1、2011 年(第三届)全国高炉炼铁原料、喷煤与长寿交流会 2011 年 9 月 21 日23日24唐钢 2#高炉中心加焦试验与分析毕雪亮 赵玉玮 刘玉忠 庞真丽（唐山钢铁股份有限公司炼铁厂，河北，唐山，063020）【摘 要】唐钢二高炉在稳定原燃料条件的基础上，通过在次中心位置增加一档焦角，逐步减少中心区域焦量的方式检验现有原燃料条件下高炉顺行对中心焦量的依赖程度，寻找降低综合焦比的有效途径。【关键词】高炉 中心焦 顺行1.前言高炉中心加焦技术自上世纪八十年代开始在高炉生产中得以应用，主要用于改善高炉料柱透气性，提高高炉生产稳定性。其技术原理为将一定量的焦炭布于高炉中心区域，在高炉中心部位建立
2、一个无矿区，使料柱上部形成一个中心焦柱，煤气流在上升通过料柱中心的过程中，由于阻力降低，大大改善了上部料柱的透气性，解决了因焦炭质量差造成的高炉上部透气性差的问题，同时因中心区域焦炭的气化反应降低，使焦炭到达炉缸时仍然具有较大的粒度和良好的热态强度，可加快中心死料柱的置换时间，改善炉缸中心死料柱的透气、透液性，起到活跃炉缸的目的。通过中心加焦技术可以使高炉能够形成一个稳定的中心气流，通过稳定的中心气流保证这在原燃料质量发生波动的情况下高炉仍然能够维持稳定顺行。有效缓解了现今焦炭资源紧缺，焦炭质量不能保持稳定供给的问题。但随着原燃料价格的上涨不断挤压钢铁行业的利润空间，对高炉生铁成本造成很大的压
3、力。为了提高经济效益降低燃料消耗，迫切需要研究当今原燃料形势下高炉操作制度的发展方向。2.试验2.1 试验内容唐钢二高炉容积为 2000m3.采用并罐式无料钟炉顶，有南北 2 个铁口，共 26 个风口，唐钢二高炉投产于 2002 年至今保持稳定顺行。2010 年 7 月份唐钢二高炉进行了一系列的料制试验，其中包括关于中心加焦技术的试验。二高炉 7 月份整体炉况顺行，外部原燃料条件比较稳定，炉缸工作状况良好，此次试验主要是通过上部料制的调整来研究中心焦圈对高炉气流分布的影响，寻求如何降低中心焦圈抑制中心气流来降低综合焦比的有效途径。二高炉整体原燃料条件如下表 1 及表 2 所示(其中焦炭成分为全
4、月使用各类焦炭的加权平均值)：表 1 焦炭C A V S H2O M40 M10 CRI CSR焦炭 86.060 12.680 1.270 0.690 6.340 83.810 7.200 20.410 68.580表 2 烧结矿TFe FeO SiO2 CaO MgO S P Al2O3 R2烧结矿 57.39 8.82 4.95 8.73 2.30 0.023 0.040 1.81 1.76此次试验料制调整过程大体如下（表 3）：表 3 料制调整过程调整日期 焦角及焦圈 矿角及矿圈7 月 1 日 c 45.8 43.3 40.8 37.8 34.8 153 3 2 2 2 2.9-3.0
5、 o 45.8 43.3 40.8 37.8 34.84 4 4 4 17 月 8 日 c 45.8 43.3 40.8 37.8 34.8 30 153 3 2 2 2 1 2 o 45.8 43.3 40.8 37.84 4 4 42011 年 9 月 21 日23 日 2011 年(第三届)全国高炉炼铁原料、喷煤与长寿交流会257 月 15 日 c 42.8 40.3 37.8 34.8 31.8 27 163 3 2 2 2 3 0.8-0.9 o 42.8 40.3 37.8 34.84 4 4 47 月 17 日 c 42.8 40.3 37.8 34.8 31.8 273 3 2
6、 2 2 4 o 42.8 40.3 37.8 34.84 4 4 47 月 29 日 c 41.3 38.8 36.3 33.3 30.3 272 2 2 2 2 1.8-1.9 o 41.3 38.8 36.3 33.34 5 4 48 月 2 日 c 44.3 41.8 39.3 36.3 33.3 152 2 2 2 2 3.2 o 44.3 41.8 39.3 36.3 33.35 4 4 3 1整个试验过程主要是通过上部料制调节逐步减少中心焦炭量，通过尝试在次中心位置加一档焦炭的方法逐步取代中心焦炭，使中心部位的焦炭逐步向外移动，直至达到取消中心焦炭的目标。在这个过程中观察随着中心
7、焦炭量发生变化，对高炉中心气流状态产生的影响，研究是否存在取消高炉中心焦后，高炉仍能稳定顺行而且燃料消耗得到降低的状态。2.2 试验分析在整个试验过程中外部原燃料条件基本保持稳定，炉缸的工作状况主要通过炉底 6.25m 炉芯温度及炉缸物理热状态来表征。其中 6.25m 炉芯温度在衡量二高炉炉缸工作状态方面具有较强的代表意义。例如 6.25m 对高炉两场时间上的影响如图 1 所示。0204060801001201407月1日7月4日7月7日7月10日7月13日7月16日7月19日7月22日7月25日7月28日7月31日 8月3日 8月6日 8月9日8月12日8月15日8月18日8月21日8月24
8、日8月27日8月30日720740760780800820840860880南 场 出铁 时 间北 场 出铁 时 间6.25m图 1 炉底 6.25m 温度对高炉出铁影响由图 1（去除高炉单场作业的影响）可以看出当炉底 6.25m 温度发生变化时，高炉南北两场的出铁时间是会发生波动的，波动的大致趋势则是当炉底 6.25m 温度下降时南北两场出铁时间逐渐产生差距，这表明高炉炉缸焦床透液性受到影响，炉缸工作变得不再均匀，进一步影响高炉炉缸工作效率；而当炉底6.25m 温度逐步升高或者维持在一定温度水平以上时两场出铁时间则逐步趋于一致，表明高炉炉缸焦床透液性良好，炉缸工作均匀稳定。中心焦量变化图及炉
9、芯温度变化图（图 2） （图 3）如下：图 2 中 1 点处于料制调整阶段，此时正逐步减少中心焦圈，用小焦圈逐步取代中心焦的位置，此时中心区域部分受焦炭向中心滚入的影响短时间内中心焦量仍保持一定水平。这时中心区域的焦炭量为中心角和小角总和。所以此时中心焦量是相对增加的状态。这种状态持续到 7 月 20 日左右开始减少小角度2011 年(第三届)全国高炉炼铁原料、喷煤与长寿交流会 2011 年 9 月 21 日23日26焦圈的时候，中心焦量的减少开始影响炉芯温度变化。2 点处是 7 月 29 日休风后的时间，受送风后压量关系紧炉况难行影响，气流控制采取开放中心的措施。受开放中心气流影响，中心焦量
10、大幅度提高，炉缸炉芯温度逐步稳住并回升，至 8 月 2 日恢复中心焦后炉芯温度稳步上升。由图 1 可以分析得出中心焦量稳定在 20%左右能够保证高炉炉芯温度稳定在 800-850，此时中心料柱的更新能够维持一个较平衡的状态，保证足够的透气性与透液性。当中心焦量低于 18%时炉芯温度就呈现下降趋势，并逐步对高炉顺行产生影响，造成高炉压量关系偏紧，中心气流受到抑制，风压呈波动状态。由图 3 分析可知，在现有的料制基础上，中心焦量调整后大约 3-4 天就开始对高炉中心料柱产生影响，即中心焦量调整大约 3-4 天左右开始影响高炉中心料柱的状态。综上分析，足够的中心焦量能够保证中心料柱能够及时更新，保持
11、死料柱的清洁，使中心料柱维持良好的透气性及透液性。增强炉缸活性，保证炉缸均匀工作，使南北两场出铁效果相同。图 2 中心焦量变化量（%）6.25m温 度010020030040050060070080090010006月1日 6月8日 6月15日 6月22日 6月29日 7月6日 7月13日 7月20日 7月27日 8月3日 8月10日 8月17日 8月24日 8月31日 9月7日 9月14日6.25m温 度图 3 炉底 6.25m 温度（）8 月 2 日恢复中心焦的使用，中心焦的重新使用使中心气流重新稳定顺畅，压量关系明显由偏紧的状态转向平稳。此次料制调整试验调整方向明确，在调整过程中全程观察
12、了中心焦量对综合焦比变化的影响。如下图 4 所示从 8 月 2 日使用中心焦开始，降低综合焦比效果比较明显。但是在 8 月 8 日左右继续降低中心焦圈至 2 圈左右，不但综合焦比没有下降而且由于中心气流受到抑制压量关系偏紧，综合焦比不降反升。8 月 9 日至 8 月 20 日期间，中心焦圈稳定在 2.2-2.3 左右，综合焦比稳定中略有下降，炉况稳定顺行，8 月 21 日至 8 月 25 日受 39 小时限煤及 5 天南场单铁口作业影响，综合焦比变化幅度较大，无法明确判断中心焦圈在 2.2-2.3 以下综合焦比变化情况，但是在双场作业以后，中心焦圈维持在 2.0左右，综合焦比大致位置在 495
13、 左右，最低到 490kg/t。由此可见，中心焦量的使用应该存在一个下限水平，降低中心焦数量可以有效的降低综合焦比，但是中心焦数量过低就会明显抑制中心气流的顺畅，同2011 年 9 月 21 日23 日 2011 年(第三届)全国高炉炼铁原料、喷煤与长寿交流会27时中心焦数量过低也会使中心料柱更新缓慢，进一步影响炉缸死料柱的更新，从而使炉缸中心的透气性及透液性受到抑制，对炉缸渣铁的流动产生不利影响。图 43.结论(1) 在二高炉现有的原燃料条件下，取消中心加焦后不能有效应对炉况的变化。尤其在原燃料质量不稳定容易发生较大波动时，维持必要的中心焦量是高炉能够稳定顺行的基础。(2) 在一定的原燃料条件下中心焦量存在着一个下限水平，这对研究高炉如何在保证顺行的基础上有效降低综合焦比有着重要的意义。
