作者：杨群
介绍了冷钢450m3级高炉的四大基本操作制度即送风、装料、造渣和热制度。分析了送风制度在特殊炉型时统一内径风口不适应其炉型要求；装料制度还处于发展边缘型阶段，煤气利用率低，必须实现打开中心，稳定边缘；选择合适的炉渣成份与碱度，降低生铁含[Si]量是一个重要课题。阐述了高炉四大操作制度的一些原理及调节方法，建设性地提出了一些完善操作制度，为高炉操作提供指导,确保高炉稳定顺行及强化冶炼。
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冷钢450m3级高炉操作制度探索摘要 介绍了冷钢450m3级高炉的四大基本操作制度即送风、装料、造渣和热制度。分析了送风制度在特殊炉型时统一内径风口不适应其炉型要求；装料制度还处于发展边缘型阶段，煤气利用率低，必须实现打开中心，稳定边缘；选择合适的炉渣成份与碱度，降低生铁含[Si]量是一个重要课题。阐述了高炉四大操作制度的一些原理及调节方法，建设性地提出了一些完善操作制度，为高炉操作提供指导,确保高炉稳定顺行及强化冶炼。
关键词 高炉 操作 制度
Abstract Make an introduction of the four basic operation systems of 450m3 blast furnace in Lengshuijiang Iron and Steel Factory. (The four basic operation systems are forced draught blowing, loading, slag making and heat system.) Analyzed the common inside diameter gusty area not to adapt its special type of furnace; feeds the system to be also in develops the edge stage, the coal gas u factor is low, must realize opens the center, stable edge ; choos the appropriate slag ingredient and the alkalinity, reduces the pig iron to contain the Si quantity is an important topic. Elaborated blast furnace four big operating duty's some principles and the adjustment method, constructively propod some consummate the operating duty, provides the instruction for the blast furnace operation, guaranteed that the blast furnace stabilizes along the line and strengthened smelting.
Key Words blast furnace operation system
1 前言用心思考
冷钢450m3级高炉现有5座，1号2号3号高炉为450m3，4号5号高炉为530m3。采用串罐式
无料钟炉顶布料系统；1、2、3、4号高炉为内燃式热风炉，5号高炉为卡鲁金顶燃式热风炉。其中1号高炉于2002年初开炉，到2007年11月28日五号高炉开炉。几年时间中，高炉利用系数一直在3.0左右徘徊，且各高炉间生产不均衡，炉况很难长久稳定，炉况不顺时很难恢复，没有形成一套完善合理的操作制度。由于炉况不稳的影响，其它指标也很难上去。生铁含[Si]在0.4%～0.6%，焦比在450kg/t, 喷煤130kg/t, 高炉煤气CO2含量在11%～14%，风温在900～1150℃，与先进指标比差距很大。先进高炉利用系数均值达到4.0t/m3•d，新兴铸管芜湖公司2号高炉利用系数均值达到5.02t/m3•d。先进的大型高炉生铁含[Si]在0.3%～0.4%，青钢、通钢、本钢一铁、新兴铸管等企业中小高炉生铁含[Si]在0.4%左右。 生铁含[Si]每降低0.1%可降低焦比4～5 kg/t。目前国内2000m3以上高炉入炉焦比先进水平是350kg/t，国外有的高炉达到了300kg/t以下。炼铁燃料比是入炉焦比+喷煤比，国际先进的燃料比小于500 kg/t，国际领先水平的燃料比是450kg/t左右。高炉燃料比低于500 kg/t的高炉煤气CO2含量均在21%以上，宝钢最高达24%。CO2含量升高0.5%，炼铁燃料消耗降低10kg/t。1999年9月宝钢1号高炉(4063m3)创造出月平均喷燥比260.6 kg/t的最高纪录。2004年上半年宝钢1号高炉实现喷煤比206kg/t，2002年、2003年宝钢全公司高炉年平均喷煤比达到203kg/t的先进水平。控制好混合煤成分，实现煤焦置换比达到
1.0。实现高的煤气利用率(在50%左右)。合理的煤气流分布，最终实现高炉炼铁燃料比小于500kg/t。宝钢炼一吨铁的风耗是1100 m3，一些中型高炉是在1300m3/t风量，而大多数小高炉进行高冶炼强度操作，风耗在1500m3/t左右。淮钢有两座 450m3高炉，于 2004 年 4 月建成投产。正常情况下，实施矿批 21t 多环布料（矿 3 焦 4 ）。月最高利用系数达到 4.07t/m3•d，年平均利用系数达到 3.64t/m3•d ，入炉干焦比破“ 4 ”见“ 3 ”，下降到 398kg/t ，喷煤比达到 143kg/t ，风温达 1165℃。高炉利用系数、风温、焦比等主要指标均处于国内同类型高炉先进水平。高炉的基本操作制度包括炉缸热制度、造渣制度、送风制度和装料制度。高炉基本操作制度在不同的高炉之间虽有共性，但更多的是个性。每座高炉应根据自身的原料、炉型、装料设备、风口、风温等具体条件，确定本高炉的基本操作制度。本文通过对比推理等方法分析了冷钢高炉的四大基本操作制度。
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2 送风制度
送风制度是指在一定的冶炼条件下，确定适宜的鼓风数量、质量和风口进风状态。合理的送风制度应达到煤气流分布合理、热量充足、利用好，炉况顺行，炉缸工作均匀、活跃，铁水质量合格，有利于炉型和设备维护的要求。送风制度的调整是通过对风量、风压、风
温、鼓风湿度、富氧率、喷吹燃料 、风口面积和长度等参数的调节来完成。高炉冶炼要求鼓风机能供给一定量的空气，以保证燃烧一定量的碳；其所需风量的大小不仅与炉容成正比，而且与高炉强化程度有关、一般按单位炉容2.1～2.5m3/min的风量配备[1]。但实际上不少的高炉考虑到生产的发展，配备的风机能力都大于这一比例。（萍钢二炼铁3号高炉450m3，在2005年把风口面积由0.1524m3转变为0.1436m3，风量由1320m3/min加到1650m3/min，效果很好。） 冷钢5座高炉现在都是14个风口，风口直径120mm，风口面积0.1582m3，风口三套长340mm，向下方斜5度（一般小高炉的风口下斜7～15度）。冷钢450m3级高炉现有鼓风机能适应生产要求。
表1 冷钢高炉送风参数高炉 风机型号 风机功率kW 运行压力kPａ 实际风量m3/min 风温℃ 喷煤kg/t 富氧m3/h1 AV40-11 6000 250 1500 980 130 13002 AV45-12 7200 270 1700 1000 130 15003 AV40-11 6000 250 1600 1050 130 13004 AV50-12 9400 280 1800 1110 135 20005 AV50-12 9400 300 1800 1150 145 2000
送风制度的选择，主要是根据冶炼条件变化，控制适宜的鼓风动能与合理的理论燃烧温度。要实现高炉长期稳定顺行，必须保持适宜的鼓风动能、合理的理论燃烧温度和完整炉梦见跟同事吵架
型。2.1 鼓风动能的选择我们要求全风冶炼，在一定风量条件下，风口面积和长度对风口的进风状态起决定性作用。风口面积一定，增加风量，冶炼强度提高，鼓风动能加大，促使中心气流发展。为保持合理的气流分布，维持适宜的回旋区长度，必须相应扩大风口面积，降低鼓风动能。原燃料条件好，能改善炉料透气性，利于高炉强化冶炼，允许使用较高的鼓风动能。原燃料条件差，透气性不好，不利于高炉强化冶炼，只能维持较低的鼓风动能。高炉喷吹煤粉，炉缸煤气体积增加，中心气流趋于发展，需适当扩大风口面积，降低鼓风动能，以维持合理的煤气分布。但随着冶炼条件的变化，喷吹煤粉量增加，边缘气流增加。这时不但不能扩大风口面积，反而应缩小风口面积。因此，煤比变动量大时，鼓风动能的变化方向应根据具体实际情况而定。鼓风动能是否合适的直观表象见表2。新兴铸管芜湖公司2号高炉利用系数均值达到5.02 t/m3•d。为适应2号高炉的特殊炉型，技术人员在技术操作上勇于创新，采取了超常的风口布局，风口直径最小的70mm，最大的125mm，并适当降低料线，保持了合理的煤气分布和利用。冷钢高炉炉况不稳定，炉况不顺时很难恢复，主要原因是操作时形成了不规则炉型。操作中不注意炉型控制，特殊炉型形成后，又不具体分析，调整风口直径与长度来适应与调整；而只一味的洗炉，希望能取得效果。像4号高炉今年九月份来一直不顺，多次洗炉，更换中心料柱等措施而效果不佳，
估计是炉衬垮塌而造成炉型不规则。冷钢以前小高炉曾经有不同内径风口，现在450m3级高炉都是一种风口，不能适应生产要求，在特殊炉型情况下，必需选择适宜内径与长度风口。
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表2 鼓风动能变化对有关参数的影响[2]因素 鼓风动能合适 鼓风动能过大 鼓风动能过小风压 稳定、有正常波动 波动较大而有规律 曲线死板，风压过高时容易悬料、崩料探尺 下料均匀、整齐 不均匀，出铁前料慢，出铁后料快 不均匀，容易出现滑料现象炉顶温度 区间正常，波动小 区间窄，波动大 区间较宽，4个方向有交叉风口工作 各风口均匀、活跃，破损少 风口活跃但显凉，严重时破损较多，发生于内侧下沿 风口明亮但不均匀，有生降，破损多炉渣 渣温充足，流动性好，上渣带铁少，渣口破损少 渣温不均匀，上渣带铁多，难放，渣口破损多 渣温不均匀，上渣热，带铁多，渣口破损多生铁 炉温充足，炼钢生铁冷态是灰口，有石墨碳析出 炉温常不足，炼钢生铁冷态白口多，有石墨碳析出少，硫低 炉温不足，炼钢生铁冷态是白口，有石墨碳析少，硫高
2.2 合理的理论燃烧温度的选择风口前焦炭和喷吹燃料燃烧所能达到的最高绝热温度，即假定风口前燃料燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高温度，叫风口前
米加参念什么理论燃烧温度t理。澳大利亚布罗希尔（B.H.P）公司的经验式t理=1570+0.808t风+4.37W氧-5.85W湿-4.44W油-2.56W煤式中 t风 -------热风温度 ℃W氧 -------富氧量 m3/km3风W湿 -------鼓风湿分 g/m3W油.W煤-------喷吹燃料油和煤粉kg/km3风[3]理论燃烧温度的高低不仅决定了炉缸的热状态，而且决定炉缸煤气温度，对炉料加热和还原以及渣铁温度和成分、脱硫等产生重大影响。适宜的理论燃烧温度，应能满足高炉正常冶炼所需的炉缸温度和热量，保证渣铁的充分加热和还原反应的顺利进行。理论燃烧温度过高，高炉压差升高，炉况不顺；理论燃烧温度过低，渣铁温度不足，炉况不顺，严重时会导致风口灌渣，甚至炉冷事故。理论燃烧温度提高，渣铁温度相应提高。
影响理论燃烧温度的因素
(1)风温热风温度升高，则带入炉缸的物理热增加，从而使t理升高。一般每±100℃风温可影响理论燃烧温度±80℃。(2)鼓风湿分由于水分分解吸热，鼓风湿分增加，t理降低。鼓风中±1g/m3湿分，风温干9℃。(3)鼓风富氧率鼓风富氧率提高，N2含量降低，从而使t理升高。鼓风含氧量±l％，风温±35～45℃(4)喷吹燃料高炉喷吹燃料后，喷吹物的加热、分解和裂化使t理降低。各种燃料的分解热不同，对t理的影响也不同。每喷吹10kg煤粉，t理降
低20～30℃，无烟煤为下限，烟煤为上限。根据以上分析我们可以在实际操作中确定调整风温、富氧率、喷吹燃料量各参数指标。一般理论燃烧温度控制在1900～2300℃。而冷钢在2007年上半年创造了二号高炉没有富氧条件下700℃风温喷煤120kg/t的水平，估算其理论燃烧温度不足为1800℃，炉况也还顺行。冷钢在富氧条件下，喷煤量还可提高；在热风炉检修期间，应根据实际风温确定喷煤量。2.3 送风制度的调节(1)风量增加风量，综合冶炼强度提高。在燃料比降低或燃料比维持不变的情况下，风量增加，下料速度加快，生铁产量增加。料速超过正常规定应及时减少风量。当高炉出现悬料、崩料或低料线时，要及时减风，并一次减到所需水平。渣铁未出净时，减风应密切注意风口状况，防止风口灌渣。当炉况转顺，需要加风时，不能一次到位，防止高炉顺行破坏。两次加风应有一定的时间间隔。(2)风温提高风温可大幅度地降低焦比。热风温度升高100℃可降低炼铁焦比15 kg/t。提高风温能增加鼓风动能，提高炉缸温度活跃炉缸工作，促进煤气流初始分布合理，改善喷吹燃料的效果。在喷吹燃料情况下，一般不使用风温调节炉况，而是将风温固定在较高水平上，通过喷吹量的增减来调节炉温。当炉热难行需要撤风温时，幅度要大些，一次撤到高炉需要的水平；炉况恢复时逐渐将风温提高到需要的水平，提高风温速度不超过50℃/h。在操作过程中，应保持风温稳定，换炉前后风温波动应小于30℃。(3)风压
风压直接反映炉内煤气与料柱透气性的适应情况。(4)鼓风湿分鼓风中湿分增加lg/m3，相当于风温降低9℃，但水分分解出的氢在炉内参加还原反应，又放出相当于3℃风温的热量。加湿鼓风需要热补偿，对降低焦比不利。(5)喷吹燃料喷吹燃料在热能和化学能方面可以取代焦炭的作用。把单位燃料能替换焦炭的数量称为置换比。随着喷吹量的增加，置换比逐渐降低，对高炉冶炼会带来不利影响。提高置换比措施有提高风温给予热补偿、提高燃烧率、改善原料条件以及选用合适的操作制度。喷吹燃料具有“热滞后性”，即喷吹燃料进入风口后，炉温的变化要经过一段时间才能反映出来，这种炉温变化滞后于喷吹量变化的特性称为“热滞后性”。热滞后时间大约为冶炼周期的70%，热滞后性随炉容、冶炼强度、喷吹量等不同而不同。用喷吹量调节炉温时，要注意炉温的趋势，根据热滞后时间，做到早调，调剂量准确。(6)富氧鼓风富氧后能够提高冶炼强度，增加产量。富氧1%，增产4.76%，风口理论燃烧温度提高35～45℃，允许多喷煤10～15kg/t，降焦比1%，煤气发热值升高3.4%。富氧鼓风能提高风口前理论燃烧温度，有利于提高炉缸温度，补偿喷煤引起的理论燃烧温度的下降。增加鼓风含氧量，有利于改善喷吹燃料的燃烧。富氧鼓风只有在炉况顺行的情况下才能进行。在大喷吹情况下，高炉停止喷煤或大幅度减少煤量时，应及时减氧或停氧。(7)炉顶压力 一般习惯高顶压、低压差的操作方法，在风机能力全风条件
下，逐步优化为低顶压、高压差的操作方法，使得各炉料速普遍加快，产量增加。 作者：杨群江南乌镇
3 装料制度
装料制度是指炉料装入炉内时，炉料的装入顺序、装入方法、旋转溜槽倾角、料线和批重等的合理规定。选择装料制度的原则是保证煤气合理分布，充分煤气的热能和化学能，保证高炉顺行，形成“倒W”形料面。提高料线，促进边缘煤气发展；降低料线，促进中心气发展。增大批重，加重中心，疏松边缘。使用无料钟炉顶设备，实现合理布料，提高煤气中CO2利用率（煤气中CO2含量提高0.5%，可减少燃料消耗10kg/t），进而可以降低燃料消耗；还可以有效地控制煤气流的边缘发展，进而提高高炉的寿命。无料钟炉顶布料，许多企业都取得了一定经验。莱钢1号1880m3高炉对装料制度的调整经验进行了总结.主要经验是:采用大矿角、大焦角、大角差的装料制度,炉料偏析小,炉况稳定性好,煤气利用率高. 采用大矿批装料制度，使焦炭层在炉内加厚（可达300～500㎜厚），形成好的焦窗透气性，对高炉生产顺行起到良好的作用。泰钢450m3高炉为稳定炉况，提高煤气利用，上部装料制度采用较大的批重（15.4～16.0t），分装下料，正常情况下实行三环布料，开放中
心，适当抑制边缘气流,但不过分加重边缘，避免因煤气利用过高而使荒煤气温度过低影响布袋干法除尘系统正常工作。近一段时间布料制度为OO273 243 212CC243 212 175，煤气中CO2含量为19.2%左右。首钢炼铁厂2号高炉打破已有经验的束缚，大胆借鉴日本钢铁企业的成功经验，改变了一直沿用的往返式布料制度，实施了逆式布料，炉料站位由原来的30度～33度～35度～33度～30度往返循环，改为从中心开始，由29度～31度～33度～35度向边缘扩展[3]。冷钢在无料钟炉顶布料方式上取得了一定的进展，批重15～21t，2006年之前采用单环布料，无料钟炉顶的灵活布料优势没有发挥出来，料线1.8m左右，正装比例少，如料制有：10（C29O25）, 10(C28O25), 9(C29O25)1(C25O27), 8(C28O25)2(C25O27),8(C29O26)2(C25O28), 6(C29O27)4(C25O28), 6(C29O25)4(C25O27),还有其它多种演变形式。2006年下半年开始采用三环布料，料线1.4m左右，如料制有：7（OO301 283 278CC312 294 276）3（OO281 293 278CC252 274 286），6（OO322 304 286CC312 294 286）4（OO272 294 316CC272 284 296）， 10（ OO301 293 285CC323 302 28 5 ） 演变形式更是五花八样，百花齐放，百家争鸣。高炉没有装比例阀，不能控制布料圈数，一般每半批料只能布4～7圈,限制了多环布料的功效。多环布料配合中心加焦(中心加焦的比例占入炉总焦炭量的12%～18%)，这
对开放中心气流、稳定料面平台、改善煤气利用、活跃炉缸、强化冶炼发挥了较好作用。 为确定高炉装料制度和布料参数， 2007年11月26日在5号高炉开炉装料时进行有关布料参数测定，主要测量正常溜槽转速和料流开度情况下布料环数、碰撞点和堆尖位置，具体包括：矿角测35°、32°、30°、 29°、27°，焦角测35°、32°、30°、28°、26°、24°；根据布料测试结果，确定了开炉使用的矿焦角。OO301 293 285CC323 302 285 适当发展边缘，开炉比效顺行，炉喉CO2百分含量13%左右。几天后调整为料线1.4m时为OO301 293 285CC313 292 275 ， 料线2m以上时OO281 263 288CC302 284 256 ，炉喉CO2百分含量15%左右。 中小高炉边缘煤气过分发展是一个通病。如何提高煤气中CO2含量，保持高炉炉况稳定顺行，料制还在探索中，实现打开中心、稳定边缘、活跃炉缸的理想目标。3.1 无料钟布料特征(1)焦炭平台：高炉通过旋转溜槽进行多环布料，易形成一个焦炭平台，即料面由平台和漏斗组成，通过平台形式调整中心焦炭和矿石量。平台小，漏斗深，料面不稳定。平台大，漏斗浅，中心气流受抑制。(2)采用多环布料，形成数个堆尖，小粒度炉料有较宽的范围，主要集中在堆尖附近。在中心方向，由于滚动作用，大粒度居多。(3)无料钟高炉旋转滑槽布料时，料流小而面宽，布料时间长，矿石对焦炭的推移作用小，焦炭料面被改动的程度轻，平台范围内的O/C比稳定，层状比较清晰，有利于稳定边缘气流[4]。3.
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2 无料钟布料运用要求：(1)焦炭平台是根本性的，一般情况下不作调节对象；(2)高炉中间和中心的矿石在焦炭平台边缘附近落下为好；(3)漏斗内用少量的焦炭来稳定中心气流[5]。正确地选择布料的环位和每个环位上的布料份数。为减少低料线对布料的影响，无料钟按料线小于2m，2～4m，4～6m三个区间，以料流轨迹落点相同，求出对应的溜槽角。在低料线时控制落点不变，以避免炉料分布变坏。溜槽倾角如表3所示。
