柳鋼4號(hào)高爐高效開爐和優(yōu)化指標(biāo)實(shí)踐

王才進(jìn) 李宏玉

摘 要：對(duì)柳鋼4號(hào)高爐開爐進(jìn)行總結(jié)，細(xì)化高爐開爐過程中的各項(xiàng)工作。通過制定科學(xué)合理的烘爐和開爐方案，進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮髡{(diào)劑和優(yōu)化，于2022年9月26日16：35分全風(fēng)口點(diǎn)火開爐，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)開爐和快速達(dá)產(chǎn)的目標(biāo)。后續(xù)根據(jù)爐型特點(diǎn)，通過各項(xiàng)操作制度匹配，實(shí)現(xiàn)了超低燃料比的突破，2022年12月燃料比低至483.3 kg/tFe。

關(guān)鍵詞：高爐；精準(zhǔn)開爐；低燃料比

PRACTICE OF EFFICIENT BLOWING IN AND OPTIMIZATION OF INDICATORS FOR LIUGANG NO.4 BLAST FURNACE

Wang Caijin? ? Li Hongyu

（Liuzhou Steel Co.， Ltd.? ? Liuzhou? ? 545001，China）

Abstract：Summarize the opening of the No.4 blast furnace at Liugang and refine the various tasks during the opening process. By developing a scientific and reasonable oven drying and start-up plan， conducting appropriate operational adjustments and optimizations， the furnace was ignited and started at 16：35 on September 26， 2022， achieving the goal of precise start-up and rapid production. Based on the characteristics of the furnace type， a breakthrough in ultra-low fuel ratio was achieved through matching various operating systems. In December 2022， the fuel ratio was as low as 483.3 kg/tFe.

Key words：blast furnace; accurate furnace opening; low fuel ratio

0? ? 引? ? 言

柳鋼煉鐵廠4號(hào)高爐第一代爐齡于2008年1月23日投產(chǎn)，設(shè)計(jì)爐容為2 000 m3。2017年4月11日爐缸側(cè)壁溫度標(biāo)高9.4 m北T12點(diǎn)上升至最高點(diǎn)473 ℃，象腳區(qū)爐缸側(cè)壁溫度整體升高，開始持續(xù)加釩鈦礦護(hù)爐生產(chǎn)，而后爐缸側(cè)壁溫度逐步回歸穩(wěn)定可控，但2020年開始陸續(xù)查出40多根冷卻壁漏水，爐身大量漏煤氣等問題嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)。根據(jù)公司安排于2021年12月30日3：30開始進(jìn)行空料線降料面停爐，一代爐齡近14年，單位容積產(chǎn)鐵12 700 t/m3。2022年9月26日16：35全風(fēng)口點(diǎn)火開爐，本次開爐實(shí)現(xiàn)全風(fēng)口開爐，同時(shí)第一次鐵直接過撇渣器，放水渣，開爐第5天產(chǎn)量5 047.4 t，通過爐況的優(yōu)化調(diào)整，煤氣利用率提升，燃料比屢創(chuàng)新低，月均燃料比穩(wěn)定在500 kg/tFe以下。

1? ? 開爐前的準(zhǔn)備

1.1? ? 烘爐

高爐烘爐采用熱風(fēng)爐對(duì)高爐烘爐，烘爐溫度控制以風(fēng)口溫度均值為準(zhǔn)。按照先調(diào)風(fēng)溫再調(diào)風(fēng)量的原則，將爐頂溫度控制在350 ℃以下，同時(shí)控制齒輪箱溫度小于70 ℃。高爐烘爐實(shí)踐溫度曲線見圖1。

1.2? ? 試壓試漏

試壓試漏的整個(gè)過程：試壓壓力調(diào)整：0.1 MPa→0.2 MPa→0.23 MPa。如有泄露，休風(fēng)處理。處理完畢后復(fù)壓復(fù)檢。

1.3? ? 高爐設(shè)備聯(lián)動(dòng)試車

高爐開爐除了要保證爐內(nèi)操作穩(wěn)定，設(shè)備的穩(wěn)定性也是影響高爐開爐是否順利的重要因素之一。良好的設(shè)備性能是高爐順利開爐盡快達(dá)產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在設(shè)備的安裝調(diào)試過程中，組織生產(chǎn)設(shè)備人員動(dòng)態(tài)跟蹤管理并在開爐前對(duì)設(shè)備進(jìn)行充分的試運(yùn)行。不僅保證了設(shè)備的性能，也為崗位操作工提前熟悉設(shè)備提供渠道，增強(qiáng)崗位操作工處理應(yīng)急事故的能力[3]。

1.4? ? 開爐料的裝入

本次開爐采用在爐缸底部鋪設(shè)木材，并在距離風(fēng)口中心線200 ～ 300 mm處，在中心用木材堆疊一個(gè)直徑為爐缸半徑一半，高度為2 m的一個(gè)圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，最后將風(fēng)口用木材保護(hù)起來的方式。裝木材的目的在于易于點(diǎn)火，同時(shí)有利于開爐后爐內(nèi)軟融帶的形成[4]。圖2為高爐爐缸填充木材后的成像。

木材填充完畢后，向爐內(nèi)焦凈焦。

1）凈焦加至爐身下沿以上1.0 m，空焦加至爐身下沿以上4.0 m，位置在高爐工作高度的42.22%，空焦以上為輕負(fù)荷料。

2）焦批11 t，爐喉焦層厚度約0.457 m/批（在爐腰焦炭層厚度為0.208 m/批）。

3）空焦組成：焦炭、白云石、螢石；二元堿度按0.90校核。

4）正常料組成：焦炭、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、白云石、塊礦、錳礦、螢石。焦炭干基11 t，負(fù)荷逐步提高（第4～15段料），礦批隨負(fù)荷逐步增加，爐渣二元堿度按0.95～1.20、Al2O3≤13.0%、MgO/Al2O3=0.50～0.60，鐵水含[Si]3.0%，[Mn]1.0 %。

5）全爐焦比3.88 t/t，堿度R2=0.69。

6）后續(xù)正常料組成 ：焦炭、燒結(jié)礦、球團(tuán)、塊礦、錳礦。礦批10 ～ 25 t，焦炭綜合負(fù)荷逐步提高至2.5。二元堿度按1.15，鐵水含[Si]=1.0 ～ 2.0%。表1為相關(guān)參數(shù)設(shè)定值。

高爐開爐的配料計(jì)算、裝料方式與爐料分布是整個(gè)開爐過程的核心，其目的是為了保證開爐過程中升溫正常，初渣鐵溫度堿度合適，能夠有較好的流動(dòng)性。

1.5? ? 開爐料料面測(cè)定

料面測(cè)定目的：爐內(nèi)爐料的初始分布狀況直接影響到高爐的順行和長(zhǎng)壽。人們普遍在開爐裝料過程中對(duì)料面形狀進(jìn)行全面測(cè)量，以此來掌握裝料設(shè)備的布料規(guī)律，指導(dǎo)高爐生產(chǎn)操作[5]。

本次開爐料一開始凈焦段以及空焦段就采取多環(huán)布料且在后續(xù)輕負(fù)荷料的裝填過程中采用焦炭角度大于礦石角度的布料方式，同時(shí)裝填過程中，選取了幾個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行爐料料面的測(cè)定，為我們掌握爐內(nèi)料面形狀，及時(shí)調(diào)整布料角度提供了參考依據(jù)。布料過程中，對(duì)礦石以及焦炭的碰撞點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，為高爐后續(xù)操作提供了依據(jù)，圖3為部分料面測(cè)量以及焦炭部分碰撞點(diǎn)的測(cè)量。

2? ? 開爐操作

2.1? ? 全風(fēng)口開爐提前引煤氣

9月26日16：37分采用全開風(fēng)口送風(fēng)開爐，16;40送氣，16：50加風(fēng)至81 000 m3/h、風(fēng)壓0.022 MPa，17：20加風(fēng)至163 000 m3/h、風(fēng)壓0.084 MPa，18：25加風(fēng)至217 000 m3/h、風(fēng)壓0.12 MPa，風(fēng)溫725 ℃，18：54加風(fēng)至226 000 m3/h、風(fēng)壓0.143 MPa、風(fēng)溫760 ℃，觀察頂溫在70 ℃左右，提前15-20 min引煤氣，19：04拆4—1號(hào)水封，19：20提單鐘，19：23引煤氣，引煤氣時(shí)熱風(fēng)壓力：0.20 MPa，爐頂壓力：100 kPa，爐頂平均溫度：133 ℃，19：30確認(rèn)風(fēng)口全部著火繼續(xù)加風(fēng)。

2.2? ? 軟熔帶形成

隨著點(diǎn)火送風(fēng)3 h后爐缸中木材快速燃燒軟熔帶開始逐步形成，19：45風(fēng)量加至223 000 m3/h、頂壓80 kPa、風(fēng)壓0.182 MPa、風(fēng)溫760 °，雷達(dá)料線6.76 m開始下第一批料，第一批料：批重27 100，燒結(jié)13 156、球團(tuán)9 614、白云石300、錳礦1 000、螢石500，負(fù)荷2.51。布料制度：P 272 421（443），K 323 027 242 013（432 213） 。

復(fù)風(fēng)后約4 ～ 5 h，21：20風(fēng)壓逐步走高，此時(shí)應(yīng)該是軟熔帶初步形成，透氣性下降快速下降，此時(shí)風(fēng)壓0.225 MPa、風(fēng)量223000 m3/h、頂壓100 MPa、風(fēng)溫815 °。爐內(nèi)改制P 24 2 118（443） K 292 724 211 713（432 213） ，批重用20 t，負(fù)荷退至2.3。

21：54風(fēng)壓持續(xù)走高至0.248 MPa，風(fēng)量大幅度萎縮至188 000 m3/h，爐內(nèi)逐步降低頂壓由104至80，稍控料減慢上料速度改善料柱透氣性，同時(shí)爐內(nèi)改制P 242 118（443）K 292 724 21 1 713（432 213） ，批重用20 t，負(fù)荷退至2.3?？赡苁钦{(diào)節(jié)偏晚了，剛開始有改善但幾批料后風(fēng)壓又開始逐步升高，風(fēng)量萎縮，阻力系數(shù)上升，調(diào)節(jié)效果不好。

23：00風(fēng)壓0.287 MPa，風(fēng)量萎縮190 000 m3/h，逐步難行。23：06減風(fēng)降頂壓緩解（風(fēng)壓0.246、頂壓30）料不下，此時(shí)雷達(dá)料線1.8 m，23：07放風(fēng)坐料，風(fēng)壓放至0.08左右觀察爐頂成像料滑下，雷達(dá)料線下至3.7 m，所以逐步回風(fēng)，回風(fēng)后觀察料面只有部分料滑下去了，風(fēng)壓仍高，透氣性差加凈焦2批用大角度布料，至23：45分風(fēng)壓走高至0.35、風(fēng)量大幅萎縮至150 000。27日00：01由于風(fēng)壓太高風(fēng)機(jī)房憋風(fēng)后放風(fēng)，風(fēng)壓放至0.005后料整體座下，此時(shí)雷達(dá)料線6.2，查看有少量風(fēng)口吹管灌有焦炭，在低風(fēng)壓狀態(tài)下組織人員打開插板逐個(gè)處理好。

00：12風(fēng)壓0.09 MPa，風(fēng)量109 000 m3/h開始用制度P2 422（44）K2 927 242 113（43 223） ，批重20t上料，逐步加風(fēng)恢復(fù)爐況重新形成軟熔帶，至3：53恢復(fù)風(fēng)壓0.265風(fēng)量226000頂壓133，雷達(dá)料線1.6，透氣性好轉(zhuǎn)，走料均勻，宣告穩(wěn)定的軟熔帶基本正常形成。

2.3? ? 強(qiáng)化優(yōu)化至正常階段

一般開爐送風(fēng)逐步走料正常后2個(gè)班，根據(jù)計(jì)算爐內(nèi)存鐵量要準(zhǔn)備出第一爐鐵開始過爐前關(guān)。9月27日3：30東面鐵口有渣噴出，割掉消音器后燒氧東面鐵口，用開口機(jī)直接鉆出來后并馬上堵口，待計(jì)算鐵量達(dá)到開爐要求再開鐵口出鐵。至7：35開口機(jī)打開東面出鐵，打開鐵口觀察先來鐵，鐵水流動(dòng)性可，8：32來渣后順利第一爐就放水渣，出鐵至8：58堵口第一爐出鐵量約340 t。

27日16：10開始噴煤5 t，爐內(nèi)逐步強(qiáng)化優(yōu)化至接近正常生產(chǎn)狀態(tài)。28日11：05第一次開西面鐵口出鐵，開口機(jī)鉆出后由于鐵流量過大，有鐵口有噴濺跡象，考慮保安全11：18帶鐵堵口，重新做鐵口泥套后11：53再次開西面鐵口出鐵，鐵水正常下罐放水渣。20：58 TRT并網(wǎng)成功。9月30日4：53開始富氧2 000 m3/h，富氧較晚主要是受富氧調(diào)節(jié)閥失靈影響，比計(jì)劃富氧晚了一個(gè)班。

開爐后從27日6：12出現(xiàn)第一次上料程序問題上不了料，每天都有上料問題不自動(dòng)上料或上不了料。程序非常繁瑣復(fù)雜，連鎖保護(hù)太多，設(shè)備磨合期問題多，其中上下密打不開或關(guān)不回問題最多，其次是槽下信號(hào)連鎖等造成不自動(dòng)上料問題頻繁，嚴(yán)重影響了高爐的強(qiáng)化優(yōu)化進(jìn)程。

3? ? 爐況優(yōu)化

4號(hào)高爐大修期間對(duì)爐型進(jìn)行了優(yōu)化改造，在2 000m3爐容不變的情況下，增加了2個(gè)風(fēng)口，減少進(jìn)風(fēng)死區(qū)，利于活躍爐缸；整體擴(kuò)大爐喉直徑和爐腰直徑，增大在軟熔帶煤氣流阻塞較為嚴(yán)重的爐腰區(qū)域截面積。確定了下部進(jìn)風(fēng)為28個(gè)風(fēng)口，風(fēng)口型號(hào)為φ115 mm×560 mm，進(jìn)風(fēng)面積為0.2 907 m2，較改造前小幅增加0.0 065m2；但爐腰直徑增大800 mm，截面積增大14.57 m3，爐腰區(qū)域煤氣流速與爐腰截面積呈反比，而其他條件不變情況下煤氣流在此區(qū)域的阻力是流速的1.7次方，則改造后的4號(hào)高爐在軟熔帶區(qū)域的阻力為改造之前的79%，配合爐喉直徑的增加，為優(yōu)化煤氣流分布，提高煤氣利用提供基礎(chǔ)。

冷卻壁配置 板壁結(jié)合厚壁爐襯 6～10層銅冷卻壁薄壁爐襯開爐達(dá)產(chǎn)后，高爐通過操作制度與高爐設(shè)計(jì)爐型特點(diǎn)的匹配，結(jié)合新高爐開爐初期爐缸截面積較小、冷卻壁澆注后截面積小，邊緣氣流易受抑制的特點(diǎn)，逐步的優(yōu)化調(diào)整裝料。高爐開爐初期將礦石逐步移向邊緣，使中心礦石量減少，以達(dá)到開放中心增強(qiáng)中心氣流，保證大風(fēng)量抑制邊緣氣流改善煤氣利用的作用，最大礦角提升至39°，礦焦最大角度角差負(fù)0.5°，焦炭采用平鋪的方式，焦炭負(fù)荷也提升至5.0，燃料比低至483 kg/tFe。

開爐生產(chǎn)兩個(gè)月后，原燃料條件變化，為消耗庫存較高澳礦，渣中Al2O3含量超17%，存在爐缸堆積的特征，鐵口噴濺、出鐵受憋、壓量關(guān)系偏緊的問題，而且隨O/C的不斷加重，焦層厚度越來越薄，隨之帶來的是軟熔帶焦窗的透氣性變差，一旦渣鐵未出盡，氣流隨之發(fā)生變化，風(fēng)壓波動(dòng)。12月16日高爐休風(fēng)后的爐況恢復(fù)過程中渣皮不穩(wěn)，風(fēng)壓波動(dòng)大，17日8：00出現(xiàn)管道并懸料，降低礦焦平臺(tái)角度，退負(fù)荷縮批重恢復(fù)爐況，爐溫的控制也存在長(zhǎng)時(shí)間偏低的問題，后開始降低礦石平臺(tái)角度，最大礦角降低至35°，礦焦負(fù)2.5°角差，疏導(dǎo)邊緣氣流，爐型逐步穩(wěn)定，燃料消耗穩(wěn)定在低耗水平。隨著爐內(nèi)耐材的侵蝕，高爐的布料角度和操作爐型亦不斷的調(diào)整，引導(dǎo)氣流朝抑制邊緣和逐步放開中心氣流的方向發(fā)展，但因4號(hào)高爐煤氣分布均勻，煤氣利用率較好，所以在不破壞目前煤氣利用率較高的爐型基礎(chǔ)情況下，逐步縮小礦焦平臺(tái)角差，提高平臺(tái)的角度，利于穩(wěn)定邊緣氣流維護(hù)爐型和引導(dǎo)中心氣流疏導(dǎo)氣流，保持高爐的穩(wěn)定順行，過程勢(shì)必犧牲部分燃料指標(biāo)。

4? ? 結(jié)? ? 論

此次4號(hào)高爐大修后能夠順利開爐，首先是因?yàn)閷?duì)柳鋼以往高爐開爐過程進(jìn)行了總結(jié)，同時(shí)借鑒了國(guó)內(nèi)同類型高爐開爐的成功經(jīng)驗(yàn)，摸索出了一套高爐順利開爐、快速達(dá)產(chǎn)和低耗生產(chǎn)的冶煉操作，為柳鋼煉鐵作業(yè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，其主要經(jīng)驗(yàn)：

1）本次開爐采用全風(fēng)口送風(fēng)、快速降硅提產(chǎn)、激光測(cè)料面的掃描儀、激光測(cè)距儀等高新技術(shù)手段。全風(fēng)口送風(fēng)，相對(duì)于堵風(fēng)口送風(fēng)開爐，氣流分布更均勻，有利于活躍爐缸，同時(shí)降低了人員開風(fēng)口的勞動(dòng)強(qiáng)度。激光測(cè)料面的掃描儀、激光的測(cè)距儀，使布料位置更精確，料面形狀更清晰。

2）開爐料的精準(zhǔn)計(jì)算，有利于適應(yīng)爐內(nèi)熱量變化需求，開爐焦比和堿度選擇合適，是開爐成功的關(guān)鍵。焦比合適保證了開爐爐溫的合適，渣鐵溫充足，堿度合適保證了爐渣成分合適和渣鐵流動(dòng)性，同時(shí)配加少量錳礦，減輕爐前的工作量，通過快速降硅提產(chǎn)技術(shù)，能夠盡快過渡到正常生產(chǎn)狀態(tài)。開爐前的爐料配置及原料質(zhì)量的保證是實(shí)現(xiàn)開爐快速達(dá)產(chǎn)的核心要素。

3）在加風(fēng)進(jìn)程中，根據(jù)風(fēng)氧恢復(fù)節(jié)奏及渣鐵排情況，及時(shí)調(diào)整焦炭負(fù)荷擴(kuò)大礦焦批重，將操作參數(shù)逐步提升至正常水平，有利于爐況快速恢復(fù)。

4）開爐期間渣鐵排放關(guān)系到后續(xù)加風(fēng)進(jìn)度，及時(shí)打開鐵口排放渣鐵才能為后續(xù)強(qiáng)化冶煉創(chuàng)造條件。

5）在形成軟熔帶的過程前，快速引煤氣和控制料線操作，使形成的軟熔帶在時(shí)間及空間上錯(cuò)開，有效地避免爐內(nèi)孔隙率驟降引起懸料。

6）爐型設(shè)計(jì)和送風(fēng)制度的初始設(shè)計(jì)的優(yōu)化，是取得較好經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)。

7）開爐后，隨著耐材侵蝕和操作爐型的變化，階段性的通過裝料制度的調(diào)整引導(dǎo)氣流分布，在高爐保持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定順行的情況下，保持經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)在較高的水平上。

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