邹庆峰

(新疆八一钢铁股份公司炼铁厂)

摘  要：文章介绍了对八钢欧冶炉运行过程中的核心创新工艺技术中心煤气流分布(CGD)的研发及在工业试验中的效果。实践表明：CGD技术可以改变竖炉煤气流分布，提升竖炉工作效率以及抑制煤气反窜，为欧冶炉的稳定高效运行提供了技术保障。

关键词：欧冶炉；CGD；煤气流分布；金属化率

八钢欧冶炉设备本体是由罗泾1#C0REX装置整体搬迁，通过工艺设计及工程改进，于2015年6月18日点火开炉。八钢欧冶炉投入运行后通过不断创新，实现了稳定运行并迅速达产和稳产，取得了显著成效。罗泾COREX一3000运行表明，其竖炉煤气流运行状况是该项技术的难点，也是八钢欧冶炉实现长期稳定运行需攻克的核心技术之一。近几年八钢欧冶炉技术团队通过对欧冶炉竖炉煤气流分布技术的研究。

1 欧冶炉与COREX炉设计指标对比

表1为欧冶炉和C一3000的设计指标。由表1可知，欧冶炉除铁水温度的控制参数相同，其它参数及指标控制都不相同。在八钢欧冶炉工程建中，从工艺技术、能耗降低、清洁生产方面进行技术升级和改造，组织并实施了31项重大技术改进，针对梳理出的罗泾COREX一3000的236项现场问题进行了改进。经过技术创新与开发，目前八钢欧冶炉已形成完整的工艺技术系统，设计指标见表1，工艺流程见图1。 

2 关于COREX炉竖炉煤气流分布的分析

罗泾COREX生产中，没气流难以穿透到竖炉中心，操作上竖炉长期采用中心加粉矿操作，过分发展边缘煤气流，以至于DRI金属化率一直偏低。为了解决这个问题，宝钢COREX-3000竖炉采用了Areal Gas Distribution技术，生产实践效果良好，但围管容易发生堵塞。

COREX预还原竖炉作为典型的填充床反应器，其内部的气流分布，压力分布直接决定了床内热能和化学能利用的好坏。因此填充床中流体流动现象将对实际生产过程有直接的指导作用。

研究认为固定床中决定压差的因素有流体速率、流体的黏度和密度、填充床的空隙率以及颗粒的尺寸、形状和表面粗糙度。也有研究认为，移动床和固定床相比，移动床其内部的气流运动情况还是存在着差别。气体通过颗粒移动床的压降与通过固定床的情况不同，它与床厚、床高之比有关，且当颗粒移动速度小于一定值时，气体通过床层的压降基本上与颗粒移动速度无关。

近年来，随着COREX工艺快速发展，科技工作者针对COREx预还原竖炉内部的气流分布进行了详细研究。

wuSL等人建立COREX竖炉二维数学模型研究不同高度、不同料面形状条件下炉内煤气速度分布和压降分布，模型同时考虑了下料管气体对炉内

气流分布的影响。模拟结果表明：竖炉内气流流线由炉墙向中心呈现“J”型分布；增加下料管中还原气体可以促进竖炉中心气流分布，此外，料面形状对竖炉上部气流分布影响明显，对下部气流分布影响不大。

周恒等人建立COREX竖炉三维数学模型研究了AGD对1#COREX及2#COREX预还原竖炉炉内煤气RTD的影响以及不同熔炼率下C0REX预还原竖炉的煤气RTD变化规律。模拟结果表明，随着AGD梁的安装，2#COREX预还原竖炉的整体时间密度分布变宽，平均停留时问变短，炉内死区体积分数增大。

徐辉、周恒等人分别建立三维C0REX竖炉三维数学模型研究了CGD管道对煤气流分布的影响。研究结果表明，安装CGD管道能够降低竖炉的整体压差，提高竖炉的整体操作压力。此外，CGD管道对煤气反窜有抑制效果，有利于炉内气流均匀分布。

上述分析研究都对填充床及竖炉内气流分布进行了详细论述，针对竖炉的CGD没有实际的工程应用经验，但这些研究成果可为八钢欧冶炉竖炉

CGD内部气流分布研究提供重要借鉴。

3 欧冶炉的竖炉CGD技术的开发

通过研究，八钢欧冶炉竖炉采用CGD(底部煤气导入)技术，旨在通过开发CGD中心疏导气流技术，降低气化炉的高温煤气反窜至竖炉底部的安全风险、同时保证竖炉煤气能够在中心分布。八钢在此基础上进行相关技术方案研究和开展工程应用。技术分析路线：通过建立三维稳态模型对欧冶炉安装CGD后的竖炉煤气流分布进行数学模拟→竖炉炉料运动的DEM数值模拟→竖炉压力场、浓度场、温度场、金属化率数值模拟斗竖炉粉尘运动行为的数值模拟的技术路线。

通过对模拟结果(图2)的总结分析对CGD工作有效性进行评估。进而提出CGD结构的关键参数。八钢技术团队确定CGD中心疏导气流方案，八钢欧冶炉竖炉CGD方案见图3。

4  竖炉煤气流分布技术应用效果

2017年欧冶炉开炉时CGD即投入使用，从运行情况来看，大约有(1~3．5)万Nm³/h的还原煤气从竖炉底部中心导人，中心煤气导人量的多少受竖炉压差的影响，压差越大，中心气流导入越多。投入运行后CGD装置对煤气利用和煤气反窜的影响，见表2。

CGD疏导煤气方式对抑制下降管煤气反窜的作用效果明显，对竖炉煤气的利用和稳定性改善也较为显著，图4为2017年6-7月金属化率的生产实绩图，因CGD堵塞后导煤气功能失效，金属化率明显大幅降低，且波动明显。CGD投用有效抑制了竖炉底部的反窜气流，悬料次数明显减少，竖炉粘接次数为零。

竖炉对金属化率的影响：金属化率作为欧冶炉和COREX炉操作的一个重要操作参数，不仅反应了竖炉炉况的顺行情况，也是整个炉况参数调剂的直接反应数据。当竖炉金属化率明显提高，竖炉炉况向好，具备进一步提产或其它参数调剂的前提条件。竖炉CGD的功效对欧冶炉金属化率也较为明显。

近几年欧冶炉通过不断开展核心技术的研究与创新，总体生产状况平稳，各项经济技术指标均得到显著的提升，取得了较好的技术成果和经济成效。2015年6月至2021年10月，欧冶炉月均产量不断提升，冶金焦比逐步降至月均124kg/t，周均最低118kg/t，燃料比月均838kg/t，铁水硅素降至0.9％以下，铁水物理热稳定，月均作业率93.94％，铁水硅稳定在0．9％以下，PT稳定。见图5。

2021年11月，指标进步突出，连续一月日产量达到4000t/d，最高达到4300t/d。月均产量最高达到9．56万t，达到了开炉后的最优的水平。

5 结束语

欧冶炉成功开发和应用竖炉CGD煤气流分布技术，促使煤气流到达竖炉中心区并均匀分布，增加了下降炉料在径向的剪切力，悬料次数减少，有效抑制了竖炉底部的煤气流反窜问题，彻底解决炉料粘结的难题。为欧冶炉创新发展增强了信心，为下一步技术研究发展指明方向。