宣鋼2號(hào)高爐爐況失常的處理

張 旭

(河鋼集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠,河北 張家口075100)

宣鋼2號(hào)高爐于2010年9月18日開爐,設(shè)計(jì)爐容為2500 m3,上料系統(tǒng)采用“PW”并罐無(wú)料鐘爐頂設(shè)備,水冷氣封式布料溜槽傳動(dòng)齒輪箱。冷卻系統(tǒng)采用軟水密閉循環(huán)系統(tǒng),從爐底到爐喉鋼磚下沿共設(shè)14段冷卻壁,其中爐腹、爐腰、爐身下部區(qū)域采用4段銅冷卻壁,其余均為鑄鐵冷卻壁。共設(shè)置30個(gè)風(fēng)口,3個(gè)鐵口,配置3座內(nèi)燃式熱風(fēng)爐。煤氣系統(tǒng)采用重力除塵、旋風(fēng)除塵、布袋干法除塵工藝。

1 爐況失常的經(jīng)過(guò)

2017年10 月初,高爐邊緣溫度開始持續(xù)下行,銅冷卻壁溫度下降10-15℃,上部九十段蛇形管溫度下降40-50℃,爐體冷卻水溫差下降至2℃以下,熱負(fù)荷水平下至5000 kcal/h,爐體各部溫度出現(xiàn)“呆滯”,爐墻出現(xiàn)結(jié)厚現(xiàn)象,壓量關(guān)系走緊并且料動(dòng)轉(zhuǎn)差,頻繁出現(xiàn)懸料、崩料現(xiàn)象,風(fēng)量從4900 m3/min萎縮至3000 m3/min,且加風(fēng)困難,導(dǎo)致高爐難行,出現(xiàn)爐況失常[1]。

2 爐況的處理

2.1 上部調(diào)劑

在邊緣溫度下行初期,高爐主要采取調(diào)整布料矩陣,發(fā)展邊緣氣流,同時(shí)縮小礦批,減輕焦炭負(fù)荷等措施,以改善料柱透氣性,為恢復(fù)風(fēng)量創(chuàng)造條件,具體調(diào)整措施見表1。

表1 2號(hào)高爐上部調(diào)劑

2.2 下部調(diào)劑

下部調(diào)劑主要采取堵風(fēng)口操作,以達(dá)到縮小風(fēng)口面積,提高鼓風(fēng)動(dòng)能的目的,同時(shí)根據(jù)爐況需要降低冷卻強(qiáng)度,見表2。

表2 2號(hào)高爐下部調(diào)劑

2.3 熱制度調(diào)整

根據(jù)爐況需要提高鐵水硅含量,由原來(lái)的0.35%提高至0.6%,并且保證鐵水溫度在1500℃以上,同時(shí)爐渣堿度由1.21倍下調(diào)至1.00倍,并配加錳礦及螢石洗爐,改善渣鐵的流動(dòng)性[2]。

2.4 熱酸洗的應(yīng)用

由于此次爐況失常持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),處理難度大,高爐被迫于10月23日采取熱酸洗處理爐墻粘結(jié),共計(jì)加焦139.2噸。凈焦下達(dá)后九、十、十二、十四段局部單點(diǎn)溫度出現(xiàn)波動(dòng),熱負(fù)荷水平有所上升。爐內(nèi)積極用風(fēng),23日到25日風(fēng)量逐步由3500 m3/min加至4000 m3/min,爐內(nèi)壓量關(guān)系逐步走穩(wěn),崩滑料現(xiàn)象減少,熱負(fù)荷水平有所上升,由4500 kcal/h上升至7000 kcal/h,但下部溫度仍處于低位狀態(tài)。26日中班由于干焦量不足被迫吃高灰分的壓車干焦,入爐反應(yīng)后,爐體溫度大幅下降,熱負(fù)荷水平下降至4500 kcal/h左右,壓量關(guān)系不穩(wěn),出現(xiàn)懸料、崩料現(xiàn)象,用風(fēng)困難,風(fēng)量萎縮至3000 m3/min左右。于10月31采取控料線加凈焦燒爐修正爐型,共計(jì)加焦425.1噸[3]。過(guò)完凈焦后爐體溫度開始松動(dòng),熱負(fù)荷水平上升至20 000 kcal/h左右,逐步用風(fēng)至3500 m3/min,但是整體爐缸活躍性下降,氣流穿透爐缸中心能力降低。高爐表現(xiàn)為風(fēng)量難用、邊緣氣流不穩(wěn)、十二段靜壓頻繁分叉爐頂翻料、料動(dòng)不好,懸料、崩料現(xiàn)象頻繁。

3 處理效果及恢復(fù)情況

3.1 第一階段(10月1日-10月22日)

此階段主要是根據(jù)爐況狀態(tài)采取上下部調(diào)劑相結(jié)合的手段發(fā)展邊緣氣流,即大幅減少邊緣礦石布料量,增加焦炭量,減小礦批,減輕焦炭負(fù)荷,疏松料柱,下部堵3個(gè)風(fēng)口,提高鼓風(fēng)動(dòng)能,打透中心,上引風(fēng)量,但這些措施沒有改善爐況惡化的程度,邊緣溫度依舊發(fā)死,風(fēng)量維持在3000 m3/min,加風(fēng)困難。

3.2 第二階段(10月23日-11月1日)

在常規(guī)手段處理爐況無(wú)果的情況下,高爐采用熱酸洗的方法進(jìn)行洗爐操作,洗爐結(jié)束后,邊緣溫度松動(dòng),結(jié)厚現(xiàn)象消除,但仍有懸料、崩料現(xiàn)象,風(fēng)量用至3500 m3/min后無(wú)法再進(jìn)一步加風(fēng)。

3.3 第三階段(11月2日-11月9日)

經(jīng)過(guò)集中加焦洗爐后,爐墻粘結(jié)雖然消除,但是風(fēng)量恢復(fù)仍然困難,高爐技術(shù)人員通過(guò)多次的討論與分析,最后一致認(rèn)為,鼓風(fēng)動(dòng)能是高爐生存的根本,只有把鼓風(fēng)動(dòng)能提上去,才有利于爐況的恢復(fù)。于是在11月9日17:46-18:22休風(fēng)36分鐘,圓周方向均勻堵6個(gè)風(fēng)口,送風(fēng)后鼓風(fēng)動(dòng)能由休風(fēng)前的4000 kg·m/s提高至12500 kg·m/s,爐缸初始?xì)饬髦鸩阶呦蛑行?爐況恢復(fù)進(jìn)程大幅縮短,高爐壓量關(guān)系逐步走穩(wěn),邊緣溫度及熱負(fù)荷回歸到正常水平,后根據(jù)風(fēng)量情況逐步捅開風(fēng)口,風(fēng)量從3500 m3/min恢復(fù)到4800 m3/min,實(shí)現(xiàn)了全風(fēng)作業(yè)。見圖1。

并在隨后的幾個(gè)月時(shí)間里實(shí)現(xiàn)了爐況的穩(wěn)定以及指標(biāo)的優(yōu)化[4],見表3。

4 爐況失常原因分析

4.1 爐缸工作惡化

2017年5月4 日高爐計(jì)劃休風(fēng),風(fēng)口面積由0.3285 m2擴(kuò)大至0.3321 m2,旨在提高風(fēng)量水平,從而實(shí)現(xiàn)高爐產(chǎn)量的提高。但隨著時(shí)間的推移,擴(kuò)大風(fēng)口面積后的副作用逐步顯現(xiàn),高爐抵抗外圍條件變化的能力下降,整體風(fēng)量水平降低,鼓風(fēng)動(dòng)能降低,爐缸活躍度下降。并且從8月份開始,三段內(nèi)外環(huán)溫度分別由326℃、183℃下降至317℃、176℃,爐底FK中心溫度則由429℃下降至406℃,爐缸工作不活躍,為后續(xù)的爐況失常埋下了隱患。

圖1 壓量關(guān)系曲線圖

圖2 邊緣溫度曲線圖

表3 2017年8月至2018年2月高爐各項(xiàng)指標(biāo)

4.2 原燃料質(zhì)量差

9月1日焦化及燒結(jié)系統(tǒng)進(jìn)行為期10天的檢修,干焦比例由60%最低減至20%,燒結(jié)礦則大量配吃落地料,且在此期間焦炭灰分持續(xù)增高,見表4。

此狀況長(zhǎng)時(shí)間得不到改善,疊加作用,導(dǎo)致高爐料柱透氣性變差,邊緣溫度發(fā)死,熱負(fù)荷水平低,爐墻開始結(jié)厚,逐步發(fā)展為爐況失常。

表4 焦炭數(shù)據(jù)分析

4.3 重視程度及調(diào)整力度不夠

在邊緣溫度下行初期,風(fēng)量尚能維持在4800 m3/min,高爐采取小幅發(fā)展邊緣氣流的上部調(diào)劑措施,并適當(dāng)降低爐體冷卻強(qiáng)度,但 收效甚微。隨著邊緣溫度持續(xù)下行,風(fēng)量開始出現(xiàn)萎縮,高爐開始大幅發(fā)展邊緣氣流,退礦批,輕負(fù)荷,改善料柱透氣性,但仍沒有多大效果,隨之出現(xiàn)懸料、崩料現(xiàn)象,后被迫采取加凈焦洗爐及休風(fēng)堵風(fēng)口等措施。如在邊緣溫度下行初期能夠加強(qiáng)重視,找出問題的根源,并加大調(diào)整力度,解決存在的問題,后續(xù)可減輕甚至避免爐況的失常。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)原燃料質(zhì)量的穩(wěn)定是保證高爐穩(wěn)定的先決條件,提高原燃料質(zhì)量水平是高爐強(qiáng)化冶煉的必備條件,只有滿足這些條件,才能保證高爐長(zhǎng)期的穩(wěn)定順行。

(2)加強(qiáng)爐型控制,保持爐缸活躍及合理的操作爐型是爐況穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

(3)制定詳細(xì)的技術(shù)規(guī)程,高爐各項(xiàng)參數(shù)一旦超出規(guī)程范圍要及時(shí)處理,防止?fàn)t況出現(xiàn)更大的波動(dòng)。

(4)高爐操作是一項(xiàng)系統(tǒng)的、長(zhǎng)期的工作,高爐工作者必須有清醒的認(rèn)識(shí),做到防微杜漸,通過(guò)此次爐況波動(dòng)大家認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),統(tǒng)一認(rèn)識(shí),完善各項(xiàng)制度措施,為后續(xù)爐況的穩(wěn)定順行奠定了基礎(chǔ)[5]。