陈超峰  王长纯

山西晋钢智造科技实业有限公司

摘  要：本文针对高炉生产过程中存在的稳定性差、中心气流偏弱、管道气流频发、冶强低及煤比低等问题展开深入研究。通过对生产数据的详细分析与现场实际情况的调研，精准剖析管道气流、冶强低、煤比低等问题产生的内在原因，并针对性地提出焦炭结构调整、延长出铁时间及炉内调整等一系列全面且具有可操作性的优化措施。经实际生产应用验证，这些措施显著改善了高炉生产状况，有效提升了生产效率与稳定性，为同类型高炉稳定高效运行提供了极具价值的参考。

关键词  高炉生产；管道气流；冶强低；煤比低；优化措施

一、引言

高炉作为钢铁生产流程中的核心关键设备，其运行的生产效率与稳定性对整个钢铁企业的经济效益和产品质量起着决定性作用。在实际生产过程中，高炉常常面临诸多复杂问题，这些问题严重制约着生产指标的提升，导致生产效率低下、成本增加等一系列不利影响。

2023 年上半年，晋钢 2# 高炉出现顺行状况不佳的问题，这不仅使得铁水成本持续居高不下，还对后续下道工序的生产造成较大阻碍，严重影响了企业的整体生产效益。为解决这一困境，通过专业诊断分析，制定并实施了一系列针对性的调整措施，成功扭转不利局面，实现了高炉长期稳定顺行，各项经济技术指标也得到大幅提升。本文旨在系统分析晋钢 2# 高炉生产中存在的问题，深入探讨相应的优化措施，为高炉生产的持续改进提供理论与实践支持。

表1为2023年与2024年的经济指标对比，从中可以看出，2024年各项经济指标均有较大进步。

二、存在的问题

2.1 管道气流问题

在高炉生产前期，存在中心气流不足、边缘气流过盛的现象。为改善气流分布，采取了压制边缘、引导中心的装料制度，该措施虽在一定程度上加强了中心气流，但却引发了新的问题。调整后，中心气流稳定性差，难以维持稳定状态，边缘气流也变得更加难以有效控制。

这种不稳定的气流分布致使渣皮频繁脱落，炉壁壁体温度出现大幅波动，进而导致管道气流频繁出现。管道气流的频繁发生往往伴随崩滑料、悬料等严重问题，这些问题对高炉的正常生产秩序造成严重干扰，极大地增加了高炉操作的难度。同时，由于气流的强烈冲击和高温环境的双重影响，风口小套极易被烧坏。以 2023 年上半年 2# 高炉为例，期间更换小套数量高达 39 个，这不仅增加了设备维护成本，还严重影响了高炉的连续稳定生产。

2.2 冶强低问题

由于管道气流难以彻底杜绝，高炉冶炼强度始终无法得到有效提升。2023 年上半年，工艺休风时长达到 1180min，因炉况难行而减风的时长更是高达 11165min。长时间的休风、减风操作使得高炉无法在正常工况下运行，导致高炉利用系数仅为 2.9，综合冶炼强度仅为 1.43t/m³・d，这两项指标均远低于正常生产水平，严重制约了高炉的生产效率，使得高炉产能无法充分释放。

2.3 煤比低问题

管道气流频发以及长时间的慢风操作，导致高炉负荷长期处于偏低状态。在这种情况下，高炉生产形成了焦比高、煤比低的不良结果。2023 年 1 - 6 月，平均煤比仅为 148.6Kg/tFe，与同等级别高炉的煤比水平相比存在较大差距。煤比低不仅增加了生产成本，而且不利于钢铁企业节能减排目标的实现，不符合可持续发展的要求。

三、采取的措施

3.1 焦炭结构调整

针对中心气流不强且不稳定的问题，经分析推测，焦炭热态指标无法满足高炉生产中骨架作用的要求是重要原因之一。在高炉中下部，由于焦炭强度不足，导致其粒度下降速度加快，进而使得焦窗透气性恶化，煤气流分布变得紊乱。

为解决这一问题，采取配吃 15% - 20% 的顶装焦，同时配加 25% - 30% 的高硫焦的措施。顶装焦具有较好的热态性能，能够有效增强焦炭在高炉内的骨架作用，提高焦炭的支撑能力，保证煤气上升通道的稳定性；高硫焦的加入可以在一定程度上改善焦炭的反应性，通过两者的合理搭配，在不增加成本的前提下，获得稳定的中心气流，从而提高高炉生产的稳定性。

3.2 延长出铁时间

及时排尽渣铁是高炉强化冶炼、避免炉缸堆积以及提高炉缸活跃度的必要措施，而延长出铁时间是保证出铁率的关键所在。具体实施措施如下：

3.2.1 缩短出铁间隔时间

在双场作业模式下，将铁次间隔严格控制在≤10min，尽量实现 “零间隔” 出铁。在特殊生产情况下，根据炉内实际需求组织重叠出铁，以此提高出铁效率，确保炉内渣铁能够及时排出。对于单场作业，铁次间隔控制在≤20min，保障炉内渣铁排出的及时性，维持炉缸的正常工作状态。

3.2.2 控制出铁时间

依据下料速度、批铁等数据推算理论铁量，并将出铁时间严格控制在 95±10min。当出铁时间超出这一范围时，及时对出铁组织模式进行调整，避免炉内渣铁积存，确保炉缸能够持续稳定地工作。

3.2.3 加强铁口维护

强化对铁口泥套和铁口深度的维护工作，严禁在坏泥套、浅铁口的情况下进行出铁操作。定期对铁口泥套进行检查和修复，确保其密封性和稳定性，为出铁过程提供良好的条件；同时，严格控制铁口深度，保证出铁过程的顺利进行，减少因铁口问题导致的生产异常。

3.2.4 管控耐材质量

严格管控炮泥、沟料等耐材供应厂家的产品质量，加强对耐材原材料的质量检测和生产过程的监督管理。通过严格把控耐材质量，减少断铁口、烧铁口、二次开口等情况的发生，有效降低设备故障率和维修成本，保障高炉出铁系统的稳定运行。

3.2.5 加强设备巡检

加强对炉前设备的巡点检工作，要求炉前工做到 “铁前试炮，铁后试机”。对泥炮和开口机等关键设备实施一炉一点检制度，及时发现并处理设备存在的隐患，确保设备始终处于正常运行状态，为出铁工作提供可靠的设备保障。

3.3 炉内调整

3.3.1 下部调整

采用较大风口面积，将风口面积从 0.2136m³ 提升至 0.2492m³（全部采用 φ115mm），同时积极增加风量和氧量。

下部调剂对炉缸初始煤气的径向与圆周分布起着决定性作用。通过确定适宜的风速和鼓风动能，旨在使煤气在上升过程中实现径向与圆周的均匀分布。使用较大风口面积，一方面能够满足炉缸圆周均匀进风布置的要求，另一方面适当扩大进风面积可以照顾边缘气流，使煤气分布更加合理。积极加风能够提高鼓风动能，活跃炉缸，促进炉料的顺利下降和充分反应；提高富氧率可以增加鼓风含氧浓度，在燃料比不变的条件下降低风耗，减少煤气发生量，有利于炉料下降和边缘气流稳定，从而有效提高高炉的生产效率。

3.3.2 上部调整

采用大矿批、大角度、高顶压的操作方式。大批重能够保证焦层厚度，为煤气上升提供良好的通道，使煤气能够顺利穿过炉料层；大角度可以引导中心气流，增强中心区域的透气性，改善中心区域的煤气分布；高顶压可降低煤气流速，促进间接还原反应的发展，有利于实现低硅冶炼，提高高炉的冶炼质量和效率。

上部调剂的目的是使炉料在炉喉截面上实现均匀分布，以便在炉料下降过程中能够与上升的煤气充分、密切接触，从而有利于传热传质过程的进行。无料钟炉顶的全部调剂手段，如布料起始角度、矿带宽、布料环数、焦炭带宽、矿焦综合角位差、中心加焦比例、中心漏斗深度、焦丁分加等，均可用于调整高炉径向矿焦比分布和纵向料层厚度，通过对这些参数的合理调整，实现对煤气上升阻力的有效控制，进而实现煤气流的合理分布，最终通过高炉炉顶和炉身温度场分布变化得以体现。

装料制度优化进程：采用 JK→关节流阀→JJK 的优化进程。第一步，通过调整焦矿上角度和环数，初步改善煤气分布，为后续优化奠定基础；第二步，实施定点中心加焦，利用电机控制节流阀，使溜槽在到达指定角度后进行布焦操作，实现中心布焦的精准控制，进一步强化中心气流；第三步，将 JK（焦矿）改为 JJK（焦焦矿，第二个焦为中心焦），在外环焦炭布完后，下放探尺，待料罐装中心焦后提尺放料布焦，使布料制度更加精准，煤气分布更加合理。

批重调整：逐步提升矿批重量，从 50t→55t→60t→63t，通过逐步增加矿批重量，保证焦层厚度和炉料分布的稳定性，为煤气上升创造良好条件。

角度优化：逐步加大布料角度，同时对布料环数进行优化，使中心加焦更加精准，从而使煤气上升阻力更加合理，煤气分布更加均匀。

高顶压操作：持续采用高顶压操作（＞270Kpa），在国内同等级别的高炉中属于较高水平。高顶压操作不仅能显著提升高炉的稳定性，还在多个方面对高炉生产效率的提升具有促进作用：

提高生铁产量：采用高顶压后，炉内煤气流速降低，料柱阻力损失减小，使得风压和顶压的压差降低。由于压差减小，作用于炉料的浮力相应降低，从而促进炉料下行，有利于提高生铁产量。

提高煤气利用率，降低焦比：提高顶压后，煤气体积缩小，流速降低，单位体积内的 CO 含量显著提高，为间接还原反应创造了更有利的条件，使间接还原反应得到充分发展，从而有效降低焦比，推动低碳炼铁工作的开展。

低硅冶炼：根据硅还原的反应式：SiO₂ + C = [Si] + CO 可知，当顶压提高后，CO 的分解压升高，不利于 SiO₂还原反应的进行，从而降低生铁含硅量。硅还原是吸热反应，需要消耗大量热量，低硅冶炼的实施能够进一步降低高炉燃耗。

提高节能效果：顶压提高后，可提高 BPRT 透平机输出功率，降低电动机电耗，实现节能效果的提升。

四、下一步优化的空间

4.1 降低成本

逐步降低中心焦量，同时降低顶装焦比例，在保证高炉稳定顺行的前提下，通过优化焦炭使用结构实现成本节约。

4.2 提高煤气利用率

在原料条件好转后，积极探索拉宽矿带的可行性，通过优化炉料分布，进一步提高煤气利用率，实现对各项指标的优化和降低生产消耗的目标。

4.3 结构降本

继续深入探索矿石结构和燃料结构的优化，实现经济料搭配的最优化，从而达到降低铁水成本的目的，提升企业在市场中的竞争力。

五、总结

5.1 制度调整原则

高炉上下部制度的调整需要相互协调配合，以下部调剂为基础，坚持上下部调剂相结合的调剂原则。调整效果最终将通过高炉的各项经济技术指标得以体现，因此在调整过程中需密切关注经济技术指标的变化，根据实际情况及时调整优化措施。

5.2 中心气流的重要性

中心气流的稳定对于高炉稳定顺行至关重要。在一定的原料条件下，要通过不断探索和实践，找到合适的焦炭结构，既要保证高炉能够长期稳定顺行，又要充分考虑成本因素，实现经济效益与生产稳定性的平衡。

5.3 技术探索的意义

布料矩阵的不断优化充分表明技术进步是无止境的。焦焦矿布料矩阵的成功应用，是一次积极且有益的探索，为高炉布料制度的优化提供了新的思路和方法。在未来的生产实践中，应持续开展技术研究和创新，不断提升高炉冶炼技术水平。

经过一系列的探索与实践，晋钢高炉近年来在高炉冶炼技术方面取得了显著进步，各项技术指标逐步提高，为公司实现降本增效目标做出了重要贡献。面对日益严峻的钢铁市场形势，技术人员将继续深入研究操作技术，如冶炼低品位经济料、大幅提高经济焦配比等，同时努力保持较低的燃料消耗，为经济炼铁探索新的思路和方法，推动钢铁生产技术的持续发展。

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