趙 成

(河鋼集團宣鋼公司)

摘 要 宣鋼兩座2500m3高爐均出現(xiàn)了爐墻結(jié)厚現(xiàn)象,原燃料條件變差是爐墻結(jié)厚的誘因,入爐焦炭質(zhì)量的劣化是爐墻結(jié)厚的主要原因。通過采取控料線集中加焦熱洗、配加錳礦螢石洗爐、堵風口等措施處理爐墻結(jié)厚,爐況恢復(fù)正常。認為保證良好的原燃料條件、避免長時間休風及頻繁休風、適宜的風速及鼓風動能、充沛的爐缸熱量等是爐缸活躍與高爐穩(wěn)定順行的重要保證。

關(guān)鍵詞  高爐 結(jié)厚 焦炭 料線  邊沿氣流 裝料制度

宣鋼1號2號兩座2500m3高爐分別于2008年3月15日、2010年9月18日投產(chǎn),入爐焦炭結(jié)構(gòu)為55%左右自產(chǎn)干焦與45%左右外進焦炭。2017年10月,兩座高爐先后出現(xiàn)了爐墻結(jié)厚現(xiàn)象。因處理方法得當,措施到位,處理效果較好。

1 爐墻結(jié)厚的征兆

1.1  1號高爐

為了提高產(chǎn)量,2017年4月28日, 1號高爐風口面積由0.3375 m2擴大至0.3393 m2,風量由4600 m3/min提高到4850 m3/min以上,7月、8月日產(chǎn)量分別為6068 t/d,6021 t/d,生產(chǎn)指標較好。然而,進入9月后爐況逐步變差(見表1)。

(1)爐況順行基礎(chǔ)受到了破壞。9月初,公司煉鐵、煉鋼、燒結(jié)、焦化聯(lián)合大檢修,焦化廠干焦系統(tǒng)檢修10天,9月1日干焦比例由60%最低減至20% ,增配濕焦,入爐焦炭質(zhì)量下降。9月4-14日,1號燒結(jié)機年修11天,配加落地燒結(jié)礦,最多達到400t/h,且落地料和一燒、二燒混合使用,三種燒結(jié)礦冶金性能存在一定的差異。入爐原燃料條件變化后,高爐軟熔帶位置產(chǎn)生波動,導致高爐壓差高、進風能力減弱,煤氣流分布不穩(wěn)定,爐體熱負荷波動大,燃料消耗升高,焦炭負荷降低、產(chǎn)量下降。高爐被迫采取降負荷、退礦批、抑制邊沿氣流等措施穩(wěn)定爐況,經(jīng)過調(diào)整,風量維持在4550 m3/min左右,鼓風動能下降(如圖1所示),高爐順行基礎(chǔ)受到了破壞。

(2)風量水平低、崩懸料頻繁。9月7日開始,高爐計劃檢修72h。復(fù)風后邊沿溫度波動大,進風能力較差,經(jīng)過調(diào)整操作制度,至14日全開風口作業(yè)。15日由于焦化J312皮帶故障,不能供焦,又被迫休風32min,堵7、23號風口送風。再次送風后,根據(jù)爐況恢復(fù)進程,16日捅開23號風口。17日開始、爐況穩(wěn)定性變差,料動不好、崩懸料增多,邊沿溫度波動較大,風量水平進一步降低,風量3000 m3/min左右,中心小焦角圈數(shù)被迫由3.2圈增加至4圈,18日被迫退礦批至60t。通過制度調(diào)整,23-26日,風量短期恢復(fù)至4000 m3/min左右,但27日之后風量又萎縮至3000 m3/min左右。

(3)爐體熱負荷顯著降低。9月底外進焦炭質(zhì)量下降,灰分升高,進入10月后自產(chǎn)焦炭灰分也出現(xiàn)升高現(xiàn)象,爐況繼續(xù)惡化,進風能力進一步變差,崩懸料頻繁,并出現(xiàn)了長時間的深尺作業(yè),上部制度調(diào)整效果不佳,10月16日后爐體熱負荷由20000x4.18kJ/h左右下降至5000x4. 18kJ/h左右(如圖2所示),爐墻結(jié)厚形成。

1.2  2號高爐

為了提高產(chǎn)量,2017年5月4日,2號高爐風口面積由0.3285m2擴大至0.3321 m2,7月和8月操作上執(zhí)行“穩(wěn)定邊沿氣流,保中心氣流”的操作方針,上部氣流規(guī)整,熱負荷穩(wěn)定,日產(chǎn)量分別為5938t/d和5920t/d,燃料比分別為507kg/t和519kg/t,生產(chǎn)指標較好。然而,進入9月后爐況也逐步變差。

(1)爐況穩(wěn)定性變差。9月初同1號高爐一樣,公司聯(lián)合大檢修,焦化廠干焦檢修10天,2號高爐減配干焦,最低減至20%,增配濕焦,入爐焦炭質(zhì)量下降,同樣1號燒結(jié)機年修11天,配加落地燒結(jié)礦及落地料和一燒、二燒三種料混合使用。入爐原燃料條件變化后,導致爐內(nèi)氣流不穩(wěn),上部溫度波動大,整體熱負荷水平高,燃料比大幅上升、焦炭負荷降低。調(diào)整上部裝料制度后,爐況有所好轉(zhuǎn),但穩(wěn)定性明顯減弱,大減風頻繁,爐況勉強維持順行。

(2)風量水平低、崩懸料頻繁。10月16日爐況順行開始明顯變差,料動不好、崩懸料增多,邊沿溫度波動較大,進風能力明顯下降,風量降至3500m3/min右.22日進一步惡化,風量萎縮至3000m3/min左右(如圖3所示)。

(3)爐體熱負荷顯著降低。9月底同1號高爐一樣,外進焦炭質(zhì)量下降,灰分升高,進入10月后,自產(chǎn)焦炭灰分也出現(xiàn)升高現(xiàn)象,爐況惡化,進風能力下降,上部制度調(diào)整效果不佳,爐體熱負荷由15000x4. 18KJ/h左右下降至5000x4. 18KJ/(如圖4所示),爐墻結(jié)厚形成。

2  爐墻結(jié)厚的原因

高爐爐墻結(jié)厚時,表現(xiàn)為順行變差,接受風量困難,嚴重時,管道行程情況增多,滑料、偏尺、崩料頻繁出現(xiàn),易出現(xiàn)懸料,坐料后難以坐徹底,且一般在恢復(fù)過程會出現(xiàn)多次懸料,宣鋼兩座2500 m3高爐,均有以上表現(xiàn),綜合分析,爐墻結(jié)厚的主要原因如下：

(1)兩座高爐為了提高產(chǎn)量而增加入爐風量, 在操作上都不同程度地擴大風口面積,1號高爐風口面擴大至0.3393m3.2號高爐風口面積擴大至0.3321 m3,短期內(nèi)高爐產(chǎn)量得到提升。但是,隨著時間的推移,原燃料條件變差,風口面積擴大后的副作用逐漸顯現(xiàn),高爐抵抗外圍條件變化的能力下降,爐況穩(wěn)定性變差,整體風量水平降低,鼓風動能降低。同時高爐風溫也處于較低水平,1號高爐由1130℃降低至1100 ℃,2號高爐由1090℃下降至1040℃,導致鼓風動能進一步降低,爐缸活躍度下降、中心氣流減弱,邊沿氣流不穩(wěn)定,壁體溫度波動大,再加上低風溫造成軟熔帶位置上移,為上部結(jié)厚提供了條件。

(2)9月上旬的聯(lián)合檢修,兩座高爐減配干焦配加濕焦,同時大量配加落地燒結(jié)礦及不同冶金性能的燒結(jié)礦,高爐穩(wěn)定順行的條件遭到了破壞,致使2號高爐穩(wěn)定性下降,1號高爐在爐況不好的前提下長時間休風,再加上后續(xù)的無計劃休風,高爐頻繁休風,致使1號高爐爐況恢復(fù)難度增加,恢復(fù)時間延長,爐況長期不順。原燃料條件變差是本次爐墻結(jié)厚的誘因。

(3)在處理爐況的過程中,9月底-10月初外進焦質(zhì)量出現(xiàn)較大波動,灰分由12.7%左右升高至15.2%左右,10月自產(chǎn)焦炭灰分由12.8%左右升高至13.2%左右。高溫狀態(tài)下,灰分與焦炭的膨脹不同,灰分顆粒會產(chǎn)生裂紋,使焦炭高溫強度降低高溫區(qū)焦炭骨架作用明顯降低[2],入爐焦炭質(zhì)量的劣化是爐墻結(jié)厚的主要原因。

(4)7-8月1號高爐在追求產(chǎn)量的過程中,忽視了對鐵水[Si]含量的控制, [si]較長時間處于下限(如圖5所示),導致爐缸中心堆積,是爐況恢復(fù)過程進一步延長的一個原因。11月1日2號高爐集中加焦消除爐墻結(jié)厚后,風量長時間維持3000 m3/min的水平,到11月9日才休風堵6個風口,沒有及早采取多堵風口提高鼓風動能的操作措施,導致爐況處理時間延長。

3  爐墻結(jié)厚的處理

3.1  1號高爐

(1)發(fā)展邊沿氣流,集中加焦熱洗,消除爐墻結(jié)厚[3-4],10月3日采取輕負荷、退礦批、調(diào)整布料矩陣等措施發(fā)展邊沿氣流,并配加錳礦、螢石處理爐墻黏結(jié),效果不明顯,決定控料線加焦熱洗。

第一次集中加焦熱洗。10月7日休風堵2、9、17號風口,借機控料線8.5m打開爐頂人孔觀察爐墻結(jié)厚情況,從料面看上少部分結(jié)厚脫落,約5m料線以下除東側(cè)外均有不同程度的結(jié)厚,南側(cè)偏厚。送風后集中加焦160t,并采取循環(huán)焦熱洗恢復(fù)爐況,逐步捅開2、17號風口,繼續(xù)采取發(fā)展邊沿氣流的制度,第一次集中加焦熱洗后,冷卻壁溫度10段由97℃上升至147℃,12段溫度由93℃升高至118℃,但料尺動作改善不明顯,風量維持3500 m3/min左右,進一步增加風量困難。

第二次集中加焦熱洗。10月12日14:22-15:42,休風堵1、9、17、25號風口,并控料線11. 1 m,送風前后累計加焦371.4t,上部裝料制度疏導邊沿穩(wěn)定中心氣流,下部風量穩(wěn)步提升恢復(fù)爐況,17日風量達到了4100m3/min, 10月18日08:08,捅開1號風口,堵9、25號兩個風口作業(yè),第二次空料線集中加焦后,冷卻壁溫度大部分出現(xiàn)波動。但19日后爐體溫度呆滯,冷卻壁溫度呈下降趨勢,8段由73℃下降至61℃,9段由147℃下降至67℃, 10段由166℃下降至71℃,12段由148℃下降至71℃,爐墻又重新結(jié)厚,用風仍然困難。

第三次集中加焦熱洗。10月26日控料線至11.4 m。堵2、17號送風,送風前后累計加焦

422. 7t。燒焦炭過程中,爐體8段以上各點溫度都升高,其中8段溫度達到了71℃,9段溫度148℃,10段溫度163℃, 12段溫度133℃,均達到了正常水平,雖然風量水平偏低,但料動基本正常,已能夠形成正常的煤氣流分布,爐墻黏結(jié)徹底消除。

(2)控制邊沿氣流,改善焦炭質(zhì)量,提高風量水平。第三次控料線后,爐內(nèi)制度調(diào)整上“以控制邊沿,疏導中心”為主思路,逐漸規(guī)整煤氣流分布。考慮慢風時間長、爐缸工作狀態(tài)差,爐況接受風的能力低,分階段逐步提升風量,并摸索不同風量水平的上部裝料制度,爐況逐步趨穩(wěn),順行狀況螺旋式上升, 爐內(nèi)壓量關(guān)系逐漸緩解，料尺動作逐步改善；爐外降低自產(chǎn)焦炭配煤灰分,停止高灰分外進焦炭進廠,降低入爐焦炭灰分,11月15日爐況完全恢復(fù)正常。

3.2  2號高爐

(1)發(fā)展邊沿氣流,集中加焦熱洗,消除爐墻結(jié)厚。10月14日開始降低爐體冷卻強度,爐體冷卻水量由3600m3/h逐步減至2800m3/h,并提高水溫至46℃, 10月16日增加干焦配比至65%,配加質(zhì)量改善后的文峰焦,提高焦炭質(zhì)量。17日對邊沿、中心進行疏導。18日退礦批、配加錳礦。10月18日休風,16:42-17:41更換14號風口(燒漏),借機堵1、9、20號三個風口作業(yè),風口面積由0.332 1 m2縮小為0. 298 1 m2,提高鼓風動能。19日料動不順暢、出現(xiàn)懸料、繼續(xù)疏導邊沿,同時配加螢石,效果不明顯,決定控料線加焦熱洗。

第一次集中加焦熱洗。10月23日加焦139.2t未控料線。凈焦下達后9-14段后局部單點溫度出現(xiàn)波動,熱負荷水平有所上升,從風口工作看,有部分渣皮脫落,10段以上溫度出現(xiàn)波動。爐內(nèi)積極用風,25日風量逐步由3 500 m3/min加至4000 m3/min,爐內(nèi)壓量關(guān)系逐步走穩(wěn),崩滑料現(xiàn)象減少,熱負荷上升至7000x4. 18kJ/h,但下部溫度仍處于低位狀態(tài)。

第二次集中加焦熱洗。10月26日中班由于干焦量不足,被迫配加高灰分的壓車干焦,入爐反應(yīng)后,爐體溫度大幅下降,熱負荷下降至4500x4. 18kJ/h左右,壓量關(guān)系不穩(wěn),出現(xiàn)懸料、崩料現(xiàn)象,用風困難,風量萎縮至3000 m3/min左右。10月31日控料線至12.1m,休風堵兩個風口(3、12號風口),風口面積0.3076m2。集中加焦425. 1t熱洗,11月1日過渡集中加焦,凈焦下達9-14段后大部分溫度點出現(xiàn)波動,爐墻黏結(jié)基本消除,熱負荷上升至20000x4.18KJ/h左右,逐步用風至3000 m3/min,但是高爐表現(xiàn)邊沿氣流不穩(wěn)、風量難以上升,12段靜壓頻繁分叉、爐頂翻料、料動不好,懸料、崩滑料頻繁。

(2)堵風口,恢復(fù)爐缸工作。鑒于爐墻黏結(jié)消除后,風量恢復(fù)困難,為提高鼓風動能,活躍爐缸、打開中心,11月9日17:46-18:22,休風堵1、6、11、16、21、26號風口送風,鳳口面積0. 264 2 m2,視料動逐步恢復(fù)風量。11月10日風量達到了3400~3500 m3/min,鼓風動能達到了110 ~ 120 kJ/s, 此后,爐況進入快速恢復(fù)階段,11月11日后隨著爐況的恢復(fù),逐步開風口,上用風量,擴礦批、提負荷,至 11月15日堵1個風口作業(yè),風量用至4750~4800m3/min,實現(xiàn)全體作業(yè),至此,爐況恢復(fù)正常操作。

4  經(jīng)驗與教訓

(1)良好的原燃料條件是大型高爐保持長期穩(wěn)定順行的基礎(chǔ),是高爐各項技術(shù)經(jīng)濟指標改善的前提、爐缸熱量充沛是高爐正常冶煉的基礎(chǔ),是影響爐缸活躍的重要冶煉參數(shù)。

(2)避免長時間休風及頻繁休風是大型高爐長期穩(wěn)定順行的工作重點,適宜的風速和鼓風動能是高爐爐缸活躍的重要操作參數(shù)之一。因此,當鼓風動能下降時,要分析原因,及時采取減輕焦炭負荷、調(diào)整裝料制度進一步匹配氣流,提高風量;如恢復(fù)風量較困難時,應(yīng)果斷堵風口提高風速和鼓風動能。

(3)適當控料線、集中加焦熱洗是處理大型高爐結(jié)厚的有效手段。1號高爐三次加焦處理爐墻結(jié)厚,第一次處理因加焦量少,效果不理想;第二次加焦量仍然不足,導致加焦熱性效果也不理想,同時外進焦炭、自產(chǎn)焦炭灰分先后升高,導致了爐墻再次結(jié)厚;第三次吸取了前兩次的經(jīng)驗,除加焦量充足外,在操作制度的選定及出鐵組織上進行了細致而周到的安排,同時改善了外進焦炭與自產(chǎn)焦炭的質(zhì)量,從而取得了較好的效果。2號高爐二次加焦處理爐墻結(jié)厚,第一次加焦量少且未控料線,影響了處理爐況的效果;第二次吸取了1號高爐的成功經(jīng)驗,確保了爐況處理的順利進行。

(4)強化外圍管理,確保為高爐生產(chǎn)創(chuàng)造優(yōu)良環(huán)境,對影響高爐生產(chǎn)的情況,嚴格做到“零事故、零容忍”。高爐日常操作中強調(diào):爐缸均勻活躍、爐墻干凈、煤氣流分布合理,三者是高爐穩(wěn)定順行、指標提升的前提條件,三者缺一不可。

5  參考文獻

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