4月11日02:15擴(kuò)礦批至50t,提焦炭負(fù)荷到4.17，06:26捅開7號風(fēng)口，恢復(fù)到正常水平的27個(gè)風(fēng)口作業(yè)，11:03擴(kuò)礦批至52t，提焦炭負(fù)荷至4.33，13:00恢復(fù)富氧量到18000m3/h，20:19擴(kuò)礦批至54t，提焦炭負(fù)荷至4.50，11日鐵水日產(chǎn)量達(dá)到6568.947t/d，燃料比降低到516kg/t。4月12日07:46擴(kuò)礦批至55t，提焦炭負(fù)荷至4.54，至此爐況全部恢復(fù)到位，12日鐵水日產(chǎn)量恢復(fù)到7058.789t/d，燃料比穩(wěn)定在516kg/t。
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1.1爐況失常經(jīng)過
(1)爐墻黏結(jié)。2號高爐開爐以來長期堵1號、12號、19號風(fēng)口作業(yè)，爐況保持較好的順行狀態(tài)，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)保持在較好水平(見表1)。從2023年3月23日開始，2號高爐爐身9段、12段冷卻壁溫度變化范圍收窄，雖然及時(shí)采取了降低冷卻強(qiáng)度的措施，但是收效甚微，并最終發(fā)展為爐墻黏結(jié)。
(2)煤氣流失常。2023年4月7日22:00以后，高爐開始出現(xiàn)明顯的憋風(fēng)現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為爐內(nèi)壓量關(guān)系緊張，風(fēng)量萎縮，入爐風(fēng)量從正常時(shí)的4700m3/min降低到4400m3/min，爐內(nèi)頻繁出現(xiàn)高壓尖峰，探尺打橫。8日03:00,爐內(nèi)出現(xiàn)第一次崩料，料線從1.1m下滑至5.8m，04:25再次崩料，料線從2m下滑至5.9m，05:20爐身中上部黏結(jié)物頻繁脫落。10:06出現(xiàn)第三次崩料，料線從2.1m下滑至6m。9日10:56出現(xiàn)第四次崩料，料線從1.4m下滑至5.6m。由于深空料及爐身黏結(jié)物脫落形成局部管道，爐身第12段冷卻壁溫度變化范圍縮小到5℃以內(nèi)，料面偏斜，煤氣利用率急劇降低。從爐頂攝像儀看，管道行程時(shí)爐頂料面被吹起四散，爐內(nèi)煤氣流紊亂，不規(guī)則1。4月8日2號高爐爐內(nèi)煤氣流分布及料面畫面見圖1。
(3)爐缸工作失常。由于爐內(nèi)煤氣流失常，爐身渣皮大量脫落，爐內(nèi)長時(shí)間深空料、風(fēng)口小套大量漏水、集中加焦等因素疊加影響，爐內(nèi)熱制度大幅度變化引起渣相波動(dòng)[2]，兩個(gè)鐵口的鐵量及鐵水溫度差異擴(kuò)大，最終形成爐缸工作失常。4月8日鐵水[Si]波幅為0.12%~1.28%，鐵水溫度波幅為1424~1497℃,爐渣二元堿度R?波幅為1.14~1.19。4月9日鐵水[Si]波幅為0.26%~1.12%，鐵水溫度波幅為1367~1498℃，爐渣二元堿度R?波幅為1.12~1.18。
(4)風(fēng)口小套大量破損。由于爐缸工作失常，爐身渣皮大量脫落，爐缸渣鐵流動(dòng)性變差等因素影響[3]，到4月8日20:06，確認(rèn)破損的小套達(dá)到6個(gè)，被迫緊急休風(fēng)更換。
此次2號高爐失常爐況導(dǎo)致鐵水產(chǎn)量減少約9800t，空料及集中加焦539.4t，休風(fēng)處理3h50min，直接經(jīng)濟(jì)損失約394.05萬元。
1.2爐況失常原因
(1)直接原因。主要有以下兩個(gè)。
一是風(fēng)口小套長時(shí)間漏水。截至2023年1月30日，先后確認(rèn)16號、18號小套漏水，并及時(shí)切換工業(yè)水維持生產(chǎn)，軟水系統(tǒng)補(bǔ)水量正常。從3月20日開始，軟水系統(tǒng)補(bǔ)水增加，并組織排查風(fēng)口中小套漏水情況，截至4月7日，確認(rèn)漏水的小套累計(jì)達(dá)到4個(gè)，并全部切換工業(yè)水維持生產(chǎn)。長時(shí)間多個(gè)風(fēng)口小套漏水，一方面導(dǎo)致爐缸大量吸熱，消耗升高；另一方面造成爐缸活躍度降低，爐缸形成“局部死區(qū)”。
二是爐墻黏結(jié)。從3月23日開始，爐身第12段冷卻壁溫度降到55℃左右，變化范圍縮小到2℃以內(nèi)，說明爐身中上部已經(jīng)出現(xiàn)大面積黏結(jié)。3月23日—4月8日，高爐多次出現(xiàn)黏結(jié)物脫落-再黏結(jié)-再脫落的惡性循環(huán)，脫落的渣皮堵塞煤氣通路，導(dǎo)致管道行程、料面偏斜，并發(fā)展為煤氣流失常。
(2)間接原因。主要有以下四個(gè)。
一是高爐計(jì)劃檢修周期過長。2號高爐自2022年11月15日檢修后，原計(jì)劃2023年3月檢修，但為配合公司整體生產(chǎn)計(jì)劃，檢修一直延到4月18日才進(jìn)行。4月8日更換的漏水小套中，有8個(gè)小套是從投產(chǎn)之日起使用，服役已達(dá)到了405天，有1個(gè)小套服役已達(dá)到了358天，超期服役的風(fēng)口小套內(nèi)壁磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致漏水。15號風(fēng)口小套使用周期僅145天，該小套破損主要是由于渣皮脫落及爐缸不活導(dǎo)致的前端熔損。
二是燒結(jié)礦冶金性能劣化。從3月20日開始，巴西粉配比從之前的9%降低到2%,所欠部分用麥克粉代替。由于用料結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致燒結(jié)礦的低溫還原粉化強(qiáng)度RDI+6.3mm降低到70%以下，最低僅37.55%。燒結(jié)礦低溫還原粉化指數(shù)RDI+3.15mm降低到80%以下，最低僅54.02%。燒結(jié)礦磨損指數(shù)RDI?.5m升高到10%以上，最高升到21.08%。燒結(jié)礦軟化區(qū)間擴(kuò)寬了20℃,軟熔帶的變化導(dǎo)致高溫區(qū)波動(dòng)且不穩(wěn)定，低溫還原粉化指數(shù)變差[4],導(dǎo)致塊狀帶料柱透氣性變差，多重因素的疊加，最終導(dǎo)致爐身上部爐墻黏結(jié)。燒結(jié)礦冶金性能變化見表2。
三是熔劑質(zhì)量波動(dòng)，造成高爐渣相波動(dòng)。一方面，保障燒結(jié)、球團(tuán)生產(chǎn)所需熔劑的生產(chǎn)線于2023年3月15日停產(chǎn)，新供應(yīng)的熔劑數(shù)量和質(zhì)量的穩(wěn)定性下降；另一方面，從3月份開始，將白云石粉參與混勻造堆工藝進(jìn)行優(yōu)化，轉(zhuǎn)到燒結(jié)配料倉直配。由于二燒配料室電子秤稱量誤差無法滿足工藝要求，造成燒結(jié)礦、球團(tuán)礦化學(xué)成分波動(dòng)大，進(jìn)而引起高爐渣相變化S]。2號高爐爐渣二元堿度在1.10~1.27之間波動(dòng)，渣中(MgO)在7.58%~8.73%之間波動(dòng)，渣相的不斷變化導(dǎo)致渣皮頻繁脫落，進(jìn)而引起高爐煤氣流的波動(dòng)。
四是爐頂灑水效果不好。2號高爐爐頂灑水系統(tǒng)沒有單獨(dú)的供水系統(tǒng)，而是采取爐頂增壓泵直接供水，爐頂灑水水壓僅0.5MPa，而高爐正常生產(chǎn)時(shí)爐頂壓力高達(dá)0.2MPa左右，當(dāng)出現(xiàn)管道行程時(shí)爐頂壓力更高。在爐況失常的處理過程中，尤其是遇到管道行程時(shí)無法實(shí)現(xiàn)均勻霧化灑水降溫的效果。在此次爐況失常的處理過程中，由于爐頂溫度超限而被迫大幅度減風(fēng)的現(xiàn)象多次出現(xiàn)，不利于特殊爐況的恢復(fù)。
結(jié)合爐況失常的特征及爐況的發(fā)展，從裝料制度、送風(fēng)制度、造渣制度、熱制度等方面進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)整，主要采取了縮礦批退負(fù)荷、集中加焦、調(diào)整布料矩陣、調(diào)整冷卻強(qiáng)度等措施。
2.1裝料制度調(diào)整
(1)縮礦批退負(fù)荷。特殊爐況的處理首要任務(wù)就是改善料柱透氣性和確保熱量充沛。主要手段就是縮小礦批，以便減薄礦層厚度；減輕焦炭負(fù)荷，增加焦層厚度，以達(dá)到改善料柱透氣性或是補(bǔ)充熱量的目的[6]。
4月8日03:00出現(xiàn)第一次崩料，于03:45將礦批從原先的54t縮至52t，焦炭負(fù)荷從4.54退到4.37，短時(shí)停氧停煤調(diào)整。04:25料線再次崩料至5.9m，05:20爐身中上部黏結(jié)物局部脫落，并于06:28第二次縮礦批至50t，退負(fù)荷至4.00。07:30爐身中上部黏結(jié)物大面積脫落，料面偏斜嚴(yán)重，08:16第三次縮礦批至40t，焦炭負(fù)荷退到2.90。
(2)調(diào)整布料矩陣。隨著礦批及焦炭負(fù)荷的變化，還要對上部布料制度進(jìn)行必要的調(diào)整。礦批不斷縮小，礦層減薄，于4月8日10:40將原來礦石8擋的布料環(huán)數(shù)從2環(huán)減少到1.5環(huán)，即將C211.502322調(diào)整為C22211.50i.5322，目的是降低邊沿焦炭負(fù)荷，以保證兩道氣流的穩(wěn)定。4月9日13:30繼續(xù)將礦石8擋的布料環(huán)數(shù)從1.5環(huán)減少到1環(huán)，將焦炭1擋的布料環(huán)數(shù)從1.5環(huán)增加到2環(huán)，即C221208322。4月10日隨著爐況逐漸恢復(fù)，布料矩陣也隨之恢復(fù)，將焦炭1擋的布料環(huán)數(shù)由2環(huán)減少到1.5環(huán)，將礦石8擋的布料環(huán)數(shù)由1環(huán)增加到1.5環(huán)。
(3)空料及集中加焦。爐內(nèi)頻繁崩滑料、煤氣流失常，導(dǎo)致高溫煤氣流未經(jīng)過正常的熱交換而直接溢出，熱損失必然增加；同時(shí)渣皮頻繁脫落，導(dǎo)致大量低溫渣鐵混合物直接進(jìn)入爐缸，增加爐缸吸熱。操作上必須采取集中加焦來改善料柱透氣性，同時(shí)彌補(bǔ)熱損失增加熱量。
由于管道行程，頻繁崩滑料及渣皮脫落，煤氣利用率降低。4月8日06:00集中加凈焦21.8t，07:00集中加凈焦32.7t，08:00集中加凈焦57.5t，09:00集中加入凈焦38.4t，其余空料過程中按照“隔九加十”的方式補(bǔ)加凈焦直至料滿，全天累計(jì)空料及集中加焦310.2t。4月9日11:00空料及集中加焦54t，12:50空料及集中加焦54t，14:00空料及集中加焦51.2t，其余空料過程中按照“隔九加十”的方式補(bǔ)加凈焦直至料滿，全天累計(jì)空料及集中加焦229.2t。
2.2送風(fēng)制度調(diào)整
(1)休風(fēng)更換漏水小套并增堵風(fēng)口。與正常爐況相比，爐況異常時(shí)，入爐風(fēng)量降低，風(fēng)口前鼓風(fēng)動(dòng)能降低，為了快速地恢復(fù)爐況，采取休風(fēng)增堵風(fēng)口以達(dá)到提高鼓風(fēng)動(dòng)能的目的7。從4月8日05:00以后，入爐風(fēng)量基本上僅能維持在3800~4400m3/min,標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速從正常時(shí)的255m/s左右降低到210~230m/s。20:06休風(fēng)更換了10個(gè)漏水的風(fēng)口小套，一方面及時(shí)消除漏水，另一方面為了實(shí)施增堵7號、16號、24號風(fēng)口，到23:56復(fù)風(fēng)時(shí)共堵6個(gè)風(fēng)口調(diào)整爐況，確保風(fēng)口前標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速能保持在250m/s以上。
(2)科學(xué)把握爐況恢復(fù)進(jìn)程。特殊爐況的調(diào)整是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，每一項(xiàng)調(diào)整動(dòng)作的時(shí)機(jī)及節(jié)奏是否準(zhǔn)確，在很大程度上決定了爐況的恢復(fù)進(jìn)程。實(shí)際爐況恢復(fù)過程中主要通過爐溫是否充沛，風(fēng)量和料速是否匹配適時(shí)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整的主要內(nèi)容就是捅風(fēng)口和擴(kuò)礦批、提負(fù)荷。當(dāng)爐內(nèi)壓量關(guān)系匹配，下料順暢，爐溫充沛，尤其需要集中加焦時(shí)，可以考慮捅風(fēng)口擴(kuò)大進(jìn)風(fēng)面積，加快冶煉進(jìn)程，反之不宜捅風(fēng)口。4月9日02:30捅開16號風(fēng)口，10日16:55捅開24號風(fēng)口，11日06:26捅開7號風(fēng)口，同時(shí)結(jié)合入爐風(fēng)量大小，料速明顯轉(zhuǎn)快時(shí)適時(shí)擴(kuò)礦批提焦炭負(fù)荷。
2.3造渣制度調(diào)整
(1)渣相調(diào)整。由于燒結(jié)礦、球團(tuán)礦化學(xué)成分的波動(dòng)，以及爐溫波動(dòng)導(dǎo)致SiO?還原量變化，進(jìn)而導(dǎo)致渣相波動(dòng)。在爐況調(diào)整過程中，主要采取酸堿物料替代或是直接加入熔劑的措施進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)昆鋼的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，每集中加焦10t需要帶硅石0.8~1.2t。本次特殊爐況的調(diào)整，4月8日10:00采用球團(tuán)礦帶燒結(jié)礦800kg/批的物料替代法調(diào)整爐渣二元堿度一次，在空料及集中加焦時(shí)累計(jì)帶入硅石25t;4月9日集中加焦帶入硅石28t,加入螢石3.2t洗爐及調(diào)整渣相。
(2)及時(shí)排凈渣鐵。特殊爐況的處理，尤其在爐缸工作失常的情況下，爐前渣鐵及時(shí)排凈是爐況順利恢復(fù)的關(guān)鍵。首先，及時(shí)排凈渣鐵，為爐料下降提供必要的空間，有利于改善料柱透氣性；其次，大量渣皮脫落進(jìn)入爐缸后增加爐缸吸熱，及時(shí)將爐缸內(nèi)的低溫渣鐵排出爐外，有利于快速提高爐缸溫度；再次，及時(shí)排凈渣鐵還有利于活躍爐缸，改善爐缸工作狀態(tài)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中主要采取零間隔，或是平行出鐵的方式組織實(shí)現(xiàn)。
從4月8日03:00出現(xiàn)第一次崩料開始，到20:06休風(fēng)為止共出鐵8次，累計(jì)出鐵938min,出渣時(shí)間達(dá)到812min,有3次平行出鐵，其中第3203620次鐵，從07:32打開鐵口到09:00堵鐵口為止，僅出鐵113.55t，但是出渣時(shí)間長達(dá)70min，排渣約250t。4月9日全天出鐵10次，累計(jì)出鐵時(shí)間為1232min，出渣時(shí)間為1041min，有4次平行出鐵。
2.4熱制度調(diào)整
(1)控制合理的理論燃燒溫度。在特殊爐況的處理過程中，往往都需要退負(fù)荷至全焦冶煉，采取降低入爐風(fēng)溫、停止富氧噴煤作業(yè)，同時(shí)為了提高爐溫或是改善料柱透氣性，難免還要采取集中加焦，因此控制合理的理論燃燒溫度就顯得尤為重要，通常采取增減人爐風(fēng)溫、使用蒸汽加濕等手段調(diào)整。
根據(jù)冶煉周期及爐況調(diào)整的需要，4月8日05:00停氧，12:00停煤，同時(shí)將入爐風(fēng)溫從1200℃降低到1100℃,13:00再次降低到1050℃。由于入爐風(fēng)量低，混風(fēng)調(diào)節(jié)閥全開都無法快速將入爐風(fēng)溫降低到1000℃以下，為了保持理論燃燒溫度在2350~2450℃8]，從14:00開始使用蒸汽加濕5g/m3，最高使用到13g/m3，4月9—10日保持蒸汽加濕量在3~20g/m3，入爐風(fēng)溫在950～1000℃之間調(diào)控，11日02:00停止使用加濕。
(2)增加水量提高冷卻強(qiáng)度?？刂坪侠淼牟僮鳡t型實(shí)質(zhì)上就是控制高爐縱向和圓周溫度場的分布，生產(chǎn)中應(yīng)確保爐體熱負(fù)荷、水溫差、爐體溫度的圓周均勻性[9]。2號高爐聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)最大供水能力能達(dá)到5100m3/h。高爐正常生產(chǎn)時(shí)的總冷卻水流量為4600~4900m3/h，全爐水溫差控制在6~7℃，主要通過增加冷卻水量或是降低進(jìn)水溫度的手段來達(dá)到增加冷卻強(qiáng)度的目的[10]。
從2023年3月17日開始，2號高爐全爐水溫差不斷降低，3月25日全爐水溫差平均值降低到4.4℃，從3月21日開始先后9次減水量操作，到4月5日冷卻水量最低減少到4100m3/h，同時(shí)進(jìn)水溫度從39±1℃提高到40±1℃，4月7日全爐水溫差平均值降低到4.9℃，4月8日全爐水溫差平均值再次降低到4.3℃(如圖2所示)。之后，隨著爐墻黏結(jié)物的脫落及長時(shí)間深空料，爐墻溫度逐漸升高，操作上采取增加水量的措施恢復(fù)冷卻強(qiáng)度，從4月8日02:00開始按照每次增加水量不超過100m3/h的速度，到4月9日17:00冷卻水量恢復(fù)到4600m3/h，同時(shí)恢復(fù)進(jìn)水溫度39±1℃。4月12日，隨著爐況的逐漸恢復(fù)，增加冷卻水量到4700m3/h，全爐水溫差恢復(fù)到6.5℃左右。
隨著爐墻黏結(jié)物的徹底脫落，爐內(nèi)煤氣流分布穩(wěn)定，壓量關(guān)系明顯改善，爐外出鐵正常，渣鐵溫度充沛。4月9日19:16料滿后轉(zhuǎn)順。4月10日05:52將礦批從40t擴(kuò)至46t，提焦炭負(fù)荷至3.71，10:00開始噴煤15t/h，14:25再擴(kuò)礦批到48t，提焦炭負(fù)荷到4.00，15:50開始富氧5000m3/h，16:55捅開24號風(fēng)口，18:00富氧量增加到10000m3/h，10日鐵水日產(chǎn)量4667tV/d。4月10日爐內(nèi)煤氣流分布及料面見圖3。
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結(jié)語
高爐從4月8日03:00出現(xiàn)第一次崩料開始，到4月10日10:00開始噴煤富氧為止，耗時(shí)55h，再到4月11日20:19擴(kuò)礦批至54t，提焦炭負(fù)荷至4.50，爐況完全恢復(fù)到正常狀態(tài)歷時(shí)89h19min?？偨Y(jié)處理過程主要有以下體會(huì)：
(1)加強(qiáng)燒結(jié)、球團(tuán)用熔劑的保供質(zhì)量和數(shù)量，確保燒結(jié)礦、球團(tuán)礦質(zhì)量穩(wěn)定才能為高爐高效低耗生產(chǎn)創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。
(2)制定科學(xué)合理的定修計(jì)劃，密切關(guān)注風(fēng)口小套等關(guān)鍵設(shè)備的使用周期，并嚴(yán)格執(zhí)行定修制度。對爐頂灑水系統(tǒng)進(jìn)行升級改造，使灑水壓力達(dá)到1.2MPa以上，確保爐頂灑水時(shí)能達(dá)到均勻霧化的效果。
(3)特殊爐況的處理是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要從裝料制度、送風(fēng)制度、造渣制度、熱制度等方面進(jìn)行科學(xué)合理調(diào)控，更需要爐內(nèi)爐外通力合作方能達(dá)到效果。
(責(zé)任編輯：zgltw)