- 1 - 谈无料钟炉顶布料规律 刘 琦
目 录 一、前言 1 1、理想的炉况 1 2、理想的煤气分布 1 3、创造“喇叭花”形煤气曲线的方法 2 二、“大α角.大矿角”装料方法显示布料理念的变化 2 三、“大α角、大矿角”实例 3 1、莱钢1#1880m3高炉 5 2、河南济(源)钢5#450M3高炉 8 3、邯钢5#2000M3高炉 9 4、河北国丰 11 5、江西萍钢 12 6、其他不同容积高炉的装料制度 13 四、对“大α角、大矿角”布料规律的初步认识 14 - 2 -
一、前言 装料制度是高炉重要的基本操作制度之一，它与下部调剂制度相结合，决定着高炉内煤气的分布和利用水平。在一定的原料和设备条件下，与热制度、造渣制度组成高炉稳定、顺行、高产、优质、低耗、长寿的必要和充分条件。 当前，我国容积在500 M3以上的高炉基本采用无钟炉顶。300--500 M3的高炉也大部分采用此种装料设备。因此，研究无料钟炉顶的布料规律，对进一步改善高炉的运行状况，提高高炉的技术经济指标，有着重要的现实意义。本文根据近几年对一些高炉无钟炉顶布料方法的观察和亲身实践，提出一些看法，供同行参议。
1、理想的炉况 理想的装料制度，目的是创造长期稳定顺行的炉况。此种炉况应符合下述基本要求： ① 炉缸全面活跃，特别是中心。 ② 料柱透气性好，压量关系正常，透气性指数适当。 ③ 煤气利用好。 ④ 在正常的炉渣碱度下，脱S效率高。 ⑤ 接受风量，在较高冶炼强度下炉况顺行稳定，极少悬料、崩料。 ⑥ 炉壁无粘结，无过快侵蚀，风口破损少。 目前，国内许多高炉达到上述要求，长期稳定顺行。据笔者所知，首钢的4座2000-2500 M3 级高炉已接近40个月，莱钢的两座1880 M3高炉也已维持了十几个月稳定顺行。而宝钢的特大型高炉一向是稳定顺行的典范。在中型高炉中，如河北国丰的5座450 M3高炉，也能作到长期稳定顺行，并创造出很好的技术经济指标。
2、理想的煤气分布 从高炉操作角度出发，炉况长期稳定顺行必须具备理想的煤气曲线-------“喇叭花”形煤气曲线。其特点是： ① 炉喉5点CO2分析：“喇叭花”形曲线的核心是中心通畅，要求CO2曲线中心低于边缘3—5个百分点，尖峰在2—3点间。 ② 十字测温：中心温度500--600℃，边缘＞100℃。中心温度低于500℃，显示中心煤气通路不畅，并且煤气中的锌蒸汽可能凝结下沉，在炉内形成循环富集。但也不宜过高（如>650℃），形成中心过吹，使煤气利用变差，而造成炉凉。边缘温度过低时，虽然煤气利用好，但炉墙温度过低，一旦炉况波动，可能造成粘结；而且，低于100℃时，炉料和煤气中的水蒸汽可能冷凝，也对炉壁不利。 ③ 炉顶红外成像：中心明亮，有一定区域。呈“明火状”，并有一定力度。“火 - 3 -
光如炬”。 “喇叭花”形煤气曲线符合“边缘稳、中心活”的煤气分布原则。既能使煤气的热能和化学能得到充分利用，又能保持煤气的两条通路，有利于炉况稳定顺行。
3、创造“喇叭花”形煤气曲线的方法 ① 炉料。“喇叭花”形煤气曲线边缘是比较重的，要求较好的炉料条件。要求焦碳强度、特别是反应后强度较高，使料柱透气性和高炉下部透液性良好。烧结矿性能好，粉末少，还原粉化率低，在块状带保持良好的透气性；还原性好，并且含铁量较高，减少渣量。 ② 较高的风速（动能）和较长的风口。创造“喇叭花”形煤气曲线，合理的送风制度是基础。在风口前形成较长的循环区，使煤气的初始分布向中心延伸，减少中心死料柱，改善炉缸中心的透气性和透液性，对形成“下活，上稳”的格局是非常重要的。 ③ 合理的装料制度。在合理的送风制度的基础上，配合以适当的装料制度，才能在上下部调剂上组成“喇叭花”形煤气曲线的充分条件。这是本文讨论的重点。 下文主要讨论在无料钟炉顶上，采用“大α角.大矿角”装料方法，创造“喇叭花”形煤气曲线，达到高炉长期稳定顺行的有关问题。
二、“大α角.大矿角”装料方法显示布料理念的变化 “大α角.大矿角”装料方法是首钢炼铁工作者根据该厂2号高炉的实践首先提出来的。意在使用大α角的同时，特别强调增大矿角的作用。近几年国内一批高炉也在实践着这种装料方法并取得良好的经济技术指标。下面阐述笔者对“大α角.大矿角”的观察与思路。 笔者认为，“大α角.大矿角”布料方法显示了布料理念上的变化，特点是： ① 中心不是多加焦而是少加矿。传统的高炉布料方法为了打通中心通路，多采用向高炉中心多布焦碳的办法。有些高炉除正常角位外，还将10-20%的焦碳集中布向中心。但整体的矿石和焦碳角位不大，2000 M3级高炉最大角位的矿石落点与炉墙的距离往往达到1m左右，因此边缘比较发展。同时由于小角位矿石过于偏向中心，所以中心通路不理想。新的布料理念是加大α角，特别是加大α矿，使炉喉布料的矿石环带整体外移。较理想的矿石环带布在炉喉外沿“半径之半”以外。也就是所有的矿石角位分布在距炉喉中心1/2半径以外的环带内。一般最靠近中心的布矿点与炉喉中 - 4 -
心的距离达到炉喉半径的60—65%。在这种情况下，炉喉中心无矿石落点的区域，占炉喉面积的36—42%，考虑到矿石会从堆尖向中心滚落，炉喉中心没有矿石的区域可能占炉喉面积的20—25%左右。 ② 焦碳角位数多于矿石，各角位上的焦碳环数倾向于平均分配。这样更有利于在靠近炉喉边缘处形成焦碳平台，而煤气流微调靠调整不同角位的矿石环数来完成，使边缘和中心负荷的调整更为灵活、准确。 人们希望集中布向炉喉中心的焦碳起“焦坝”作用，阻挡矿石特别是球团矿流向中心。笔者认为，如果矿石环带距离中心足够远，而且球团矿主要布在边缘时，流向中心的矿石不会多。因此，当使用“大α角.大矿角”布料方法时“焦坝”的作用有限。 ③ “大α角.大矿角”意味着焦角和矿角同时加大，焦炭与矿石的分布同时向炉喉边缘外移。一般情况下，为了形成足够的边缘负荷，最大的矿角大于最大焦角一个角位（2--30），或二者同角。只有在原料条件较差的高炉上，最大焦角才大于矿角。为了使中心有足够的焦碳，在靠近炉喉中心部位没有矿石的角位上，保持1—3个焦碳角位（以下称空焦角位）。最小的焦碳角位应接近中心。 ④ “大α角.大矿角”布料方法因矿焦角位同时加大，并不会造成边缘负荷过重。一般情况下，装料制度向“大α角.大矿角”过度时期，应保持边缘负荷不变，使高炉容易接受。待中心通畅，炉况顺行得到保证后，自然会出现加重边缘的条件。 ⑤ 矿石环带应有一定宽度，表现为最大和最小矿角的角差。在一定的矿石批重下，较宽的矿石环带使矿层变薄，有利于改善料柱透气性，稳定煤气流并提高煤气利用水平。
三、“大α角、大矿角”实例 近年，不少高炉采用“大α角.大矿角”布料方法后，顺行改善，技术经济指标提高。下面就笔者亲历和收集到的信息举例说明。 在本文的叙述中，引入如下概念，统称“布料参数”用以分析装料制度的特点： L：最大矿角（α最大矿）矿石落点与炉墙的距离； l：最小矿角（α最小矿）矿石落点与炉喉中心的距离； Bi：最小矿角矿石落点与中心距离和炉喉半径之比； CH：矿角差（α矿最大-α矿最小）； K：矿石环带宽度（α矿最大与α矿最小矿石落点距离）。 Fb：边缘负荷（最大矿石角位的矿石重量与≥α矿最大的焦碳角位上的焦碳重量之比。 - 5 -
Fz:中心负荷（最小矿石角位的矿石重量与≤α矿最小的焦碳角位上的焦碳重量之比）。 B2：空焦角位比（＜α矿最小的焦碳角位上的焦碳环数与全部焦碳环数之比）。
1、莱钢1#1880m3高炉 该高炉从2005年10月开始炉况一直不佳。表现为不接受风量，且产量在3800-4200吨间徘徊，燃料比高。虽试用多种装料制度，直到2006年2月，未见根本好转。直到2006年3月3日开始试用“大α角、大矿角”布料方法。表1分4个阶段描述装料制度的变化和各阶段的布料参数，以及各阶段有代表性的技术经济指标。 - 6 -
表1 莱钢1#1880M3高炉试用“大α角、大矿角”情况 装料制度 布料参数 技术经济指标 矿批 料线 布料矩阵 L l β1 CH K Fb Fz B2 平均日产(t) 焦比 煤比 燃料比（含焦丁） (Kg) (t) (m) (m) (m) (%) 度 (m) (%) (Kg) (Kg)
基准期19-24/2-06 38 1.75 α0 37 36 345 33 29 17 1.0 2.20 56.41 5.5 0.70 2.48 1.10 41.7 4205 479 35 530
J 1 3 2 2 2 3
α0 36 34 32 305 3 3 2 2
第一阶段4-8/3-06 44 1.7 α0 395 38 365 345 32 26 18 0.59 2.40 61.54 7.5 0.91 2.20 0.94 31.3 4555 J 3 2 2 2 2 2 2 3
K 2 2 3 2 2 第二阶段18-20/3-06 41 1.7 α0 41 395 38 365 345 33 32 26 18 0.35 2.53 64.87 8.0 1.03 3.3 0.83 33.3 4773 472 64.5 551 J 2 2 2 2 2 2 2 2 2
K 2 2 2 2 2 1 第三阶段1-25/9-06 50-52 1.7 α0 445 43 41 395 38 365 35 32 26 0 2.76 70.77 9.5 1.14 19.4 0.81 35.3 5390 350 140 515 J 1 2 2 2 2 2 3 3
K 1 2 2 2 2 2 1 第四阶段25-27/2-07 48 1.7 α0 42 40 38 36 335 32 0.23 2.57 65.9 8.5 1.1 7.70 0.83 27.8 5143 344 134 512 J 3 2 2 2 2 5
K 4 3 2 2 1