宣鋼1號高爐操作技術(shù)突破

呂志敏

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠， 河北 宣化 075100）

1 宣鋼1號高爐概述

宣鋼1號高爐，有效容積2 500 m3，于2008年3月15日點(diǎn)火生產(chǎn)，至今生產(chǎn)接近11年余，單位爐容生鐵產(chǎn)量8 057 t/m3，爐役處于末期階段，冷卻壁水管破損23根，造成爐型難以控制，爐況順行程度差，爐缸炭磚溫度階段性升高，威脅安全生產(chǎn)。2010年7月?lián)綗D(zhuǎn)爐煤氣后，由于轉(zhuǎn)爐煤氣含塵量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高爐煤氣，造成了2017年10月份以后風(fēng)溫下降，影響高爐強(qiáng)化冶煉。為了處理護(hù)爐和提高產(chǎn)量、風(fēng)溫和降耗的矛盾，宣鋼1號高爐積極調(diào)整下部送風(fēng)制度，并日趨合理，在此基礎(chǔ)上，擴(kuò)大礦批、調(diào)整布料矩陣，較好地解決了強(qiáng)化與護(hù)爐、風(fēng)溫與降耗的矛盾。

2 提高風(fēng)量及產(chǎn)量

2018年市場形勢較好，公司要求提高產(chǎn)量。宣鋼1號高爐通過提高風(fēng)量，提高頂壓，進(jìn)行強(qiáng)化冶煉，風(fēng)量提高了100～150 m3/min。提高風(fēng)量后，為控制爐內(nèi)氣流流速，提高頂壓25～30 kPa，擴(kuò)大礦批至70 t，增加礦層厚度，穩(wěn)定氣流分布，爐況順行程度改善，提高煤氣利用率。2018年生鐵產(chǎn)量總計(jì)2 137 064 t，較2017年產(chǎn)量增加197 682 t，取得了顯著的效果。宣鋼1號高爐2018年日產(chǎn)量見圖1。

注：9月、10月、12月配合鋼軋廠檢修，宣鋼1號高爐休風(fēng)率較高。

3 低風(fēng)溫操作技術(shù)

2017年10月份開始，熱風(fēng)爐燒爐時(shí)出現(xiàn)煤氣阻力增大，吃煤氣能力下降的現(xiàn)象，高爐風(fēng)溫水平不斷降低，由之前的1 070℃下降到最低980℃左右，對高爐爐況和技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)生了較大的不利影響。經(jīng)技術(shù)人員分析研究，一致認(rèn)為正是由于煤氣含塵高導(dǎo)致格子磚通道渣化堵塞，最終使熱風(fēng)爐燒爐時(shí)煤氣阻力升高，風(fēng)溫降低。宣鋼1號高爐2018年風(fēng)溫見圖2。

圖1 宣鋼1號高爐日產(chǎn)量

圖2 宣鋼1號高爐2018年風(fēng)溫趨勢

由于熱風(fēng)爐造成的格子磚渣化堵塞短期內(nèi)不易消除，針對低風(fēng)溫的現(xiàn)狀，高爐必須調(diào)整當(dāng)前的操作制度，以適應(yīng)低風(fēng)溫條件下的高爐正常冶煉及指標(biāo)改善。

3.1 加長風(fēng)口長度，縮小風(fēng)口面積

風(fēng)溫高能提高鼓風(fēng)動(dòng)能，風(fēng)溫低則鼓風(fēng)動(dòng)能下降。風(fēng)口面積0.330 3 m2縮小至0.328 5 m2，風(fēng)口長度由585 mm加長至615 mm，鐵口上方風(fēng)口加長至635 mm，鼓風(fēng)動(dòng)能達(dá)到了 11 000～12 000 kg·m/s，見圖3。

3.2 風(fēng)口前理論燃燒溫度控制

適宜的理論燃燒溫度應(yīng)能滿足高爐正常冶煉所需的爐缸溫度和熱量。根據(jù)理論燃燒溫度經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，風(fēng)溫每降低100℃，理論燃燒溫度下降約80℃，1號高爐風(fēng)溫下降了約90℃，理論燃燒溫度降低70℃左右。為維持風(fēng)口前理論燃燒溫度，爐內(nèi)采取提高富氧率，由4.2%提高至5.0%，提高風(fēng)口前理論燃燒溫度35℃左右，在一定程度上減小了1號高爐風(fēng)口前理論燃燒溫度降低的幅度。目前風(fēng)口前理論燃燒溫度維持在2 150～2 200℃，見圖4，達(dá)到了目前大型高爐正常冶煉的中下限要求。然而富氧率的增加，一方面提高了高爐噴吹煤粉的置換比，減少未燃煤粉對高爐冶煉進(jìn)程的不利影響；另一方面，富氧率的增加縮短了風(fēng)口前回旋區(qū)的寬度與深度，這一不足可以通過加長風(fēng)口來補(bǔ)償。

圖3 宣鋼1號高爐鼓風(fēng)動(dòng)能趨勢

圖4 宣鋼1號高爐風(fēng)口前理論燃燒溫度

3.3 熱制度、造渣制度的控制

高爐風(fēng)口前理論燃燒溫度降低，最直接的是影響爐缸熱量的降低，爐缸熱量發(fā)生變化后，使高爐初始?xì)饬鞣植及l(fā)生變化，對高爐整體穩(wěn)定順行不利。因此，為保證正常冶煉所需要的爐缸熱量及合理的初始?xì)饬鳎?號高爐爐溫（硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)）控制由之前的0.25%～0.40%提高至0.30%～0.45%，鐵水物理熱嚴(yán)格按照1 500℃～1 520℃控制，爐渣二元堿度R2按 1.15～1.20 控制。

3.4 上部裝料制度調(diào)整

合理的裝料制度是爐況長期穩(wěn)定順行的基礎(chǔ)，不僅可以維持合理的操作爐型，又能提高煤氣的利用率降低燃耗。隨著1號高爐風(fēng)溫水平的降低，爐內(nèi)表現(xiàn)為邊緣煤氣流發(fā)展，中心氣流減弱，爐內(nèi)通過適當(dāng)增加中心漏斗深度、增加邊緣礦焦比等方法來放開中心，穩(wěn)定邊緣。在這一過程當(dāng)中，邊緣不能壓得太“死”也不能太“活”，否則極易造成爐墻黏結(jié)，所以需密切關(guān)注壁體溫度和水溫差的變化，發(fā)現(xiàn)跑偏時(shí)，及時(shí)調(diào)整。在下部調(diào)劑的基礎(chǔ)上，通過不斷的研究、探索，宣鋼1號高爐礦批68～70 t，布料矩陣維持較多的中心焦量，保障中心氣流。

經(jīng)過不斷的探索研究和調(diào)整，突破了低風(fēng)溫操作技術(shù)瓶頸，降低了焦比、燃料比，其2018年焦比、燃料比變化情況如圖5所示。

圖5 宣鋼1號高爐2018年焦比、燃料比降低趨勢

4 高效綜合護(hù)爐技術(shù)

如下頁圖6所示，2018年4月16日爐缸炭磚T559溫度升高幅度較大，由362℃升高至563℃，威脅到安全生產(chǎn)。由于宣鋼1號高爐已經(jīng)處于爐役末期，爐缸炭磚均存在不同程度的侵蝕，所以此次護(hù)爐采取整體護(hù)爐與局部護(hù)爐相結(jié)合的方式，采取多種護(hù)爐措施，同時(shí)還要處理好護(hù)爐與強(qiáng)化冶煉的矛盾。

由于爐體水量已經(jīng)用至最高，沒有調(diào)節(jié)余量。高效綜合護(hù)爐措施如下。

圖6 宣鋼1號高爐爐缸炭磚T559溫度變化趨勢

1）提高鈦負(fù)荷，整體護(hù)爐。4月22日配加鈦礦1.5 t/批，25日增加至2.0 t/批，并PB塊礦由11%逐步減少至5%，提高鈦負(fù)荷至高于8 kg/t（Fe）以上。

2）調(diào)整高爐操作參數(shù)。生鐵w（Si）由0.25%～0.40%提高至0.35%～0.50%，爐渣堿度提高至1.20～1.25倍，促進(jìn)鈦還原，生鐵w（s）低于0.025%，生鐵一級品率≥95%，利于形成保護(hù)層。

3）加強(qiáng)鐵口維護(hù)。鐵口深度控制在3.0 m至3.2 m，嚴(yán)禁潮鐵口出鐵、悶炮操作，杜絕燒鐵口，保持全風(fēng)高壓堵口率，維護(hù)鐵口泥包完整。

4）堵風(fēng)口護(hù)爐。4月27日爐缸炭磚T559溫度升高至563℃，水溫差0.5℃，熱流強(qiáng)度達(dá)到了17 000 kcal/（h·m2），休風(fēng)堵27號風(fēng)口，并且加長至635 mm，送風(fēng)風(fēng)口面積由0.328 5 m2縮小至0.319 0 m2。

本次護(hù)爐操作特點(diǎn)是：

1）由于工藝布置特點(diǎn)，在2017年前高爐護(hù)爐時(shí)，提高燒結(jié)礦TiO2、提高入爐鈦負(fù)荷進(jìn)行護(hù)爐操作的同時(shí)，其它兩座高爐也提高了鈦負(fù)荷，對不需要護(hù)爐的高爐造成一定程度的影響，存在著“一人感冒，全家吃藥”的弊端。

2）2017年之前，爐缸炭磚溫度升高至400℃以上時(shí)，才采取護(hù)爐措施。2018年以來煉鐵廠1號高爐或2號高爐在爐缸炭磚溫度低于400℃內(nèi)并溫度上升速度較快接近400℃時(shí)，使用鈦礦護(hù)爐，重在預(yù)防。

3）2018年護(hù)爐時(shí)鈦負(fù)荷提高至8～10 kg/t，生鐵中w（Ti）超過0.080%即可，同樣再配合其它措施，使“猛藥”變成了“緩藥”，克服了鈦負(fù)荷過高過度護(hù)爐造成高爐操作難度大的弊端。

4）由于改變了護(hù)爐觀念，針對需要護(hù)爐的高爐直接用鈦礦護(hù)爐，重在預(yù)防，使得高爐操作難度變小，對技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響變輕，只有堵風(fēng)口風(fēng)量下降時(shí)每天產(chǎn)量下降約200 t以內(nèi)，焦比、燃料比基本沒有升高，較好地解決了護(hù)爐與強(qiáng)化的矛盾，護(hù)爐效果良好，護(hù)爐成本低。

表1 宣鋼1號高爐護(hù)爐前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

經(jīng)過一系列的高效綜合護(hù)爐措施后，爐缸炭磚T599溫度升高趨勢得到了有效遏制，轉(zhuǎn)入安全生產(chǎn)。此次護(hù)爐歷時(shí)23天，時(shí)間短，護(hù)爐期間、護(hù)爐結(jié)束后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，效果良好。經(jīng)過一系列的綜合護(hù)爐技術(shù)后，爐缸炭磚T559溫度下降，5月15日后溫度低于290℃，降低至安全范圍內(nèi)，在較短的時(shí)間內(nèi)消除安全隱患。

宣鋼2號高爐在爐型、原燃料條件等方面與1號高爐基本上相同，2016年5月護(hù)爐29天，產(chǎn)量降低800～1 000 t/d，焦比升高16 kg/t，燃料比升高26 kg/t，損失較大。與宣鋼2號高爐護(hù)爐比較，宣鋼1號高爐高效綜合護(hù)爐技術(shù)取得了成功。

5 結(jié)語

宣鋼1號高爐2018年取得了巨大進(jìn)步，高爐在爐役末期、風(fēng)溫水平低的情況下，通過上、中、下部操作制度的調(diào)整與匹配，較好地解決了強(qiáng)化和護(hù)爐、低風(fēng)溫和降耗的矛盾，高爐各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也有新突破。但是，風(fēng)溫比全國同類型高爐平均風(fēng)溫低100℃。