李華鵬

（河北普陽鋼鐵有限公司，河北056305）

0 引言

高爐邊緣氣流分布在生產(chǎn)過程中起著關(guān)鍵的性作用，好的氣流分布不僅可以保證爐況穩(wěn)定順行，延長高爐爐體壽命，而且可以增加爐內(nèi)間接還原效率，提高煤氣利用率，降低焦比，達(dá)到節(jié)能降耗、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的效果[1]。普陽鋼鐵公司1～3號高爐為2019年新建的高爐，開爐以來均表現(xiàn)出邊緣局部加重、結(jié)厚，爐況整體穩(wěn)定性較差，嚴(yán)重影響到高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。從2019年下半年開始鋼鐵行情持續(xù)低迷，加之2020年初的新型冠狀病毒疫情的影響，鋼鐵下游產(chǎn)業(yè)都受到很大的影響，在這種背景下維持爐況的長期穩(wěn)定順行、降低生產(chǎn)成本，成為了鋼鐵企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急，而穩(wěn)定的邊緣氣流是爐況長期穩(wěn)定順行的必要條件。

為適應(yīng)鋼鐵行業(yè)形勢和環(huán)保限產(chǎn)的要求，普陽鋼鐵公司開展了高爐穩(wěn)定邊緣氣流的研究與優(yōu)化。本文介紹了穩(wěn)定邊緣氣流的技術(shù)路線，提出了工藝和設(shè)備優(yōu)化改進(jìn)內(nèi)容，通過爐頂設(shè)備技改、風(fēng)口布局調(diào)整、優(yōu)化爐內(nèi)操作、合理布料結(jié)構(gòu)的高爐上下部調(diào)整等改進(jìn)措施的實(shí)施，穩(wěn)定了高爐邊緣煤氣流分布，實(shí)現(xiàn)了高爐穩(wěn)定順行。

1 影響因素分析和主要改進(jìn)內(nèi)容研究

高爐邊緣氣流穩(wěn)定的表現(xiàn)主要包括：東南、東北、西南、西北四點(diǎn)頂溫曲線偏差小；爐內(nèi)成像邊緣氣流均勻，沒有局部過寬的地方，沒有局部吹料；高爐壓差穩(wěn)定波動(dòng)小，不容易發(fā)生邊緣過重和邊緣結(jié)厚[2]。為了提高邊緣氣流穩(wěn)定性，普陽鋼鐵公司高爐技術(shù)人員經(jīng)過充分的研討及論證，開展了穩(wěn)定高爐邊緣氣流相關(guān)冶煉技術(shù)的探索，并為此做了一系列的實(shí)驗(yàn)研究。

1.1 邊緣氣流影響因素分析

為了提高爐邊緣氣流穩(wěn)定性，對影響高爐邊緣氣流穩(wěn)定的因素進(jìn)行了分析梳理，從工藝和設(shè)備方面分析出四個(gè)影響高爐邊緣氣流穩(wěn)定的主要環(huán)節(jié)。具體分析梳理思路如圖1所示。

圖1 影響高爐邊緣氣流穩(wěn)定因素分析思路

1.2 工藝設(shè)備改進(jìn)內(nèi)容研究

1.2.1 爐頂設(shè)備調(diào)整措施

隨著高爐整體工藝裝備水平提高，高爐產(chǎn)量也在不斷提高。這就要求爐頂設(shè)備布料精準(zhǔn)且不分散，為此公司組織煉鐵廠對原有高爐爐頂設(shè)備的使用情況進(jìn)行了細(xì)致的研究，發(fā)現(xiàn)了其中的不足，并對現(xiàn)有爐頂設(shè)備提出了改進(jìn)建議。

（1）調(diào)整中心喉管直徑。高爐目前設(shè)備所允許的礦批為40噸左右，布料圈數(shù)為10圈以上，每圈8.3秒，布料速度最大不超過0.48噸/秒。爐頂中心喉管直徑為600 mm，料流相對于喉管直徑非常細(xì)小，存在蛇形偏流，影響布料精準(zhǔn)性，為此將中心喉管上加一個(gè)500 mm的套筒；

（2）調(diào)整溜槽摩擦力。原有溜槽為光面溜槽，磨擦系數(shù)為0.4，料流從喉管下到溜槽后存在小量的偏斜，因在溜槽上的料流速度較快，偏斜問題也會成倍的放大，因此在溜槽上焊接積窩，增大溜槽摩擦力，減緩料流速度；

（3）調(diào)整節(jié)流瓜瓣。目前節(jié)流瓜瓣開展，偏向節(jié)流主軸（小瓜瓣）一側(cè)，通過更改控制小瓜瓣的節(jié)流臂，使其成為可調(diào)節(jié)流臂，利用休風(fēng)機(jī)會，將瓜瓣展開中心對準(zhǔn)高爐中心。

1.2.2 操作制度調(diào)整措施

工藝操作上適當(dāng)減小風(fēng)量，增加富氧量，用以發(fā)展邊緣氣流，在保持料速不變的前提下，將富氧量由6 000～6 500 m3/h逐步增加到7 000～7 500 m3/h，布料制度上由原來的礦、焦同角調(diào)整為焦比礦大1.5～2°。

1.2.3 送風(fēng)設(shè)備調(diào)整措施

普陽鋼鐵公司2號高爐送風(fēng)設(shè)施配有20個(gè)風(fēng)口，原風(fēng)口小套尺寸為480 mm長、Φ115 mm直徑、斜5°。為了穩(wěn)定發(fā)展邊緣氣流，擬將風(fēng)口小套尺寸調(diào)整為10個(gè)480 mm長、Φ115 mm直徑、斜5°和10個(gè)460 mm長、Φ115 mm直徑、斜5°，單數(shù)是長套，雙數(shù)是短套。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

結(jié)合普陽鋼鐵公司生產(chǎn)實(shí)際并經(jīng)過充分論證與準(zhǔn)備，在公司2號高爐進(jìn)行了高爐穩(wěn)定邊緣氣流的系列工業(yè)型試驗(yàn)，2019年12月某日為基準(zhǔn)期。實(shí)驗(yàn)期對高爐的工藝和設(shè)備安裝既定方案進(jìn)行了調(diào)整。

2.1 調(diào)整爐頂設(shè)備

爐頂設(shè)備能否按照工藝要求精準(zhǔn)布料，是影響高爐邊緣氣流穩(wěn)定的一個(gè)重要因素。為此煉鐵廠對2號高爐爐頂設(shè)備運(yùn)行使用問題進(jìn)行了深入的分析和討論，本著經(jīng)濟(jì)高效原則，制定了2號高爐爐頂設(shè)備調(diào)整、改造內(nèi)容，并在實(shí)驗(yàn)期對爐頂設(shè)備實(shí)施了調(diào)整、改造，最大化減少設(shè)備對高爐順行的影響，且效果顯著。爐頂設(shè)備的成功改造成為此次研發(fā)項(xiàng)目的一大重要突破，打破了公司對高爐爐頂設(shè)備長期以來的盲區(qū)?；鶞?zhǔn)期和實(shí)驗(yàn)期爐頂設(shè)備對比情況見表1。

表1 基準(zhǔn)期和實(shí)驗(yàn)期爐頂設(shè)備對比情況

2.2 調(diào)整風(fēng)口布局

由表2小套水溫差數(shù)據(jù)顯示，基準(zhǔn)期小套水溫差整體呈現(xiàn)單數(shù)號小套水溫差高于雙數(shù)號小套水溫差，直接反應(yīng)出爐內(nèi)各風(fēng)口區(qū)活躍度的不同，各風(fēng)口區(qū)域煤粉的燃燒程度的差異性，煤氣流分布的差異性，間接表達(dá)出爐內(nèi)各邊緣下料的不均勻性[3]。因而在實(shí)驗(yàn)期創(chuàng)新性的調(diào)整了風(fēng)口布局，促使邊緣煤氣流的定向穩(wěn)定性和均勻分布性，風(fēng)口布局情況見表3。隨著試驗(yàn)次數(shù)的不斷增加，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比顯示，各小套水溫差整體趨于相近，與實(shí)驗(yàn)后爐頂溫度差值趨于相近情況基本吻合。

表2 小套水溫差數(shù)據(jù) /℃

表3 風(fēng)口布局調(diào)整情況

2.3 調(diào)整操作制度

爐內(nèi)操作上，將高壓富氧量由6 000～6 500 m3/h逐步增加到7 000～7 500 m3/h，適當(dāng)減少風(fēng)量，增加富氧量，用以發(fā)展邊緣煤氣流，促使邊緣均勻下料，爐墻邊緣粘接物脫落，達(dá)到邊緣規(guī)整，煤氣流分布均勻，料速均勻適宜的爐況。隨著實(shí)驗(yàn)的不斷進(jìn)行和改進(jìn)，四角頂溫差值逐漸縮小并趨于穩(wěn)定，整體呈相近趨勢。富氧、風(fēng)量參數(shù)創(chuàng)新性調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)見表4，四角頂溫差值見表5。

表4 富氧、風(fēng)量創(chuàng)新性調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)值

表5 四角頂溫差值 /℃

2.4 調(diào)整布料制度

通過對表6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，可以看出布料制度選用了由原先的礦、焦最大角度同角，調(diào)整為最大焦角比最大礦角大1.5～2°，最外環(huán)焦炭布料量適當(dāng)多于燒結(jié)礦，實(shí)現(xiàn)適當(dāng)疏松邊緣，穩(wěn)定邊緣煤氣流的目的。

表6 焦角與礦角角度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 實(shí)驗(yàn)后經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

隨著實(shí)驗(yàn)的不斷進(jìn)行，邊緣煤氣流趨于穩(wěn)定分布的同時(shí)，高爐的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)趨于好轉(zhuǎn)提升，見表7。高爐產(chǎn)量提升明顯，甚至超過正常水平，礦比趨于穩(wěn)定，焦比、煤比降低，燃料比由基準(zhǔn)期549 kg/t降低至穩(wěn)定時(shí)的513 kg/t，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)踐效益。

表7 高爐的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)趨

4 結(jié)語

本文通過對高爐邊緣煤氣流不穩(wěn)定問題的研究分析，提出了高爐邊緣煤氣流不穩(wěn)定的影響因素，并對主要改進(jìn)措施進(jìn)行了研究和探討。經(jīng)過系列實(shí)驗(yàn)證明，通過從爐頂設(shè)備、爐內(nèi)操作、風(fēng)口布局、布料結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)革新措施的實(shí)施，穩(wěn)定了高爐邊緣煤氣流分布，實(shí)驗(yàn)取得了良好的效果，達(dá)到了預(yù)期目的，在保證高爐穩(wěn)定順行的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)也得到了顯著提升。