摘  要  分析2017年2月至5月4號高爐大量配用水熄焦（平均約35%）期間，對高爐爐況、爐溫和生產(chǎn)指標(biāo)的影響，總結(jié)相應(yīng)的操作對策。

關(guān)鍵詞  水熄焦  高爐  爐況  指標(biāo)  

1  前言

“七分原料，三分操作”或“四分原料，三分操作，三分設(shè)備”高度概括了煉鐵界對原燃料質(zhì)量在高爐生產(chǎn)中地位的共識。作為料柱骨架的焦炭，其質(zhì)量對高爐順行、高效優(yōu)質(zhì)低耗長壽生產(chǎn)有較大影響。柳鋼高爐用自產(chǎn)干熄焦。2017～02末由于二號焦?fàn)t干熄爐大修改造改出水熄焦，因此4號高爐（設(shè)計(jì)爐容1 980 m3，26個風(fēng)口，2個鐵口，2008～01月投產(chǎn)，屬于中后期爐）大配比使用水熄焦，直至5月下旬才恢復(fù)全干焦生產(chǎn)。其間，4號高爐爐況反復(fù)波動、能耗指標(biāo)大幅下滑，但同時也為高爐大量配用水熄焦生產(chǎn)積累了經(jīng)驗(yàn)。本文進(jìn)行總結(jié)。

2  大量配用水熄焦對高爐的影響

2.1  對爐況的影響

4號高爐自2017～02～25開始配用水熄焦且比例較大（達(dá)30%～65%），且不穩(wěn)定，切換頻繁，3個月中水熄焦配比變動≥10%的共有9次。使用大配比水熄焦后，特別是一次性大幅增加水熄焦比例時，氣流反應(yīng)最明顯的是中心氣流變?nèi)酰瑝毫筷P(guān)系變差，即使操作制度退守及時到位，氣流和壓量關(guān)系也存在一個適應(yīng)期才能緩和順暢。檢測數(shù)據(jù)表明，二焦出水熄焦后，主要是M10明顯差化，約上升0.4%～0.6%（見圖1a）焦炭的M10（抗磨能力）變差，其物理磨損加快，比表面積增大，焦炭的化學(xué)侵蝕隨之加快，反過來加速焦炭物理侵蝕，骨架強(qiáng)度減弱，從而對煤氣的第二次與第三次分布產(chǎn)生不利影響，即降低塊狀帶和軟熔帶的透氣性，直觀表現(xiàn)為中心與邊沿兩道氣流變?nèi)酢Ｈ绻耸夭患皶r不得當(dāng)，中心氣流弱化導(dǎo)致氣流不暢，引起壓量關(guān)系緊張，氣流就會亂串，引起邊沿氣流紊亂。當(dāng)爐溫偏下限時，此情況更加突出，原因有：一是此時軟熔帶下移，煤氣受到的料柱阻力增加；二是且因中心氣流弱化導(dǎo)致軟熔帶倒V形扁平化，焦窗面積減少，煤氣在二次分布時阻力增加；三是爐溫偏下限時邊沿容易疏松發(fā)展，紊亂的氣流串到邊沿引起渣皮不穩(wěn)，破壞爐型，加劇爐溫下行，引起走料變差，最終導(dǎo)致爐況惡化。4號爐大量配用水熄焦以來，透氣性波動大（見圖 1b），氣流容易偏弱偏行（從爐頂4個方向的頂溫的標(biāo)準(zhǔn)偏差有所反映（見圖 1b）），走料不均勻，時有偏尺現(xiàn)象，邊沿不穩(wěn)定，冷卻壁面溫度與爐襯溫度頻繁波動，渣皮不穩(wěn)，2017-03出現(xiàn)3次嚴(yán)重的渣皮脫落現(xiàn)象，氣流與爐溫處于相互影響的惡性循環(huán)中，造成爐況大幅波動。3個月均出現(xiàn)不同程度的上述爐況波動。由于4號高爐已有9年多爐役，爐體老化，爐況波動加劇了冷卻壁的侵損，使用混焦以來（3～5月）共查出6塊銅冷卻板漏水，這也會加劇爐溫和氣流的波動。2017-05-14，9號風(fēng)口上方的板上16號銅板漏水嚴(yán)重，當(dāng)時發(fā)現(xiàn)銅板處從爐體內(nèi)往外冒火，銅板出水端無水，證明銅板冷卻水全部漏進(jìn)爐內(nèi)，造成爐溫下跌、走料滑尺、壓量關(guān)系惡化，燒損4個風(fēng)口小套。雖然經(jīng)過進(jìn)出水端水管反接并適當(dāng)控小進(jìn)水流量適當(dāng)控制了16號銅板漏水，但隨后休風(fēng)時發(fā)現(xiàn)9號風(fēng)口漏水多，風(fēng)口焦全部呈浸水狀。

2.2  對爐溫的影響

由于水熄焦配比較大且不穩(wěn)定，配用比例變化頻繁，依次調(diào)節(jié)焦炭負(fù)荷時把握不準(zhǔn)；另外，水熄焦來料不均勻，因此導(dǎo)致爐溫波動頻繁，時有大起大落現(xiàn)象，ω鐵水（Si）波動幅度可達(dá)0.5%，調(diào)控難度大，因此鐵水優(yōu)質(zhì)率指標(biāo)偏低（見表1）。爐溫的波動又影響著氣流分布。4號高爐在大量配用水熄焦后爐溫總體控制偏上限，且ω鐵水（Si）標(biāo)準(zhǔn)偏差明顯增大，反映了爐溫的劇烈波動，鐵水優(yōu)質(zhì)率大幅下跌。爐溫控制偏上出于兩點(diǎn)原因：一是爐況波動大，爐溫波動大，控制充沛的爐溫利于對抗?fàn)t溫的不穩(wěn)定，保證爐溫安全；二是4號高爐已有九年?duì)t役，于2017年4月爐缸側(cè)壁溫度逐步上升，及時采取了釩鈦?zhàn)o(hù)爐措施，控制偏上爐溫有利于護(hù)爐。

2.3  對指標(biāo)的影響

自2016年二季度處理爐況，至三季度恢復(fù)正常后，10月份后爐況逐步優(yōu)化，到11～12月份優(yōu)化基本到位，在此期間入爐焦炭為全干焦。為此選4號高爐2016年11～12月（全干焦生產(chǎn)）指標(biāo)作為比較的基準(zhǔn)期，選取2017年3～5月（截至5月23日）為使用水熄焦的實(shí)踐期?；鶞?zhǔn)期和實(shí)踐期的指標(biāo)見表1。大量配用水熄焦后，雖然月綜合礦石品位不斷上升，其中4月底配加廢鐵冶煉后品位更是高達(dá)60%，但月均焦炭負(fù)荷跌幅較大（約0.3）；由于透氣性差化，高爐不接受高煤比；同時，由于放開兩道氣流，煤氣利用率顯著下跌，造成焦比明顯上升、煤比下跌、燃料比上升。

3  主要對策

大量配用水熄焦后，高爐透氣性變差，不接受高煤比。為維持合理良好的料柱透氣性保證順行、爐溫，必須科學(xué)退守。

（1）焦炭負(fù)荷必須退守到位，布料制度必須調(diào)整放開兩道氣流尤其是中心氣流。4號高爐大量配用水熄焦后，初始焦炭負(fù)荷基本退夠，經(jīng)驗(yàn)值為附加焦炭量等于水熄焦配用量的12%～16%。主要根據(jù)：一是補(bǔ)充水熄焦水分當(dāng)量質(zhì)量的焦炭，水熄焦水分波動大（在4.0%～12%)，而以7.0%～9.0%居多（見圖 1a）；二是出水熄焦后，焦炭冷強(qiáng)度下降，主要是M10約上升0.4%～0.6%，而經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為M10每上升0.2%引起焦比升高7.0 kg/t；且二焦水熄焦后五焦由于生產(chǎn)原因焦炭未過篩而直接送往煉鐵，導(dǎo)致入爐焦丁量增加，粒度減小。待水熄焦配比調(diào)節(jié)反應(yīng)后，爐況順行穩(wěn)定的條件下，4號高爐車間多次試圖通過優(yōu)化布料制度提高焦炭負(fù)荷（見表），但效果持續(xù)不久，爐況差化，又得再次退守，焦負(fù)荷始終難以上攻，布料制度始終要圍繞“穩(wěn)定邊沿，打開中心；穩(wěn)定中心，照顧邊沿”16字方針來調(diào)節(jié)，布料制度維持中心加焦，礦石批重適當(dāng)縮小，爐頂壓力適當(dāng)降低，保證兩道氣流通暢（見圖 2a）。

（2）4號高爐大量配用水熄焦后，干濕轉(zhuǎn)換、水熄焦比例變化較頻繁。多次實(shí)踐表明，一次性切換水熄焦比例過大，對氣流、爐溫等爐況影響較大，而且由于焦炭水分不穩(wěn)定，焦炭負(fù)荷不好準(zhǔn)確把握，一旦調(diào)劑不足將陷入被動的操作境地。為此，采取了幾點(diǎn)措施：一是定倉使用，防止混料，利于調(diào)節(jié)；二是水熄焦放料順序，要求水熄焦處于放料順序的中間，即干焦→水熄焦→干焦；三是上料工每隔2 h測定水熄焦水分，取樣時要盡量均勻，并及時匯報給高爐工長；四是當(dāng)需要切換大配比的水熄焦時，分次間隔一定時間調(diào)節(jié)水熄焦配比。這樣，情況得到好轉(zhuǎn)。

（3）加強(qiáng)槽下篩分，堅(jiān)持每班檢查清理篩網(wǎng)。確保篩分指數(shù)在20以內(nèi)。焦丁量大時限制焦丁最大用量每批料1700 kg。

（4）在以上基礎(chǔ)上，下部調(diào)劑造成合理的初始煤氣流分布活躍爐缸。在保證合理壓量關(guān)系的前提下，保證一定的風(fēng)量以維持足夠的鼓風(fēng)動能，活躍爐缸；需提高產(chǎn)量時適當(dāng)以氧代風(fēng)，控制壓量關(guān)系在合理范圍內(nèi)。實(shí)踐證明，提高4號高爐鼓風(fēng)動能后（122→142 kJ/s），爐缸保持了較好的活躍度，表現(xiàn)為爐缸爐底中心溫度、爐缸活躍指數(shù)均維持在較良好的水平（見圖 2b）。

（5）保證充沛的爐溫。配用水熄焦前，可以維持4號高爐的ω鐵水（Si）在0.5%左右，但是大量配用水熄焦后，偏下限的爐溫不能維持多久，幾個班或者1～3天后往往出現(xiàn)爐況差化。大量配用水熄焦后，兩道氣流的穩(wěn)定性已經(jīng)下降，如果維持偏下限爐溫，軟熔帶位置和形狀隨之發(fā)生改變，加劇氣流偏行，尤其是邊沿氣流疏松，很容易引起操作爐型發(fā)生不利變化，反過來加劇氣流紊亂、爐溫失控，最終惡化爐況。因此，大量配用水熄焦后，控制偏上限的爐溫是最佳選擇。另外，由于4號高爐已有九年?duì)t役，爐缸受到若干程度的侵蝕，表現(xiàn)出爐缸側(cè)壁溫度逐步升高；同時，大量用水熄焦后，制度適當(dāng)松邊，邊沿氣流沖刷加快爐缸側(cè)壁溫度上升。為保證爐缸安全，于4月初采用釩鈦礦護(hù)爐，也要求適當(dāng)控高鐵水硅鈦含量。

4  結(jié)語

通過以上系列制度協(xié)作、科學(xué)進(jìn)退，在大量配用水熄焦后4號高爐總體上保持穩(wěn)定順行，休慢風(fēng)率控制在較低水平，沒有出現(xiàn)懸料、爐缸堆積等嚴(yán)重失常爐況，雖然焦比、燃料比等能耗指標(biāo)下滑，但產(chǎn)量指標(biāo)仍然保持了較好水平。根據(jù)基準(zhǔn)期和水熄焦配用期的原燃料質(zhì)量、操作參數(shù)等影響焦比的相關(guān)因素，對水熄焦使用期的焦比進(jìn)行了校正計(jì)算（見表4），使用水熄焦期的校正焦比相比基準(zhǔn)期降低了2.4 kg/t，反映了在使用水熄焦期間在4號高爐操作制度上調(diào)節(jié)到位，積極優(yōu)化發(fā)揮潛力。并有如下結(jié)論：

（1）4號高爐配用30%～65%的水熄焦后，能耗指標(biāo)顯著下滑，其中焦炭負(fù)荷降低0.31，煤比下降12 kg/t，焦比、燃料比分別上升21 kg/t、11 kg/t，但產(chǎn)量仍然可以維持高位；

（2）大量配用水熄焦后，為保證爐況穩(wěn)定順行，焦炭負(fù)荷要及時科學(xué)退守到位，經(jīng)驗(yàn)值為加焦量為水熄焦配用量的15%～20%；上部調(diào)劑維持兩道氣流尤其是中心氣流，下部調(diào)劑要保持足夠的鼓風(fēng)動能活躍爐缸，爐溫要控制上限；當(dāng)需要大配比切換水熄焦時，最好分次間隔時間調(diào)節(jié)；

（3）通過對4號高爐在水熄焦配用期相對基準(zhǔn)期的校正焦比計(jì)算，結(jié)果表明水熄焦期校正焦比相比基準(zhǔn)期降低了2.4 kg/t，反映出水熄焦期4號高爐在操作制度上調(diào)節(jié)積極到位、盡量優(yōu)化發(fā)揮潛力。