梁枝朋  羅成成

（中天鋼鐵集團）

摘  要  中天新8號高爐2019年12月2日因高爐熱風閥斷水非計劃休風17個小時，復風恢復后爐況長期順行不穩(wěn)，各項經(jīng)濟技術(shù)指標持續(xù)較差，通過優(yōu)化上下部調(diào)劑，控制爐內(nèi)煤氣流分布，調(diào)整高爐操作參數(shù)等措施，實現(xiàn)了高爐長期穩(wěn)定順行，經(jīng)濟技術(shù)指標突破歷史最高，實現(xiàn)了高爐長期穩(wěn)定高效生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞  上下部調(diào)劑  高頂壓  高煤比  煤氣利用 

1  概述

中天新8號爐2018年5月大修開爐后改為薄壁爐型，設(shè)計爐身角82.476°，爐腹角75.964°，爐缸直徑6150mm，高爐高徑比19.9。高爐采用串罐無料鐘爐頂，爐體一串到頂冷卻，薄內(nèi)襯冷卻壁，炭磚加陶瓷內(nèi)爐底爐缸結(jié)構(gòu)；送風系統(tǒng)配備3做頂燃式卡魯金熱風爐，送風風溫1180℃，高爐鼓風機為AV45-13，風機潛力用盡下（風機電機定子溫度高，風量長期受限），高爐提產(chǎn)受到制約，在原燃料條件長期不佳的不利條件下，通過一系列有效措施，采取上下部調(diào)劑，提高富氧率、爐頂壓力、煤比，優(yōu)化高爐操作等措施，控制適宜的煤氣流分布，提高煤氣利用率，維護合理的操作爐型，高爐的各項經(jīng)濟技術(shù)指標達到有效改善，達到國內(nèi)同類型高爐先進水平。

2  爐況失常分析

中天新8號爐自2019年10月開始，因多次設(shè)備故障及工藝休慢風影響，爐況穩(wěn)定性變差，爐缸狀態(tài)持續(xù)下滑，9月份高爐日均產(chǎn)量2500t，利用系數(shù)4.54t/（m3·d），燃料比537kg/t，自10月4日開始，上料通訊故障頻繁出現(xiàn)未能及時解決，高爐頻繁低料線作業(yè)，4日-5日，高爐慢風時長共145分鐘，5日22:00虧料線最深至7米，爐內(nèi)被迫減風至100kPa，長時間低料線作業(yè)對爐內(nèi)氣流分布及爐缸狀態(tài)造成了不利影響，但從爐缸溫度及高爐產(chǎn)量來看，影響并不大，10月份中下旬高爐日均產(chǎn)量仍有2520t。10月20日發(fā)現(xiàn)2#熱風閥漏水，高爐換爐期間頻繁出現(xiàn)熱壓超上限，爐內(nèi)穩(wěn)定性變差，因觀察爐內(nèi)攝像東北方向局部氣流偏強，加之頻繁出現(xiàn)偏尺現(xiàn)象（東尺偏淺），判斷東北方向爐墻有部分結(jié)厚，11月6日計劃檢修采取降料面措施，休風前逐步降料面至9.2米，降料面過程中因風量控制不合理，爐頂打水量過多，同時對降料面熱量損失把握不足，沒有補足消耗，導致休風前期爐溫偏低，復風后對爐涼程度估計不足，恢復前期提冶強過快，渣鐵不能及時排除而燒損小套，導致爐況恢復出現(xiàn)反復。此次檢修后爐缸狀態(tài)下滑較多，恢復較慢，但整體趨勢逐漸好轉(zhuǎn)。12月2日因熱風爐2#熱風閥斷水燒穿，高爐被迫非計劃休風990分鐘，復風后，爐況穩(wěn)定性變差，在嘗試提高冶煉強度的情況下，爐內(nèi)操作參數(shù)難以穩(wěn)定，多次出現(xiàn)難行，同時在爐溫氣流不穩(wěn)定，爐外出鐵受到影響的連鎖反應(yīng)下，多次出現(xiàn)燒小套事故。頻繁的非計劃休慢風及小套漏水事故使爐缸邊緣恢復較為緩慢，高爐爐缸變小，冶強難以提高，12月份-2月份產(chǎn)量下滑較多。進入2月份后，高爐被迫采取控產(chǎn)措施，以順行穩(wěn)定為前提，逐步采取降低煤比、縮短風口長度、提高頂壓、提高富氧率等發(fā)展下部邊緣的措施，爐況逐漸穩(wěn)定，爐缸邊緣溫度緩慢升高，進入3月份以后，恢復效果較為明顯，在爐況順行的條件下，產(chǎn)量逐漸恢復至2450t/天，爐況逐步恢復正常，4月份以后，高爐開始大幅提產(chǎn)，提高富氧率、頂壓，5月-6月高爐日均產(chǎn)量達到2550t，利用系數(shù)4.64 t/（m3·d），燃料比525kg/t，突破歷史最好指標。

3  主要技術(shù)措施

3.1  下部調(diào)劑

2020年2月，針對失常爐況，分析主要為冷卻設(shè)備漏水及頻繁休慢風導致爐缸邊緣堆積，在爐內(nèi)順行不穩(wěn)的條件下，各操作參數(shù)難以控制穩(wěn)定，尤其是爐內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)崩塌料，富氧難以穩(wěn)定中上線操作，爐缸邊緣難以熔化，爐缸邊緣死料柱透氣透液性較差；此后，高爐采取縮短風口長度措施，穩(wěn)定風量，縮短風口回旋區(qū)深度，有效擴大了爐缸實際熔煉直徑，同時，因風口直徑縮短，實際操作爐腹角增加，有利于初始煤氣流分布均勻及邊緣氣流發(fā)展，調(diào)整風口后，爐內(nèi)順行趨于穩(wěn)定，爐況逐步恢復正常，爐缸溫度曲線見下圖1。

3.2  高頂壓

在爐況恢復穩(wěn)定后，爐缸狀態(tài)未恢復至正常的情況下，爐內(nèi)熱壓仍舊偏上線，壓差偏高，邊緣氣流長期不足，料尺走勢及爐溫控制難以穩(wěn)定，爐溫、出鐵與爐內(nèi)氣流間相互作用影響較為明顯，為了降低爐內(nèi)壓差，穩(wěn)定煤氣流，高爐采取提高爐頂壓力措施，頂壓由165kPa提高至170kPa，全壓差維持在150kPa以下；提高頂壓后，邊緣氣流得到了適當發(fā)展，料尺走勢及爐溫波動趨于平穩(wěn)，高爐各項經(jīng)濟技術(shù)指標得以快速恢復。

2020年5月以后，在爐況順行良好的前提下，為了應(yīng)對高爐大幅提高煤比的措施，爐頂壓力再次提高至175kPa，全壓差始終維持在150kPa以下，高爐順行良好，各項經(jīng)濟技術(shù)指標持續(xù)改善。

3.3  高富氧

自爐內(nèi)調(diào)整正風口，爐況順行得到保障后，高爐逐步提高富氧量（見表1），進一步發(fā)展邊緣氣流，尤其是富氧提高后，下部溫度升高，同等化學熱下鐵水物理熱升高，爐缸熱量提升明顯，爐缸狀態(tài)恢復迅速，為后續(xù)的提產(chǎn)降耗及高煤比操作創(chuàng)造了有利條件。

3.4  高煤比

3.4.1  高煤比實踐

中天新8號爐2020年5月以前因噴煤制粉限制長期使用全無煙煤，高爐干煤比145kg/t，5月以后限制消除，高爐煤比逐步提高至180kg/t（見下表2），提高煤比過程中，爐內(nèi)相應(yīng)提高爐頂壓力及富氧率，根據(jù)煤氣流分布調(diào)整裝料制度，確保中心與邊緣兩道氣流相適宜，同時維持合理的理論燃燒溫度，長期穩(wěn)定在2250℃左右，在各參數(shù)相應(yīng)調(diào)整下，提高煤比后，高爐順行較好，煤氣流分布均勻且穩(wěn)定，操作燃料比由537kg/t下降至最低520kg/t，均值525kg/t。

3.4.2  高煤比分析

中天新8號爐高煤比應(yīng)用主要有以下幾個特點：一是煤比提高至170kg/t以上后，隨著富氧及頂壓的提高，高爐邊緣氣流相對發(fā)展，高爐通過調(diào)整裝料制度不斷采取壓邊措施；二是隨著噴煤揮發(fā)分升高，爐頂煤氣中氫含量升高，爐內(nèi)間接還原發(fā)展；三是提煤降焦后，爐內(nèi)礦焦比升高，礦批不變下焦層變薄，煤氣流分布更加穩(wěn)定，煤氣利用率升高。

高煤比應(yīng)用的關(guān)鍵是保證爐缸熱量充沛、提高煤粉燃燒率、提高爐缸透氣透液性、提高爐內(nèi)透氣性以及保證適宜的理論燃燒溫度。爐缸熱量充沛是高爐長期穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)，新8號爐鐵水物理熱長期達到1490℃以上，因高富氧的使用，煤粉燃燒率及理論燃燒度不予考慮，這里重點分析爐內(nèi)透氣性的改善。其一，高煤比條件下，爐內(nèi)焦炭減少，隨著高富氧使用，風口區(qū)焦炭粉化加劇，必須要求高爐使用焦炭有較好的熱態(tài)強度；其二，高煤比導致未然煤粉量絕對值增加，爐缸中心死料柱透氣性變差，因此必須確保適宜的鼓風動能，適當發(fā)展中心氣流，有利于吹透爐缸中心，保證爐缸活性；其三，降低高爐渣比，軟熔帶對高爐內(nèi)煤氣阻損最大，尤其是初渣形成階段，渣鐵未分離，對爐內(nèi)透氣性影響較大，適當降低渣比有利于降低軟熔帶透氣性，是提升爐內(nèi)透氣性的重要手段；其四，避免爐渣堿度過高，高爐渣堿度下，爐渣黏度升高，液泛現(xiàn)象加劇，爐墻渣皮不穩(wěn)定，易結(jié)厚脫落損傷風口套。

3.5  上部調(diào)劑

高爐生產(chǎn)中，隨著爐況波動和煤氣流分布失常，要及時調(diào)整裝料制度，保持適宜的邊緣與中心兩道氣流，達到改善爐內(nèi)透氣性的目的。

新8號爐在爐況失常階段，爐內(nèi)邊緣氣流長期偏弱，裝料制度由正常同角逐步退至負三度角差，邊緣氣流難出，下料前爐頂溫度回升緩慢，在下部調(diào)整風口長度后邊緣氣流逐步改善，后續(xù)提煤比、頂壓、富氧階段，高爐邊緣氣流持續(xù)發(fā)展，裝料制度逐步調(diào)整至正一度角差。

4  指標改善

5  總結(jié)

高爐爐況失常情況下，各操作制度的選擇及其相適應(yīng)性是關(guān)鍵，爐況不順時，應(yīng)從其根源問題著手，不能操之過急強行提升冶強，確保爐況順行是前提，維持合理的高爐全壓差，使煤氣流分布穩(wěn)定，改善爐內(nèi)透氣性。正常生產(chǎn)條件下采用高煤比操作時，隨著煤比提升，不同原燃料條件及操作制度下，爐內(nèi)煤氣流（邊緣與中心兩道氣流）變化趨勢會有不同，根據(jù)實際煤氣流分布及時調(diào)整裝料制度，確保邊緣與中心兩道氣流相適宜是關(guān)鍵。

6  參考文獻

[1] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.8（2018.1重?。?

[2] 王春峰，吳昊. 安鋼9號高爐操作爐型管理實踐. 煉鐵. 2012年10月第31卷第5期：31.

[3] 2012年全國中小高爐煉鐵學術(shù)年會論文集//[C].(66`75).2012.11.

[4] 王筱留.鋼鐵冶金學（煉鐵部分）.第三版[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2013.2.