CN108359760A - 大型高炉使用低热态强度焦炭维持顺行的操作工艺 - Google Patents

大型高炉使用低热态强度焦炭维持顺行的操作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型高炉使用低热态强度焦炭维持顺行的操作工艺,用本地煤,焦炭热态强度为29.8%、O/C:4.142、富氧15500±100 m³/h,富氧率:4.5%‑5%,顶温:105±5°C,PT在1490°C‑1510°C,Si:0.5‑0.7,燃料比:541‑557kg/t,有如下步骤:(1)降低焦比,送风面积0.34㎡调整到0.311㎡,风速265±5m/s;(2)装料制度,风量下调4000N m³/min,班料速44±1批;(3)热制度,铁水温度1490°C±10°C;(4)造渣制度,高炉炉渣碱度1.1‑1.5;(5)出铁排渣制度,铁口深度3600‑3800mm,打泥量200‑250kg,冒泥率<1%。本发明新工艺实现大型高炉全部使用低热态强度焦炭,通过增加富氧,减少风量,改善煤气组分,减少炉腹煤气量,降低高炉压差,调整送风制度、装料制度、热制度和造渣制度,维护炉况顺行,立足本地煤资源,提高竞争力。

Description

大型高炉使用低热态强度焦炭维持顺行的操作工艺
技术领域
[0001] 本发明属于大型高炉冶炼生铁技术领域,特别是一种大型高炉使用低热态强度焦 炭维持顺行的操作工艺。
背景技术
[0002] 焦炭是高炉冶炼的主要燃料,随着高炉的大型化和高效冶炼,对焦炭的质量要求 显得更为重要,然而传统的炼铁理论要求焦炭的热态强度应尽可能的高,以满足高炉顺行 提升经济指标要求,可是提高焦炭的热态强度需要使用资源稀缺的焦煤炼焦,增加铁水成 本。
[0003] 焦炭对高炉炼铁的作用:(1)炉料的骨架作用:支撑炉内料拄,提高炉料透气性,高 炉生产要求料柱有良好是透气性、透液性,使炉料正常下降,矿石充分还原,否则极易引起 炉况不顺、炉缸堆积、风口烧坏。作为高炉骨架材料的冶金焦在风口区以上应能始终保持块 状,从而使块间保留有一定的空隙度,因此焦炭必须具有较高的强度,特别是要具有良好的 热态强度;(2)提供冶炼能量:与氧气燃烧放热,占炼铁总热量58 % ; (3)铁矿石的还原剂:碳 与氧反应生成的CO; (4)对最初生成的铁进行渗碳,生铁中含炭量为2.2—2.6% ; (5)填充炉 缸作用:活跃炉缸,提高炉缸的空间系数,使高炉休风后易恢复炉况。
[0004] 焦炭在高炉内的变化,焦炭从入炉到达炉缸,受到内外部多种因素的影响,要经受 碰幢、挤压、磨损等机械力学作用;碳溶损反应、碱金属侵蚀、渣铁溶蚀,以及向铁水溶解等 化学作用。这些作用的结果,使焦炭在高炉内不断劣化。焦炭平均粒度变小,强度降低,气孔 增大,反应性提高。焦炭从入炉到炉缸,平均粒度要减小20 %〜40 %。在上中部粒度变化不 大,在软熔带的焦炭有剧烈的碳溶反应,粒度变化较大。焦炭质量对焦炭自身的劣化是起重 要的作用。其中以焦炭灰分,块度,强度影响最为显著。表1列出了国内外不同级别高炉对焦 炭质量的要求和本地生产使用焦炭质量。
[0005] 表1:高炉对焦炭质量要求表
Figure CN108359760AD00031
国内外一些文献都报导过CSR与高炉操作的关系。检索文献(1)胡雪松,吴东海等,焦炭 质量对高炉冶炼的影响.2013.9.1 (2)邱健,改善冶金焦炭热态性能的研究,2004.6.1可知, 焦炭的CSR指标降低,高炉透气性指数升,CSR增加使料柱透气性改善,燃料比降低,产量增 加,并依据各自经验试图给出了保证稳定操作的最小CSR值。目前,普遍认为低燃料比(高配 煤比)和高生产率的大型高炉应该用高CSR指数的焦炭,检索文献(3)林李全,王杰,焦炭热 态性能对2500m3高炉炼铁指标影响的探讨,马钢对照2500m3高炉的炉容和冶炼条件,提出月 均焦炭CSR多65%,在我国的高炉设计规范中已规定2000〜4000m3的高炉所用焦炭CRI彡 25%,CSR 彡 62 〜65%。
[0006] 按照2500立方米高炉用焦炭质量要求CRI小于26%,CSR大于60%否则高炉生产很难 达到稳定顺行,按CRI小于26%,CSR大于60%热态强度配煤生产焦炭成本计算,疆外煤最少 77%,疆内煤为23%,按照成本价格计算,冶金焦成本1096.1元/吨,这种配比的焦炭成本非常 尚。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种大型高炉使用低热态强度焦炭维持顺行的操作工艺, 本发明新工艺可以实现大型高炉全部使用低热态强度焦炭,通过增加富氧,减少风量,改善 煤气组分,减少炉腹煤气量,降低高炉压差,调整送风制度、装料制度、热制度和造渣制度, 维护炉况顺行,立足本地煤资源,降低生铁生产成本,提高行业竞争力。
[0008] 本发明的目的是这样实现的:一种大型高炉使用低热态强度焦炭维持顺行的操作 工艺,包括2500m3高炉,其特征是:焦化配煤全部使用本地煤,其焦炭热态强度为29.8%、0/ (::4.142、富氧维持在15500±100 1113/11,富氧率:4.5%-5%,顶温:105±5°(:,?1'在1490°(:-1510°C,Si :0.5-0.7,燃料比:541-557kg/t,高炉使用低热态强度焦煤冶炼,在炉况顺行的 如提下,逐步提尚煤比,有如下步骤: (1) 降低焦比,提高煤粉喷吹量,将送风面积由〇. 34m2调整到0.31 Im2,风速维持在265 ± 5m/s,逐步提高风量吹透炉中心; (2) 装料制度,在布料过程中料面平台与炉喉钢砖相距300mm,料面平台宽度控制在1.5 ±0. lm,中心漏斗深度控制在1.5-2米,风量逐步下调至4000N m3/min,班料速控制在44±1 批,稳定气流; (3) 热制度,铁水温度控制在1490°C± 10°C,炉温发生波动时,按风温、湿度、煤粉、富氧 的顺序进行炉温调整; (4) 造渣制度,稳定炉渣碱度保护渣皮,保证炉渣的脱S能力,降低炉内SiO2的活度,减 少SiO2的挥发,降低铁水Si含量,高炉炉渣碱度控制在1.1-1.5; (5) 出铁排渣制度,高炉采用零间隔出铁,三铁口轮流出铁,铁口深度控制在3600-3800mm,稳定打泥量200-250kg,按时打开铁口,间隔时间不超过15min,严格管理见渣时间, 铁口开启后40min不见渣,进行重叠出铁,冒泥率< 1%。
[0009] 本发明通过焦化配煤立足周边资源,减少边远地区煤的配加比例,焦炭热态强度 下降,高炉采用高富氧、低风量的操作新工艺,改善煤气组分,减少炉腹煤气量,降低高炉压 差,同时由于煤气体积减少,煤气对炉料下降的阻力也减少,缓解焦炭劣化,维持炉况顺行, 降低焦炭成本。
[0010] 本操作工艺采用高富氧、低风量的操作方法,富氧鼓风改变了冶炼中的热平衡。从 分区看,由于富氧提高了理论燃烧温度,下部高温区热交换显著改善,热量集中于炉腹以 下。但由于煤气体积减少,会使中温区相对缩短,从而使低温区扩大。从总体看,由于单位生 铁的鼓风量减少,热风带入的热量也会减少;但煤气量减少使顶温降低,可减少热支出;同 时因富氧1%,可增产2%左右,单位生铁各部热损失也可以减少一些,所以总的热量消耗仍然 是降低的。
[0011] 富氧鼓风对顺行产生影响。因为富氧鼓风使燃烧带的焦点温度提高,炉缸半径方 向的温度分布不合理,以及产生SiO气体剧烈挥发,到上部重新凝结、降低料柱透气性,从而 破坏炉况顺行。所以在富氧又采用高风温时,则应采用加湿鼓风调剂。为此,高炉提出大富 氧、低风量减缓焦炭劣化、提高金属化率的操作思路。
[0012] 同时根据物料平衡即高炉冶炼单位生铁消耗的原燃料和风量等于产出的生铁、炉 渣、煤气和炉尘等的总和,以质量守恒定律为基础,应用生产高炉的原燃料成分消耗量、鼓 风参数和冶炼产物(生铁、炉渣、煤气、炉尘等)的数量和成分进行计算,用以确定各相操作 参数。
[0013] 1、高炉使用低热态强度焦炭,增加富氧率,表2列出了高炉针对不同焦炭热态强度 调整富氧率的指标: 表2:高炉富氧率调整及煤气组分的变化
Figure CN108359760AD00051
2、10月26日焦炭热态下降至36.5%,高炉调整富氧率3%,加湿流量加至15.6g/m3,Tf值 2321°C,风速266m/s,鼓风动能11280kgm/s,冷却壁温度趋势整体下行,炉温合适,生铁Si偏 高,燃料比545Kg/t左右,视边缘气流较弱,调整矿焦1.2.3档同减0.8度,后期炉况反应后边 缘气流明显有上升趋势。
[0014] 3、10月29日焦化配煤全部使用疆内煤,焦炭热态强度下降至29.8%,高炉增加逐步 富氧率至5%,随着富氧比率不断提升,料速变快,顶温下行明显,0/C:4.142,富氧维持在 15500 m3/h 左右,富氧率:4.5%-5%,顶温:105左右,PT在 1490°C-1510°C,Si:0.5-0.7之间, 燃料比逐步下行,由前期555kg/t下降至542kg/t。
[0015] 4、高炉使用全疆内煤焦炭冶炼,维持炉况顺行的前提下,逐步提高煤比,表3列出 了高炉后期经济指标。
[0016]表3:尚富氧后尚炉各项经济技术指标 效采测试
Figure CN108359760AD00052
1、低热态焦炭创造了 2500m3高炉用焦理论重大突破,通过综合对比高炉各项经济技术 指标与焦炭热态性质指标CRI、CSR的对应关系,发现传统意义上的尚反应性焦炭,即尚 CRI、低CSR的焦炭在2500m3高炉使用,打破了教科书中2000m3级以上高炉用焦焦炭热态强 度必须大于60%要求,为完善2500m3高炉用焦理论奠定了实践基础。
[0017] 2、高炉使用低热态强度焦低热态焦炭实现了炉况的稳定顺行,吨铁成本1200元以 下,不仅为企业效益创造了效益也为国家的环保节能做出了贡献。
[0018] 3、2500m3高炉通过增加富氧减少风量的操作工艺,同时调整相应的操作制度,可 适应CSR为30%的低热态强度焦炭下,保证炉况顺行。
[0019] 本发明新工艺实现了大型高炉全部使用低热态强度焦炭,通过增加了富氧,减少 了风量,改善了煤气组分,减少了炉腹煤气量,降低了高炉压差,调整了送风制度、装料制 度、热制度和造渣制度,维护炉况顺行,立足了本地煤资源,降低生铁生产成本,提高行业竞 争力。
具体实施方式
[0020] 下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案 一种大型高炉使用低热态强度焦炭维持顺行的操作工艺,包括2500m3高炉,焦化配煤 全部使用本地煤,其焦炭热态强度为29.8%、0/C: 4.142、富氧维持在15500± 100 m3/h,富氧 率:4.5%-5%,顶温:105±5°C,PT 在 1490°〇1510°(:,51:0.5-0.7,燃料比:541-5571^八,高炉 使用低热态强度焦煤冶炼,在炉况顺行的前提下,逐步提高煤比,有如下步骤: 1、送风制度 要进一步降低焦比,提高煤粉的喷吹量。但在高炉热平衡后的基础上,煤比提高后,煤 粉在风口前燃烧量增加,煤粉的分解热增加,回旋区径向长度会缩短,使边缘气流增加,中 心气流减弱,影响中心死料柱的透气性,中心气流受到抑制,为此,首先将送风面积由 0.34m2调整至0.31 Im2,使风口实际面积与入炉风量相匹配,风速维持在265m/s左右,逐步提 高风量吹透中心,达到改善高炉透气性、开放中心气流的目的。由于高炉焦炭质量变差,通 过减风减缓高炉焦炭的劣化,减小鼓风动能、增加块状带高度,来改善高炉透气性,但鼓风 动能减小后,为保证炉缸正常工作及气流分布正常,通过调节风口面积提高风速,保证风速 与正常生产无太大差异。
[0021] 2装料制度 在风口面积和分布位置固定之后高炉日常生产中气流调节主要依赖于上部调剂,即依 靠装料制度进行调整。2500m3坚持“平台+漏斗”布料模式,确保边缘气流和中心气流的合理 分布,通过一定深度的漏斗稳定中心气流,同时获得稳定、畅通的边缘通气性。在布料过程 中料面平台与炉喉钢砖相距300mm,料面平台宽度控制在1.5m左右,中心漏斗深度控制在 1.5〜2米为适宜的料面形状。批重选择与风量匹配,风量逐步下调(由4300Nm3/min调整至 4000Nm3/min),批重未调整,保持班料速控制在44± 1批,稳定气流。
[0022] 3热制度 充沛的炉缸热量是渣铁流动的基础,热量过低,会直接导致渣铁流动性变差,炉缸不 活;而过高也会导致煤气流在炉内产生热震荡,致使炉身下部、炉腰和炉腹的渣皮脱落,进 一步影响煤气流分布。炉温管理坚持:①严格执行趋势调整,早动,微调;②保持铁水温度, 根据生产实践PT (物理温度)控制1490± 10,做到炉缸活跃,温度充沛,预防低炉温。③调剂 顺序坚持:风温一湿度一煤粉一富氧(炉温发生波动时按风温、湿度、煤粉、富氧的顺序进行 炉温的调整,将炉温变化对炉况的影响减小到最低)的原则,稳定分布调节炉况。
[0023] 4造渣制度 造渣制度上,稳定炉渣碱度保护渣皮,维护长期稳定的操作炉型,并保证炉渣的脱S能 力,降低炉内Si02的活度,减少Si02的挥发,降低铁水Si含量,提高优质铁水的稳定率。根据 本地原燃料条件,经过一断时间的摸索实践,高炉炉渣碱度控制在1.1-1.15。
[0024] 5出铁排渣制度 高炉采用零间隔出铁,防止渣铁不及时排放出现憋风现象;由于焦炭质量,炉缸透气 性、透液性差,正常情况保证三铁口轮流出铁,有助于炉缸活跃;保证铁口深度控制在 3600mm-3800mm,稳定打泥量200kg-250kg,控制好出铁时间,按时打开铁口,保证间隔时间 不超过15min;严格管理见渣时间,铁口打开后40min不见渣,进行重叠出铁(打开两个铁 口);加强泥套管理,减少冒泥率至1%以下。
[0025] 6建立日常炉况诊断细则 2500m3高炉立足本地原料条件,以炉况长期稳定顺行为中心,在操作过程中逐步量化 1¾炉综合指标,制定炉况评价制度,对1¾炉指标进彳丁综合评估,建立长期管理机制,保障1¾ 炉趋势化、数据化管理。

Claims (1)

  1. I. 一种大型高炉使用低热态强度焦炭维持顺行的操作工艺,包括2500m3高炉,其特征 是:焦化配煤全部使用本地煤,其焦炭热态强度为29.8%、0/C: 4.142、富氧维持在15500 土 100 m3/h,富氧率:4.5%-5%,顶温:105±5°C,PT在 1490°〇1510°(:,51:0.5-0.7,燃料比: 541-557kg/t,高炉使用低热态强度焦煤冶炼,在炉况顺行的前提下,逐步提高煤比,有如下 步骤: (1) 降低焦比,提高煤粉喷吹量,将送风面积由〇. 34m2调整到0.311m2,风速维持在265 ± 5m/s,逐步提高风量吹透炉中心; (2) 装料制度,在布料过程中料面平台与炉喉钢砖相距300mm,料面平台宽度控制在1.5 ±0. lm,中心漏斗深度控制在1.5-2米,风量逐步下调至4000N m3/min,班料速控制在44±1 批,稳定气流; (3) 热制度,铁水温度控制在1490°C±10°C,炉温发生波动时,按风温、湿度、煤粉、富氧 的顺序进行炉温调整; ⑷造渣制度,稳定炉渣碱度保护渣皮,保证炉渣的脱S能力,降低炉内SiO2的活度,减少 SiO2的挥发,降低铁水Si含量,高炉炉渣碱度控制在1.1-1.5; (5)出铁排渣制度,高炉采用零间隔出铁,三铁口轮流出铁,铁口深度控制在3600-3800mm,稳定打泥量200-250kg,按时打开铁口,间隔时间不超过15min,严格管理见渣时间, 铁口开启后40min不见渣,进行重叠出铁,冒泥率< 1%。
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