連續(xù)燒漏風(fēng)口小套原因分析

楊軍昌

1.概述

首鋼長治鋼鐵有限公司座落于山西省長治市，隸屬于首鋼集團。目前投產(chǎn)運行的有2座千級高爐。根據(jù)公司系統(tǒng)檢修安排，定于2021年5月18日對9號高爐、煉鋼轉(zhuǎn)爐、動力制氧機進行系統(tǒng)檢修。由于鐵水處理困難，且不能進行富氧、噴煤，8號高爐需要降低冶強，并轉(zhuǎn)為全焦冶煉生產(chǎn)。在系統(tǒng)檢修前的5月17日22：25時進行預(yù)休風(fēng)，堵2、6、10、14、18號共5個風(fēng)口。

2.風(fēng)口小套燒漏過程

5月17日23：15時復(fù)風(fēng)后，逐步恢復(fù)風(fēng)量至2200m3/min，熱風(fēng)壓力230kpa運行。爐前出鐵間隔時間延長至25分鐘。在夜班出第849571爐次鐵過程中，06：15時發(fā)現(xiàn)13號風(fēng)口小套漏水，在開849752爐次鐵口過程中，07：00時發(fā)現(xiàn)4號風(fēng)口小套漏水。對13號和4號風(fēng)口小套采取壓水措施，現(xiàn)場觀察13號風(fēng)口小套下端有掛渣現(xiàn)象，小套與二套接觸面滲水較多，判斷漏水部位較大。于是聯(lián)系調(diào)度，組織爐前出渣鐵，準(zhǔn)備休風(fēng)更換風(fēng)口小套。10：15時休風(fēng)后卸下13號風(fēng)口小套，發(fā)現(xiàn)下部底端內(nèi)側(cè)、左側(cè)（靠14號風(fēng)口側(cè)）兩個部位都有燒漏，且燒漏面積較大；4號風(fēng)口下部底端外側(cè)燒漏。更換完畢后，堵2、6、10、13、18號風(fēng)口于11：35時復(fù)風(fēng)。復(fù)風(fēng)后逐步恢復(fù)風(fēng)量至2200m3/min，在中班849758爐次鐵堵口后約10分鐘，17：35時發(fā)現(xiàn)9號風(fēng)口小套漏水，風(fēng)口小套在壓水措施后下端仍有掛渣，小套與二套接觸面滲水較多，判斷風(fēng)口漏水部位較大。于是聯(lián)系調(diào)度，開鐵口出849579爐次鐵準(zhǔn)備休風(fēng)，在出鐵后期，第一次減風(fēng)后發(fā)現(xiàn)11號風(fēng)口小套漏水。19：46時休風(fēng)后卸下9號風(fēng)口小套，發(fā)現(xiàn)下部底端內(nèi)側(cè)燒漏，面積較大，11號風(fēng)口下部底端外側(cè)燒漏。更換完畢漏水風(fēng)口后，堵3、6、13、18號風(fēng)口復(fù)風(fēng)，逐步恢復(fù)風(fēng)量至2150m3/min；熱風(fēng)壓力228kpa運行。5月19日01：30時開始富氧、噴煤，由降低冶煉強度、全焦冶煉生產(chǎn)結(jié)束轉(zhuǎn)為正常富氧、噴煤生產(chǎn)。

3.風(fēng)口小套燒漏原因分析

本次轉(zhuǎn)換生產(chǎn)過程共燒漏4個風(fēng)口小套，這是事前沒有預(yù)料到的。對此進行分析，認(rèn)為與爐前出鐵組織、鼓風(fēng)動能較大、封堵風(fēng)口位置不適有關(guān)。

3.1 爐前出鐵組織

降低冶強生產(chǎn)后，變化最大的是風(fēng)量和熱風(fēng)壓力，兩者明顯降低，使?fàn)t前出鐵組織產(chǎn)生一些變化。本次降低冶強轉(zhuǎn)全焦生產(chǎn)后，在爐前出鐵組織上對鐵口深度、孔徑、流速沒有及時調(diào)整到位，對整個高爐生產(chǎn)造成了一定影響（見表1）。

表1 5月18日爐前出鐵組織統(tǒng)計表

3.1.1 虧鐵量大

8號高爐要求鐵量差小于10%。在降低冶強生產(chǎn)過程中，第一次發(fā)現(xiàn)風(fēng)口小套漏水在06:15時，正是849571爐次出鐵過程中，而上爐鐵949570爐次虧鐵16.7噸，鐵量差13.1%。第二次發(fā)現(xiàn)風(fēng)口小套漏水是在17:35時，正是在開849578爐次的鐵口過程中，而上一爐次849577爐次虧鐵24.5噸，鐵量差24.5%。從上述數(shù)據(jù)分析，這兩次風(fēng)口小套燒漏前都出現(xiàn)虧鐵現(xiàn)象，且虧鐵量較大，鐵量差都大于10%。虧鐵影響爐內(nèi)順行，使高爐憋風(fēng)，減少下料批數(shù)，燒壞冷卻設(shè)備，甚至造成冷卻設(shè)備爆炸［1］。

3.1.2 鐵口流速低

8號高爐正常生產(chǎn)時平均流速在3.1t/min，本次降低冶強生產(chǎn)過程中，第一次發(fā)現(xiàn)風(fēng)口小套漏水的849571爐次鐵口流速2.1t/min，上爐次849570爐次為1.8t/min。第二次發(fā)現(xiàn)風(fēng)口小套漏水的849578爐次鐵口流速1.7t/min，上爐次849577爐次為1.7t/min。都遠(yuǎn)低于3.1t/min的流速水平。鐵口流速低會出現(xiàn)渣鐵排不盡，影響料柱透氣性，造成壓差升高，使?fàn)t缸內(nèi)積存渣鐵過多等。所以，要適當(dāng)開大鐵口孔徑，按使用風(fēng)量占正常風(fēng)量的比例，降低鐵口流速占正常流速的比例。

3.1.3 鐵口深

合理的鐵口深度是爐缸內(nèi)襯至爐殼厚度的1.2～1.5倍［2］。8號高爐正常生產(chǎn)時鐵口深度在2500mm水平。本次降低冶強生產(chǎn)后，鐵口深度仍在2400～2500mm，基本在正常范圍。這種深度相對于2200m3/min的風(fēng)量來說是深了。鐵口深了會出現(xiàn)鐵口難開、鉆漏，出現(xiàn)潮泥造成噴濺，出鐵不均勻，導(dǎo)致渣鐵排不盡的情況。所以降低冶強生產(chǎn)后，要適當(dāng)放淺鐵口深度至2100～2200mm，向鐵口區(qū)域爐墻厚度的1.2倍下限范圍靠攏，與風(fēng)量相匹配。

3.1.4 小結(jié)

從上述分析看，對于降低冶強生產(chǎn)后的鐵口維護，要適當(dāng)放淺深度，適當(dāng)增大鐵口孔徑，按使用風(fēng)量占正常風(fēng)量的比例，降低鐵口流速占正常流速的比例。對于出鐵爐次不建議刻意降低，按實際生產(chǎn)節(jié)奏組織出鐵即可。

3.2 鼓風(fēng)動能

3.2.1 鼓風(fēng)動能理論計算

高爐煉鐵生產(chǎn)中，單位時間內(nèi)每個風(fēng)口鼓入高爐內(nèi)鼓風(fēng)所具有的機械能稱為鼓風(fēng)動能。不同高爐有與其冶煉條件和爐容相適應(yīng)的鼓風(fēng)動能。過小的鼓風(fēng)動能會造成爐缸不活躍，使初始煤氣流分布偏向邊緣。過大的鼓風(fēng)動能易形成順時針方向的渦流，造成風(fēng)口下方堆積而使風(fēng)口下端燒壞［3］。生產(chǎn)實踐對鼓風(fēng)動能的計算，一般參照《高爐生產(chǎn)知識問答》中的鼓風(fēng)動能計算公式進行計算：

E(kg·m/s)=1/2×(P0Q0/gn)×[(Q0/nf)×(273+t)/273×(P0/P)]2。

公式中P0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下鼓風(fēng)密度kg/m3；g為重力加速度，9.81m/s2。根據(jù)該公式，8號高爐正常生產(chǎn)時風(fēng)量3166m3/min，20個風(fēng)口，使用富氧、噴煤時，鼓風(fēng)動能約在16417 kg·m/s水平。5月18日轉(zhuǎn)入堵5個風(fēng)口降低冶強，停氧停煤轉(zhuǎn)為全焦冶煉生產(chǎn)時，鼓風(fēng)動能約為16648kg·m/s。從計算結(jié)果看，降低冶強全焦冶煉生產(chǎn)的鼓風(fēng)動能，比造成富氧噴煤生產(chǎn)的鼓風(fēng)動能略大（見表2）。

表2 高爐操作參數(shù)控制表

3.2.2 爐況實際反應(yīng)

從實際操作情況看，5月18日高爐出現(xiàn)料速不均勻，出鐵前慢6.0/6.5批，出鐵后料快8.0/8.5批。爐頂溫度波動大110℃～300℃，溫度帶窄，料快時爐頂溫度低，料慢時爐頂溫度高。從風(fēng)口工作狀況看，風(fēng)口工作活躍，但顯涼，風(fēng)口破損多在內(nèi)側(cè)下端。實際燒漏的4個風(fēng)口小套中13號、9號風(fēng)口小套就是燒漏在下端內(nèi)側(cè)。從爐溫控制情況看，生鐵含硅量在0.40%～0.70%之間，生鐵含硫量在0.020%～0.030%之間，鐵水物理熱較正常生產(chǎn)低，石墨碳析出少。這些爐況反應(yīng)與鼓風(fēng)動能過大的征兆基本吻合。在5月18日高爐第二次休風(fēng)更換漏水風(fēng)口小套完畢21：33時復(fù)風(fēng)后，堵4個風(fēng)口送風(fēng)，風(fēng)量恢復(fù)至2150m3/min，熱風(fēng)壓力228kpa，熱風(fēng)溫度用至960℃不再增加，鼓風(fēng)動能在13200kg·m/s水平，高爐爐況明顯好轉(zhuǎn)，運行正常。

3.2.3 小結(jié)

根據(jù)上述理論分析和實際操作情況看，本次降低冶強轉(zhuǎn)全焦冶煉生產(chǎn)后的鼓風(fēng)動能大于正常富氧噴煤生產(chǎn)的鼓風(fēng)動能。所以，在有類似降低冶強生產(chǎn)時，鼓風(fēng)動能的控制不能超過正常生產(chǎn)，應(yīng)比正常生產(chǎn)略低。

3.3 封堵風(fēng)口

堵風(fēng)口操作是高爐使用的一種工藝手段，有花堵和集中堵之分?；ǘ率侵搁g隔開堵風(fēng)口；集中堵是指挨著連續(xù)堵風(fēng)口。根據(jù)不同的爐況和堵風(fēng)口的目的，堵風(fēng)口的方式也不盡相同。本次8號高爐堵風(fēng)口的目的是減少入爐風(fēng)量，降低冶煉強度，降低產(chǎn)量在日常2100噸左右，匹配鑄鐵機處理鐵水能力。同時保證一定的風(fēng)速和鼓風(fēng)動能，維持爐缸的工作狀況。共堵2、6、10、14、18號5個風(fēng)口。

3.3.1 燒漏風(fēng)口小套與鐵口及送風(fēng)口關(guān)系

這次燒漏的風(fēng)口是13、4、9、11號共4個風(fēng)口小套。從燒漏的時間順序和位置分析，第一個發(fā)現(xiàn)燒漏的是13號風(fēng)口小套，13號風(fēng)口前端熔化的渣鐵從南鐵口排出要經(jīng)過14號風(fēng)口位置，而14號風(fēng)口位置緊挨著南鐵口上方的15號風(fēng)口，所以堵14號風(fēng)口會對南鐵口工作狀況造成影響，對13號風(fēng)口前原來的渣鐵流通道產(chǎn)生影響。第二個發(fā)現(xiàn)的是4號風(fēng)口小套，4號風(fēng)口前端熔化的渣鐵從北鐵口排出要經(jīng)過2號風(fēng)口，而2號風(fēng)口位置緊挨著北鐵口上方1號風(fēng)口，會對北鐵口工作狀況造成影響，對2號風(fēng)口前原來的渣鐵流通道產(chǎn)生影響。第三個發(fā)現(xiàn)燒漏的是9號風(fēng)口小套，第四個發(fā)現(xiàn)燒漏的是11號風(fēng)口小套；9號和11號風(fēng)口在靠東方向，距離南北鐵口都較遠(yuǎn)；但由于在10號風(fēng)口兩側(cè)，在高爐進風(fēng)總管位置的10號與11號風(fēng)口之間，所以進風(fēng)狀態(tài)也發(fā)生了變化。這些都可能導(dǎo)致風(fēng)口小套燒漏。

3.3.2 小結(jié)

（1）鐵口和送風(fēng)口。堵鐵口上方的風(fēng)口或堵緊挨鐵口上方的風(fēng)口，對鐵口工作的影響較大，所以如果不是鐵口工作失?；驙t況需要，一般不建議堵鐵口上方的風(fēng)口或緊挨鐵口上方的風(fēng)口。反而要與鐵口上方的風(fēng)口保持一定距離，使鐵口上方的風(fēng)口與鐵口貫通，形成煤氣流通道和渣鐵流通道。要選擇離開鐵口適當(dāng)距離位置的風(fēng)口進行封堵。高爐送風(fēng)口，因其距離鐵口最遠(yuǎn)，所以其正下方左右兩邊的風(fēng)口不要封堵，盡量錯開。

（2）渣鐵流通道。堵風(fēng)口后煤氣流與渣鐵流通道都會發(fā)生變化。堵風(fēng)口數(shù)越多變化越大。原先的通道會被截斷、堵死、縮小。如果通道不暢，渣鐵液不能及時滲透、排出，容易引發(fā)事故。所以一方面需要送風(fēng)口與開鐵口的引導(dǎo)，形成新的通道。另一方面要保持能用的原通道暢通，即保持良好的渣鐵流動性，保持原通道不被堵塞或縮小太多。

（3）爐型變化。高爐建成后工作一段時間爐型會發(fā)生變化，稱為操作爐型。每個高爐都有自己的操作爐型，8號高爐的操作爐型侵蝕情況北邊多南邊少；2個鐵口夾角為80度，堵風(fēng)口應(yīng)重點考慮選擇在2個鐵口之間和侵蝕較為嚴(yán)重的北邊。

（4）堵風(fēng)口方式?？梢愿鶕?jù)所需降低冶強的水平來計算堵風(fēng)口的個數(shù)，當(dāng)個數(shù)決定后再決定堵風(fēng)口的方式。從8號高爐的設(shè)計和生產(chǎn)實踐中堵風(fēng)口的實例來說，較經(jīng)典的堵風(fēng)口模式：堵1個風(fēng)口是根據(jù)需要堵任何位置；堵4個風(fēng)口是3、8、13、18號風(fēng)口；堵7個風(fēng)口是集中堵。5至6個風(fēng)口的封堵要參考以上分析，采取花堵與集中堵相結(jié)合的方式。本次堵風(fēng)口是花堵2、6、10、14、18號5個風(fēng)口。與經(jīng)典模式相比，與鐵口距離較近，在送風(fēng)口正下方。

4.結(jié)語

降低冶強堵風(fēng)口生產(chǎn)要統(tǒng)一思路，制定好方案，把風(fēng)量、風(fēng)口、鼓風(fēng)動能調(diào)整到一個匹配的平臺。應(yīng)重點考慮爐況穩(wěn)定、順行、匹配，而不是堵了風(fēng)口后再增加一點風(fēng)量用風(fēng)的問題。

降低冶強生產(chǎn)，爐前對鐵口的維護深度比正常生產(chǎn)要略淺一些，孔徑比正常生產(chǎn)略大一些，鼓風(fēng)動能的降低要比正常生產(chǎn)略低一些。堵風(fēng)口時要結(jié)合實際爐況、爐型和已經(jīng)形成的模式及鐵口和送風(fēng)口的位置進行封堵。

參考文獻略