杨紫麟 王才进 全建 果成龙
（柳钢炼铁总厂）
摘 要 当前钢铁企业面临严峻的降耗增效挑战，对高炉炼铁技术创新和管理优化的发展提出了更高的要求。柳钢4号炉采取了高炉高风温、高富氧大喷煤、精益管理和炉料结构优化等方式进行实践，特别是在成本最优生产模式下，零球比的技术应用，进一步降低了生产消耗及成本，同时，不断优化高炉技术指标，为高炉降本增效、提质降耗和实现可持续发展提供重要保障。
关键词 高炉 零球比 煤比 精益管理 操作制度
1 前言
柳钢4号高炉（2 000 m3）设有2个铁口、28个风口，2022年9月投产。开炉以来，通过技术创新和管理优化，4号高炉2022年平均燃料比为492kg/t，经济技术指标长期位列全国钢铁行业前列，荣获2022年全国优胜炉称号。但是，煤比、风温、富氧率等指标仍有较大提升空间，高炉降耗提效的潜力较大。为此，炼铁总厂组织探索更为有效的策略和技术手段以进一步降耗增效。2022年～2024年，在最优成本生产模式下，采用零球比、提块矿以降低生产成本，4号高炉吨铁成本下降约47.9元；同时，应用高风温技术、高富氧大喷煤技术以及加强精益管理，在入炉品位下降的条件下，高炉经济技术指标不断优化，日产量稳定在6200t，风温从1165℃提升至1221℃，吨铁风耗从从1244.15m3/t降低至1121.87m3/t，富氧率从1.97%提升至4.65%，煤比从147 kg/t提升至172kg/t，焦比从325kg/t下降至307kg/t。本文，4号高炉降本增效、提质降耗的措施。
2 主要措施
2.1 调整炉料结构
2024年，在炉况顺行情况下，对4号高炉炉料结构实施逐步向零球比调整（见图1）。上半年，炉料结构基本为：72.5%烧结矿+14.5%球团矿+13%块矿，球团量最高用至18%。下半年逐步降低球团用量，10月份基本实现零球比，块矿用量在20%以上。
按吨铁矿耗折算，生产1吨生铁消耗的块矿量是球团的1.07倍（见表1）。4号高炉块矿由14%的屯秋矿和86%的澳大利亚矿构成，提块降球1%的成本差=1%块矿成本-1%球团成本。生产1吨生铁消耗的烧结矿是球团的1.138倍（见表1），降球提烧1%的成本差=1%块矿成本-1%球团成本。零球比后，4号炉炉料结构基本为78%烧结矿+22%块矿，吨铁节省总成本=块矿比例提高值×提块降球1%成本差+烧结比例提高值×降球提烧1%的成本差（见表2）。
2.2 高风温技术
达产后，4号高炉风温从1165℃逐步提升至1200℃。2024年初，再次将风温稳定提升在1215℃以上，通过增加入炉热量以代替部分焦炭燃烧热。实践表明，温度在1100℃～1250℃，每提高风温100℃可以降低焦比10～15kg/t，提高风温可以显著降低燃料消耗和生产成本。另外，提高风温能提高风口前理论燃烧温度，使炉缸热量充沛，有利于提高煤粉燃烧率，为进一步提高煤比降低焦比提供了基础。因此认为，高风温是高炉实现大喷煤操作的关键技术，是降低高炉生产成本的重要技术途径。
4号高炉配有4座顶燃式高效格子砖热风炉，应用煤气、助燃空气双预热系统，回收热风炉烟气余热，降低烧炉所需煤气量的同时，可有效提高热风炉拱顶温度，解决了煤气利用率向好带来的低热值煤气烧炉效率低的现状；此外，不断优化4号高炉热风炉操作工艺，设定合理的煤气、助燃空气比例，可提高煤气燃烧效率；并横切，采用“两烧两送”工作模式，操作上减少混风开度，长期维持混风阀开度在9%以下，可充分使用风温。
2.3 高富氧大喷煤技术
高富氧大喷煤技术放大了富氧和喷煤互补效果，能在很大程度上节焦降本。首先，高富氧后能够增加理论燃烧温度，对喷煤进行一定的热补偿，维持高炉炉缸热量的充沛，在高温下，鼓风中氧的扩散能力增强，可以增加煤粉燃烧效率，降低未燃煤粉量进而提高煤比；其次，高富氧可降低鼓风中N2含量，降低风口前碳素燃烧所消耗的鼓风量，减少炉缸煤气生成量，进而降低炉腹煤气量，降低煤气流速，使吨铁风耗从1 200 m3/t降至最低（1 064 m3/t），降低鼓风动能消耗，节约生产成本；同时，在大喷煤条件下，大富氧可改善高炉透气性也是维持炉况顺行的根本措施。
2024年，4号高炉富氧量从14000m3/h，提升至19000m3/h，富氧率从最低2.86%提升至4.99%，煤比从150 kg/t提升至184kg/t，焦比下降约10kg/t，但是燃料比上升了16kg/t。这种局面，一方面是在成本最优生产模式下，炉料结构的改变引起入炉综合品位大幅下降，另一方面是高炉产量提升较大，虽然燃料比稍有上升，但是上升幅度不大，且焦炭资源相对短缺，焦炭价格远高于煤粉，提煤降焦对企业长期发展具有战略意义。下一步，应继续贯彻“精风、精料”的技术理念，提高鼓风质量，应用高风温、大富氧、脱湿等综合手段调整，提高煤粉燃烧率和置换比，结合上下部调节，提高煤气利用率。
2.4 优化高炉操作制度
大喷煤条件下，高炉操作难度增加。喷煤量不断提高，一方面，增加了炉腹煤气量，扩大风口回旋区，使理论燃烧温度下降，炉缸热量需要采取提高风温或富氧鼓风的措施给予补偿；另一方面，增高了高炉料柱压差，会导致高炉透气性变差。因此，必须采取合理的高炉操作制度，使上下部调剂相适应，以保证高炉大喷煤条件下的高炉稳定顺行[5]。在炉况顺行、炉温充沛条件下优先扩大4号高炉矿批，再进行加负荷操作，将矿石批重从年初的56 t逐步稳定扩到了67 t，布料矩阵从O35.5333.5331.52 292 31.51↓C37.9435. 9332.9329.92103 25.91↓调整到O39.7337.7335.7333.3230.3333.31↓C40437.73 34.7231.5127.519331.51↓，增加了矿石、焦炭的布料档位，拉宽了布料平台，并逐步向同角差方向优化，料线由1.5 m改至1.3 m，优化后两道煤气流分布良好，边缘煤气均匀，中心气流集中，实现了在高产下，煤比大幅提高，焦比降低，燃料比指标维持在行业前列的目标。
2.5 精益管理
高炉生产是持续、动态的过程。在4号高炉车间全面贯彻落实全员精益管理方针，取得了一定的降耗增效成果。实施班组劳动竞赛细化成本指标，开展班组“微创新”“小发明”等活动，比如，改造液压炮油管，取消液压炮的雾化打水，在保证油管使用寿命的同时，优化了炉前出铁节奏，并提高了修旧利废率，使炉前辅材消耗明显下降。自主研发应用了基于干法除尘的高炉均压煤气放散全回收技术，实现高炉炉顶均压煤气全回收，年回收效益约400万元。
全员积极开展现场“5S”管理，打造“清洁、整齐、有序、安全”的高炉炉前作业环境，对炉前物料、工具进行定置摆放，划分明确的区域标识，确保现场作业通道畅通无阻，提高安全生产效率；推行炉内操作精细化、数据化，加强对原燃料底线指标的把控，规范取样，加强筛分，特别是在槽下块矿仓增设筛网，在块矿用量提升的情况下减少入炉粉末量，三班贯彻执行操作方针，操作调剂做到早动、小动、少动，稳定控制炉温，确保高炉长期稳定顺行。
3 结语
最优成本生产模式下实施的4号高炉零球比技术措施，达到了低燃料比条件下提煤降焦的目的，是降本增效的有效手段。
（1）提煤降焦在一定程度上会引起燃料比上升，可以采取高风温、高富氧提升煤粉燃烧率和置换比，以及优化高炉操作制度，提升煤气利用率等措施来应对，在炉况稳定顺行并不显著增加燃料消耗的基础上实现综合降本。
（2）提高煤比并降低焦比是实现低碳炼铁的重要途径之一，在低燃料比水平下，努力提高喷煤量乃是当今高炉炼铁技术的核心发展目标。
（3）精益管理提高了块矿筛分率，实现了液压炮油管零打水、并创新性应用了高炉均压煤气放散全回收技术，为高炉提高技术经济指标、持续降耗挖潜、提质增效提供了重要保障。
参考文献
［1］ 周传典．高炉炼铁生产技术手册［M］．北京:冶金工业出版社，2002:1－10．
［2］ 马金芳，龚卫民，赵满祥．首钢迁钢1号高炉喷煤降焦实践［J］炼铁，2007，26(6):20－24．
［3］ 马金芳，万雷，贾国利．迁钢２号高炉高风温技术实践［Ｊ］．钢铁，２０１１，４６（６）：２６．
［4］ 沙永志．高富氧大喷煤技术分析［Ｊ］．炼铁，２００６，２５（６）：１９．
［5］ 张福明．高风温低燃料比高炉冶炼工艺技术的发展前景［Ｊ］．中国冶金，２０１3，２2（2）：1-７．
