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青鋼2×1800m3高爐生產長期穩順管控實踐
發表時間:[2017-03-24]  作者:張宏星,王東,鄭希全  編輯錄入:小鉻  點擊數:2859

青鋼2×1800m3高爐生產長期穩順管控實踐

張宏星 王東 鄭希全

摘要:對青特鋼2×1800m3高爐長期、穩順經驗進行總結。通過強化原、燃料質量管理、穩定爐內操作制度和控制出鐵節奏等一系列措施,堅持實施數據化管理和量化操作,在極短時間內實現了快速開爐、長期穩順、有效管控的良好局面。

關鍵字:原燃料質量 鎂鋁比 裝料制度

1、前言

青特鋼環保搬遷項目一期工程,配套建設2×240㎡燒結機,2×657米頂裝干熄焦爐,2×1800m3高爐。每座高爐設計26個風口,采用了碳磚陶瓷杯綜合水冷爐底、除鹽水密閉循環系統、銅冷卻壁、INBAR渣處理系統、卡魯金熱風爐等一系列先進成熟技術。

青鋼1#爐于2015112日投產,運行一年高爐順行狀況良好,綜合燃料比維持在500kg/t上下。2#高爐于20161012日投產,實現了一個月達產,技術經濟指標與1#高爐持平。

2、原燃料管控措施

2.1煤焦管理

青特鋼焦化系統干熄焦產能不足,高爐生產配加5-10%的濕熄焦,為了給高爐提供穩定的焦炭質量,促進高爐順行,主要做法如下:

2.1.1建立穩定長效的溝通機制

焦化工序與高爐工序成立焦炭質量聯動控制小組,通過焦炭質量管控例會、微信工作平臺等措施,把焦化配煤結構優化與高爐使用效果緊密聯系在一起。

2.1.2建立小焦爐試驗制度

七米頂裝焦爐于2015512日正式投產,2016610日干熄焦投入運行,以供給1800m3高爐最適用焦炭為目標,每一次配煤結構調整,都必須通過小焦爐試驗進行配煤結構、冶金性能、爐況反饋的對比,確保焦炭質量穩定。

2.1.3建立完善的焦炭質量檢驗體系

完善的焦炭質量檢化驗體系是保證高爐所需焦炭質量穩定的基礎。

1)焦化工序檢化驗室、煉鐵工序冶金性能質檢站、公司檢化驗中心以質量管控部為紐帶,形成了對焦化用煤質量的嚴格把關網絡,對原煤化學成分、物理指標、巖相等指標進行全覆蓋檢驗,并形成檢化驗數據庫。

2)以高爐生產為中心,配套建設了焦炭物理指標的全自動取樣、分析系統,24小時在線取樣,每班3批次分析,完全不需要人工干預,所有檢驗數據自動進入數據庫系統,上網共享。焦炭熱態冶金性能檢驗,納入每天的日常檢化驗。

青特鋼焦炭質量檢化驗結果對比圖

時間

灰分

揮發

M40

M10

CSR

CRI

2016.1-3

12.8

1.12

0.71

88

6.8

65

26

2016.4-6

12.6

1.21

0.75

87

6.5

64

28

2016.7-9

12.8

1.13

0.73

87

6.4

64

29

2016.10-11

12.5

1.14

0.72

86

6.4

65

24

2016.12-

12.6

1.11

0.78

88

6.5

64

25

2.2燒結礦管理

青鋼煉鐵在燒結礦質量管理方面:成本主管對接國際貿易部的采購;工藝主管對接燒結工序的生產;配礦主管對接料場混勻料的堆料和檢化驗;以技術科為中心,形成了燒結礦質量管控體系。

2.2.1以造渣制度穩定為核心的配礦原則

鎂鋁比的選擇是當前國內高爐造渣制度討論的熱點。不盲目效仿同行,而是結合自身原燃料條件,經反復對比試驗,把鎂鋁比控制范圍確定在0.55±0.03%,在爐渣R波動和爐缸熱狀態波動時,爐渣仍能保持較好的性能。

2.2.2以燒結礦冶金性能優越為目標的配礦原則

青鋼充分利用臨港優勢,巴西BRBF和卡粉配比達到50%以上,在PB粉、澳大利亞西部粉等礦種的使用過程中,堅持燒結礦RDI控制在68%以上,并針對配礦方案的調整,進行燒結杯試驗和RDI檢測,以保持燒結礦冶金性能穩定。

2.2.3以燒結礦強度為中心的生產組織體系

經過技術攻關,青鋼煉鐵成功實施了850mm超高料層生產;高爐配套建設了燒結礦的24小時在線取樣、檢測裝置,每30分鐘自動取樣一次,全天分為10個批次進行物理指標和化學成分檢驗。


1 燒結礦轉鼓指數、篩分指數、5~10mm粒級、RDI檢測結果折線圖

2.3堿金屬、鋅負荷的管理

為了改善燒結機篦條工況條件,滿足高爐順行和長壽需要,青特鋼把入爐Zn負荷控制在0.2kg以內;把堿金屬負荷控制在2.5kg以內。

2.3.1建立原燃料堿金屬含量和高爐排堿排鋅數據庫,指導資源采購工作;

2.3.2對含堿金屬和鋅較多的重力灰和煉鋼除塵灰按比例均勻配入混勻料;

2.3.3燒結機頭電除塵灰和高爐布袋灰全部外賣。

2.4噴吹煤的質量管理

建立噴吹煤信息數據庫,以優化配煤軟件為依托,根據噴吹煤的化學成分、可磨指數和庫存信息,以Vdaf17200目≥75%、成本最優為目標進行無煙煤和煙煤的配煤結構優化核算。

青特鋼常用噴吹煤成分表

供應商

水分

S

Vdaf

HGI

灰分

冀中能源

10.93

0.54

9.05

64.82

11.73

陽泉

10.40

0.52

12.10

84.00

11.00

俄羅斯煤

9.10

0.41

8.86

60.93

9.91

山西晉煤

7.01

0.33

10.70

87.89

11.26

煙煤

15.17

0.27

37.57

61.00

6.57


2 青特鋼噴煤配煤結構優化系統截圖

3 高爐爐內操作

在開爐初期就牢固樹立保持合理操作爐型的操作觀念,在保證高爐順行的前提下,突破傳統觀念束縛,利用高爐上下部調劑,最大限度的保護銅冷卻壁不受損壞。

3.1爐型管理

保持合理的操作爐型對提高煤氣利用、穩定熱制度和造渣制度,維持高爐穩順和降低鐵水成本至關重要。

3.1.1爐墻溫度的控制

重點關注爐腹、爐腰及爐身下部三段銅冷卻壁溫度的控制,充分利用上下部調劑手段,從爐頂煤氣分析為入手,將爐腹、爐腰銅冷卻壁爐墻溫度按照≤55度℃控制,爐身下部爐墻溫度按照≤80℃控制。


3 一號高爐銅冷卻壁工作參數截圖


二號高爐銅冷卻壁工作參數截圖

3.1.2水溫差的控制

供水溫度按照30~40℃控制,冷卻壁水溫差按照5℃以下控制;日常操作重點是加強爐身下部的溫度管理,杜絕用水量進行調劑,并盡可能保持水溫穩定。

3.2操作管理

3.2.1熱制度

制定高爐鐵水物理熱溫度要求:1495~1520℃,在不具備條件的情況下,杜絕硬性推進。

3.2.2造渣制度

把保持爐渣高溫冶金性能的穩定作為最終配礦目標,控制爐渣具有良好的流動性,從鐵礦粉(石)采購開始,全流程核算渣中鋁含量變化。實踐證明,把鎂鋁比控制在0.55%左右,爐渣二元堿度控制在1.18上下,,有利于提高爐缸溫度,改善渣流動性,爐況穩定性較強。

3.2.3送風制度

確定合理的鼓風動能、爐腹煤氣量和風口回旋區等關鍵參數,是實現合理初始煤氣流的關鍵,經反復試驗后,青鋼1800m3高爐風口面積控制在0.28㎡左右,標準風速控制在180m/s,鼓風動能控制在8000-9000kg.m/s

3.2.4裝料制度

保持高爐順行,不同的原燃料條件,邊緣和中心氣流的控制標準不同。

1)原燃料條件不好時,在打透中心的同時,適當疏導邊緣。邊緣溫度可以控制在80100℃;中心溫度控制在550℃。

2)原燃料條件較好時,要抑制邊緣,疏導中心,邊緣溫度可以控制在6080℃;中心溫度控制在600℃左右。

青鋼高爐長期穩定順行也得益于大α角的合理使用。2#高爐開爐初期,按照開爐裝料測量角度進行操作,高爐順行可以,但高爐冷卻壁水溫差一直在6℃左右,居高不下;爐身下部銅冷卻壁溫度大于100℃。在礦焦布料角度不斷增大的試驗過程中,當布料角度由41°增加到47°時,高爐冷卻壁水溫差恢復到3℃左右,爐身下部銅冷卻壁溫度都回到了60℃以內。

3  1#高爐布料矩陣變化

日期

1010

C(41,2;39.5,2;37.5,2;35,2;32.5,2;28,2;16,n)

O(41,4;39,3;37,2;35,2;33,2;31,2)

1018

C(41,2;39.5,2;37.5,2;35,2;32.5,2;28,1;16,n)

O(41,4;39,3;37,2;35,2;33,2;31,1)

1022

C(41,2;39.5,2;37.5,2;35,2;32.5,2;28,2;16,n)

O(41,4;39,3;37,2;35,2;33,2;31,1)

119

C(41,2;39.5,2;37.5,2;35,2;32.5,2;28,1;16,n)

O(41,4;39,3;37,3;35,2;33,2;31,1)

1127

C(41,2;39.5,2;37.5,2;35,2;32.5,2;28,2;16,n)

O(41,4;39,3;37,3;35,2;33,2;31,1)

1129

C(41,2;39.5,2;37.5,2;35,2;32.5,2;28,1;16,n)

O(41,4;39,3;37,3;35,2;33,2;31,1)

  4 2#高爐布料矩陣變化

日期

1013

C(38,2;36.5,2;34.5,2;32,2;29,2;25,n)

O(38,3;36.5,3;34.5,3;32,3)

1015

C(39,2;37,2;35,2;33,2;30,2;22,n)

O(39,3;37,4;35,3;33,2;31,2)

1026

C(40,2;38,2;36,2;34,2;32,2;30,2;27,n)

O(40,4;38,3;36,2;34,2;32,2)

112

C(41,3;39,2;37,2;35,2;33,2;31,2;20,n)

O(41,3;39,3;37,3;35,2;33.2)

1110

C(42,2;40.5,2;38.5,2;36,2;33.5,2;31,1;28,n)

O(42,4;40,3;38,3;36,2;34,2,32,2)

1111

C(43,2;41.5,2;39.5,2;37,2;34.5,2;33,1;31,n)

O(43,4;41,3;39,3;37,2;35,2,33,1)

1115

C(44,2;42.5,2;40.5,2;38,2;35.5,2;33,2;30,n)

O(45,4;43,3;41,3 ;39,3;37,2,35 ,1)

1120

C(45,2;43.5,2;41.5,2;39,2;36,2;33,2;21,n)

O(46,4;44,3;42,3 ;40,2;38,2,36,1)

1121

C(46,2;44.5,2;42.5,2;40,2;37,2;34,2;20,n)

O(46,4;44,3;42,3 ;40,2;38,2,36,1)

1128

C(47,2;45.5,2;43.5,2;41,2;38,2;35,2;25,n)

O(47,4;45,3;43,3 ;41,2;39,2,37,1)

3.3日常操作管理

青特鋼高爐工長從原來500m3高爐直接跨越式進入1800m3的大高爐操作環境,在操作思路和調劑方法都亟待提高。為此青鋼煉鐵作業部制訂了一系列的異常狀態下的高爐操作應急預案:

3.3.1高爐低料線操作

當高爐出現崩滑料或設備不能上料時,預計料線超過正常料線1.0m以上,開始進行減風、加煤加凈焦、輕負荷等操作,發生減風時,第一時間向爐長、調度匯報。

5高爐冷卻壁水溫差變化及爐身下部溫度變化

加凈焦

低于正常料線1~2m,加空焦5t

低于正常料線2~3m,加空焦10t

低于正常料線3~4m,加空焦15t

低于正常料線4m以上,加空焦>20t

減風

低于正常料線1.0m,減氧20%,減風5%

低于正常料線1.5m,減氧50%,再減風5%

低于正常料線2.0m,減氧80%,再減風5%

低于正常料線3m以上,停氧,準備休風

休風

減風后仍不能維持料線,準備休風

要減風到3000m3/min一下,時間超過1小時,也要休風

3.3.2停煤操作

a、計劃停煤,時間小于1小時或影響煤量小于5.0t,有爐溫基礎可不補充焦炭,可適當補煤。否則要提前退全焦負荷,按照當時爐溫基礎適當補焦。

b、停煤時,要立即減風,同時停氧,控制料速要低于正常水平。當爐溫很處于規定下限或趨于下行時,減風幅度要大一些,防止爐涼。

c、若長時間不能恢復噴煤,要退全焦負荷,退之前要按:“補焦量=虧煤量×補焦系數×置換比”進行補焦。

d、減煤初期,鐵水[Si]略有回升時,不允許加風,只允許在恢復噴煤后或插加焦炭到達風口時,在緩慢回風。

3.3.3風機撥風系統

青特鋼為兩座高爐配置了三臺軸流風機(AV71-15),為安全生產需要,設計了撥風系統。當一座高爐風壓低于120KPa,風量小于1100m3/min,且高爐沒有向風機發出休慢風指令時,撥風系統自動啟動。

3.4出鐵管理

新高爐生產,爐前設備故障率偏高,對秩序除鐵影響較大;為此,煉鐵作業部對爐前出鐵工作進行精確的量化管理。主要控制項目如下:

1)出鐵時間120分鐘;

2)鐵口深度3000-3200mm

3)打泥壓力:200-240kg;打泥量:180kg/次;

4)鉆頭使用:45mm50mm

5)出鐵流速:4-6t/s

6)出鐵間隔:0-20min

7)出鐵次數10-12/d

8)如果出鐵后1.5小時不來渣,雙鐵口出鐵。

3.5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,各崗位巡檢人員配備了紅外線測溫槍,有效地保證了電機、高溫管道的安全使用。青鋼高爐開爐一年時間,除鐵口灌漿和處理熱風管道兩次休風外,基本無事故休風。

4、青特鋼大高爐生產實踐結果

4.1高爐指標情況

1#高爐投產一年來,雖然合理采用了中心加焦技術,煤氣利用高,技術經濟指標較好,燃料比持續低水平;2#投產后,選擇性地延續了1#高爐的部分操作模式,高爐迅速達產,各項技術經濟指標良好,見表6和表7

6青鋼1#高爐投產一年以來主要操作指標

時間

系數

焦比

燃料比

富氧率

風溫

品位

201512

2.37

386.84

508.63

0.53

1079.32

58.39

20161

2.20

409.45

554.44

0.35

1094.00

56.82

20162

2.45

377.05

498.78

0.47

1119.45

56.42

20163

2.47

369.41

498.97

0.57

1138.23

58.24

20164

2.48

363.76

499.57

1.24

1139.48

57.64

20165

2.62

348.26

497.61

2.88

1138.05

57.00

20166

2.57

347.43

498.87

3.22

1139.72

57.27

20167

2.53

348.48

498.07

3.38

1139.94

57.76

20168

2.65

349.48

499.40

3.42

1140.00

57.96

20169

2.69

343.70

497.16

3.23

1138.15

57.74

201610

2.72

338.51

499.70

3.42

1140.00

57.68

201611

2.59

332.35

506.18

3.18

1139.60

57.00

7青鋼2#高爐投產1個月以來主要操作指標

系數

焦比

煤比

燃料比

塊礦比

風溫

[si]

[s]

富氧率

品位

2.4

355

155kg

510kg

20%

1170

0.5%

0.035%

3.3%

57.5%

4.2合理燃料比快速確定

4.2.1青鋼1號高爐開爐實現了一周快速轉入正常,1號爐在噴煤投入后,起噴煤比120kg/t,非常順利。

4.2.2青鋼2號高爐開爐同樣一周時間轉入正常,隨后,在20余天,煤比穩定達到150-160kg/t,塊礦比例達到20%,高爐指標良好,始終可控、順行。

5 結論

青鋼通過環保搬遷,在發揮臨港優勢的基礎上,充分考慮了自身原料條件、裝備水平,通過操作思路的靈活轉變,實現了新區大高爐的長期穩順,技術指標和成本指標的雙贏。

5.1 精料方針依然是高爐產期穩順的先決條件;燒結礦和焦炭質量的科學控制,是技術質保和成本指標雙贏的基礎。

5.2 中心加焦技術和鎂鋁比控制標準不能一刀切,需根據高爐原燃料條件和高爐實際情況確定,最佳控制標準需多方位、多角度綜合考慮。

5.3 解決銅冷卻壁的穩定使用對高爐的長期穩順至關重要;爐腹銅冷卻壁渣皮難以穩定控制的問題,需要繼續關注。

5.4 在青鋼特有條件下,高爐運用多種有效手段進行調控,中心氣流的流束小,穩定強勁。高爐達到了長期穩定順行;同時也為銅冷卻壁的維護進行了有效嘗試。

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