宣鋼4號(hào)高爐送風(fēng)制度調(diào)整實(shí)踐

劉寶洋

（河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠，河北 宣化 075100）

河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司（全文簡(jiǎn)稱宣鋼）4 號(hào)高爐有效容積1 800 m3。宣鋼4 號(hào)高爐建設(shè)應(yīng)用了一系列新技術(shù)：如日本NDK 炭磚+瑞爾(法國(guó))陶瓷杯爐缸結(jié)構(gòu)、薄壁爐墻+銅冷卻壁+鑄鐵冷卻壁+軟水密閉循環(huán)的冷卻結(jié)構(gòu)、新嘉恒渣處理技術(shù)、國(guó)產(chǎn)竄罐無(wú)料鐘爐頂，環(huán)縫洗滌煤氣清洗工藝等先進(jìn)技術(shù)，為宣鋼4 號(hào)高爐創(chuàng)造先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)高效、長(zhǎng)壽、節(jié)能、環(huán)保奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 高爐現(xiàn)狀

宣鋼4 號(hào)高爐的特點(diǎn)是較大爐缸容積，采用矮胖型爐型，較小爐身及爐腹角，加深死鐵層深度等方面技術(shù)。高爐一共26 個(gè)風(fēng)口，分東西方向2 個(gè)出鐵口，沒(méi)有渣口。高徑比Hu/D=2.41。高爐為矮胖型，這種爐型由于爐缸直徑較大，高爐中心不易吹透，而邊緣氣流卻極易發(fā)展。并且宣鋼4 號(hào)高爐入爐原料條件較差，長(zhǎng)期大量配吃外購(gòu)焦，外購(gòu)球團(tuán)，塊礦，這些原料的物理及化學(xué)冶金性能極不穩(wěn)定，使得邊緣氣流不易控制，爐體溫度波動(dòng)幅度較大，宣鋼4 號(hào)高爐根據(jù)上料設(shè)備特點(diǎn)和原燃料的物理及化學(xué)冶金性能以及其在高爐內(nèi)分布狀況特點(diǎn)，選擇合理適合宣鋼4 號(hào)高爐裝料制度是保證高爐爐況穩(wěn)定順行基礎(chǔ)。

2 高爐送風(fēng)調(diào)整過(guò)程

風(fēng)速是重要的鼓風(fēng)參數(shù)之一，而決定風(fēng)速的主要是風(fēng)量和風(fēng)口面積，風(fēng)速又是對(duì)高爐風(fēng)口前的循環(huán)區(qū)沿爐缸直徑方向的延伸程度起重要作用因素。宣鋼4 號(hào)高爐按以下公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速：

標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速：v標(biāo)=風(fēng)量/（風(fēng)口面積×60）

為了確定合適風(fēng)速，宣鋼4 號(hào)高爐全體技術(shù)人員多年來(lái)做了大量工作。在此期間也走過(guò)很多彎路，表1 和表2 為宣鋼4 號(hào)高爐風(fēng)口面積調(diào)整過(guò)程以及一些重要指標(biāo)。

表1 宣鋼4 號(hào)高爐風(fēng)口面積調(diào)整 m2

通過(guò)表1 和表2 可以看出風(fēng)口面積調(diào)整過(guò)程分為以下階段，第一階段逐步擴(kuò)大風(fēng)口面，第二階段因冷卻設(shè)備大量損壞逐步縮小風(fēng)口面積，第三階段中修后恢復(fù)至0.290 4 m2，第四階段進(jìn)一步縮小風(fēng)口面積。

第一階段擴(kuò)大風(fēng)口面積爐況表現(xiàn)：

宣鋼4 號(hào)高爐風(fēng)口面積原為0.290 4 m2，即均勻?qū)ΨQ風(fēng)口布局，22 個(gè)風(fēng)口直徑為120 mm 風(fēng)口和4個(gè)風(fēng)口直徑為115 mm 風(fēng)口，4 個(gè)115 mm 風(fēng)口布局在東西兩個(gè)鐵口上方，這樣基本實(shí)現(xiàn)每個(gè)風(fēng)口進(jìn)風(fēng)量相等，有利于高爐圓周工作均勻。2010 年2 月為進(jìn)一步提高產(chǎn)量，思路上采取大風(fēng)口大風(fēng)量提高高爐產(chǎn)量，在換大風(fēng)口初期得到了較好的效果產(chǎn)量由4 274 t/d 提高到4 455 t/d。但隨著風(fēng)口面積逐步擴(kuò)大，導(dǎo)致邊緣氣流發(fā)展，爐體壁體溫度大幅波動(dòng)熱負(fù)荷由16 000 kcal/h 左右上升至21 000 kcal/h 左右。當(dāng)氣流波動(dòng)較大時(shí)，瞬時(shí)熱負(fù)荷最高上至35 000kcal/h，形成邊緣管道，燒壞冷卻設(shè)備，嚴(yán)重影響高爐順行。爐身邊緣溫度迅速上升破壞爐墻渣皮導(dǎo)致?tīng)t皮發(fā)紅燒壞冷卻設(shè)備從而導(dǎo)致高爐壽命縮短。

表2 宣鋼4 號(hào)高爐風(fēng)口面積調(diào)整期間重要參數(shù)

擴(kuò)大風(fēng)口面積后的爐況表現(xiàn)：邊緣氣流初期高爐入爐風(fēng)量自動(dòng)增加，高爐熱風(fēng)壓力下降并低于正常水平，透氣性指數(shù)較正常偏大，高爐爐喉、爐頂煤氣溫度升高，爐頂煤氣壓力曲線經(jīng)常出現(xiàn)向上的尖峰，煤氣利用率下降較大燃料比升高，到后期出現(xiàn)下料料速不勻，有停滯和滑落現(xiàn)象，風(fēng)口工作不均勻，個(gè)別風(fēng)口有大塊生降，爐缸溫度不足，物理熱較低，高爐生鐵含硫升高，爐腹及以上區(qū)域冷卻壁水溫差較正常值有所升高，爐況出現(xiàn)波動(dòng)。導(dǎo)致焦比大幅升高由380 kg/t 左右上升至400 kg/t 左右，大大增加高爐煉鐵成本。

這段時(shí)期由于長(zhǎng)期邊緣氣流不穩(wěn)，熱負(fù)荷較高，導(dǎo)致高爐冷卻設(shè)備大量損壞，每隔幾天便發(fā)現(xiàn)一處漏水，給高爐日常生產(chǎn)帶來(lái)較大隱患，經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)計(jì)劃休風(fēng)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，大風(fēng)口不適合宣鋼4 號(hào)高爐。

第二階段冷卻設(shè)備大量損壞后逐步縮小風(fēng)口面積爐況表現(xiàn)：

在認(rèn)識(shí)到大風(fēng)口面積沒(méi)有有效增加入爐風(fēng)量反而使邊緣氣流發(fā)展的危害后，風(fēng)口面積由0.296 9 m2逐步縮小至0.283 0 m2。邊緣氣流略有規(guī)整，熱負(fù)荷由21 000 kcal/h 左右下降至18 000 kcal/h 左右。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了較大改善，焦比逐步由400 kg/t 左右降到至375 kg/t 左右。但由于大風(fēng)口面積時(shí)期燒壞大量冷卻設(shè)備且操作爐型發(fā)生變化，雖然邊緣氣流有所規(guī)整，但損壞的冷卻設(shè)備已無(wú)法修補(bǔ)，公司決定2011 年10 月進(jìn)行計(jì)劃中修，更換冷卻設(shè)備。

第三階段中修后恢復(fù)至0.290 4 m2爐況表現(xiàn)：

2012 年 4 月 6 日 18:00，4 號(hào)高爐順利點(diǎn)火開(kāi)爐，12 日高爐日產(chǎn)達(dá)到 4 228 t、焦比 351 kg/t、煤比143 kg/t。此次開(kāi)爐，我們是按照爐缸凍結(jié)來(lái)處理的，在操作制度進(jìn)行大膽突破和嘗試大礦批技術(shù)，尤其是去掉中心注焦和采用大礦批，效果顯著。此次4 號(hào)高爐開(kāi)爐是宣鋼歷史上首次大高爐在沒(méi)有放殘鐵的情況下中修開(kāi)爐，并實(shí)現(xiàn)快速達(dá)產(chǎn)，焦比降低幅度快，開(kāi)爐第四天高爐計(jì)算焦比降至360 kg/t 以下。開(kāi)爐前兩個(gè)月經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好，2012 年5 月和6 月焦比分別為360 kg/t 和363 kg/t，但產(chǎn)量較低分別為4 132 t 和4 007 t。邊緣氣流不穩(wěn)，爐體各段溫度波動(dòng)較大，熱負(fù)荷維持在19 000 kcal/h 左右。爐況順行有一定保障。

第四階段進(jìn)一步縮小風(fēng)口面積爐況表現(xiàn)：為進(jìn)一步穩(wěn)定邊緣氣流，2013 年1 月24 日風(fēng)口面積調(diào)整為0.288 5 m2進(jìn)一步縮小風(fēng)口面積，邊緣氣流逐步走穩(wěn)，爐體各段溫度波動(dòng)幅度減小。為了進(jìn)一步適應(yīng)當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)狀況降低煉鐵成本，宣鋼4 號(hào)高爐2014 年前半年開(kāi)始配吃一定比例搗固焦。搗固焦質(zhì)量波動(dòng)大，冷熱強(qiáng)度均較低，且搗固焦長(zhǎng)期露天存放，粉化十分嚴(yán)重，特別是趕上雨季水份升高，由正常值的7%左右能上至15%，并且含粉較多。這些搗固焦，化學(xué)反應(yīng)性較高，搗鼓焦入爐后粉化嚴(yán)重，影響高爐料柱透氣性。使?fàn)t缸活躍性降低，導(dǎo)致煤氣流分布失常，高爐參數(shù)控制難度加大，高爐難以穩(wěn)定順行。其焦炭分析如表3。

表3 宣鋼4 號(hào)高爐各種焦炭分析對(duì)比 %

為了吹透爐缸中心，2014 年5 月09 日風(fēng)口面積調(diào)整為 0.283 9 m2，2014 年 06 月 24 日風(fēng)口面積調(diào)整為0.283 0 m2，并逐步縮小風(fēng)口面積至今風(fēng)口面積調(diào)整為0.277 4 m2，通過(guò)表2 可以看出，隨著風(fēng)口面積的不短縮小直到現(xiàn)在的合理水平，使得爐缸工作均勻活躍風(fēng)口明亮耀眼，爐溫充沛穩(wěn)定物理熱充足，高爐煤氣流分布均勻合理穩(wěn)定，下料沒(méi)有崩懸料而是均勻順暢。邊緣氣流逐步穩(wěn)定，爐體各段溫度波動(dòng)幅度減小，熱負(fù)荷由19 000 kcal/h→16 000 kcal/h→13 000 kcal/h。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了較大改善，焦比逐步由380 kg/t 左右降到至355 kg/t 左右。燃料比也降到505 kg/t 左右，降低了煉鐵成本，實(shí)現(xiàn)了高爐高效低能，節(jié)能減排為宣鋼可持續(xù)發(fā)展增添了活力。

增強(qiáng)用風(fēng)意識(shí)，前幾年高爐用意識(shí)較差，風(fēng)量水平一直維持在3 600 m3/min 左右，壓差140 kPa 左右，近幾年風(fēng)量逐步提高至在3 800 m3/min 左右，壓差150～165 kPa，在原料條件較差時(shí)，大風(fēng)量有利于吹透爐缸中心，改善爐缸活躍性，有利于爐況順行，下一步目標(biāo)逐步用風(fēng)至3 850 m3/min 左右，進(jìn)一步強(qiáng)化高爐冶煉，增加高爐產(chǎn)量，改善高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（見(jiàn)圖 1）。

圖1 風(fēng)量變化趨勢(shì)

3 結(jié)語(yǔ)

宣鋼4 號(hào)高爐送風(fēng)制度選擇體系確定，高爐風(fēng)口面積調(diào)整為0.277 4 m2，合理的風(fēng)速控制在225 m/s，風(fēng)量3 800 m3/min 左右，動(dòng)能達(dá)到11 000～12 000 kg·m/s，是保證爐缸工作活躍的關(guān)鍵，它決定著煤氣流的初始分布狀況。4 號(hào)高爐通過(guò)不斷的探索，總結(jié)出適合4 號(hào)高爐送風(fēng)制度，高爐順行狀況得到明顯改善，技術(shù)指標(biāo)得到優(yōu)化，燃料比大幅度降低，有效降低了生鐵成本。