時間的穩定順行，產能穩步提升。 2015.01~2018.05 高爐平均利用系數如圖 2 所示。

由圖 2 可以看出，2015.01~2017.05 高爐平均利用系數穩定性不好，波動區間大，低的時候不到1.9 t/（m³·d），高的時候甚至超過2.2 t/（m³·d），整體水平在 2.1 t/（m³·d）以下。 2017.06~2018.05 高爐采取改進措施后，利用系數穩定運行在 2.1 t/（m³·d）以上的水平，取得了良好的效果。

4 結語

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠從原料條件、操作爐型和操作管理三個方面分析了高爐群平均利用系數低的原 因，采取了原燃料指標量化管理、高爐爐型診斷 管 理、高爐操作科學管理等措施，在原燃料條件不變的情況下，明顯提高了高爐群平均利用系數，由不足 2.1 t/（m³·d）穩定地提升至2.1 t/（m³·d）以上的水平，改進效果良好，實現了高爐長期穩定順行。 由此可見，在高爐生產中，當原燃料結構發生微小變化時， 可以通過合理組織生產、科學管理，實現高爐長周期、高效、穩定運行。

參考文獻

［1］ 王再義, 王尤清, 邢本策, 等. 燒結礦分級入爐技術實驗研究［J］. 鞍鋼技術, 2003（6）: 23-26．