摘要：隨著高爐大型化的發(fā)展，各種布料制度在不同高爐上相繼應(yīng)用，并且取得良好的效果。青鋼2×1800m³高爐上料設(shè)備為串罐式無料鐘。在兩座高爐投產(chǎn)后根據(jù)實(shí)際逐步摸索出一套適合的基本制度：中心加焦結(jié)合大角度、大角差布料制度，取得了比較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，也為高爐銅冷卻壁的保護(hù)提供了有益嘗試。

關(guān)鍵詞：裝料制度  大角度  中心加焦

1  前言

高爐布料是每一個(gè)煉鐵工作者都會(huì)遇到的問題，高爐采用哪種布料方式是最科學(xué)的，中心加焦是否有存在價(jià)值，存在一定爭(zhēng)議。當(dāng)然對(duì)于原燃料質(zhì)量較好的高爐，追求平臺(tái)加漏斗的方式，高爐既能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，指標(biāo)又良好，那是再好不過的了。但是，總有一些高爐，受資源限制，連基本順行都保證不了，更談不上冷卻壁的保護(hù)，爐身下部銅冷卻壁不足4、5年就損壞嚴(yán)重，往往一代爐齡不到八、九年就要考慮大修了。這些高爐為了維持基本順行，被迫從正常裝料制度退回小礦角、小焦角，小角差，但是，這種布料方式，爐況受外界操作條件波動(dòng)影響較大，不但高爐經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)差，爐況抗干擾能力差，合理的操作爐型破壞也較快，原因是：此種裝料制度是發(fā)展邊緣的裝料制度，料面逐漸平坦，中心漏斗淺。角度更小時(shí)可能引起中心料面高，邊緣料面低的饅頭形料面。小礦角、小焦角、小礦角角差的裝料制度一般爐況較順，作為短期恢復(fù)爐況的手段還可以，但是承受原燃料波動(dòng)的抗干擾性差。其原因主要是較小的礦帶堆尖間距與單環(huán)布料類似，爐料的滾動(dòng)和滑動(dòng)隨機(jī)性大，爐料粒度不均勻時(shí)更嚴(yán)重，加劇了布料偏析，容易引發(fā)爐況不順。而且，原燃料質(zhì)量問題不解決，高爐指標(biāo)將會(huì)很差，爐況也很難恢復(fù)。青鋼高爐在一年來的生產(chǎn)實(shí)踐過程中總結(jié)出來一套順行、低耗適合青鋼原燃料條件的布料方式。

2  青鋼高爐布料方式淺析

青鋼高爐在分析自身原燃料和綜合外部操作環(huán)境的基礎(chǔ)上，合理利用大礦角、大焦角、大角差結(jié)合適量中心加焦技術(shù)，較好地解決了原燃料質(zhì)量一般條件下，高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行問題。

2.1大礦角、大焦角、大角差的布料思路的優(yōu)勢(shì)

高爐要保持爐況穩(wěn)定，首先必須穩(wěn)定邊緣，也就是需要大的礦角，有了大礦角又需要大焦角，以防止邊緣過重；其次，高爐要保證合適的中心氣流，追求好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，就要控制合理的中心無礦區(qū)，即保證較大的礦角角差^[1]。采用大礦角、大焦角、大礦角角差的裝料制度后，減小了爐料偏析，使整個(gè)料面對(duì)煤氣的阻力更均勻、穩(wěn)定，煤氣利用可以達(dá)到較好水平，克服了小礦角、小焦角、小角差的缺點(diǎn)，增強(qiáng)了爐況的穩(wěn)定性。

2.2大礦角、大焦角、大角差操作瓶頸

這種大礦角、大焦角、大角差的布料方式，可以達(dá)到很好的布料效果。如果控制的不好，邊緣容易壓的過死；中心開放程度不足時(shí)，容易憋風(fēng)、崩料，進(jìn)而導(dǎo)致爐況不順。尤其是對(duì)于國內(nèi)大多數(shù)原燃料質(zhì)量一般的高爐，大多不敢采用這種裝料制度，最擔(dān)心的是：爐況不順。

2.3 大礦角、大焦角、大角差與中心加焦技術(shù)的協(xié)同

將焦炭加入高爐中心區(qū)域，并且中心焦炭上下連通起來，形成穩(wěn)定的中心焦柱，有利于爐芯死焦柱的更新，改善中心透氣性和透液性。采用中心加焦之后，中心可以充分打開，促進(jìn)爐況的長(zhǎng)期穩(wěn)順狀態(tài)。但在實(shí)踐中，如果發(fā)現(xiàn)焦比居高不下，中心氣流過盛，很有可能是因?yàn)榧又行慕箷r(shí)角度偏大或焦量太大導(dǎo)致中心氣流過旺造成，此時(shí)應(yīng)逐漸減小中心加焦角度或減少中心焦量，保證合理的中心氣流，提高煤氣利用，降低燃料比^[2]。

傳統(tǒng)布料認(rèn)為中心煤氣550℃左右，邊緣控制在80-120℃之間，而高爐使用大礦角、大焦角、大角差，邊緣相對(duì)較重，邊緣溫度在80℃以下，甚至50℃左右，但是由于中心加焦的作用，穩(wěn)定的中心焦柱使得中心無礦區(qū)煤氣流較旺盛，保持良好的高爐透氣性，高爐順行良好，如圖1、圖2所示。

   圖1 傳統(tǒng)布料爐頂十字測(cè)溫圖             圖2 青鋼當(dāng)前爐頂十字測(cè)溫圖 

青鋼高爐把大礦角、大焦角、大角差和中心加焦的優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)合起來，形成了大礦角、大焦角、大角差結(jié)合適量中心加焦技術(shù)的布料方式，解決了高爐爐況的穩(wěn)定性問題，同時(shí)也獲得了較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

3  青鋼高爐采用中心加焦、大角度、大角差的布料實(shí)踐

3.1中心加焦、大角度、大角差布料制度的實(shí)施

青特鋼2座高爐都采用大角度、大角差、中心加焦布料制度，相對(duì)因?yàn)闋t喉直徑及布料溜槽長(zhǎng)度不同，布料矩陣角度有所不同。

此種布料方式，由中心加焦、大角度、大角差三部分組成。此布料方式是以解決高爐中心氣流不暢為出發(fā)點(diǎn)。由于溜槽在由大焦角向小焦角傾動(dòng)的過程較長(zhǎng)，真正到達(dá)中心的焦量較少，不足以支撐“中心堆包、中心無礦”的技術(shù)理念，所以應(yīng)加大中心布焦的比例。

大角度、大角差的實(shí)施，以壓制邊緣效應(yīng)為主，使中心無礦區(qū)更加穩(wěn)定，由于礦焦角度都比較大，但是礦焦同角，故不會(huì)使邊緣過重。除中心加焦外，此種料制中心不是單純多布焦炭，而是少布礦，所以煤氣利用不會(huì)惡化，燃料消耗維持在理想水平。

2^#高爐布料調(diào)整具有典型性，主要調(diào)整在開爐后11月份，共分為4個(gè)階段，其過程如表2所示。

表2  青特鋼2#高爐布料矩陣調(diào)整情況

3.2開爐初期

2^#高爐開爐初期，按照開爐料面測(cè)定結(jié)果確定角度。

當(dāng)α角為40°時(shí)，礦石料流在料線為1.3米時(shí)距離爐墻約為300mm，考慮測(cè)定料流寬度在料線1.3米處為595mm，實(shí)際料流距離爐墻約在400mm左右，符合常規(guī)角度控制，從爐喉曲線看邊緣氣流基本正常，但中心區(qū)域溫度不理想，燃料比在525公斤左右。

從操作看，爐況波動(dòng)偏大，塌料偏多，表現(xiàn)形式為邊緣易發(fā)生管道；滑料時(shí)，從爐頂攝像可看到邊緣噴焦炭。開爐初期，聯(lián)合軟水系統(tǒng)總溫差大于6℃。典型十字測(cè)溫曲線如圖3。

圖3  開爐初期十字測(cè)溫圖

3.3第二階段

根據(jù)爐況反映情況，焦炭和礦石角度同時(shí)外移至43°，這樣既加重了邊緣，又不至于邊緣壓制過重。同時(shí)為減弱中心氣流，把內(nèi)環(huán)焦炭變?yōu)?/span>1圈，同時(shí)增加平臺(tái)寬度，把礦石布料增加一圈，礦石內(nèi)環(huán)角度變化不大，也有利于中心氣流的穩(wěn)定。

通過調(diào)整，煤氣利用有所改善，風(fēng)壓上升，燃料比降低約5公斤。但從操作看，順行狀況沒有徹底解決，仍然存在塌尺滑料現(xiàn)象，邊緣在憋風(fēng)時(shí)出現(xiàn)管道氣流，同時(shí)中心氣流亮圈較大，氣流不強(qiáng)。此時(shí)軟水系統(tǒng)總溫差大于6℃。典型爐喉十字測(cè)溫圖如圖4。

圖4  布料矩陣調(diào)整第一階段十字測(cè)溫圖

3.4 第三階段

針對(duì)第二階段出現(xiàn)邊緣問題，布料調(diào)整繼續(xù)選擇壓邊方針，繼續(xù)擴(kuò)大礦石角度。為保證中心氣流，選擇在擴(kuò)大角度同時(shí)增加中心加焦。

此時(shí)爐況反映出趨于穩(wěn)定狀況，邊緣管道性氣流得到有效抑制。從爐頂攝像看，增加中心加焦后，中心氣流明亮且較強(qiáng)，不容易被壓死，中心氣流的光圈縮小。從十字測(cè)溫也能看出，邊緣氣流得到進(jìn)一步抑制，而中心區(qū)域大小相應(yīng)減小。軟水系統(tǒng)總溫差下降到5℃左右。典型煤氣十字測(cè)溫圖如圖5。

圖5  布料矩陣調(diào)整第二階段十字測(cè)溫圖

3.5第四階段

在第三階段基礎(chǔ)上，礦焦布料矩陣同時(shí)平移，繼續(xù)擴(kuò)大角度至最外環(huán)角度47°；采用中心加焦后，中心氣流比較旺盛，這樣為焦炭布料矩陣中心角度外移創(chuàng)造了條件，中心第二環(huán)從32°移到37°，減輕了礦區(qū)的負(fù)荷，使料柱透氣性改善；同時(shí)由于中心加焦，中心氣流又比較強(qiáng)，這樣使高爐徑向礦焦比更加合理。

3.6 逐步完善階段

大角度、大角差、中心加焦技術(shù)的應(yīng)用，使高爐能夠接受較重的邊緣負(fù)荷。但邊緣負(fù)荷能加重到什么程度，由高爐順行情況決定。在操作中，靈活運(yùn)用增加或減少中心加焦的圈數(shù)，在高爐因各種因素引起的憋風(fēng)時(shí)，增加中心加焦圈數(shù)，保障中心氣流更通暢，增加透氣性，緩解憋風(fēng)現(xiàn)象，保障了爐況順行；在中心氣流過于強(qiáng)盛，十字測(cè)溫中心溫度持續(xù)高于700℃時(shí)，減少中心加焦圈數(shù)，杜絕中心管道性氣流，提高煤氣利用，穩(wěn)定爐況。

至此，高爐的基本布料制度：大角度、大角差、中心加焦布料方式形成。2^#高爐采用此種布料矩陣技術(shù)后，順行得到大大改善，基本消除了崩滑料，煤氣利用提高，消耗降低，同時(shí)操作比較靈活，取得了較好的效果。典型爐喉十字測(cè)溫圖如圖6。從圖中看出，最邊緣溫度已經(jīng)低于十字測(cè)溫的內(nèi)部其它點(diǎn)，沒有拘泥于傳統(tǒng)理論（認(rèn)為邊緣溫度稍上翹的觀點(diǎn)）。調(diào)整后軟水系統(tǒng)水總溫差約在3℃左右，對(duì)爐體冷卻壁起到了防護(hù)作用。

圖6  布料矩陣調(diào)整第三階段十字測(cè)溫圖

4  中心加焦結(jié)合大角度、大角差布料制度的實(shí)踐效果

青鋼高爐合理采用中心加焦結(jié)合大角度、大角差布料制度，在很短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了順利開爐、快速達(dá)產(chǎn)、指標(biāo)優(yōu)化和提升；同時(shí)，高爐冷卻壁水溫差始終維持在較低水平，為高爐冷卻壁特別是爐身下部銅冷卻壁的長(zhǎng)壽、維持較長(zhǎng)時(shí)間的合理操作爐型奠定了基礎(chǔ)。

青鋼1^#高爐2015年11月點(diǎn)火，一周迅速轉(zhuǎn)入正常，隨后開始噴煤，起始噴煤比120kg/t，過程非常順利。爐況穩(wěn)定順行，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)都比較好，如表1所示。

表1  青鋼1^#高爐投產(chǎn)一年以來主要操作指標(biāo)

2#高爐2016年10月開爐，開爐后逐步調(diào)整裝料制度，采用中心加焦結(jié)合大角度、大角差布料制度。同樣在一周時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)入正常，隨后的20余天，煤比穩(wěn)定達(dá)到150-160kg/t，塊礦比例達(dá)到20%，高爐指標(biāo)良好，爐況穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)維持在較高水平。

5  中心加焦結(jié)合大角度、大角差布料制度的技術(shù)分析

通過兩座高爐使用中心加焦結(jié)合大角度、大角差布料制度的實(shí)踐及取得的效果，可大致總結(jié)出此種技術(shù)的特點(diǎn)：

5.1從調(diào)整方向看：

此種制度核心是：適當(dāng)壓制邊緣氣流，確保中心氣流。中大型高爐由于爐缸直徑較大，保證中心氣流是順行前提；由于風(fēng)壓相對(duì)偏低，邊緣氣流不易控制，大角度又解決了邊緣不易控制的問題，所以效果較好。

5.2從休風(fēng)后爐頂料面看：

整個(gè)料面從邊緣到中心是非常平緩的稍稍傾斜的緩坡，比較理想。大角度大角差，因礦焦同時(shí)外移，角差比較大，礦焦平鋪，平臺(tái)比較寬闊，邊緣溫度雖然有所降低，但礦焦比分布比較合理；中心加焦又保證了中心氣流的穩(wěn)定，采用此種技術(shù)更有利于順行；如圖7所示。

圖7 休風(fēng)后爐頂料面情況

5.3從青鋼高爐實(shí)際使用看：

采用此種裝料矩陣后，有利于降低軟水系統(tǒng)水溫差，達(dá)到保護(hù)銅冷卻壁的效果。青特鋼1^#高爐水溫差長(zhǎng)期維持在2℃以內(nèi)，2^#高爐在調(diào)整過程中水溫差也逐步降低，達(dá)到3℃左右，這樣能有效保護(hù)銅冷卻壁。圖8為調(diào)整第一階段銅冷卻壁熱面溫度，圖9為調(diào)整結(jié)束后最終的銅冷卻壁熱面溫度，可以看出銅冷卻壁熱面溫度降低，分布也比較均勻。

圖8  調(diào)整第一階段銅冷卻壁熱面溫度

圖9  調(diào)整結(jié)束后銅冷卻壁熱面溫度

5.4從操作過程來看：

高爐操作手段更加靈活，在爐前出鐵不正常或原燃料波動(dòng)時(shí)可以靈活調(diào)整中心加焦圈數(shù)，實(shí)現(xiàn)疏導(dǎo)氣流作用，使操作調(diào)整手段增多，效果較好。 

5.5從物理熱調(diào)整來看：

此種布料矩陣在使用過程中，因中心氣流比較旺盛，鐵水物理熱水平較高。當(dāng)物理熱下降時(shí)，必須盡快提高爐溫，同時(shí)維持下限堿度，保證爐缸吹透，穩(wěn)定中心氣流。圖10為正常生產(chǎn)后爐頂攝像圖像。從圖中看出中心氣流細(xì)小又十分旺盛，效果較好。

圖10 調(diào)整結(jié)束后爐頂攝像圖

5.6從預(yù)防爐墻結(jié)厚的角度考慮：

通過多年青鋼高爐生產(chǎn)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)只是邊緣溫度低，只要爐況順行，不會(huì)產(chǎn)生爐墻結(jié)厚現(xiàn)象，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為邊緣溫度低就會(huì)造成爐墻結(jié)厚的觀點(diǎn)是靠不住的。通過摸索，我們認(rèn)為爐墻結(jié)厚原因很多，比如成渣帶頻繁波動(dòng)、原燃料急劇惡化、邊緣煤氣流不穩(wěn)定等造成爐況不順行的因素?？傊?，如果高爐邊緣過重，影響順行，采取的措施不力，則會(huì)容易爐墻結(jié)厚；如果邊緣較重，但爐況順行，不用過分擔(dān)心。

6  結(jié)語

中心加焦結(jié)合大角度、大角差布料制度實(shí)施情況下，高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，邊緣溫度更低，不僅解決了原燃料質(zhì)量較差的高爐穩(wěn)定性問題，同時(shí)，也為冷卻壁尤其是爐身下部銅冷卻壁的保護(hù)提供了有益嘗試。

（1）大角度、大角差配合中心加焦是一種非常好的布料技術(shù)，布料核心是適當(dāng)壓制邊緣氣流，確保中心氣流，達(dá)到爐況長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，降低燃料比的目的。

（2）一般裝料制度調(diào)整過程比較緩慢，但從2^#高爐的調(diào)整過程看，裝料制度調(diào)整后起作用的時(shí)間比較快，方向性只要正確，調(diào)整應(yīng)該迅速。

（3）由于有效壓制了邊緣氣流，最邊緣溫度最低，冷卻壁熱面溫度降低，實(shí)現(xiàn)了對(duì)銅冷卻壁的保護(hù)。

（4）各種裝料制度應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇，適應(yīng)自身的各種制約條件，但必須以順行為前提。同樣，適合的裝料制度又有利于順行及降低消耗，這是判斷一種布料技術(shù)是否合適的標(biāo)準(zhǔn)。