汉钢1号高炉布料矩阵探索与实践

　　摘要：布料矩阵是调整高炉料制的重要手段。汉钢1号高炉通过不断探索研究高炉布料矩阵，理论与实际相结合，制定出适合目前外围条件的装料制度，保证了高炉炉况顺行，进而取得了技术经济指标的提升。

　　关键词：布料矩阵;料流轨迹;煤气利用率;高炉经济指标
 

　　1、引言

　　装料制度是高炉四大基本操作制度之一。装料制度目的是根据炉顶设备的特点和原燃料的物理性能，通过调整炉料在炉喉的分布状态与上升煤气流达到有效的配合，以实现最大限度的利用煤气热能和化学能(表1)。通过装料制度的调整，可以保持合理的操作炉型，使高炉获得高产、优质、低耗、长寿。而高炉布料矩阵的调整是调整装料制度的重要手段，通过对布料矩阵的研究，可以科学的分析布料规律，应用布料方程计算出料流轨迹，达到最合理的装料制度[1]。
 

　　2、汉钢1号高炉炉顶设备参数

　　汉钢1号高炉有效容积设计为1080m3,采用串罐式无钟炉顶系统，上料系统所有阀门全液压推动，设有自动、现场手动两种操作模式，以时间、料罐料位两种控制料流阀工作。
 

　　3、布料矩阵相关计算

　　3.1 布料轨迹理论计算

　　为科学研究布料，先根据理论计算出布料轨迹，再与实践相结合，探索最合理的布料矩阵。炉喉面积等分。根据等面积同心圆的原理，将炉喉断面11等分。

　　炉喉总面积S:

　　S=π(D/2)2=28.274m2 (1)

　　式中：D-1号高炉炉喉直径，取6m。

　　每等分环的面积S1:

　　S1=S/11-2.57m2 (2)

　　由此可计算出每环的半径及到中心的距离(表2),得出各环中心的位置。

　　3.2 布料方程

　　料在溜槽末端的速度

　　

 

　　炉料离开溜槽末端，在炉喉断面的投影：

 

 

　　炉料落在炉喉断面后，距高炉中心的实际距离，即炉料在炉喉内的具体位置：

 

　　式中：a-布料溜槽角;lo-溜槽长度，取2.5m;w

　　-溜槽转速，取0.125r/s;e-溜槽倾动距，取0.5m;h

　　-料线距溜槽垂直底部高度，h=h1+h2;h1-操作料线高度，取1.3m;h2-溜槽垂直底部到料线零点的距离，取1m;M-摩擦系数，焦炭摩擦系数取0.3,矿石摩擦系数取0.53;g-重力加速度，取0.98m/s2。

　　根据刘云彩布料方程[2],计算可出1号高炉的料流轨迹，再根据表2核对实际a角料流落点，便于结合实际做调整优化(表3)。

 

　　4、布料矩阵优化实践

　　在以前的操作中，1号高炉强调发展中心气流，中心无矿区过大。虽然形成了较强的中心气流，但不稳定，并且煤气利用不佳，造成燃料比升高。1号高炉从12月初配合送风制度开始不断调整布料矩阵(表4)。

　　4.1 第一阶段

　　由于1号高炉设计炉腹角偏大，边缘煤气流容易发展。由表3和表4可看出，调整之前，高炉布矿时最外档堆角离炉喉钢砖有25.3cm距离，距离偏大，对边缘气流的抑制不佳，生产中时常出现边缘某个方向气流过强。1号高炉通过不断摸索实践，计划将矿焦档位同时向外推一档(距炉喉钢砖距离缩小至11.6cm),使边缘炉料形成一定宽度的平台。

　　这样适当加重边缘，既可减少边缘煤气对炉墙的破坏作用，有利于高炉长寿，又可改善煤气分布，提高煤气利用率[3]。

　　12月初开始调整，将矿焦向外沿推一档，疏导中心气流，同时抑制边沿气流的发展。此阶段炉况无较大波动，但风量较之前减少，煤气利用稍有改善。

　　4.2 第二阶段

　　12月12日，取消焦炭次中心环。原本计划逐步减少中心焦比例，但由于此阶段原燃料条件出现恶化，炉况顺行不佳。主要表现出：憋压、风量不稳、崩料，为保证高炉顺行，中心焦比例加大。实践中，往往出现不可预料的情况发生(如原燃料成分波动，外围设备影响等),在这种情况下，首先应保证炉况顺行。

　　4.3 第三阶段

　　12月15日-22日，开始逐步减少中心焦炭。

　　通过第二阶段的调整，形成了较强的中心煤气流，且原燃料条件好转，于是逐步将中心焦减少至3环。

　　此阶段炉况顺行较好，从十字测温曲线看出(图1),中心气流稳定维持在400℃。此阶段炉温表现出自动上行，综合负荷多次增加。

　　4.4 第四阶段

　　12月25日之后，每日通过对煤气流变化观察，对布料矩阵进行微调，高炉各项经济指标不断上升(图2、图3)。

 

　　5、调整布料矩阵效果分析

　　汉钢1号高炉长期使用的是一级焦配加二级焦。因为焦炭质量差且成分波动大，所以煤气利用率一直偏低。

　　通过高炉布料矩阵的不断优化，1号高炉煤气分布更趋于合理，煤气利用率稳固提高(图4)。炉喉红外监控显示中心高温区域明显减小，形成稳定、较强的中心气流。从十字测温上看，边缘气流得到合理抑制，中心气流稳定;从炉身温度曲线上看，炉身温度波动小，操作炉型日趋合理。

 

　　在现有的原燃料条件下，1号通过对高炉布料矩阵的研究和实践，高炉的各项经济指标在不断提升(表5)。
 

　　6、结语

　　(1)优化布料矩阵，调整装料制度，必须理论与实践相结合，通过计算及实践总结，结合自身的特点进行实践操作。

　　(2)布料矩阵的调整，对高炉指标的提高有一定的局限性，其中受原燃料影响较大。汉钢1号高炉由于长期使用二级焦炭，因此从实践的结果来看，对煤气利用率提升效果有限，今后还需在其他方面做工作。

　　(3)在原料成分、外围条件发生变化时，应视情况调整布料矩阵及装料制度，切不可盲目追求指标。汉钢1号高炉在调整时，受原燃料变化影响，及时改变应对策略，炉况未受影响。

　　(4)布料矩阵的优化必须坚持发展中心、兼顾边沿的指导思想，促进高炉的顺行和稳定。

　　(5)汉钢1号高炉在布料矩阵的探索与实践中，取得了一定的成绩，下一步应结合自身原燃料特点，继续不断优化操作，提升各项指标。