萊鋼2 號(hào)1 880 m3 高爐降料線處理爐墻結(jié)厚操作實(shí)踐

劉 曉， 刁均濤

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司， 山東 萊蕪 271104）

萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司（全文簡稱萊鋼）2 號(hào)1 880 m3高爐第二代爐役于2018 年7 月12日投產(chǎn)。2019 年因外部環(huán)境變化，原燃料的質(zhì)量出現(xiàn)了明顯的下降，對(duì)高爐長周期穩(wěn)定順行產(chǎn)生了不利的影響。2019 年9 月下旬開始，受重污染天氣影響多次全線停產(chǎn)，高爐大量配吃落地?zé)Y(jié)礦。10 月份高爐爐況逐步失常，根據(jù)各方面判斷，確定高爐操作爐型已發(fā)生變化。在采取了中心加焦、調(diào)整料制、熱洗與控制冷卻強(qiáng)度等措施后效果并不明顯，遂決定采取降料面的方式消除爐墻結(jié)厚，料面降低后，掛結(jié)物逐步暴露并自行脫落，爐況隨之好轉(zhuǎn)。

1 爐墻結(jié)厚過程及原因

1.1 前期爐況表現(xiàn)

2019 年9 月24 日、28 日受重污染天氣影響分別限產(chǎn)休風(fēng)48 h、47 h。休風(fēng)之后爐況尚可，但是燃料消耗相對(duì)較高，焦比394 kg/t，燃料比547 kg/t。為提高煤氣利用率，降低燃料消耗，對(duì)布料制度進(jìn)行了調(diào)整，將最內(nèi)圈焦炭布料角度由9°逐步調(diào)整至19°，圈數(shù)由7.5 圈調(diào)整至6 圈。目的就是逐步減少中心焦比例，提高煤氣利用，進(jìn)而降低燃料消耗。調(diào)整后，煤氣利用率有了明顯的上升，燃料消耗大幅下降，但是壓量關(guān)系惡化，透氣性指數(shù)由24 下降到22。

1.2 爐墻掛結(jié)物的形成

10 月21 日限產(chǎn)休風(fēng)48 h，由于休風(fēng)前爐況基礎(chǔ)較差，堵兩個(gè)風(fēng)口復(fù)風(fēng)，但是仍舊加風(fēng)非常困難，探尺不動(dòng)，首次崩料時(shí)間距復(fù)風(fēng)2 h 50 min，料線接近7 m。全風(fēng)之后壓量關(guān)系緊，探尺工作差，多次出現(xiàn)懸料情況。自復(fù)風(fēng)至26 日共發(fā)生7 次懸料，其中只有1 次是在減風(fēng)到1 000 m3/min 時(shí)崩料，其余6次均被迫放風(fēng)坐料，崩料后料面深度基本都在4 m左右。至27 日未再出現(xiàn)懸料情況，爐況趨于穩(wěn)定。

11 月6 日起風(fēng)壓明顯升高，控風(fēng)至3 800 m3/min，透氣性指數(shù)降至21.8，退負(fù)荷至焦比360 kg/t。7日風(fēng)壓有所下降，恢復(fù)風(fēng)量至4 000 m3/min，加負(fù)荷至焦比355 kg/t。8 日爐況出現(xiàn)反復(fù)，透氣性指數(shù)降至21.4，減風(fēng)至3 600 m3/min，退負(fù)荷至焦比370 kg/t，9 日退至380 kg/t。

在此期間爐況有四個(gè)顯著特點(diǎn)：

1）風(fēng)壓與風(fēng)量關(guān)系嚴(yán)重不適應(yīng)，風(fēng)壓高達(dá)395 KPa，鼓風(fēng)動(dòng)能萎縮較多。

2）煤氣流分布變差，煤氣利用率波動(dòng)大。中心氣流弱，中心加焦效果不明顯。邊緣氣流旺盛，自11 月6 日開始十字測溫邊緣溫度逐步升高，打料時(shí)對(duì)邊緣溫度的抑制效果不明顯，到10 日邊緣溫度上升至300 ℃，瞬時(shí)值最高達(dá)500 ℃，具體溫度趨勢見圖1。

圖1 10 月5 日—10 日十字測溫溫度

3）冷卻壁溫度呆滯，十層、十一、十二層溫度由250 ℃下降到70～80 ℃（見下頁圖2）。

4）探尺工作差，小崩料較多，偏尺嚴(yán)重，東西探尺長期相差0.4～0.5 m 以上。

根據(jù)此期間爐況表現(xiàn)，認(rèn)為高爐出現(xiàn)爐墻結(jié)厚現(xiàn)象。

圖2 10 月5 日—10 日冷卻隔壁溫度

1.3 爐墻結(jié)厚原因

自9 月底因限產(chǎn)頻繁，燒結(jié)、焦化與高爐的生產(chǎn)節(jié)奏被打亂。長時(shí)間露天儲(chǔ)存且生產(chǎn)批次不同的燒結(jié)礦被大量加入爐內(nèi)，燒結(jié)礦粒度、強(qiáng)度與冶金性能急劇惡化，堿度劇烈波動(dòng)。原燃料質(zhì)量變差再加上反復(fù)休風(fēng)，是引起爐墻結(jié)厚的根本原因[1]。

在爐況波動(dòng)初期，為提升高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對(duì)布料制度進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)致風(fēng)壓上升20 kPa，風(fēng)量和風(fēng)壓關(guān)系不適應(yīng)，不接受風(fēng)量，爐況抗波動(dòng)能力顯著下降。中心氣流弱，沒有采取引導(dǎo)中心的有效措施，邊緣氣流過度發(fā)展，是產(chǎn)生爐墻掛結(jié)的直接原因。邊緣高溫煤氣將靠近爐墻的未還原礦石熔化。連續(xù)懸料、崩料使大量未經(jīng)充分還原的礦石落入高溫區(qū)[2]。

高爐長期爐況不穩(wěn)定，探尺工作不好，2 號(hào)高爐操作有控下密手動(dòng)放料的習(xí)慣，造成料線不穩(wěn)定。

長期休風(fēng)期間，爐內(nèi)熱量被冷卻水大量帶走，尤其是靠近爐墻位置的爐料，嚴(yán)重影響了復(fù)風(fēng)后爐內(nèi)還原反應(yīng)的進(jìn)行和料柱下降。

同時(shí)因軟熔帶上移且非常不穩(wěn)定，為控制爐頂溫度、保護(hù)氣密箱，爐頂打水量激增。再加上爐頂打水溫度設(shè)定過于保守，日打水量最高可達(dá)300 t，這必然導(dǎo)致大量的水不能在下降至料面前氣化。

最終，在各項(xiàng)因素的綜合作用下，爐墻掛結(jié)物逐步形成并發(fā)展惡化。

2 爐墻結(jié)厚處理措施及效果

2.1 第一階段

在爐況波動(dòng)前期，為降低風(fēng)壓，高爐操作者試圖通過附加焦強(qiáng)力引導(dǎo)中心氣流。11 月6 日中班起中心加焦3 t/2 h，9 日白班增至3 t/h，因效果不明顯9日中班中心加焦增至5 t/h。

為提高高爐整體熱狀態(tài)水平，8 日白班至9 日白班，班中均附加1 罐焦炭，共計(jì)4 罐，試圖促使高爐高溫區(qū)上移，以達(dá)到洗爐的目的。因大量集中加焦熱洗是處理爐墻結(jié)厚比較激烈的手段，存在可能燒壞冷卻壁的弊端[3]，高爐操作者并未完全依賴洗爐處理爐墻結(jié)厚。

在附加焦炭無果的情況下，試圖通過料制調(diào)整來引導(dǎo)中心氣流，料制調(diào)整情況見表1。

表1 10 月8 日—9 日布料矩陣

為進(jìn)一步促進(jìn)掛結(jié)物融化，期間將軟水進(jìn)水溫度控制在（40±1）℃，減小冷卻強(qiáng)度。

最終，中心加焦、熱洗與料制調(diào)整并未對(duì)爐況起到根本性的改善。布料制度的調(diào)整和優(yōu)化可以有效改善爐況和生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)，但上部布料調(diào)整并不能解決所有問題。當(dāng)布料制度已經(jīng)在合理區(qū)間時(shí)，對(duì)爐況出現(xiàn)的問題就需要通過其他途徑和方法解決，不應(yīng)采取大幅度造成布料制度偏離的嘗試手段。在實(shí)際操作中，中心加焦導(dǎo)致料面呈大饅頭狀，造成死焦堆愈來愈大，反而導(dǎo)致了中心氣流“大而弱”，相對(duì)產(chǎn)生抑制邊緣的效果，不利于邊緣發(fā)展。

2.2 第二階段

在采取常規(guī)處理手段無效后，11 月10 日決定降料線處理爐墻結(jié)厚。根據(jù)以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，第一階段的處理措施雖未消除爐墻結(jié)厚的影響，但會(huì)使掛結(jié)物對(duì)爐墻的黏附作用減弱，當(dāng)掛結(jié)物失去支撐后，有較大概率會(huì)自行脫落。

10 日17 點(diǎn)起控制打料，同時(shí)控制風(fēng)量維持頂溫。至19:25 料線降至最深，西9.32 m，東9.2 m。降料面期間操作參數(shù)控制見下頁表2。

料面降低至4.2 m 后中心氣流顯現(xiàn)，東南方向掛結(jié)物逐步露出并自行脫落。掛結(jié)物自爐喉鋼磚下沿延伸至第十層冷卻壁，約占1/4 圓周范圍，掛結(jié)物形態(tài)見下頁圖3。

降料線期間附加凈焦，104PJ2、107PJ2、111PJ1，共計(jì)5 罐。補(bǔ)充掛結(jié)物融化所需的熱量，并為過渡低料線儲(chǔ)備熱量。

降料線前后對(duì)布料制度進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)料面深度，布料矩陣見下頁表3。

11 月16 日利用休風(fēng)機(jī)會(huì)對(duì)風(fēng)口布局進(jìn)行調(diào)整，將原有的4 個(gè)Φ110mm 風(fēng)口全部調(diào)整為Φ120mm的風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)面積由之前的0.309 m2變?yōu)?.316 5 m2。

表2 降料面操作參數(shù)

圖3 掛結(jié)物照片

表3 降料線期間布料矩陣

通過分析認(rèn)為，促使掛結(jié)物脫落的原因有四個(gè)：

1）前期處理措施使掛結(jié)物強(qiáng)度大幅削弱。

2）掛結(jié)物受熱脹冷縮影響。降料線期間，掛結(jié)物暴露出來直接受到爐頂打水影響，溫度急劇降低，局部產(chǎn)生破裂。

3）打水期間發(fā)生了輕微的爆震。

4）掛結(jié)物失去料柱支撐。

3 降料線后爐況恢復(fù)

降料線后退負(fù)荷至390 kg，過渡低料線與附加焦后逐步加負(fù)荷至345 kg。壓量關(guān)系緩和，透氣性指數(shù)達(dá)到23.3，風(fēng)量4 100 m3/min。煤氣利用率上行至47%，中心溫度與冷卻壁溫度恢復(fù)正常。至此，高爐徹底擺脫爐墻結(jié)厚的影響。

4 結(jié)論

1）加強(qiáng)原燃料管理是預(yù)防與處理爐墻結(jié)厚的長期課題。原燃料波動(dòng)容易造成高爐煤氣氣流分布失常和軟熔帶位置變化，所以穩(wěn)定爐料結(jié)構(gòu)是非常重要的。燒結(jié)頻繁停機(jī)，高爐配加落地?zé)Y(jié)礦應(yīng)科學(xué)組織，保證燒結(jié)礦堿度的穩(wěn)定。同時(shí)加強(qiáng)燒結(jié)礦整粒，控制適宜的篩分速度，保證篩分效果，減少原料入爐粉末。

2）優(yōu)化布料制度，在保障足夠中心氣流的前提下，發(fā)展合理邊緣氣流，實(shí)踐證明十字測溫邊緣氣流溫度應(yīng)保持不大于120 ℃。

3）處理爐況波動(dòng)做到不等、不靠，避免事故擴(kuò)大化。爐墻結(jié)厚會(huì)影響煤氣流分布與正常下料，頻繁出現(xiàn)的管道行程、崩料與懸料又會(huì)加劇爐墻結(jié)厚，造成惡性循環(huán)。應(yīng)持續(xù)關(guān)注冷卻壁溫度與熱負(fù)荷參數(shù)，有爐墻掛結(jié)物形成趨勢果斷采取相應(yīng)措施處理。

4）明確爐頂打水標(biāo)準(zhǔn)，以布袋入口溫度為參照，避免爐頂過量打水。

5）目前看來打水降料面不失為一種快速消除爐墻結(jié)厚的方法。