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濟鋼1750m3高爐高產低耗低成本冶煉實踐

時間:2019-06-19 14:26來源:山東鋼鐵濟鋼集團有限公 作者:李丙來 點擊:
  • 摘  要  2016年以來濟鋼煉鐵廠1750m3高爐以高產、低耗、低成本冶煉的技術路線為核心,以完全成本低于國內行業平均水平為目標,全力提升高爐產量,拉動系統提速提效,實現了鐵前系統的高效運行,也為鋼軋產線的高效率、滿負荷運行打下了堅實基礎。同時以內部市場化和轉型提升為抓手,打造精益生產模式,全廠各區域、各專業全力為高爐順行創造條件,實現了成本和指標的較大進步,多項指標創歷史最好水平。

    關鍵詞  高產  低耗  低成本  低鎂鋁比  可靠性管理  平臺漏斗  技術路線  內部市場化  


    1  概況

    2016年山鋼及濟鋼集團給煉鐵廠下達了624萬的生鐵產量計劃。按照正常產量水平需要開2#1750m3高爐4個月才能完成計劃,但是如果開2#爐,需要外購焦炭和降低燒結比例,煉鐵廠的噸鐵成本將大幅度上升。煉鐵廠通過對鐵前系統綜合產能平衡和成本測算,對2016年技術路線進行了修改,決定通過現有兩座1750m3高爐和一座3200m3高爐大幅度提產,用全年三座高爐的提產來彌補2#1750m3高爐4個月的產量,實施2+1的生產模式,通過大幅度提高在線生產三座高爐的產量,全力降低鐵前系統綜合成本,按照1750m3高爐單爐座產量5000t/d,3200m3高爐產量8500t/d,日產量1.85萬噸組織生產

    為了完成該生產組織目標,全廠上下牢固樹立爐況順行穩定為高爐操作管理第一要務的思想,強化保高爐的意識,任何影響爐況穩定順行的因素必須進行充分評估,及時采取措施進行應對。燒結配礦、焦炭配煤、高爐爐料結構等任何工藝路線的調整和降成本措施,必須服從于1.85萬噸生鐵產能、高爐長期穩定順行的核心目標。焦炭配煤工作重心轉移為“維持焦炭質量不發生大的變化,為高爐提升產能、優化指標進行條件支撐”。爐況管理要有底線,以此為核心強化對科室和車間的專項考核和管理。

    2  1750m3高爐高產低耗低成本冶煉條件的確定和實施的可行性

    (1)通過國內1750~1800m3高爐的對標、濟鋼1750m3高爐開爐以來的自身歷史數據對標,結合冶煉條件的設定,綜合入爐品位57.5%,(Al2O3)≤18.0%,燒結品位55.5%,爐料結構76%燒結+6%球團+18%塊礦,入爐堿負荷<3.0kg/t、鋅負荷<0.5kg/t/硫負荷<5.0kg/t,在基于全廠計劃日產1.85萬噸生鐵的前提下,1750m3高爐日產5000t/d,燃料比520-525kg/t煤比<150kg/t的設定目標具有可行性。

    (2)通過產能平衡,在基于全廠計劃日產1.85萬噸生鐵的前提下,焦炭、燒結產能基本能夠滿足鐵前系統的產能平衡,能夠實現鐵前成本最低、效益最大化。

    (3)為了實現1750m3高爐完成既定目標,必須以工藝技術路線為引領,以市場為導向,以成本為核心,以深化高爐強化冶煉水平,實現“大風量操作、平臺漏斗布料、大礦批冶煉、低鎂鋁比操作”等技術突破為手段,拉動系統提速提效。

    3  1750m3高爐高產低耗低成本冶煉技術體系的實施

    3.1  送風制度的突破,實現了大風量、低鎂鋁比操作

    (1)提堿度、提品位、降渣比,支撐大風量、低鎂鋁比(0.45-0.48)操作

    濟鋼高爐2014-2015年的冶煉實踐證明,高(Al2O3)與高渣比不能同時存在,兩者只能存在一個,否則易造成風口區、爐腹及爐腰粘結,對縮小爐缸中心死焦堆、提升爐缸整體活性是一個巨大的障礙,同時對軟熔帶的透氣透液性產生巨大的阻力,制約整體風量的上升。所以必須消除高渣比,提升品位、適應高(Al2O3)、低鎂鋁比。

    圍繞2016年設定品位57.5%,(Al2O3)≤18.0%的基礎冶煉條件,1750m3高爐自2016年1月份開始降低鎂鋁比操作。高爐取消蛇紋石等輔料的同時,燒結MgO由1月份的2.6%逐月降低至3月份的2.0%,渣中鎂鋁比由2016年的0.6,分三個月逐月降至0.45-0.48控制。與此同時,爐渣堿度由1.2-1.23逐步提升至1.25-1.27,始終控制四元堿度在0.97~0.98。

    (2)優化焦炭配煤、燒結配礦,穩定焦炭質量,提升燒結品位,支撐大風量、低鎂鋁比操作。

    圍繞大風量操作及高爐產能的提升,為了給高爐提供支撐,搗固焦優化配煤結構,其中焦煤配比固定12%-15%區間。頂裝焦配煤中焦煤配比45%,焦煤+肥煤兩種強粘結性煤種始終控制60%,穩定頂裝焦CSR。

    圍繞大風量操作及高爐產能的提升,為了給高爐提供支撐,燒結配礦以提升燒結品位,規避爐渣(Al2O3)≥18.0%為核心。優化配礦,穩定燒結高溫冶金性能,其中120 m2、320m2燒結礦的品位由2016年的55.0%逐步提升至56.0%以上的水平,為綜合品位的提升奠定了基礎。

    (3)優化送風制度,縮短風口長度,適當擴大進風面積,消除了高(Al2O3)條件下風口區、爐腹及爐腰粘結的制約瓶頸,為增加風量、增大爐缸工作截面積提供了有力條件。

    自2015年下半年開始,擴大風口進風面積,杜絕長期堵風口操作。縮短風口長度至有效長度380-400mm,淘汰有效長度450mm的風口,適應高(Al2O3)、低鎂鋁比操作,穩定操作爐型,規避爐腹、爐腰粘結,擴大爐缸工作容積,為增加風量提供了下部基礎。2016年進風面積由2015年的0.267m2擴大至0.275 m2,3#1750m3高爐以長度600mm(有效長度400mm)為主,兼顧爐缸側壁溫度偏高的區域,配加4個長度650mm(有效長度450mm)。1#1750m3高爐以長度580mm的風口為主,配加少量600mm的風口。

    (4)為了充分挖掘風機潛力,配合能動廠、裝備部,煉鐵廠從高爐實際出發,3月份重新匹配各項操作參數,制定了提風量、提風壓、提頂壓技術推進方案,同時對兩座1750m3高爐的頂壓保護進行了重新設定,逐步按計劃實施。2016年3月份開始聯合能動廠,相繼在兩座1750m3高爐成功實施了恒壓無波動換爐技術操作。

    (5)提升富氧率及頂壓水平,抑制硅的還原,實施低硅、低鎂鋁比、高堿、高熱操作,緩解了高(Al2O3)冶煉的諸多弊端 

    提升富氧率水平,在使高溫區下移的同時,煤氣中一氧化碳分壓Pco升高,抑制了硅的還原。提升頂壓水平,使爐內煤氣中Pco值升高,可抑制硅的還原。在兩項措施的配合下,實施低硅、低鎂鋁比、高堿、高熱操作。

    配合高產能的實施,1750m3高爐富氧率達到4.0~4.5%,相比2015年提高2.0%。為了緩解高富氧、高風溫致使理論燃燒溫度上升造成的高爐操作壓差上升的弊端,自3月份開始兩個1750m3高爐嘗試提升頂壓水平,高爐頂壓逐步提升至220-225kPa,同時達到了降低煤氣流速、提升煤氣利用率的目的。

    3.2  上部操作制度的突破,實現大礦批、平臺漏斗布料操作

    (1)1750m3高爐布料矩陣自2008年以來一直使用中心加焦布料模式,2015年10月份1#1750m3高爐實施取消中心加焦布料模式攻關。經過3個月的探索和實踐,成功實現了“平臺穩定邊緣、漏斗開放中心”的不帶中心加焦布料矩陣,礦批由45t擴大到55~60t,最大布料角度由40°增加到43.5°,實施大礦批、大角度、窄平臺+深漏斗布料操作。逐步解決了3#鐵口投用后渣處理和除塵的限制瓶頸,穩定了180°鐵口出鐵方式,進一步改善了爐缸狀態,操作爐型達到了前所未有的長期穩定。

    (2)從3#1750m3高爐爐缸側壁局部侵蝕、90°鐵口夾角、局部氣流難以控制的實際出發,3#高爐上部料制與1#1750m3高爐實施差異化管理,實施寬平臺+淺漏斗的中心加焦的布料模式。堅持“大礦批,厚焦層,穩氣流,上風量”的高爐操作技術路線,爐況高效穩定運行,高爐生產步入良性循環,礦批由原來的45t t擴大到55~60t,提高了煤氣利用率。 

    (3)1750m3高爐隨大風量、大礦批、平臺漏斗、低鎂鋁比技術突破的相繼實現,爐缸中心活性提升,死焦堆縮小,同時徑向礦焦比分布合理,爐缸側壁溫度受到抑制,鐵次下降至12次。

    3.3  以“高比例燒結、高比例塊礦、低燒結MgO、低鎂鋁比操作”為基礎,優化爐料結構,大幅度降低爐料成本,打造降成本新優勢

    (1)根據塊礦、球團、燒結的高溫冶金性能和對料柱透氣性的影響,合理搭配非主流和主流塊礦的結構比例,減少高價位的球團礦,提高燒結配比,降低爐料成本。2016年通過降低燒結堿度(1.80~1.85)、降低燒結MgO,逐步提升燒結配比和塊礦配比,大幅度減少高價球團的用量,取消高爐輔料,燒結比例由原來的75%左右提高到80%以上,球團比例控制0~3%,塊礦比例17-20%,降低了噸鐵成本。

    (2)利用球團烘干機及新建配套設施烘干塊礦的整套工藝流程,自主完成方案設計及優化,在項目方案的創新性和獨立性上,實現了塊礦烘干系統優化改造。解決了塊礦含水量高、含粉量較高無法直接過篩入爐的問題,避免了塊礦多次加工處理過程,為提高塊礦比例、優化爐料結構,大幅度降低了煉鐵生產成本,對爐況長期穩定順行提供強有力的支撐。

    3.4  綜合焦炭質量的穩定、高冶強冶煉的同時規避高煤比操作≤150kg/t,對風口區及爐缸焦炭質量的穩定和改善具有重大作用。

    4  深入推進可靠性管理,為高產低耗提供支撐

    通過推進制度改革,從源頭管控原燃料質量,強化篩分和設備點檢等方面,科學化保障高爐穩定順行,為高產低耗做好保障。

    4.1  推進體制改革,為高效低耗提供體制保障

    (1)實施爐長負責制

    實施爐長負責制,實現爐長責任和權利的對等,讓爐長有充分的管轄權,廠部領導、專業科室為高爐消除生產運行障礙,提供好保障。 

    (2)推行內部市場化預算管理

    實行內部市場化預算管理,把握目標消耗管控,內部開展勞動競賽,提升全員工作熱情和工作質量,并加強同工序消耗對標組織管控,找出不足,挖掘潛力。

    4.2  強化原燃料質量可靠性管理,為高效低耗提供工序保障

    強化原燃料可靠性管理及原燃料質量稽查力度,是高爐實現高產低耗冶煉的基礎,此方面的管理跟不上,就無法談及高爐穩定,更無法談及實現高產低耗的問題。

    (1)注重原燃料質量跟蹤

    加強鐵前系統溝通,共享鐵前原燃料質量信息,有效的確保原燃料質量的源頭管控,出現異常情況,及時預警,操作者對操作制度做出相應的調整,防止爐況出現大的波動。

    (2)加強槽下振篩管理

    定期對各高爐槽下振篩的T/H值進行測定,假如發現T/H值超過正常值,及時給予調整控制,同時對入爐的燒結、球團中<5mm粉末進行測定,實施動態管理。

    4.3  優化探索設備管理運行模式,為高產低耗提供穩定設備保障

    建立以高爐為中心的長周期、大計劃檢修模式。量化管理職責,自主管理與專業督察結合,實施全員設備管理,提升系統設備保障能力,保證設備完好率和降低休風率,尤其是杜絕非計劃休風,為爐況穩定、高產低耗提供了有力支撐。

    4.4  強化崗位工藝操作點檢,不斷提高內部可靠管理精準水平

    強化崗位工藝操作點檢,是高爐車間精準管理的重要內容。

    (1)加強冷卻體系管理

    加強冷卻體系點檢管理,實踐中嚴格控制各種冷卻參數,監控好爐體熱負荷,同時建立爐體各段冷卻壁溫度預警機制,制定各段冷卻壁溫度的可允許操作范圍。

    (2)強化爐前操作管理

    高爐一旦出鐵不及時或渣鐵排放不凈,產生憋鐵,易造成爐內氣流發生變化,從而影響高爐的穩定順行。高爐內部加強鐵口的維護,為穩定出鐵速度、及時排凈渣鐵創造了條件。

    4.5  強化爐況管控,建立日常爐況運行管理機制,通過實行日運行分析管理,統一思想,明確思路,并強化執行力考核;利用高爐趨勢化管理的方法來發現問題并及時給予預防性的解決;確保爐況零失常,為高效低耗打好基礎

    5  降低能源及制造費用

    5.1  對能源流分析,挖潛不足,建立經濟運行模式

    對工序進行能源流分析,對不足項制定有效措施,進行挖潛。依據生產實際情況,對各種能源、介質的使用進行充分斟酌,建立了經濟運行模式,對能源介質的使用進行合理優化,既要合理配置保障生產,又不造成浪費。

    5.2  強化費用管控,不斷降低制造成本

    嚴格控制日常耐火材料的消耗;強化易耗件管理,進行修舊利廢;對備品備件及直耗材消耗等進行分解,使員工成本意識明顯增強。

    6  1750m3高爐高產低耗低成本冶煉技術實施效果

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    (1)2016年1750m3高爐各項技術經濟指標取得了2003年開爐以來歷史性的突破,其中利用系數、燃料比、焦比、綜合焦比都創造了開爐以來的最好指標,煤比也達到了2013年以來的最高水平,綜合各項指標獲得了巨大的技術進步.2004年~2017年利用系數、燃料比、鎂鋁比及生鐵含硅量的變化趨勢見圖1、圖2.

    2016年通過該技術的實施,高爐爐況運行質量顯著提升。根據冶金交流中心2016年累計對標數據,全國在線生產的1750-1800m3高爐總計22座(剔除特殊礦冶煉高爐),濟鋼在22座高爐中爐渣Al2O3最高17.75%,排名22位;綜合品位57.2%,排名14位。在這種原料條件下,濟鋼1750m3高爐利用系數2.877t/m3d(產量5034t/d),排名第二(其中2016年1#1750m3高爐利用系數高達2.91t/m3d,全國第一,截止2017年一季度,利用系數3.012.877t/m3d,仍是排名第一的水平.);綜合焦比476kg/t,排名第四;實現了高產、低耗、低成本的目標控制。2016年至2017年一季度技術經濟指標及操作參數情況見表1。

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    (2)2016年濟鋼煉鐵廠通過1750m3高爐高產低耗低成本技術體系的綜合實施,因燃料比降低獲得的效益(剔除綜合品位上升的影響)、鐵水超產降低煉鐵固定費用帶來的效益、高爐低鎂鋁比操作降低燒結鎂質熔劑帶來的效益,三項疊加,1750m3高爐高產低耗低成本技術實施后,煉鐵廠合計實現落袋效益1.16億元。

    7  結語

    (1)高爐高產低耗冶煉,可靠性管理,優良穩定的原燃料條件支撐是置關重要的。

    (2)完善的爐況管理機制,確保爐況穩定順行,是高爐高產低耗的基礎條件。

    (3)敢于打破傳統觀念,大膽嘗試和突破,充分利用和優化現有技術條件, 實現“大風量、平臺漏斗布料、大礦批、低鎂鋁比、低硅冶煉”,是實現高產低耗的有效措施。

    (4)高產低耗是系統性問題,追求系統成本較低化,不要忽視能源動力、制造費用等管控。

    (責任編輯:zgltw)
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