CN111778371A - 一种高炉开炉快速喷煤、富氧的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，该方法先通过对填充料的合理配料，使焦炭负荷缓慢而稳步上升，保障开炉过程中炉缸热量充沛，炉况稳步向好，风量逐渐接受，为正常负荷料的加入奠定基础。并通过大幅度提高填充料装入完毕后的第一批正常料的焦炭负荷，实现在半个冶炼周期后即完成喷煤、富氧以迎接负荷料。从而避免长时间全焦冶炼，有利于高炉气流稳定和灵活调剂炉温，使铁水[si]平稳下降，减轻炉前工作量。之后按每个冶炼周期提高0.2～0.3的调整力度继续提高焦炭负荷，提升幅度稳步均匀，以利于实现高炉开炉顺行、快速达产达效的目的。

Description

一种高炉开炉快速喷煤、富氧的方法

技术领域

本发明涉及一种高炉开炉方法，具体涉及一种高炉开炉快速喷煤、富氧的方法。

背景技术

高炉开炉是一个繁杂的系统工程，是炼铁生产中比较复杂的实践操作。开炉前高炉状况及开炉条件各不相同，开炉情况也大不相同。目前所采用的开炉方式主要为两大类，其中大多数采用枕木填充炉缸开炉，另有一小部分采用全焦开炉。

传统的开炉方式中，在高炉点火开炉后初始O/C为2.20左右，送风后O/C增加要平缓，如果炉况顺行良好，前期按0.1/6小时幅度增加，后期可以按0.1/8小时增加，当风量回全后，负荷提高到3.5，再考虑喷煤，一般喷煤时间在点火送风55小时后喷煤。可见高炉开炉后传统焦炭负荷增加方法比较缓慢，喷煤、富氧时间比较晚，长时间全焦冶炼不利于灵活调节炉温及平稳、快速降低铁水[si]，从而影响炉前工作及快速达产。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，采用该方法能够保障高炉气流稳定，实现灵活调剂炉温，使铁水[si]平稳下降，减轻炉前工作量，并实现高炉快速达产。

技术方案：本发明所述的一种高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，采用全焦开炉，或者采用枕木或杂木填充炉缸开炉；将填充料分成多段，各段的焦炭批重保持一致，且焦炭批重需保证在炉腰部位的焦炭层厚度达到0.2～0.3m；其中，采用全焦开炉时，填充料的第一段为净焦，从炉缸填充到炉腹上沿；第二段为空焦，从炉腰填充到炉身下部，炉身内填充的高度占炉身高度的20±5％；从第三段开始加入矿石，并以每段料较前一段料的焦炭负荷加重0.2～0.3的节奏逐段提升焦炭负荷；

高炉点火送风后，装入最后一段填充料，并对填充料之后的第一批正常料进行变料以喷煤量80～100kg/t为基准提升焦炭负荷；

点火后半个冶炼周期喷煤同时富氧，之后按每个冶炼周期提高0.2～0.3的调整力度继续提高焦炭负荷，过程中保持物理热1480℃以上，保证炉温充沛；

送风点火后2～3小时进行引煤气作业。

其中，填充料第二段中Al₂O₃的质量百分比含量不大于13％，且自第二段料向后每段料逐步提高Al₂O₃的含量以降低渣比，Al₂O₃的最高质量百分比含量不大于14.5％。

进一步的，自第二段料开始，炉渣MgO含量根据MgO与Al₂O₃的质量比为0.6～0.65进行控制；炉渣碱度控制为0.95±0.05。

进一步的，填充料将铁水中[Si]控制为2.5％～3.5％，[Mn]控制为0.8±0.1％。

进一步的，自第二段料开始，每批料均配加萤石，萤石用量为料批重的5±1％。

进一步的，填充料实际装入炉内的体积与计划装入炉内的体积偏差＜4％。

具体的，送风后，当风口全部点燃时开始取煤气样做煤气爆发试验，试验合格，且炉顶压力大于0.008MPa、炉况顺行、装料设备运行正常、热风压力＞0.06MPa时，进行引煤气作业。

有益效果：该方法先通过对填充料的合理配料，使焦炭负荷缓慢而稳步上升，保障开炉过程中炉缸热量充沛，炉况稳步向好，风量逐渐接受，为正常负荷料的加入奠定基础。并通过大幅度提高填充料装入完毕后的第一批正常料的焦炭负荷，实现在半个冶炼周期后即完成喷煤、富氧以迎接负荷料。从而避免长时间全焦冶炼，有利于高炉气流稳定和灵活调剂炉温，使铁水[si]平稳下降，减轻炉前工作量。之后按每个冶炼周期提高0.2～0.3的调整力度继续提高焦炭负荷，提升幅度稳步均匀，以利于实现高炉开炉顺行、快速达产达效的目的。

具体实施方式

本发明公开的高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，可应用于所有高炉的开炉生产过程。

具体的，其生产控制过程为：

1)、在企业资源允许的条件下，尽量选择质量好的原燃料、辅料开炉。

2)、在企业资源允许的条件下，尽量选择熟料率较高(≥90％)的用矿结构开炉。

3)、开炉填充料配料

根据需要将高炉填充料分为多段，填充料总干焦比为3.0～4.0t/t。各段料焦炭批重保持一致，焦炭批重要使在炉腰部位的焦炭层厚达到0.2～0.3米。

当采用全焦开炉时，填充料的第一段为净焦，从炉缸填充到炉腹上沿；当采用枕木或杂木填充炉缸开炉时，第一段为枕木/杂木+净焦，也即是炉缸填充枕木或者杂木，净焦填充至炉腹上沿。

第二段为空焦造渣料，从炉腰填充到炉身下部，炉身内填充的高度占炉身高度的20±5％。其中，空焦就是造渣料包括焦炭、碱性熔剂(例如石灰石、白云石)、酸性熔剂(例如硅石)、改善炉渣流动性的石料如莹石。考虑首次出渣铁炉温比较低，要求空焦中Al₂O₃的质量百分比含量不大于13％，且自第二段空焦造渣料向后每段料逐步提高Al₂O₃的含量以降低渣比，Al₂O₃的最高质量百分比含量不大于14.5％。

填充料的第三段开始加入矿石，且第三段的焦炭负荷控制在0.2，之后每段料相较前一段料的焦炭负荷逐步加重0.2～0.3，并呈平滑上升趋势。具体以增加矿石批重固定焦炭批重的方式加重负荷。

自第二段料开始，炉渣MgO含量根据MgO与Al₂O₃的质量比为0.6～0.65进行控制，炉渣碱度控制为0.95±0.05。并且，自第二段料开始每批料配萤石，萤石用量为料批重的5±1％。此外，填充料铁水中[Si]控制为2.5％～3.5％，[Mn]控制为0.8±0.1％。

正常生产用铁料包括烧结矿、球团矿、块矿的配比根据需要保持稳定，焦炭负荷、渣铁成分通过分段配料逐步趋向正常化，高炉内的温度场、压力场及浓度场逐步过渡到正常水平。

4)、向高炉内填充料要求

①、填充料过程中，调整布料矩阵。填充料过程结束后，炉内料面要求形成合适宽度和深度的平台、中心漏斗料面。

②、实际装入炉内物料体积与计划装入体积差＜4％。

5)、送风点火前，全部铁口安装氧枪送氧烧炉缸焦炭，加热炉缸有利于高炉顺行和首次铁出铁顺利。

6)、点火开炉前调试好喷煤、富氧设备，具备喷煤、富氧能力。

7)、点火送风开炉，开炉填充料装完后，正常料第一批变料就大幅提高焦炭负荷为喷煤80～100kg/t做准备，尽早退出全焦冶炼有利于气流稳定和灵活调剂炉温，使铁水[si]平稳下降，减轻炉前工作量。点火后半个冶炼周期喷煤同时富氧。其后根据冶炼周期，按每冶炼周期提高0.2～0.3的调整力度继续提高焦炭负荷，铁水温度应大于1480℃，炉温必须保证充沛，有利于快速降炉温和提前达产。

8)、满足条件，尽早引煤气(送风点火后2～3小时)，有利于炉况顺行和减少环境污染，具体的，在送风后，风口全部点燃后开始取煤气样做煤气爆发试验。试验合格，且炉顶压力大于0.008MPa、炉况顺行、装料设备运行正常、热风压力＞0.06MPa时，由热风炉技师联系按送煤气规程送煤气。

9)、为了实现成功开炉，还应制定开炉点火后72小时高炉操作参数调整作业计划表(定量化、模式化)并按计划实施

对风量(软融带形成期风量适当控制)、风温、顶压、喷煤、富氧、工作风口数、负荷变动(按冶炼周期)、渣铁成分等操作参数调整做系统安排，避免顾此失彼，使风量、风速、鼓风动能稳步提升到设定水平、下料顺畅、铁水[si]稳步下降、铁水温度充沛(≮1480℃)、渣铁流动性良好、煤气利用率逐步提高并稳定下来，达到炉况顺行，快速喷煤、富氧，快速达产的目的。

接下来，以国内某厂2550m³高炉为例，对本发明做进一步详细说明。

1)、高炉开炉前状况

该2550m³高炉共经历了两次打水空料线到炉缸风口以下停炉换冷却壁项修。

第1次项修为2009年4月30日2:23点火开炉。开炉前炉内残余碎焦基本清理出来，其三个铁口中的两个已从炉外烧通，4个风口安装了热风导管。当时开炉该厂为2座高炉生产，该厂自产干熄焦充足，开炉后可以保持使用全自产干熄焦，但开炉后首次出渣铁困难，达产时间长；喷煤、富氧迟：从点火开炉到开始喷煤时间为54.65h；从点火开炉到开始富氧时间为62.78h。

第2次项修为2019年4月30日19:16点火开炉。4月1日经过空料线停炉29天时间项修，换铜冷却壁176块，铸铁冷却壁99块。由于开炉时间限制，开炉前扒炉到风口中心线以下平均2.59米结束，三个铁口基本挖出来(挖的最深地方，三个铁口方向在风口中心线以下分别为4.14米、3.88米、4.48米)，但未贯通，炉缸约有166m³残焦、渣铁凝聚物未扒出。该厂自产干熄焦只够2座高炉生产。第2次项修开炉时为3座高炉生产自产干熄焦量不足，点火开炉后自产干熄焦比例由100％下降到55％。第2次项修开炉难度大于上次。

第2次项修开炉采用本发明所述的高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，从点火开炉到开始喷煤及富氧时间为13.73h，开炉出渣铁顺利，达产达效快。

2)、开炉填充料选用自产干熄焦全焦开炉。

3)、开炉用矿结构为84.2％烧结矿+15.8％球团矿全熟料结构。

4)、开炉原燃料质量：

①原燃料成分见表1

表1开炉原燃料成分

其中，PB块等原料不在填充料的配料之中，为加负荷喷煤富氧冶炼周期配料。

②开炉原料强度指标见表2

表2开炉原燃料强度指标

5)、测定高炉填充体积。

在装料前，用3D扫描仪测定高炉填充体积,根据各部位分别测量结果计算高炉总体积为2492.2m³，工作容积为2182.6m³。

6)、开炉料填充

开炉填充料为10段料结构。焦批固定为17吨，第一段料30批净焦共510吨加到炉腹上沿，第二段料18批空焦加到炉身下3.4米位置，其中净焦306吨，莹石5.4吨、石灰石45吨、白云石41.4吨、硅石21.6吨。第三～第十段为30批正常料，批数分别为：5、5、4、4、4、3、3、2，矿批分别为：3.4t、6.8t、11.9t、17t、22.1t、27.3t、32.3t、37.4t，O/C分别为0.2、0.4、0.7、1.0、1.3、1.6、1.9、2.2。第九段料加完停止填充炉料，南、北机械探尺料线分别为3.24米、2.92米，余下第十段料，点火送风料动后再加。正常料线设定1.5米，全炉焦比为3.82t/t、O/C为0.407、烧结矿440吨、球团矿82.7吨、锰矿23.3吨、莹石14.7吨、石灰石88吨、白云石92.6吨、硅石78.3吨。最后2罐料布料矩阵见表1。

表1最后2罐填充料布料矩阵

根据最终料面测量，料线为3.45m，平台宽度为1.1m，漏斗深度为1.4m，漏斗直径为2.67m，且圆周方向没有偏析。理论计算装完第9段料后料线为3.8米，实际装完第9段料后机械探尺平均料线为3.08米，实际装入炉内物料体积与计划装入体积差为2115-2075＝40m³误差为1.93％。

7)、3个铁口安装氧枪送氧烧炉缸焦炭，加热炉缸

4月30日15:33 4#铁口氧枪安装好送氧，5#、6#铁口在送风点火前氧枪安装好，并向炉缸内送氧烧焦炭。

8)、点火送风后，第1批正常料开始大幅调整焦炭负荷为喷煤焦炭负荷。

点火送风后，高炉第10段填充料加完后第1批正常料大幅调整焦炭负荷为喷煤焦炭负荷，焦炭负荷从2.2调整到2.933，焦比从728kg/t减到554kg/t。其后根据每个冶炼周期，按0.2～0.3的调整力度继续提高焦炭负荷。点火开炉后焦炭负荷调整情况见表2、表3：

表2点火开炉后焦炭负荷调整情况

表3点火开炉后焦炭负荷调整情况

9)、点火开炉经过

2019年4月30日19:16送风点火开炉，送风风量823m³/min、风温805℃，20:01 13#，15#风口首先见亮，21:00所开风口全部见亮，安排做炉顶煤气爆发试验合格，22:27引煤气成功。

5月1日3:38分风量加到2711m³/min，6:00风量已加到2977m³/min。1日6:55分拔6#铁口氧枪出渣铁，此时第二段空焦段已下达炉缸，渣铁顺利流出流动性良好，主要是渣，少量铁水，出渣40分钟后堵口。炉渣成分：R₂＝0.87、Al₂O₃＝11.56％、MgO＝7.33％，MgO/Al₂O₃＝0.63；7:36分拔6#铁口氧枪，顺利出渣10分钟后堵口，炉渣成分：R₂＝0.92、Al₂O₃＝12.3％、MgO＝7.9％，MgO/Al2O3＝0.64；7:49分拔5#铁口氧枪，顺利出渣2分钟后大喷铁口堵口，炉渣成分R₂＝0.94、Al₂O₃＝12.71％、MgO＝8.12％，MgO/Al₂O₃＝0.63。8:33分、9:40分、11:18分别对6#铁口开口3次继续放渣并有少量铁水出来进干渣坑。

9:00开始喷煤12t/h并富氧2000m³/h。12:10富氧到为3500m³/h。

13:09安排6#铁口出首次铁(区别于前述放渣环节，此为正式出铁)，此时距开炉送风时间为17.88个小时。此时第八段开炉填充料已下达炉缸，出铁47分钟出铁量70.45吨，铁水温度1400℃，铁水[Si]＝2.62％、[Mn]＝0.71％、[S]＝0.009％，炉渣成分：R₂＝0.97、Al₂O₃＝13.85％、MgO＝8.39％，MgO/Al₂O₃＝0.61，渣铁畅流，渣铁沟不结沟不结渣，铁沟不粘铁，开炉成功。

14:06风量加到3454m³/min，富氧为3647m³/h。

第2炉铁15:21打开铁口，填充料第十段(焦炭负荷2.20)下达炉缸，出铁103.05吨，铁水温度1430℃，铁水[Si]＝2.18％、[Mn]＝0.71％、[S]＝0.005％，炉渣成分：R₂＝0.97、Al₂O₃＝13.93％、MgO＝8.55％，MgO/Al₂O₃＝0.61，至此开炉填充料已全部过风口烧完，顺利进入加负荷喷煤富氧冶炼周期。17:51风量加到3665m³/min。20:15加氧1000m³/h至5000m³/h。

5月2日1:00风量4026m³/min，富氧为5160m³/h。焦炭负荷2.933(喷煤比89kg/t)的炉料为点火送风后第1批开始加的喷煤料，产生的铁水为第3炉～第8炉(5月1日16:46～2日3:48)，铁水[Si]从2.22％逐步下降到1.42％，铁水[Mn]为0.7％～1.06％，炉渣R₂为1.09～1.12，Al₂O₃＝14.37％～14.84％、MgO＝8.81％～9.06％。第3～8炉铁水温度上升到1496℃～1515℃。焦炭负荷3.205(喷煤比99kg/t)的炉料产生的铁水为第9炉～第11炉(2日3:56～9:42)，铁水[Si]逐步下降到1.06％，铁水[Mn]为0.87％～1.04％，炉渣R₂上升到1.22，Al₂O₃＝14.65％～14.93％、MgO＝9.11％～9.42％，铁水温度为1507℃～1522℃。焦炭负荷3.418(喷煤比101kg/t)的炉料产生的铁水为第12炉～第15炉(2日9:59～9:42)，铁水[Si]逐步下降到0.83％，铁水[Mn]为0.94％～0.96％，炉渣R₂为1.21，Al₂O₃＝14.54％～13.99％、MgO＝9.10％～9.29％，铁水温度为1498℃～1515℃。出铁13炉时，铁水含[Si]下降到1.0％以下为0.96％，此时距点火开炉为40h。焦炭负荷3.755(喷煤比101kg/t)的炉料产生的铁水[Si]逐步下降到0.6％，铁水含[Mn]0.65％，炉渣R₂为1.25，Al₂O₃＝14.27％、MgO＝9.16％，铁水温度1494℃。

3日2:00风量4166m³/min，富氧为5963m³/h。6:00上氧气至9000m³/h，此时风量为4658m³/min。10:00风量加到4751m³/min(点火后63h)，富氧量为9652m3/h，至此风量已加到全风风量。开炉前4天喷煤量及富氧量见表4。

表4开炉前4天喷煤及富氧量

	5月1日	5月2日	5月3日	5月4日
					喷煤量(t)	175	397.8	556.9	546.8
富氧量(m<sup>3</sup>)	55348	112446	186206	252410

第3天达产：高炉利用系数为2.1t/m³d；第4天铁水产量6279吨，高炉利用系数为2.46t/m³d(见表5)，已达到正常生产水平，实现开炉快速达产目标。

表5开炉前4天铁水产量

日期	5月1日	5月2日	5月3日	5月4日
					铁水产量(t)	1021.6	2987.2	5358.3	6279.3
高炉利用系数(t/m<sup>3</sup>d)	0.40	1.17	2.10	2.46

由此可见，采用该方法，能够在开炉后尽快喷煤、富氧，快速平稳降低铁水含[Si]，促进炉况顺行，为迅速达产达效创造条件。

Claims (10)

1.一种高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，其特征在于，采用全焦开炉，或者采用枕木或杂木填充炉缸开炉；将填充料分成多段，各段的焦炭批重保持一致，且焦炭批重需保证在炉腰部位的焦炭层厚度达到0.2～0.3m；

其中，采用全焦开炉时，填充料的第一段为净焦，从炉缸填充到炉腹上沿；第二段为空焦，从炉腰填充到炉身下部，炉身内填充的高度占炉身高度的20±5％；从第三段开始加入矿石，并以每段料较前一段料的焦炭负荷加重0.2～0.3的节奏逐段提升焦炭负荷；

高炉点火送风后，装入最后一段填充料，并对填充料之后的第一批正常料进行变料以喷煤量80～100kg/t为基准提升焦炭负荷；

点火后半个冶炼周期喷煤同时富氧，之后按每个冶炼周期提高0.2～0.3的调整力度继续提高焦炭负荷，过程中保持物理热1480℃以上，保证炉温充沛；

送风点火后2～3小时进行引煤气作业。

2.根据权利要求1所述的高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，其特征在于，填充料第二段中Al₂O₃的质量百分比含量不大于13％，且自第二段料向后每段料逐步提高Al₂O₃的含量以降低渣比，Al₂O₃的最高质量百分比含量不大于14.5％。

3.根据权利要求2所述的高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，其特征在于，自第二段料开始，炉渣MgO含量根据MgO与Al₂O₃的质量比为0.6～0.65进行控制；炉渣碱度控制为0.95±0.05。

4.根据权利要求3所述的高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，其特征在于，填充料将铁水中[Si]控制为2.5％～3.5％，[Mn]控制为0.8±0.1％。

5.根据权利要求2所述的高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，其特征在于，自第二段料开始，每批料均配加萤石，萤石用量为料批重的5±1％。

6.根据权利要求1所述的高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，其特征在于，在装入填充料过程中，调整布料矩阵，使填充料装入后炉内形成平台+中心漏斗的料面。

7.根据权利要求1所述的高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，其特征在于，填充料的总干焦比为3.0～4.0t/t。

8.根据权利要求1所述的高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，其特征在于，填充料实际装入炉内的体积与计划装入炉内的体积偏差＜4％。

9.根据权利要求1所述的高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，其特征在于，送风后，当风口全部点燃时开始取煤气样做煤气爆发试验，试验合格，且炉顶压力大于0.008MPa、炉况顺行、装料设备运行正常、热风压力＞0.06MPa时，进行引煤气作业。

10.根据权利要求1-9任一项所述的高炉开炉快速喷煤、富氧的方法，其特征在于，该方法适用于新建、中修及项修高炉的开炉。