宣鋼1號(hào)高爐長期順穩(wěn)實(shí)踐

蘇愛民

（河鋼集團(tuán)宣化鋼鐵公司， 河北 張家口 075100）

宣化鋼鐵公司1號(hào)高爐于2008年3月15日送風(fēng)點(diǎn)火，到2018年底已經(jīng)連續(xù)順行穩(wěn)定生產(chǎn)了10年多的時(shí)間，取得了同類型高爐中較好的成績(jī)。

1 1號(hào)高爐焦比情況

1號(hào)高爐2018年11月前入爐焦比在360 kg/t左右，進(jìn)入12月后逐步加重焦炭負(fù)荷，焦比逐步降低，至2019年2月份焦比降至337 kg/t，如圖1所示。

圖1 1號(hào)高爐焦比變化趨勢(shì)

2 干焦配加技術(shù)

宣鋼1號(hào)高爐長期順穩(wěn)，最主要的就是干熄焦炭的應(yīng)用。焦炭在高爐冶煉中除了提供大部分反應(yīng)熱量和礦石還原劑，最重要的作用是擔(dān)當(dāng)料柱骨架。隨著宣鋼1號(hào)高爐噴煤比提高和焦比降低，對(duì)焦炭質(zhì)量提出了更高的要求。為確保高爐有良好的透氣性和透液性，確保爐缸工作均勻、活躍，保障高爐順行，宣鋼1號(hào)高爐經(jīng)過幾次焦?fàn)t檢修期間的生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)，逐漸形成了成熟的干熄焦配加方案。在料場(chǎng)存一定數(shù)量的干熄焦，以備遷焦干熄焦生產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)生故障或年修時(shí)保高爐干熄焦配比穩(wěn)定。同時(shí)，將干焦比例和焦炭負(fù)荷進(jìn)行對(duì)應(yīng)，以保干焦比例發(fā)生變化時(shí)高爐負(fù)荷調(diào)整有章可循[1]。

3 焦炭質(zhì)量波動(dòng)時(shí)負(fù)荷調(diào)整情況

經(jīng)過幾年生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)出了焦炭質(zhì)量波動(dòng)對(duì)宣鋼1號(hào)高爐影響程度的量化指標(biāo)。在日常生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)原料管理專業(yè)和生產(chǎn)調(diào)度反饋的信息，確認(rèn)焦炭質(zhì)量發(fā)生波動(dòng)并且在短期內(nèi)無法好轉(zhuǎn)的情況下，宣鋼1號(hào)高爐根據(jù)焦炭質(zhì)量對(duì)負(fù)荷影響程度，根據(jù)宣鋼高爐制定的“攻守退”措施，提前調(diào)整焦炭負(fù)荷，積極主動(dòng)適應(yīng)外圍條件的變化，保障高爐的穩(wěn)定順行。

4 爐料結(jié)構(gòu)優(yōu)化

通過對(duì)宣鋼高爐用燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦的冶金性能進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試，包括低溫還原粉化性、還原性、荷重軟化性和荷重熔滴性，同時(shí)，對(duì)燒結(jié)、球團(tuán)、塊礦按不同比例搭配形成的混合爐料進(jìn)行了冶金性能測(cè)試。

5 雨季生產(chǎn)保高爐順穩(wěn)

宣鋼1號(hào)高爐采用自然濕度鼓風(fēng)。大氣濕度的波動(dòng)將會(huì)引起風(fēng)口火焰溫度的波動(dòng)，從而影響高爐爐況的穩(wěn)定。宣化地區(qū)冬季與夏季空氣濕度相差較大，最大差別在18 g/m3左右。宣鋼煉鐵技術(shù)人員分析了空氣濕度變化對(duì)高爐的影響，將實(shí)際情況與理論計(jì)算進(jìn)行對(duì)比分析，采取了定量調(diào)劑的措施來應(yīng)對(duì)雨季由于空氣濕度變化對(duì)高爐的影響，保證高爐爐況的長期穩(wěn)定順行[2]。

在雨季生產(chǎn)時(shí)，從爐內(nèi)操作和外圍管理兩個(gè)方面加強(qiáng)管理，保持了雨季生產(chǎn)的高水平穩(wěn)定。爐內(nèi)操作方面主要從穩(wěn)定理論燃燒溫度和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)生礦比的角度出發(fā)，隨著大氣濕度的增加，積極調(diào)整入爐氧量，維持理論燃燒溫度在2080～2150℃之間，有效防止了爐缸虧熱造成爐缸堆積現(xiàn)象的發(fā)生。除此之外，采取動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)生礦比技術(shù)，根據(jù)大氣濕度的變化和爐況的表現(xiàn)，積極調(diào)整生礦比做好適應(yīng)。外圍管理方面主要在雨季加強(qiáng)生礦的篩分工作，并對(duì)篩子進(jìn)行了改造，提高篩分效率，加強(qiáng)上料崗位的巡檢工作及時(shí)清理篩網(wǎng)。

6 檢修快速恢復(fù)

通過多次檢修及恢復(fù)的實(shí)踐，總結(jié)出了重負(fù)荷下爐況快速恢復(fù)技術(shù)。生產(chǎn)實(shí)踐表明，恢復(fù)爐況的影響因素主要有以下三點(diǎn)：一是停風(fēng)前高爐的順行狀態(tài)；二是開風(fēng)口速度；三是合理的煤氣分布。因此，為了快速恢復(fù)爐況，必須做好以下幾點(diǎn)休風(fēng)前的準(zhǔn)備工作：確保順行，消除崩料、滑料等異常爐況，使?fàn)t料在高爐內(nèi)保持合理、有序的分布，確保高爐在送風(fēng)后的料柱整體透氣性，有利于形成合理的軟熔帶形狀；休風(fēng)前必須確保爐溫充足，w（Si）保持在0.45%以上，物理熱在1500℃以上；調(diào)整好合理的煤氣流分布和料面形狀。

在以上基礎(chǔ)工作做好的前提下，停復(fù)風(fēng)過程主要做好以下幾點(diǎn)工作：

1）根據(jù)計(jì)劃休風(fēng)時(shí)間采取提前2個(gè)班分步退負(fù)荷的方式，退負(fù)荷總量控制在0.6左右；

2）提前一個(gè)冶煉周期根據(jù)休風(fēng)時(shí)間長短加入1～4批附加焦，安排好最后一次出鐵時(shí)間，確保渣鐵排放干凈，附加焦在休風(fēng)時(shí)下達(dá)到爐腹或爐腰部位；

3）盡量晚停煤，一般在減風(fēng)時(shí)才開始停煤，這樣可以保證停風(fēng)時(shí)重負(fù)荷料虧熱，保證了爐缸熱量充足；

4）由于全風(fēng)全氧進(jìn)行捅風(fēng)口作業(yè)存在很大的安全隱患，并影響恢復(fù)進(jìn)度，為了快速恢復(fù)，送風(fēng)時(shí)采取全開風(fēng)口送風(fēng)；

5）配合全開風(fēng)口上風(fēng)快的特點(diǎn)，及早給煤給氧，一般在送風(fēng)后2個(gè)小時(shí)內(nèi)給煤，4小時(shí)內(nèi)回全氧；

6）通過與加風(fēng)的配合保證附加焦在第一次鐵后期發(fā)揮作用，避免了送風(fēng)恢復(fù)過程爐溫由熱→涼→熱的過程，縮短了恢復(fù)進(jìn)程。

從總體裝料制度上來看主要呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：礦石基本維持4檔布料，焦炭維持6檔布料；堅(jiān)持大礦角、大焦角的方針，逐步將焦炭角度外揚(yáng)，保持合理焦炭平臺(tái)寬度和適宜的中心大漏斗；礦石角度也逐步外揚(yáng)保證中心開放；保證平均礦角大于平均焦角，維持合理的礦角角差，以角差2°左右較為適宜，保證煤氣中心開、邊緣穩(wěn)的局面；礦焦角差逐步增大，平均礦角和平均焦角存在一定關(guān)系，當(dāng)平均礦角增大的同時(shí)平均焦角也應(yīng)該增大，反之亦然。通過調(diào)整裝料制度實(shí)現(xiàn)1號(hào)高爐邊緣發(fā)展的倒V型軟熔帶。

7 熱風(fēng)爐自動(dòng)燒爐技術(shù)

高爐生產(chǎn)中風(fēng)溫的提高可以有效的促進(jìn)煤粉燃燒，提高理論燃燒溫度，進(jìn)而替代部分焦炭起到熱源的作用。宣鋼1號(hào)高爐隨著噴煤量的加大，勢(shì)必會(huì)降低風(fēng)口前理論燃燒溫度。為了保證充足的爐缸物理熱，宣鋼1號(hào)高爐高風(fēng)溫實(shí)驗(yàn)也為煤比的提高提供了保障。宣鋼1號(hào)高爐熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)風(fēng)溫為1250℃，由于已經(jīng)超過設(shè)計(jì)能力，為保證高風(fēng)溫技術(shù)攻關(guān)的順利開展，安裝了自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)并對(duì)熱風(fēng)爐進(jìn)行了仿真研究，在加強(qiáng)對(duì)煤氣流的控制、強(qiáng)化中部調(diào)劑，延長爐身壽命。爐身、爐腰及爐腹下部是軟熔帶所在的部位。隨著爐身下部、爐腰、爐腹均采用銅冷卻壁的先進(jìn)冷卻方式，以及采用硬質(zhì)材料壓入，爐身上部又能進(jìn)行噴補(bǔ)等技術(shù)的應(yīng)用，爐身部位壽命有了明顯的改觀。宣鋼在先進(jìn)的爐身冷卻設(shè)備基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出了一套高爐強(qiáng)化冶煉條件下對(duì)爐身部位的維護(hù)措施。

爐況不穩(wěn)會(huì)產(chǎn)生局部邊緣煤氣流，爐身遇到強(qiáng)大的瞬間局部煤氣流沖擊時(shí)，因來不及交換熱量，爐墻磚襯溫度場(chǎng)必然要發(fā)生大幅波動(dòng)，產(chǎn)生的熱應(yīng)力極易導(dǎo)致磚襯破裂、脫落。改變上部煤氣流二次分布對(duì)高爐爐身中上部長壽起到了較為重要的作用，但起決定性影響的因素是爐缸區(qū)域初始煤氣流分布。長期強(qiáng)化冶煉生產(chǎn)必須要活躍爐缸，使得初始煤氣流分布及中上部煤氣流再分布更加合理。

在爐身下部、爐腰及爐腹部位形成穩(wěn)定的渣皮是高爐最好的致密保護(hù)層。宣鋼高爐注重中部調(diào)劑，通過控制適宜的冷卻強(qiáng)度達(dá)到爐體熱負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定，形成一定厚度的渣皮保護(hù)層保護(hù)爐體。

8 效果

通過以上措施，1號(hào)高爐實(shí)現(xiàn)了長周期穩(wěn)定順行，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)不斷改善，見下頁表1。

9 結(jié)論

宣鋼1號(hào)高爐通過強(qiáng)化原燃料動(dòng)態(tài)管理和信息化管理，確保原燃料信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，研究了調(diào)整后的爐料結(jié)構(gòu)變化為高爐順行帶來的影響，實(shí)現(xiàn)人員和爐況雙掌控。強(qiáng)化原燃料篩分管理工作，為高爐的穩(wěn)定順行打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

宣鋼高爐以穩(wěn)定順行為前提，探索了高爐在重負(fù)荷、大噴吹、高富氧條件下的冶煉規(guī)律，通過優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、探索平坦式布料規(guī)律，控制一次煤氣流的分布、穩(wěn)定熱制度等操作技術(shù)，提高了煤氣利用率，提高了煤比、降低了燃料比。

表1 宣鋼1號(hào)高爐2018年至2019年2月的各項(xiàng)指標(biāo)