摘  要  2017年10月以來(lái)宣鋼2#高爐熱風(fēng)爐持續(xù)惡化，雙預(yù)熱退出熱風(fēng)爐系統(tǒng)，送風(fēng)溫度大幅下降，本文分析了熱風(fēng)溫度下降的原因。在低風(fēng)溫條件下，研究高爐操作制度，優(yōu)化送風(fēng)參數(shù)，調(diào)整上部裝料制度，實(shí)現(xiàn)了高爐穩(wěn)定順行，指標(biāo)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞  高爐  熱風(fēng)爐  低風(fēng)溫  操作制度研究

1  前言

河鋼集團(tuán)宣鋼公司2#2500m3高爐自2010年9月建成投產(chǎn)，配備使用3座改進(jìn)型高溫內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，預(yù)留第四座熱風(fēng)爐位置，使用單一高爐煤氣作為燃燒介質(zhì)，19孔高效格子磚，配置高溫板式預(yù)熱器。熱風(fēng)爐采用雙預(yù)熱裝置，設(shè)置高溫?zé)煔?高溫燃燒爐+板式空氣、煤氣雙預(yù)熱裝置。高爐煤氣利用熱風(fēng)爐廢煙氣，通過(guò)板式換熱器預(yù)熱到180～200℃；助燃空氣利用熱風(fēng)爐廢煙氣和燃燒爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓ㄟ^(guò)板式換熱器預(yù)熱到450～500℃，達(dá)到高風(fēng)溫要求的拱頂溫度。熱風(fēng)爐球頂溫度1400℃，煙道溫度<350℃，高爐煤氣壓力＞7kPa，凈高爐煤氣含塵量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)≯10mg/m3，助燃空氣壓力＞7kPa，確保在燃燒全高爐煤氣的條件下實(shí)現(xiàn)1250℃高風(fēng)溫的目標(biāo)。熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是懸鏈線形拱頂，“眼睛”型燃燒室，采用組合磚及高溫耐磨剛玉澆注料結(jié)構(gòu)自立式隔墻，內(nèi)襯設(shè)置合理的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)和膨脹結(jié)構(gòu)，矩型陶瓷燃燒器。熱風(fēng)爐主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

2  熱風(fēng)爐風(fēng)溫下降原因分析

2#高爐開(kāi)爐后，熱風(fēng)爐初期使用煤氣量單爐在100000 Nm3/h ~120000Nm3/h，空氣量90000 Nm3/h左右，在煤氣壓力定8Kpa時(shí)煤氣調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，熱風(fēng)爐能夠提供較高的風(fēng)溫。2016年6月公司轉(zhuǎn)爐煤氣有富余量，考慮全公司煤氣平衡，減少煤氣放散，2#高爐熱風(fēng)爐開(kāi)始配加轉(zhuǎn)爐煤氣10000Nm3/h左右。配加轉(zhuǎn)爐煤氣后，風(fēng)溫呈下降趨勢(shì)，此時(shí)風(fēng)溫1060℃~1100℃，基本上能滿(mǎn)足高爐生產(chǎn)要求，2017年9月份后，熱風(fēng)溫度顯著下降，冬季時(shí)風(fēng)溫只有950℃~1000℃，對(duì)高爐操作影響較大。開(kāi)爐后熱風(fēng)溫度見(jiàn)表1。

分析熱風(fēng)溫度下降的原因：

（1）2017年10月熱風(fēng)爐因煤氣換熱器因換熱板之間積滿(mǎn)灰塵、腐蝕，換熱效率下降，不能正常工作，退出熱風(fēng)爐系統(tǒng)后，熱風(fēng)溫度熱風(fēng)溫度呈下降趨勢(shì)。造成換熱器積灰、腐蝕的原因是轉(zhuǎn)爐煤氣含塵較高，轉(zhuǎn)爐煤氣回收標(biāo)準(zhǔn)是含塵≤30mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高爐煤氣低于10mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)。換熱器損壞情況見(jiàn)圖1。

（2）轉(zhuǎn)爐煤氣熱值偏低，不穩(wěn)定，階段性不能配加燒爐。轉(zhuǎn)爐煤氣熱值見(jiàn)圖2。

（3）熱風(fēng)爐工況表現(xiàn)為不接受大煤氣量燒爐，超過(guò)一定量后，助燃風(fēng)量會(huì)自動(dòng)降低，拱頂溫度升高塊，煙道溫度上升慢，送風(fēng)壓差升高，由原來(lái)在冷熱壓壓差10kPa升高至15kPa，熱風(fēng)爐不接受煤氣量。3座熱風(fēng)爐主要操作參數(shù)見(jiàn)表3、表4。結(jié)合煤氣含塵情況，由此判斷熱風(fēng)爐格子磚出現(xiàn)渣化現(xiàn)象，格孔堵塞。

（4）冬季生產(chǎn)期間，煤氣用戶(hù)、用量增加，熱風(fēng)爐燒爐用的高爐煤氣壓力降低，流量下降，熱風(fēng)爐不能正常燒爐，影響熱風(fēng)溫度的供給。

為提高熱風(fēng)溫度，高爐煤氣壓力提高至11kPa~17kPa，轉(zhuǎn)爐煤氣壓力高于高爐煤氣2 kPa -5 kPa，冬季期間鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯停一條生產(chǎn)線，2018年4月雙預(yù)熱改為管式換熱器并投入使用，盡力提高風(fēng)溫。

3  低風(fēng)溫對(duì)高爐操作的影響

高風(fēng)溫操作是現(xiàn)代高爐生產(chǎn)的突出特點(diǎn)之一，是高爐降低成本、增加產(chǎn)量的保證[1]。提高熱風(fēng)溫度是高爐進(jìn)行強(qiáng)化冶煉的重要手段之一，提高風(fēng)溫能降低高爐軟融帶高度，擴(kuò)大間接還原區(qū)，降低高爐壓差，提高煤氣利用率，降低高爐燃耗。提高風(fēng)溫后，爐缸溫度升高，渣鐵物理熱充沛，提高風(fēng)溫與噴吹技術(shù)相結(jié)合，相得益彰，相互促進(jìn)，而且還是提高煤粉置換比的重要手段之一[2]。經(jīng)驗(yàn)表明，熱風(fēng)溫度每提高100℃可降低焦比4%~ 7%，增產(chǎn)3% ~5%。熱風(fēng)溫度在高爐內(nèi)能100%的利用。

但是如果對(duì)高爐操作影響很大。風(fēng)溫降低后，軟融帶位置升高，高爐能耗升高，產(chǎn)量下降。低風(fēng)溫冶煉會(huì)造成風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能大幅度降低；低風(fēng)溫時(shí)邊緣氣流易發(fā)展，由于爐腹煤氣量不足，會(huì)造成中心氣流不足，風(fēng)口前的理論燃燒溫度下降，爐缸熱量降低[3]。

4  低風(fēng)溫條件下高爐操作制度研究

熱風(fēng)爐風(fēng)溫降低后，短期內(nèi)難以提高。從低風(fēng)溫對(duì)高爐的影響出發(fā)，研究、調(diào)整高爐送風(fēng)制度，合理上下部制度調(diào)整，應(yīng)對(duì)低低風(fēng)溫對(duì)高爐生產(chǎn)的影響。

4.1  加長(zhǎng)風(fēng)口長(zhǎng)度，縮小風(fēng)口面積

風(fēng)溫能提高鼓風(fēng)動(dòng)能，風(fēng)溫低則鼓風(fēng)動(dòng)能下降。2017年11月29日為提高鼓風(fēng)動(dòng)能，縮小風(fēng)口面積，風(fēng)口面積由0.3321m2縮小至0.3248m2，在保持風(fēng)量不變或略有增加的情況下，鼓風(fēng)動(dòng)能達(dá)到了11000kg/m?s-12000 kg/m?s。2017年12月至2018年3月鼓風(fēng)動(dòng)能趨勢(shì)見(jiàn)圖3：

風(fēng)溫降低后，高爐風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能隨之降低，風(fēng)口燃燒帶縮短，促使高爐邊緣煤氣流發(fā)展，中心氣流減弱。為此，增加風(fēng)口長(zhǎng)度，風(fēng)口長(zhǎng)度由L585mm加長(zhǎng)至L615mm，2017年11月29日使用10個(gè)長(zhǎng)風(fēng)口，2018年4月19日再次使用18個(gè)長(zhǎng)風(fēng)口，使風(fēng)口前回旋區(qū)深度向爐缸中心延伸，有利于發(fā)展中心氣流。

按照有關(guān)文獻(xiàn)資料介紹，風(fēng)口回旋區(qū)的長(zhǎng)度和鼓風(fēng)動(dòng)能?chē)姶等剂媳?、風(fēng)口數(shù)存在一定的關(guān)系，其經(jīng)驗(yàn)公式為為[4]：

D=0.88+0.0029E-0.176M/n

式中：D——風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度，m

E——鼓風(fēng)動(dòng)能，kJ/s

M——煤比，kg/t

n——風(fēng)口數(shù)量，個(gè)

風(fēng)口回旋區(qū)高度的經(jīng)驗(yàn)公式為[4]：

H=70.865（ /9.8 ）-0.404/D0.286

式中：H——回旋區(qū)高爐，m

V——風(fēng)速，m/s

 ——裝入焦炭平均粒度，m

D——風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度，m

按照上述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，宣鋼2#高爐回旋區(qū)長(zhǎng)度1.10m~1.15m之間，回旋區(qū)高度0.7m左右。按照文獻(xiàn)資料[5]，2#高爐回旋區(qū)截面積占爐缸面積的40.45%，處于合理范圍內(nèi)。

4.2  風(fēng)口前理論燃燒溫度控制研究

適宜的理論燃燒溫度應(yīng)能滿(mǎn)足高爐正常冶煉所需的爐缸溫度和熱量。風(fēng)溫的下降，造成了風(fēng)口前理論燃燒溫度的降低，爐況表現(xiàn)出渣鐵熱量不足[6]。每100℃風(fēng)溫影響風(fēng)口前理論燃燒溫度約80℃，2#高爐風(fēng)溫下降了約100℃~120℃，風(fēng)口前理論燃燒溫度下降80℃~100℃。為補(bǔ)償風(fēng)口前理論燃燒溫度的下降，富氧率由3.8%提高至4.5%，可以提高風(fēng)口前理論燃燒溫度25℃~32℃，減緩風(fēng)口前理論燃燒溫度的下降幅度。目前風(fēng)口前理論燃燒溫度2200℃~2280℃，同時(shí)限制煤比的增加，達(dá)到了大型高爐正常冶煉的下限要求[7]，對(duì)高爐操作影響降低至最低限度。富氧率的增加還能提高煤粉的置換比，減少未燃煤粉對(duì)高爐的影響。富氧率的增加能縮短風(fēng)口前回旋區(qū)的長(zhǎng)度，可以長(zhǎng)風(fēng)口補(bǔ)償其缺陷。風(fēng)口前的理論燃燒溫度見(jiàn)圖4。

4.3  熱制度、造渣制度的研究

由于風(fēng)口前理論燃燒溫度和鼓風(fēng)動(dòng)能下降，爐缸熱量將會(huì)降低，影響初始?xì)饬鞯姆植?，進(jìn)而影響高爐穩(wěn)定順行[8]。因此為保證充沛的爐缸溫度和穩(wěn)定的初始煤氣流, 爐溫控制由0.20%-0.40%提高至0.25%-0.45%，并按照中上限控制，鐵水溫度按照1500℃~1510℃控制，嚴(yán)禁低爐溫操作。生鐵[Si]、鐵水溫度見(jiàn)圖5。

4.4  上部裝料制度研究

合理的裝料制度既能保證順行，又能保證煤氣的有效利用。隨著風(fēng)溫下降，邊緣煤氣流發(fā)展，為保證一定的中心氣流，上部裝料制度可采用發(fā)展中心氣流、保持一定的邊緣氣流的制度，具體可通過(guò)擴(kuò)大漏斗、縮小礦批等方法來(lái)放開(kāi)中心。邊緣氣流不能過(guò)分抑制，但也不可過(guò)分發(fā)展，否則極易造成爐墻粘結(jié)，需密切關(guān)注爐體溫度和熱負(fù)荷的變化情況，及時(shí)予以調(diào)整。在下部調(diào)劑的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷的研究、探索，礦批61t~63t，班料速54批~56批，利用較快的料速抑制邊緣，布料矩陣 ，維持較多的中心焦量，保障中心氣流。

4.5  檢查原燃料質(zhì)量情況

加大原燃料檢查力度，檢查槽下原料篩分情況，減少入爐含粉，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)協(xié)調(diào)解決，為高爐順行穩(wěn)定創(chuàng)造條件。

5  效果

通過(guò)不斷的研究、探索，宣鋼2#高爐保持了穩(wěn)定順行，而且技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有所改善，效果良好，見(jiàn)表5：

6  結(jié)語(yǔ)

宣鋼2#高爐風(fēng)溫低，通過(guò)調(diào)整上下部制度，保證了風(fēng)口前理論燃燒溫度和鼓風(fēng)動(dòng)能在合理范圍內(nèi)，避免了爐況的波動(dòng)，保持了爐況穩(wěn)定順行，并維持了較高的產(chǎn)量、較低的燃耗，為其它情況相似情況的高爐提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。

7  參考文獻(xiàn)

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