韋正強(qiáng)

柳鋼2號(hào)高爐的有效爐容為2650m3，從2012年9月3日開始第一代爐役，后經(jīng)歷長(zhǎng)達(dá)10年的生產(chǎn)，爐役后期因冷卻壁漏水?dāng)?shù)量增多以及爐缸侵蝕嚴(yán)重，于2022年10月17日順利安全停爐進(jìn)行大修，并于2023年2月6日點(diǎn)火送風(fēng)開爐復(fù)產(chǎn)。

1.爐況失常過程概述

柳鋼2號(hào)高爐大修開爐后第4天即達(dá)產(chǎn)，經(jīng)過不斷優(yōu)化操作，至2023年2月21日日產(chǎn)量達(dá)7585t/d，燃料比505kg/t。為進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，提高煤氣利用率，從2月25日開始逐步提高高爐生礦使用配比至18%，3月2日又開始嘗試取消中心加焦，初期取得一定的效果，煤氣利用率達(dá)到49%左右。3月上旬，原燃料質(zhì)量整體下滑，2號(hào)高爐壓量關(guān)系逐步變差，產(chǎn)量下降，消耗上升，于3月10日縮小批重，調(diào)整裝料制度，恢復(fù)中心加焦；3月中旬至4月中旬，調(diào)整近1個(gè)月時(shí)間，爐況出現(xiàn)波動(dòng)。期間頻繁出現(xiàn)管道氣流的異常情況，進(jìn)而造成鐵水出格多，爐缸不活躍，需經(jīng)常補(bǔ)大量焦炭以改善爐缸熱度，燃料比升高38kg/tFe，產(chǎn)量損失近3萬噸。

2.爐況失常的特征

2.1 爐況穩(wěn)定性差

2號(hào)高爐爐況順行指數(shù)低，爐況穩(wěn)定性差，高爐的壓量關(guān)系趨于緊張，走料不均勻，探尺工作狀態(tài)不好，出現(xiàn)偏尺、滑尺的異?，F(xiàn)象。

2.2 高爐冷卻壁溫度差值大

高爐冷卻壁密閉循環(huán)冷卻水的回水與進(jìn)水溫度差值大，即軟水溫差偏高，軟水溫差波動(dòng)大、波動(dòng)區(qū)間偏廣，由開爐期間的2℃逐步上升至4月份的7℃左右。由于煤氣流分布不合理，邊緣局部氣流過分發(fā)展，導(dǎo)致易有氣流沖出，頻繁出現(xiàn)邊緣小管道，高爐爐頂測(cè)溫的四點(diǎn)中最大與最小值偏差達(dá)80℃，平均頂溫在200℃～300℃。同時(shí)，中心氣流弱而不集中也不穩(wěn)定，爐頂十字測(cè)溫中心點(diǎn)溫度偏低，大多在200℃～300℃（見圖1）。

圖1 柳鋼2號(hào)高爐軟水溫差變化趨勢(shì)圖 ℃

2.3 裝料制度不相匹配

高爐煤氣利用率與高爐爐頂?shù)难b料制度不相匹配。使用退守疏導(dǎo)兩道氣流的裝料制度，煤氣流在高爐內(nèi)的停留時(shí)間應(yīng)縮短，煤氣與原料的接觸時(shí)間和面積減少，煤氣還原的原料占比變少，煤氣利用率應(yīng)當(dāng)下降。但2號(hào)高爐卻出現(xiàn)煤氣利用率異常升高，煤氣利用率高達(dá)48%。

2.4 高爐物理熱和化學(xué)熱不穩(wěn)定

2號(hào)高爐出現(xiàn)管道氣流的頻率高、頻次多，高爐的熱制度操作受到較大影響，高爐的物理熱和化學(xué)熱不穩(wěn)定，爐溫大幅波動(dòng)，出現(xiàn)低爐溫次數(shù)明顯增多，爐缸脫硫效果明顯下降，鐵水的化學(xué)成分不穩(wěn)定，造成不合格鐵水較多。

2.5 高爐爐頂邊緣氣流分布不均勻

2號(hào)高爐爐頂局部氣流過分發(fā)展，爐身與爐腹冷卻壁熱面溫度普遍上行，6～8層銅冷卻壁熱面溫度從55℃升到90℃，9～15層鑄造冷卻壁熱面溫度從100℃升到250℃，局部冷卻壁熱面溫度達(dá)到300℃。

3.爐況失常原因分析

3.1 兩道氣流分布失常

依據(jù)高爐合理氣流分布的規(guī)律，首先要做到保持高爐的爐況穩(wěn)定順行，調(diào)節(jié)好邊緣氣流與中心氣流兩道氣流；其次才是最大限度地改善煤氣利用，獲取較高的煤氣利用率，降低焦炭消耗[1]。2月6日開爐后，柳鋼2號(hào)高爐主要以發(fā)展邊緣氣流和疏導(dǎo)中心氣流為主，使高爐的穩(wěn)定順行和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都較好。在采用取消中心加焦的布料制度過程中，礦石的布料角度沒有整體外移，最小布料角度用至26°，抑制了中心氣流，導(dǎo)致中心氣流更加不足，出現(xiàn)壓量關(guān)系緊張的情況。在恢復(fù)中心加焦的布料制度后，中心加焦量偏少，只有2環(huán)（占焦批重的13.3%），沒有起到充分釋放中心氣流的作用。在爐況調(diào)整過程中，當(dāng)?shù)V石布料最大角度大于32°，就容易出現(xiàn)管道氣流，于是嘗試恢復(fù)低角度布料，礦焦往中心布料，堆高中心料面，但中心氣流更加被抑制；而布料由中心向邊緣傾斜，礦石沿料面斜坡滾至邊緣，在邊緣堆積數(shù)目偏多，使邊緣焦炭負(fù)荷過重，造成邊緣氣流不穩(wěn)定，兩道氣流分布出現(xiàn)失常。

3.2 原燃料質(zhì)量整體下滑影響

大型高爐因爐缸直徑大，在原燃料質(zhì)量，特別是焦炭質(zhì)量較差時(shí)很難吹透中心。若焦炭有較好的粒度組成和焦炭強(qiáng)度，有利于提高高爐塊狀帶的透氣性、降低高爐壓差，有利于下部高溫區(qū)特別是軟熔帶的透氣性、透液性及煤氣流的二次分布，有利于改善高爐爐缸工作狀況、降低焦比和保持爐況的穩(wěn)定[2]。2月下旬至3月初，燒結(jié)礦質(zhì)量下滑，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)由76%下滑到74%左右，3月初由于焦煤煤種變化，焦炭質(zhì)量也出現(xiàn)下滑，熱強(qiáng)度由66%下降到62%左右，M10由5.5%上升7.0%，灰分達(dá)13%以上。原燃料質(zhì)量的整體下滑，影響了高爐的穩(wěn)定順行（見圖2、圖3）。

圖2 2023年2-3月柳鋼2號(hào)高爐焦炭質(zhì)量 %

圖3 2023年3月柳鋼2號(hào)焦炭質(zhì)量趨勢(shì)圖 %

3.3 提高塊礦比試驗(yàn)影響

從2月25日開始，2號(hào)高爐嘗試進(jìn)行提高塊礦比試驗(yàn)，高爐爐料結(jié)構(gòu)中的塊礦比由10%逐步提高到18%，熟料比下降。塊礦比提高后，將一個(gè)球團(tuán)倉和熔劑倉用作裝塊礦使用，利用兩倉的振動(dòng)篩篩分塊礦，但由于塊礦的粉末較多，易堵篩網(wǎng)，效果不好，增加了入爐粉末。入爐粉末在高爐內(nèi)部會(huì)板結(jié)堵塞煤氣通路，造成煤氣上升的通道變小，使高爐的透氣性下降。另外，由于塊礦的高溫冶金性能不足，軟化溫度偏低，造成軟化入爐后高爐的軟融帶上移，進(jìn)一步使軟融區(qū)間變寬，增大煤氣上升的阻力，容易導(dǎo)致爐況失常。

3.4 高爐進(jìn)退時(shí)機(jī)把握不好，采取措施不到位

在提高塊礦比及取消中心加焦后，柳鋼2號(hào)高爐整體熱風(fēng)壓力升高，原燃料質(zhì)量出現(xiàn)下滑，卻沒有及時(shí)采取退守調(diào)整措施。3月初，軟水溫差從2℃緩慢爬升，當(dāng)時(shí)分析是噴涂料開始脫落引起，于是嘗試使用提高礦石布料角度的方法，以壓制邊緣氣流。但由于此時(shí)中心氣流變?nèi)酰又畨褐七吘墯饬?，兩道氣流都受到抑制，煤氣通道變小，煤氣利用率偏高，邊緣局部氣流過分發(fā)展，頻繁出現(xiàn)邊緣管道，在把布料角度退下來后，高爐保持了一定程度的順行。壓量關(guān)系緩和后，再次嘗試提高礦石角度優(yōu)化，但仍然出現(xiàn)邊緣管道氣流。由于異常爐況沒能得到及時(shí)糾正，所采取的發(fā)展邊緣氣流的低角度裝料制度又不利順行，導(dǎo)致爐缸中心死料柱肥大，爐缸活躍程度變差，爐況進(jìn)一步惡化。

4.處理失常爐況的措施

4.1 增加中心加焦量，強(qiáng)行打透中心氣流

經(jīng)過綜合分析，柳鋼2號(hào)高爐爐況波動(dòng)的主要原因是中心氣流不透，壓制邊緣氣流后，又造成煤氣分布失常，頻繁出現(xiàn)管道氣流，故嘗試采取先疏導(dǎo)出中心氣流的措施，以消除邊緣管道氣流的產(chǎn)生。4月9日，采取加大中心加焦量，增加到3環(huán)和4環(huán)，在布完4環(huán)焦炭后，料罐雷達(dá)料線還剩余1m左右焦炭全開布到中心，實(shí)際中心加焦占比達(dá)到30%左右，從而強(qiáng)行疏導(dǎo)出中心氣流。該措施使用約3小時(shí)后，煤氣利用率由原來的48%左右降至44%左右，十字測(cè)溫中心溫度達(dá)到600℃以上，瞬時(shí)溫度達(dá)到800℃，中心氣流被成功疏導(dǎo)出來。此時(shí)，適當(dāng)減少中心加焦量，控制中心加焦量剛好4環(huán)，以此穩(wěn)住中心氣流，十字測(cè)溫中心點(diǎn)溫度在500左右℃。

4.2 適時(shí)調(diào)節(jié)裝料制度，疏導(dǎo)好兩道煤氣流

在調(diào)整裝料制度時(shí)要保持足夠的中心加焦量（4環(huán)），穩(wěn)定好中心氣流，適當(dāng)降低焦炭負(fù)荷，以防爐溫偏低，杜絕出現(xiàn)長(zhǎng)期低爐溫的現(xiàn)象。經(jīng)過調(diào)整，中心氣流通透后，煤氣流分布逐漸向好，高爐壓量關(guān)系趨于好轉(zhuǎn)，走料順暢穩(wěn)定。之后逐步整體提高礦焦布料角度，接受調(diào)整，高爐的各項(xiàng)操作參數(shù)保持穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上，高爐逐步強(qiáng)化冶煉，適當(dāng)增加風(fēng)量，保證維持到基準(zhǔn)風(fēng)量的水平，后繼續(xù)適當(dāng)富氧，待高爐風(fēng)量增加到全風(fēng)狀態(tài)后，繼續(xù)增加氧量強(qiáng)化冶煉，采用增加礦石批重和礦石布料環(huán)數(shù)的裝料制度，拉寬礦焦布料平臺(tái)（見表1）。通過調(diào)整裝料制度優(yōu)化高爐，調(diào)整中心氣流和邊緣氣流兩道氣流的分布狀態(tài)，提高煤氣利用率，逐漸降低消耗。

4.3 改善原燃料質(zhì)量，調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)

構(gòu)建大協(xié)同、大穩(wěn)定、大平衡、大溝通、大物流、大成本、大效益的整體協(xié)調(diào)創(chuàng)效工作格局，加強(qiáng)與上道工序溝通，提高并穩(wěn)定好原燃料質(zhì)量。經(jīng)過努力，焦炭熱強(qiáng)度提高達(dá)到64%以上，提高燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)達(dá)到76%以上。3月12日塊礦比由18%降至12%；同時(shí)加強(qiáng)原燃料的篩分，控制礦石篩分指數(shù)＜25kg/s，焦炭篩分指數(shù)＜30kg/s，增大篩分有效面積，降低篩分料層厚度，提高篩分效果，減少入爐粉末，提高料柱透氣性，為高爐順行創(chuàng)造好的原燃料基礎(chǔ)。

4.4 保證爐溫基礎(chǔ)，適當(dāng)降低爐渣堿度

由于頻繁出現(xiàn)管道氣流，爐溫低的情況比較多，加上化爐缸需要大量的熱量，采取低負(fù)荷加循環(huán)焦的方式穩(wěn)定爐溫基礎(chǔ)，隔10批正常料加1批凈焦，在壓量關(guān)系對(duì)稱、爐溫充足、邊緣管道氣流消除、水溫差溫度穩(wěn)定下降后，逐步拉開循環(huán)焦批次，直至最后取消循環(huán)焦。按照[Si]不低于0.5%控制，鐵水物理熱控制在1510℃以上，同時(shí)降低爐渣堿度，改善渣鐵流動(dòng)性活躍爐缸，使鐵水硫含量控制在0.020～0.030%。

4.5 適時(shí)調(diào)節(jié)冷卻強(qiáng)度

由于高爐的煤氣爐分布不穩(wěn)定，2月底至4月初這段時(shí)間，軟水溫差由2℃上升到7°左右，冷卻壁熱負(fù)荷非常大，為此通過調(diào)整冷卻制度，減輕冷卻壁熱負(fù)荷。把軟水進(jìn)水流量由4300m3/h逐步提高到5200m3/h，同時(shí)軟水進(jìn)水溫度控制在40℃左右，提高軟水進(jìn)水流量和降低軟水進(jìn)水溫度強(qiáng)化冷卻。待高爐的氣流分布合理時(shí)，及時(shí)下調(diào)軟水的進(jìn)水流量，維持3℃～4℃的水溫差，使冷卻壁熱面溫度下降到正常水平。

4.6 加強(qiáng)爐前出鐵

根據(jù)實(shí)際鐵口深度，靈活控制打泥量，確保鐵口深度在3.1～3.2 m，維護(hù)好鐵口泥套，提高鐵口合格率，杜絕淺鐵口的發(fā)生，做好鐵前安全確認(rèn)，鐵中、鐵后安全檢查，采取零間隔出鐵的方法，加強(qiáng)渣鐵排放，及時(shí)出盡渣鐵，為爐內(nèi)優(yōu)化創(chuàng)造條件。

5.調(diào)整后的效果

通過一系列有效措施，徹底糾正了高爐兩道煤氣流分布失常的現(xiàn)象，煤氣流分布合理，中心氣流充足，邊緣氣流均勻，消除了頻繁的管道氣流，水溫差逐步下降并穩(wěn)定在3℃左右，爐缸的活躍性改善，生產(chǎn)指標(biāo)得到逐步改善（見表2）。

表2 柳鋼2650m3高爐調(diào)整前后操作參數(shù)和指標(biāo)對(duì)比

6.結(jié)語

（1）保持合理的兩道氣流分布是高爐長(zhǎng)期穩(wěn)定順行的重要基礎(chǔ)，大高爐尤其要重視保持足夠的中心氣流，按照“穩(wěn)定邊緣，打開中心；穩(wěn)定中心，照顧邊緣”的思路，控制好兩道氣流的分布；采取臨時(shí)增加中心加焦量，打通中心氣流，消除管道氣流，起到較好的效果。

（2）取消中心加焦布料要以長(zhǎng)期穩(wěn)定的原燃料質(zhì)量為基礎(chǔ)。當(dāng)原燃料質(zhì)量較好，料柱透氣性好，可以適當(dāng)減少或取消中心加焦量，提高煤氣利用率；當(dāng)原燃料質(zhì)量變差，采用中心加焦模式，保持充足的中心氣流，有利于提高料柱透氣性和保持爐況穩(wěn)定。