李海斌， 高志軍， 呂國明
（山西建龍實業有限公司， 山西 運城 043801）
摘 要：分析山西建龍實業有限公司 5 號爐提高煙煤比例的意義，敘述提高煙煤比例的措施，并通過加強高爐爐缸狀態預判和處理、強化爐前出鐵管理及設備管理、實施技改優化，使作業率大大提高，最終使高爐指標得到優化，降低了生鐵成本。生產實踐證明，鐵前低成本管控措施得當，實踐成果可供同類型企業借鑒，且后續還將持續研究高爐降本、降耗途徑。
關鍵詞：降本；提高；煙煤比例；快速恢復；出鐵；休風率
0 引言
山西建龍實業有限公司 5 號爐爐容 1 080 m3 ，南北雙鐵口，公司結合市場情況與北京科技大學合作，于 2022 年 2 月 15 日開展 10 號爐提高煙煤比例（55%→60%→65%→75%→80%→100%）試驗，取得了成功，并在 5 號爐進行同步推廣，效果達到預期值。通過加強高爐爐缸狀態預判和處理、強化爐前出鐵管理、強化設備管理、實施技改優化，使生產作業率提高，高爐指標得到優化，生鐵成本有效降低，控制措施得當，可供同類型企業借鑒。
1 提高煙煤比例效益
國內煤炭資源的分布情況：煙煤占 73.3%，無煙煤占 7.9%，褐煤占 6.8%，其他煤種占 11.6%。隨著高爐噴吹無煙煤資源日趨緊張，煙煤與無煙煤差價明顯。截至 2022 年 7 月，煙煤平均價格為 1 517.2 元 /t，無煙煤價格 1 805.4 元 /t，平均相差 288 元 /t，最高差價達 729 元 /t。經測算，當煙煤與無煙煤價差達到110 元 /t 時，提高煙煤比例，有利于降低鐵水成本；但因煙煤存在揮發性高、爆炸性強、著火點低、易引發安全事故的特點，成為行業內部限制煙煤比例提高的關鍵制約因素。對此，山西建龍與北京科技大學于 2021年 6 月簽訂了全煙煤高效安全噴吹技術項目合同，于2022 年 2 月開始進行提高煙煤比例試驗，3 月時 10號爐煙煤比例達到 100%，并保持基本穩定，實現全煙煤安全噴吹。
1.1 噴煤系統風險點梳理及管控措施
實施全煙煤噴吹前，重點針對高揮發分煙煤易著火、爆炸的特點，分析可能出現的問題并制訂相應的風險管控措施 9 項，同時針對可能出現的設備管道磨損、磨機產能降低對生產的影響、設備存在的安全隱患，梳理相應的措施及改造項目總計 20 項，并推進措施的有效執行，具體如表 1 所示。
1.2 煙煤比例提升試驗過程
全煙煤噴吹前，通過論證和制訂詳細的提升方案，確定在 10 號高爐進行全噴煙煤試驗。試驗共分四個階段，將煙煤比例由 55%逐步提高到 100%，按照全煙煤噴吹計劃，于 2022 年 2 月 15 日開始提高煙煤比例，第一步將煙煤比例由 55%直接提到 70%，隨后按照每周 10%幅度增加比例，3 月 7 日煙煤比例提高到100%，試驗成功；4 月 11 日受疫情和庫存影響，煙煤比例由 100%退到 85%。
1.3 根據 10 號爐試驗情況，陸續提升各高爐煙煤比例
從 2022 年 2 月 22 日開始，對 1 號、5 號、6 號、8號高爐開展提煙煤比例操作，第一步由 55%提高到60%，隨著噴煤系統設備改造和新磨機投產，3 月 7 日煙煤比例提高到 65%，4 月 11 日受疫情和庫存影響，煙煤比例退到 50%，4 月 15 日恢復到 65%，4 月 30 日提高到 70%，5 月 12 日提高到 75%并保持穩定，受煙煤性價比影響，煙煤比例未再繼續提高，7 月 2 日起煙煤性價比低于無煙煤，煙煤比例逐步退到 30%，近期隨煙煤價格降低，性價比提升，煙煤比例逐步提高到 40%，到 9 月份煙煤比例逐步提到 65%。
1.4 煙煤比例提升注意事項和效益
1）開展全煙煤噴吹，通過操作制粉系統和嚴格控制檢修過程，可實現系統安全、穩定運行；
2）10 號高爐在全煙煤試驗期間，煙煤比例達到100%，但氣流不太穩定，風溫、煤比偏低，實驗效果欠佳，其他高爐的煙煤比例提升到 75%，因各變化因素、操作調劑和總結比較充分，高爐爐況、氣流可控；
3）煙煤比例提升期間，需綜合考慮煙煤價格與煤焦、煙煤無煙煤置換比的關系，以保證高比例煙煤噴吹的經濟性；煙煤的選擇應在保證高性價比的前提下，盡量選擇熱值高的煙煤，不同煙煤的安全性存在差異，使用前必須確認好；
4）效益：煙煤比例由 55%提高到 75%，價差在288 元 /t 和 702.9 元 /t 的情況下，噸鐵成本分別降低9.41 元 /t 和 26.02 元 /t。
2 持續把控爐缸狀態，出現異常情況時果斷采取措施
2.1 分析爐缸狀態
2.1.1 爐缸堆積
5 號爐爐底 5.698 m 溫度持續下行，爐缸逐步堆積（見圖 1）。
從 7 月下旬開始，一直到 9 月初，根據高爐爐況需求，從 6 號高爐協調 B 炮泥給 5 號高爐北場使用，在短時間內可改善北場出鐵，但因 B 炮泥主要供應 6號爐使用，給 5 號北場使用 B 炮泥并不連貫，以及南場鐵口出鐵情況持續未改善，影響出鐵質量，鐵次很難保證，出鐵時間長短不一，且出鐵不勻，出鐵量少時在 120 t 左右，多則達到 360 t 左右，出鐵次數最高達20 次，19 次常態化，嚴重影響了出鐵正點率和鐵量差，高爐出鐵效果沒有從根本上得到改善，高爐風持續加不上，爐底溫度持續下降，從 8 月初到 9 月初，爐底溫度由 538 ℃下降到 505 ℃。到 8 月下旬，決定給5 號高爐單獨采購炮泥，截至 8 月 31 日，給 5 號高爐單采試驗炮泥陸續到廠，南場試驗開始。
2.1.2 其他原因
1）市場變化、變料影響：根據 7 月 15 日市場情況變化，決定對高爐進行限產，對冶強進行控制；最大幅度降低原燃料庫存量，燒結變料頻繁，有時燒結日變料到達 3~4 次，入廠焦炭質量下降，庫存量低，高爐變焦炭品種、配比較多，主流焦炭結構不穩定，發生較大變化。
2）氣溫影響：從 8 月 30 日開始，氣溫由 36~37 ℃開始下降到 25~26 ℃，高爐進水溫度由 32~33 ℃降到27~28 ℃，進水溫度相對降低了 4~5 ℃，爐底溫度下降較快。為提高降本增效幅度，加強低 Si 爐溫控制，9 月 1—3 日，爐溫以 0.20%~0.30%比例增加，爐底溫度下降明顯，最低為 505 ℃；9 月 3—5 日采取配加蛇紋石 200 kg/ 批，爐底溫度逐步上升至 510 ℃。
3）爐齡影響：5 號爐爐齡有 22 年，其中 2018 年 1月 11 日中修復產（爐缸未動），爐缸鐵口泥包侵蝕較其他高爐嚴重（南場特別突出），炮泥消耗多，鐵口難維護。
2.2 合理搭配風速與熔劑料進行爐況調劑
9 月 3—5 日配加蛇紋石 200 kg/ 批，爐底溫度由505 ℃逐步上升至 510 ℃，初見效果；從 9 月 6 日開始，為加大高爐降本增效幅度，提升煤比（155 kg/t→160 kg/t），將塊礦配比增加到 8%，提高風壓（410 kPa→415 kPa），高爐出現 2 次難行，爐底溫度下降。于 9 月7 日 07：00 白班配加蛇紋石 200 kg/ 批，后續增加到300 kg/ 批，16：50 配加錳礦 500 kg/ 批，后續增加到600 kg/ 批，后進行洗爐，爐底溫度逐步上升，截至 9月 9 日，爐底溫度上升到 516.1 ℃，相對 9 月 7 日上升 6 ℃，初見效果。但是熔劑料用量增加后，渣鐵比發生變化，具體情況如下頁表 2 所示。
由表 2 可以看出，相較正常配料，渣鐵比增加12~23 kg/t，下部透氣性降低，渣量過大，產生液泛[1]， 會惡化下部透氣性及發生爐缸堆積，使鼓風動能增加，需要較大的風速。9 月 7 日—9 日風壓加到 380～390 kPa 后，高爐煤氣量相對初始煤氣量有所增加，但風速為 217 m/s，較正常風速 251 m/s 低，鼓風吹向中心穿透力減弱、邊緣煤氣增加，持續提高冶煉強度，邊緣煤氣量增加，造成邊緣上升煤氣流通路不暢，惡化下部透氣性，出現爐況難行懸料。
9 月 9 日 16：30—16：48 休風，堵 4 個風口（4 號、8 號、14 號、18 號），提高風速，增加鼓風動能，以及復風后停用蛇紋石，保留錳礦 600 kg/ 批，渣鐵比降低，相對正常配料只增加 3～8 kg/t。加風恢復過程，風速維持在 240~250 m/s，爐況恢復順利，截至 9 月 10 日13：00，風壓 405 kPa，風量 3 035 m3 /min，爐況順行，達到全風水平，爐況持續穩定順行；14：30 風口全開，爐底溫度上升至 521 ℃，中班時停用第 46 批錳礦。
2.3 抓好爐前出鐵管理
針對 5 號爐高爐南場情況，公司采取南場炮泥單采區別對待，北場持續用 B 炮泥，優先保北場，使爐缸渣鐵出凈，保持爐況持續穩定順行，抓好操作細節：
1）規范爐前操作，穩定打泥量，避免長期超深鐵口操作。
2）發現鐵口漏鐵時及時堵上鐵口，具備出鐵條件后及時出鐵，可適當減風。重新打泥時，要減少打泥量，增大打泥壓力，降低打泥速度，分 3~5 次打泥，通過分次打泥，使新進入的泥充分填充到前段泥包裂紋中，用物理的方式減少漏鐵。
3）管控穩定炮泥質量。由于炮泥采用優質高純原料，并以碳質原料為結合劑，其耐鐵渣侵蝕性能比有水炮泥時大大提高，可以適當延長鐵口出鐵時間，降低出鐵次數。
4）定期校正設備運行參數，包括壓力、水平位置、角度、吐泥速度等。根據設備狀況、渣鐵成分檢測、高爐爐料參數等配制滿足生產需要的炮泥。每新批次備品備件、炮泥到現場后優先使用，能夠滿足現場使用要求后再進行批次消耗，確保跑泥質量穩定，鐵口順行。
5）及時關注高爐透液性，避免高爐長期透液性差，環流過急時的泥炮操作方式，控制鐵口通道，緩步調整泥包大小，穩定爐墻與泥包結合，避免鐵口通道及深度的急劇變化。
6）做好設備點檢，關注備件質量，發現問題后及時進行維修調整，特別是在試運轉時，多觀察設備運行狀況，避免因設備異常造成開口困難而形成反復影響的惡性循環[2]。
高爐日出鐵次數 16 次，較前期下降 2~3 次，為高爐爐況持續穩定、降耗創造良好外圍條件。高爐指標大有改善：爐溫穩定率從 64.37%提到 90.75%，提高了26.38%；一級品率從 66.04%提到 74.70%，提高了8.66%；煤比從 140.51 kg/t 提到 153.02 kg/t，增加12.51 kg/t；燃料比從 525.63 kg/t 降到 521.41 kg/t，降低4.22 kg/t，鐵水成本降低 17.89 元 /t。
3 加強設備管理，降低休風率
明確職責，建立操作人員、點檢作業區人員崗位巡檢的設備點檢制度，及時發現、消除事故隱患，各崗位巡檢人員均配備紅外線測溫槍，有效地保證了電機、高溫管道的安全使用[3]。積極發揮大家主觀能動性，對設備進行技改創新，如在直吹管后端下面用鐵棍加以支撐（見圖 2），由于送風系統長時間處于高溫、高壓狀態，熱受力發生變化，可減緩吹管下沉、前端接觸不嚴而造成跑風現象，減少休風。設備的休風率大幅降低，從 4—6 月的 0.49%降低到現在的 0.20%，降低了 0.29%，為生產降本增效創造了良好條件，并起到了關鍵的保駕護航作用。
4 經驗總結
山西建龍實業有限公司領導、技術中心、供應處、煉鐵總廠充分結合市場變化、外界原料條件以及 5 號爐自身裝備水平，通過操作思路的靈活轉變，不斷探索降低鐵水成本途徑和措施。
4.1 提高煙煤比例
根據市場變化，發掘新的煙煤資源，優化主流焦炭結構，提高煙煤比例，將其持續達到 75%以上。
4.2 關注爐缸狀態
要及時關注爐缸狀態，發生異常情況時，要果斷采取相應措施，確保爐況持續穩定。
1）結合高爐爐缸實際狀態，有計劃排堿（2~3 班）。爐渣堿度比基準堿度降低0.03~0.04，渣中鎂鋁質量比按照 0.70~0.75 控制，選擇蛇紋石配比量。
2）采取用蛇紋石、錳礦相結合洗爐。按照爐渣堿度R2=1.10~1.15 及料制進行微調；渣中鎂鋁質量比按照 0.65～0.70 控制，選擇蛇紋石配比量；鐵水w（Mn）=0.70%~0.90%，選擇錳礦配比量，將富氧控制在 6 000～7 000 m3 /h。
3）采用輕負荷操作，煤比 120 kg/t±5 kg/t，w（Si）= 0.40%~0.60%，w（S）=0.025%~0.045%，以物理熱≥ 1 490～1 500 ℃為準，密切關注渣襯變化，出現異常情況時果斷采取控氧、減風，確保熱量充沛。
4）洗爐過程出現爐況波動、懸料、崩料，造成冶煉強度持續降低，此時果斷采取休風，堵 4 個風口，提高風速，增加鼓風動能，并結合實際情況，適當降低熔劑用量。
4.3 持續改善炮泥質量
持續改善炮泥質量，為高爐持續穩定、全風創造條件。具體為：加快南場試驗炮泥工作，持續改進炮泥質量，鐵口合格率達到 80%，保持出鐵時間≥60~70 min，出鐵均衡；全天出鐵次數維持在 15~16次，減少炮泥消耗，降低高爐成本，為爐況持續穩定創造條件。
4.4 加強設備管理
加強設備管理，挖掘其中潛力，不斷進行技改創新，提高設備的作業率，為生產的降本增效做好保駕護航。
參考文獻
[1] 周傳典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，2005.
[2] 程國存，鄭旭，鄭義勍，等.高爐出鐵鐵口難開原因分析與處理[EB/OL].（2022-04-01）[2022-09-20].https://mp.weixin.qq.com/s/ rSbDPzgrDoMgKkxoXO9ffQ.
[3] 潘積國，安秀偉,劉立華，等.青島特鋼 2 號高爐生產長期穩順低燃料比實踐[EB/OL].（2020-06-04）[2022-08-18].https://mp.weixin. qq.com/s/qab4STkdRJIzRxp1s4fVoQ.