三钢300m3级高炉高效化生产实践

　　为了提高钢铁企业市场竞争能力和实现可持续发展，促进高炉炼铁生产由粗放型向集约型转变，近几年来，钢铁企业致力于由粗放型向集约型转变，近几年来，钢铁企业致力于高炉炼铁高效优化生产技术的研究和推广工作，取得了重大的进展。福建三钢集团公司从1997年开始实施“300m³高级高效系统工程”的开发和研究工程技术项目。经过5年的努力，该工程项目取得了显著成果，炼铁主要生产经济技术指标突飞猛进。高炉利用系数从1996年的1.837t/m³·d，提高到2001年的3.572t/m³·d；入炉焦比也从1996年的551kg/t（Fe），下降到2001年的395kg/t（Fe）；2002年继续巩固提高，高炉利用系数达3.796t/m³·d，入炉焦比381kg/t。两大生产技术指标持续在全国冶金同类型企业中处于领先地位，成为冶金同类型企业的领跑者和追赶目标。三钢炼铁主要生产技术指标情况见表1。

　　三钢300m³级高炉高效系统工程主要内容如下：

表1  三钢炼铁近年来生产技术指标完成情况

注：①1994年11月开始使用本地球团矿；②1998年开始使用进口球团矿

1、贯彻精料方针，切实把入炉原燃料做精做细

　　贯彻精料方针是改变高炉指标落后状况的根本措施。虽然三钢地处理福建山区，交通不便，又远离原、燃材料生产基地，资源贫乏，但能根据自身条件，千方百计地从“精料”入手，合理优化炉料结构，提高炉料性能和质量，把入炉原燃料做精做细，为高炉高效强化冶炼创造必备的条件。

（1）提高烧结矿质量和产量，满足高炉高熟料率的要求

　　长期以来，三钢高炉入炉烧结矿强度差、含粉率高、质量不稳定，针对这种情况，三钢于1996年下半年开始，陆续采取了一系列旨在提高烧结矿质量和产量的措施：

　　1）加强烧结料堆的平铺中和工作，提高烧结矿成分稳定率。同时，取消了配料圆盘给料机，设置皮带配料电子秤，采取皮带拖料计量形式，提高配料精确度。2001年烧结铁分稳定率达到93.22%，碱度稳定率达到84.67%。与1996年相比，分别提高了12.67%和10.87%。

　　2）提高烧结矿品位和改善还原性能，在烧结料中配加澳矿粉，烧结矿品位由1996年的52.98%提高到2001年的58.71%，SiO₂含量由1996年的7.5%下降到2001年的5.15%。

　　3）改传统烧结为小球烧结，改善烧结工艺条件，料层厚度由280mm提高到550mm，并加大烧结机抽风量，风量由2300m³/mm加大到3000m³/mm，相应烧结机利用系数也由1996年的1.70t/m³·h提高到2001年的2.10t/m³·h，产量也由1996年的90.14万t，提高到2001年的179.37万t。

　　4）提高烧结矿的槽前筛分效果，减少入炉粉率。对烧结矿进行槽前过筛，并抓好筛网清堵工作，使筛分效率由过去的40%-50%提高到60%-70%。

（2）提高焦炭质量，强化高炉冶炼

　　优质的焦炭是高炉强化冶炼的基础。针对三钢炼焦用煤均从外省购进，供货点多，煤种杂，成分不稳定，影响高炉稳定顺行的问题，从1996年开始，建立健全原料采购质量保证体系，努力采购低灰分，低硫分的优质洗精煤。焦化厂加强煤场管理，严格配煤，确定合理的煤种配比，并严格炼焦温度控制，减少生烧的“黑头焦”，使焦炭质量明显提高。2001年焦炭灰分比1996年降低2.63%，仅此一项可节焦约21kg/t（Fe）；同时，进行焦炭整粒处理，对大块焦进行切焦破碎，控制入炉焦炭粒度上限；并对槽下焦炭筛网进行改造，提高筛分效率，减少焦粉入炉。

（3）择优选煤，提高煤焦置换比

　　三钢喷煤用的煤粉为低挥发分（＜3.5%）无烟煤，供货点多，灰分高低不一，1997年起优选供货点，加强煤粉验收，煤粉质量明显提高，煤粉的灰分由1995年的15.66%降到2001年10.04%，对提高煤焦置换比和改善炉缸工作状态起了关键作用。

（4）优化炉料结构，强化高炉冶炼

　　在保证高熟料比的前提下，1998年2月开始3座高炉相继配加进口球团矿，代替原土球团矿。进口的秘鲁球团矿品位达66.2%，配加量11.5%，熟料率达98.1%。经过几年的探索，逐步形成高碱度烧结矿配加酸性球团的炉料结构，做到高炉配料中几乎不加灰石，这种炉料结构炉料中FeO含量低，矿石还原性好，高炉软熔带薄，炉料透气性良好，符合高炉强化冶炼的要求。

2、采用先进实用技术，提高高炉装备水平

（1）高炉扩容改造

　　根据三钢的发展规则，原有3座255-300m³高炉自1999年开始相继进行扩容改造，1号、3号高炉扩容为400m³，2号高炉扩容为350m³。为适应强化高效冶炼的要求，炉体采用大框架结构，炉型适当矮胖；增设水冷炉底和钢砖水冷，加深死铁层；炉底炉缸采用微孔炭砖+刚玉莫来石复合炉衬，风、渣、铁口全部采用刚玉组合砖，炉腹、炉腰、炉身下部采用微孔铝面料砖镶复合棕刚玉砖，炉身采用致密粘土砖；缩短冷却壁长度，增加冷却壁冷却高度和冷却强度等措施，以解决高炉强化冶炼下高炉长寿的问题。

（2）风机配套改造

　　新建3台汽动风机，D1300离心式汽动风机1台、D1400汽动三元流离心式鼓风机2台、原1台D1200-3.3/0.98电动鼓风机备用。

（3）高炉置3-4座高温顶燃式热风炉（1号、2号高炉为3座，3号高炉4座），采用半球形拱顶，适当提高高径比

　　蓄热室用7孔高效蜂窝形格子砖。设置空、煤气双预热系统，采用分离式热管换热器，利用热风炉烟气余热预热煤气和助燃空气。

（4）采用国内首套SS型-400串罐无料钟炉顶，可实现各种形式的布料。

（5）新建1套喷煤系统

　　2001年新建1套可满足年产180万t生铁、煤比达180kg/t新的喷煤系统。新喷煤系统的工艺装备要求起点高，同时高效又适用。主要采用先进的中速磨制粉，罐流化喷粉，浓相输送，全过程计算机控制等新技术新设备。

（6）高炉富氧鼓风

　　在2000年利用炼钢余氧对高炉进行0.58%富氧取得成效和经验的基础上，三钢投资近1亿元建造1套专供高炉富氧10000m³/h的制氧机，2001年5月投产后，在富氧率控制在2%-2.5%时，产量增加7%-8%，煤粉置换比从0.75提高到0.85，在煤比没有增加的情况下，2001年焦比比2000年下降了14kg/t。

（7）高炉监控技术

　　利用热流强度监视炉况和炉型，指导高炉正常生产和对炉役后期特殊监护；采用速度快、准确性高的成分荧光仪测样，实现烧结矿按成分、按仓入炉，为高炉操作准确配料，及时调剂提高了可靠手段；采用焦炭热态性能监控技术对焦炭的反应性和焦炭反应后强度进行检测，高炉操作根据焦炭的高温强度和参考常温强度，来调整高炉喷煤量和装料制度，保证炉况顺行。同时，焦化厂也可根据焦炭的高温强度来调整炼焦工艺和改变煤种配比，提高焦炭的高温性能，促进高炉生产；采用高炉布料监控多项技术，可直观了解炉料运行、料面及布料设备运行等状况，有效地改善了煤气利用，保证顺行，并避免了许多事故的发生。

（8）上料系统主卷扬采用交流交频调速，操作由微机控制，实现装料自动化。

（9）计算机广泛应用

　　采用高可靠性、高性能、节省投资的自动化控制的电一仪一体化的系统。各种热工参数检测由计算机收集处理，保存和输出，以CRT画面显示，除风量、风压、风温等少量参数外，取消二次仪表。

3、提高操作技术，推进技术

（1）低硅冶炼

　　在原燃料质量逐步改善的情况下，加强工长操作培训，提高工长操作水平和责任心，并通过加强经济责任制进行低硅考核，从而调动了发挥工长的积极性，通过几年的探索和操作实践；生铁硅含量逐年下降，2001年已降至0.51%，比1996年的0.92%下降了0.41%，可节焦约20kg/t，并促进高炉强化冶炼。

（2）大风量

　　高炉强化操作需要配套的风机，有风量才有产量。原来1号高炉使用的D900风机，入炉风速只有98m/s，对于350m³级高炉来说，鼓风动能显然是不够的，经过对兄弟厂家的考察和对比，根据三钢本厂原燃料和高炉设备的具体条件，投资430万元建造了1座D1200风机。D1200风机当天投产当天见效，入炉风速即达到125m/s，风口活跃，炉缸工作状态良好，炉况更加稳顺，煤气流中心打不开的问题得到了解决。遂扩大料批，相应调整合适的装料制度及风口配置。高炉指标明显改善，利用系数由原来的2.578t/(m³·d）上升到3.012t/(m³·d），首次突破利用系数3.0t/(m³·d）大关，平均日产增加152t，达到当时全国同类型高炉最好水平。按当时每增加1t铁，相当于为三钢增加450元内部效益，二个月即可收回风机建造成本。鉴于该风机在1号高炉成功的应用，于是在2、3号高炉扩容改建时同步改造成D1300、D1400风机，促进了炼铁生产突飞猛进。2001年高炉利用系数达到3.572t(m³·d），在全国同类型企业名列前茅。

（3）高风温

　　风温即时即用，高风温是大喷吹必不可少的条件。针对高炉民值班工长对炉温波动，往往先调节风温后高喷煤量的不良操作习惯，自1995年9月开始执行固定风温，保持全风温操作法。在发生炉温波动的情况下，首先调节喷煤量，避免风温大起大落。同时，利用热风炉中修或高炉大修之机，改原有内燃式为顶燃式热风炉，扩大热风炉蓄热面积，采用新型高效耐火材料延长热风炉寿命，并在操作上实施热风炉快速烧炉法，以提高风温水平。至2001年3座高炉入炉风温达1075℃，比1996年提高90℃，可节焦22kg/t。

（4）大喷吹

　　三钢高炉喷吹煤粉始于1974年，于1996年进行改造，喷煤能力由6万t/a提高至12万t/a，1998年元月起采用新型喷煤分配器，实现全风口均匀喷煤，既提高喷煤量，又使煤粉在高炉内均匀分布，促使高炉稳定顺行。喷煤量的提高，有利于鼓风动能的增大，每提高1kg/t煤比，可提高鼓风动能1.5kJ/s，有利于煤气穿透炉缸中心，改善高炉炉缸工作状态。在操作上针对喷煤对高炉煤气流分布发生变化，进行风口配置和装料制度调节，确保高炉稳定顺行。喷煤量逐年提高。2001年达117kg/t，比1996年提高37kg/t。新喷煤站于2001年12月投产，2002年喷煤达118.9kg/t。以煤代焦，不仅为高炉操作提供一个手段，而且充分利用了福建省无烟煤资源，对降低成本具有重要意义，每年高炉喷煤直接经济效益都在2000万元以上。

（5）炉顶小高压操作

　　根据300m³级高炉装备的自身条件，进行设备改造提高高炉内压力，创造小高压操作的条件。1995年6月高炉小高压正式投用，顶压提高至35kPa，3、2号高炉小高压也分别于1996年1月和1997年1月投用。2001年3座高炉炉顶压平均为64kPa（采用无料钟炉顶的3号高炉顶压达到95kPa），比1996年的31kPa提高33kPa。高炉顶压提高，改善了煤气流分布，促进炉况顺行、稳定，高炉冶炼强度和煤气利用率也相应提高，减少了炉尘吹损量。高炉每提高顶压10kPa，可降低焦比2kg/t，2001年因顶压提高焦比降低了7kg/t。小高压操作为高炉强化、低耗冶炼创造条件。

（6）富氧鼓风

　　三钢自2000年元月起用炼钢余氧对高炉进行富氧，于2001年5月3座高炉启用专用制氧机，氧量稳定，富氧率提高，为高炉稳产、高产创造条件。由于富氧鼓风使风口理论燃烧温度上升，煤气量减少，高温区下移，炉顶温度降低，冶炼行程加快，炉料在炉内停留时间缩短，造成冶强提高，间接还原减少，因此富氧时应跟上煤量，2000年利用炼钢余氧年均富氧率1.03%，喷煤量由1999年的89.38kg/t，提高至2000年的119.74kgt/。2001年高炉稳定富氧，富氧率达到1.87%，但因旧喷煤系统制粉能力不足，新喷煤系统尚未建成投厂，同时由于2001年生铁产量比2000年增加19.67万t，致使2001年喷煤比仅117kg/t，在此情况下通过合理调整风口配置和加强高炉操作，确保高炉的稳定顺行，使煤粉置换比从原来的0.75提高至0.85，同样起到降低焦比的作用。生产数据分析表明，富氧率提高1%，可增产3.5%左右。

（7）高炉上、中、下部综合调节

　　1996年以前高炉操作由于缺乏整体性，往往造成气流不稳定，由此造成炉况状态差，产量上不去，能耗又降不下来，自1996年开始进行高炉上、中、下部综合调剂炉况。在上部调节上，为控制合理的煤气流分布，根据3座高炉设备和炉型的不同，装料制度应有所差别，目前三钢双钟高炉基本上采用大料批全正装的制度，炉顶温度低，只有80-100℃，煤气利用率高，CO₂值由1996年的15.08%提高到19%，全正装布料制度对双钟高炉强化最有利，充分发展中心，抑制边缘气流，可使渣皮稳定而保护冷却壁，同时中心气流发展又可改善炉缸的透液性，使炉缸工作均匀活跃，2号高炉使用大料批全正装，炉况稳顺，2001年有两个月平均利用系数超4.0t/d·m³；在中部调节上，主要根据炉身下部至炉腹部位冷却壁热流强度，水温差及热电偶温度变化，及时调整水量和水压，稳定渣皮，保持合理的炉型，在调节效果不佳的情况下，配以上部、下部短期局部调节，以达到满意效果，确保炉况长期稳定；在下部调节上，主要是监测炉缸工作状态和选择合理的风口配置，以确保炉缸工作活跃和煤气流合理分布。日常操作中注意监测炉缸热流变化，控制炉缸热流强度。当炉缸热流低于规定值时，采用适当降低炉渣碱度进行轻洗炉，高于规定值时适当提高炉渣碱度或提高生铁含硅量进行护炉。同时，注意调节造渣制度，一般二元碱度控制在1.20±0.05，针对三钢高炉炉渣中MgO含量低，只有5%的特点，炉渣性能差，可以控制炉缸的活跃程度，以利于高炉长期。为了使各风口进风量均匀，炉缸工作均匀，需要大小、长短不一的风口相匹配，风口的布置应与上部调节相结合，在大富氧大喷煤情况下，维护合适的两道气流，提高煤气利用，促使煤粉燃烧完全和置换比的提高，使炉况稳顺；合适的风口配置，还应根据鼓风动能情况，使炉墙温度尽量低，渣皮稳定，有利于保护冷却；同时炉墙又不易结厚，当某一部位渣皮经常脱落，除了装料制度配合外，对相应部位的风口还必须调整，其余部位的风口应给予配合调整；当原燃料条件波动，质量差；短时间无法恢复时，也需适当调整风口的配置来提高鼓风动能。

4、结语

　　高炉高效化工程是一个系统工程，涉及技术开发、新技术新工艺应用、基建技改、工艺操作、企业管理等诸多方面，需要各工序、各部门精心组织、密切配合、共同努力、以实现高炉高效化系统工程的最优化。三钢高炉高效系统工程以科技创新为出发点，以技术进步贯穿于工作全过程，其采用的技术具有明显的针对性、实用性和先进性，通过系统的匹配与整合，可产生良好的经济效益和社会效益，有推广的价值。

　　当前，高炉炼铁技术正向着高效化、长寿化、自动化方向发展，并采用精料、高风温、高顶压、富氧大喷煤和计算机控制等新技术以强化和优化冶炼。钢铁工业竞争日益激烈，与大型化高炉相比，300m³级高炉生存和发展面临极大的威胁。但也不能妄自菲薄，甘居落后。这就要求中小型高炉炼铁必须扬长避短、自强自立、走高效化的道路，在高炉炼铁生产和技术方面有所创新、有所发展，从而通过逐步积累、滚动发展，把自己做大做强。三钢300m³级高炉在高效化工程中所取得成绩也证明了这一点。