羅源閩光1250 m3高爐爐況失常過(guò)程分析

張曉晨

摘要：對(duì)羅源閩光2號(hào)1 250 m3爐況失常的處理進(jìn)行了總結(jié)分析，高爐長(zhǎng)期休、慢風(fēng)率高及高Al2O3爐渣造成爐缸堆積，鋅負(fù)荷高風(fēng)口結(jié)瘤致送風(fēng)不均勻，焦炭頻繁更換質(zhì)量波動(dòng)大，燒結(jié)礦低溫還原粉化率低、爐墻結(jié)厚等原因?qū)е旅簹饬鞣植际СＲ馉t況惡化。通過(guò)改善原燃料質(zhì)量，處理風(fēng)口結(jié)瘤，提高渣鐵物理熱，調(diào)整布料矩陣及下部送風(fēng)裝置、更換風(fēng)口小套面積，采取堵風(fēng)口、增加出鐵次數(shù)、加螢石和錳礦洗爐、精細(xì)化操作等措施后，爐況逐步恢復(fù)正常。

關(guān)鍵詞：爐況失常；鼓風(fēng)動(dòng)能；燒風(fēng)口套；爐缸堆積；高爐操作；洗爐

0 前言

羅源閩光 2 號(hào)高爐，設(shè)計(jì)爐容1 250 m3，生鐵日產(chǎn)量4 500 t/d，熱風(fēng)溫度1 230℃，高徑比Hu/D=2.4 8，爐身角α82.57°，爐腹角β78.02°。設(shè)有兩個(gè)鐵口和24個(gè)風(fēng)口。爐頂采用串罐無(wú)料鐘爐頂設(shè)備，皮帶上料，爐底、爐缸部位采用炭磚—陶瓷杯砌體復(fù)合爐襯結(jié)合水冷爐底結(jié)構(gòu)，薄壁爐襯。冷卻系統(tǒng)采用軟水密閉循環(huán)+部分工業(yè)凈水開路循環(huán)系統(tǒng)方案等多項(xiàng)新技術(shù)、新設(shè)備。于2022年5月11日投產(chǎn)，從開爐點(diǎn)火到全風(fēng)口送風(fēng)僅用120小時(shí)，開爐期間設(shè)備零故障、工藝零事故、零懸料、零休風(fēng)，自投產(chǎn)以來(lái)2號(hào)高爐各項(xiàng)指標(biāo)良好，煤氣利用率達(dá)48.8%，平均燃料比509 kg/t·Fe。

1 爐況失常

1.1 第一階段，12月份下旬，由于下道工序年度檢修和2023年控產(chǎn)6 000 t/d的需要，兩次計(jì)劃休風(fēng)，調(diào)整24個(gè)風(fēng)口小套，風(fēng)口面積由0.206 m2縮小到0.161 m2（表1），提高鼓風(fēng)動(dòng)能，活躍爐缸。從20日開始高爐頻繁休風(fēng)，至29日高爐共計(jì)休風(fēng)8次，20、22日 這兩次休風(fēng)復(fù)風(fēng)后，爐況急轉(zhuǎn)直下，多次管道氣流、塌料后偏尺、頻繁燒小套，反應(yīng)出高爐爐缸開始不夠活躍。27日又出現(xiàn)嚴(yán)重管道氣流，爐缸熱制度被破壞，爐缸虧熱，按爐涼處理，大量加焦恢復(fù)爐缸熱制度，通過(guò)各項(xiàng)操作制度的調(diào)整后，到29日爐況勉強(qiáng)恢復(fù)。

1.2 第二階段，1月8日調(diào)整小套（表1）復(fù)風(fēng)后出現(xiàn)管道，懸料，燒小套（表2）現(xiàn)象，13日休風(fēng)更換漏水小套，堵3#、11#、15#、21#風(fēng)口，爐子恢復(fù)困難，多次管道，嚴(yán)重失常。此階段爐況失常主要表現(xiàn)為：①管道氣流、懸料、塌料事故頻繁發(fā)生。塌料后偏尺，氣流表現(xiàn)為中心、邊緣渙散，沒有形成穩(wěn)定的煤氣流。風(fēng)口送風(fēng)不均勻，時(shí)有生降現(xiàn)象，多數(shù)小套貼內(nèi)壁結(jié)了一圈1-2 cm厚的圓環(huán)形的瘤（鋅占比62.24%）。另外從爐內(nèi)紅外成像看點(diǎn)火孔鋼磚下方爐墻有少量結(jié)厚。

②鼓風(fēng)動(dòng)能與高爐順行不匹配，在判斷鼓風(fēng)動(dòng)能的直觀現(xiàn)象［1］中已作描述，高爐不接受風(fēng)量，長(zhǎng)時(shí)間慢風(fēng)或小風(fēng)量操作，爐芯溫度持續(xù)降低，爐缸工作狀況急劇變差，爐缸堆積已成事實(shí)。③兩邊鐵口出鐵不均勻，［Si%］相差0.2%，鐵水物理熱相差30°C左右，出鐵時(shí)間短，易憋爐，鐵口過(guò)深。

2 爐況失常原因分析

2.1 長(zhǎng)期慢風(fēng)產(chǎn)能不匹配，制約高爐生產(chǎn)。高爐操作頻繁被動(dòng)性調(diào)節(jié)，爐況順行被打破，出鐵因壓罐減風(fēng)，造成高爐無(wú)法長(zhǎng)期穩(wěn)順進(jìn)行生產(chǎn)，加劇高爐爐況波動(dòng)，不利于高爐爐型的維護(hù)與生產(chǎn)的穩(wěn)定。

2.2 送風(fēng)制度、上部裝制與高爐順行不匹配。中心煤氣通道受阻，煤氣流不穩(wěn)，接受風(fēng)量能力低，風(fēng)量上不去，爐缸狀況得不到改善，在原料波動(dòng)和爐溫波動(dòng)時(shí)易發(fā)生管道行程。另外小套內(nèi)徑90 mm、95 mm的風(fēng)口結(jié)瘤比較嚴(yán)重，風(fēng)口送風(fēng)不均勻，影響煤氣流初始分布。高爐操作者應(yīng)對(duì)措施不到位，對(duì)參數(shù)變化及原料波動(dòng)未引起足夠重視，對(duì)爐況走勢(shì)、調(diào)劑不及時(shí)、應(yīng)對(duì)手段不靈活，尤其是對(duì)燒結(jié)礦堿度變化時(shí)，配料結(jié)構(gòu)調(diào)劑滯后，造成低硅高堿，另外，頻繁休風(fēng)復(fù)風(fēng)后，大量生料進(jìn)入爐缸，消耗的爐缸熱量得不到及時(shí)恢復(fù)，爐缸熱制度破壞。造成爐缸側(cè)壁及爐芯溫度不斷走低，風(fēng)口破損后，大量冷卻水漏入爐缸，壞風(fēng)口前端渣鐵不斷凝結(jié)，形成局部堆積，加上渣皮不規(guī)則脫落，易燒壞風(fēng)口。從此次燒壞的風(fēng)口位置可以看出，主要集中在風(fēng)口前端下部燒損，判斷一般多為爐缸堆積，少量前端上部燒損多為鼓風(fēng)動(dòng)能不足和上部燒多為局部邊緣過(guò)剩［2］。

2.3 原燃料問(wèn)題

2.3.1 焦炭全為外購(gòu)焦，焦種更換頻繁，批次多，質(zhì)量差別大。由于成本壓力，采購(gòu)的焦炭強(qiáng)度差、小焦量增加、粉末增多。焦炭篩分小于20 mm占比為25.94%；焦炭平均值：S含量為0.85%；灰分為13.45%；反應(yīng)性（CRI）為25.86%；CSR64.6%；M10為5.78%；M25為91.63%。高爐休風(fēng)時(shí)，從風(fēng)口扒出的焦炭均是粉末，使用效果差。目前焦炭的強(qiáng)度較差，無(wú)法滿足高爐生產(chǎn)。

2.3.2 燒結(jié)質(zhì)量波動(dòng)大，堿度、亞鐵穩(wěn)定率等質(zhì)量指標(biāo)呈下滑的趨勢(shì)，燒結(jié)RDI+3.15 mm僅為58.87%。時(shí)有燒結(jié)礦開機(jī)料、夾生料無(wú)計(jì)劃入爐。燒結(jié)礦配用煉鋼污泥、除塵灰后，鉛鋅負(fù)荷高。燒結(jié)堿度±0.08一檔率72.30%，堿度±0.1穩(wěn)定率 81.34%，堿度≤1.80占比14.97%。亞鐵≤8%占比32.17%。

2.3.3 熟料比偏低。高爐爐況恢復(fù)過(guò)程中，提高球團(tuán)比。球團(tuán)庫(kù)存緊張，爐況好轉(zhuǎn)后，高爐提高塊礦比例，爐況出現(xiàn)反復(fù)。高爐孰料比87.3%、塊礦比12.7%。塊礦濕、粉率高篩分效果差，粉末入爐量上升。由于熟料比偏低，焦炭水分高（含量平均8%）等原因，干法布袋煤氣溫度持續(xù)在65-70℃，使?fàn)t頂排Zn能力減弱，大量的ZnO及原料粉末粘附在爐料爐墻上，造成爐身渣皮不穩(wěn)，料柱透氣性差，中心氣流變?nèi)酢?/p>

2.4 堿金屬等有害物質(zhì)影響

煉鋼污泥和除塵灰含Zn、堿金屬等有害物質(zhì)高，燒結(jié)配用時(shí)Zn含量升到0.079%，Zn負(fù)荷1.3 kg/t，K+Na負(fù)荷2.779 kg/t，堿金屬等有害物質(zhì)高爐排出率低，在高爐內(nèi)富集循環(huán)，降低了焦炭的反應(yīng)后強(qiáng)度。焦炭的強(qiáng)度降低，減小了爐芯焦的透液性，渣鐵難以及時(shí)滲透不利于爐缸恢復(fù)。Zn含量高堵塞料柱的空隙，導(dǎo)致煤氣通道變小，破壞煤氣流分布、煤氣流分布紊亂，爐身壓差高，透氣性差，引起爐身下部渣皮大面積脫落，爐況出現(xiàn)波動(dòng)，高爐塌料、懸料甚至管道氣流。

燒結(jié)配料中含鐵原料Al2O3含量高，燒結(jié)礦中鋁含量平均2.19%，渣中鋁平均為17.34%。渣中Al2O3含量高，渣黏度大，爐渣流動(dòng)性差，渣鐵不易出凈，未排放出的高Al2O3爐渣在爐缸內(nèi)與焦炭、未燃煤粉以及新產(chǎn)生的渣鐵長(zhǎng)時(shí)間接觸、積聚，進(jìn)一步影響渣鐵流動(dòng)性，兩邊鐵口出鐵爐溫偏差變大，加劇了爐缸堆積和爐況惡化。

3 爐況失常的處理過(guò)程

3.1 改善原燃料條件

選用質(zhì)量成份稍微好的焦炭，停用質(zhì)量差的焦炭，臨時(shí)緊急采購(gòu)平煤干熄焦炭，改善爐芯焦，料柱骨架，提高頂溫。

增加球團(tuán)配比，取消塊礦、焦丁配用，采購(gòu)本部球團(tuán)，提高熟料比，降低粉末入爐，改善透氣性。

降低燒結(jié)礦中鋁含量，大幅度提高巴西混合粉配比，降低Al2O3。停止污泥和除塵灰在燒結(jié)中配料，降低Zn負(fù)荷。燒結(jié)堿度1.85提高至1.90，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)≥78%，提高燒結(jié)礦成份穩(wěn)定率。燒結(jié)礦FeO控制在8.0-8.5%，堿度一檔率±0.04占比大于60%。RDI+3.15比例≥62%。入爐篩分小于10 mm占比25%以下。杜絕燒結(jié)開機(jī)料、夾生料入爐，要求供料必須按高爐指定倉(cāng)位精準(zhǔn)送料，杜絕混料，錯(cuò)料。

3.2 送風(fēng)制度、裝料制度的調(diào)整

3.2.1 通過(guò)均勻堵風(fēng)口，縮小進(jìn)風(fēng)面積，保證單風(fēng)口足夠高的進(jìn)風(fēng)量，活躍爐缸。實(shí)踐證明，堵風(fēng)口作業(yè)是快速恢復(fù)爐況的最有效手段。經(jīng)對(duì)比均勻堵風(fēng)口與集中堵風(fēng)口優(yōu)缺點(diǎn)、及高爐失常特征，此次采用的是均勻堵風(fēng)口［3］。通過(guò)三次堵風(fēng)口，爐況才逐漸恢復(fù)。1月15日高爐休風(fēng)，處理13個(gè)風(fēng)口結(jié)瘤，堵6個(gè)風(fēng)口（表1），恢復(fù)爐況，復(fù)風(fēng)后，爐況有所好轉(zhuǎn)，但仍不理想，表現(xiàn)為不接受風(fēng)量。也曾嘗試強(qiáng)行加風(fēng)活躍爐缸，但效果很不理想，尤其管道抑制不住。堵風(fēng)口后剛開始不走料，爐缸熱制度好轉(zhuǎn)后，走料基本正常，管道氣流明顯減少，但懸料次數(shù)增加。17日更換漏水小套，重新堵8個(gè)風(fēng)口（表1）恢復(fù)爐況，管道氣流、懸料基本制止，量壓關(guān)系平穩(wěn)。走正常料約2/3體積后，視爐子接受情況，每隔2-3個(gè)小時(shí)加風(fēng)一次，每次加3 kpa或者5 kpa，每個(gè)班加2-3次。風(fēng)溫不加滿，預(yù)留100°C作為調(diào)劑手段，通常捅風(fēng)口，是先捅開，然后再加風(fēng)，此次是先加風(fēng)，實(shí)際風(fēng)速達(dá)250 m/s左右，再捅風(fēng)口，開風(fēng)口時(shí)先開一個(gè)洞，過(guò)2-3個(gè)小時(shí)后再全開此風(fēng)口。開風(fēng)口優(yōu)先選擇靠鐵口側(cè)、不經(jīng)常燒的，從料面看相對(duì)安靜的一側(cè)的風(fēng)口。保持物理熱大于1480°C爐溫［Si%］逐漸從1%-1.2%降下來(lái)到0.5%-0.8%。19日開始少量噴煤，富氧。高爐狀態(tài)逐漸好轉(zhuǎn)。但21日9#風(fēng)口打開（余7#、19#未開），風(fēng)壓到320 Kpa后，爐況出現(xiàn)反復(fù)，再次出現(xiàn)管道氣流，22日更換漏水小套，再次堵6個(gè)風(fēng)口恢復(fù)爐況，有先前恢復(fù)經(jīng)驗(yàn)，加上爐缸狀態(tài)逐漸好轉(zhuǎn)，加風(fēng)，開風(fēng)口比較順利，到24日爐況基本恢復(fù)正常。

3.2.2 上部調(diào)劑。采用開放中心兼顧邊緣的布料制度，維持兩股氣流。小礦批小風(fēng)量，輕負(fù)荷操作保順行。針對(duì)中心弱，有加焦機(jī)會(huì)時(shí)，集中2-3次中心加焦把中心氣流引出來(lái)；料面偏，每次3-5 t焦炭，扇形偏布和改溜槽正反轉(zhuǎn)，把料線偏差控制在0.8米以內(nèi)。從風(fēng)口上部燒損分析為爐墻結(jié)厚，局部邊緣過(guò)度發(fā)展，這時(shí)候不應(yīng)該去壓邊，應(yīng)該把整個(gè)邊都放出來(lái)。以維持中心和邊緣兩道氣流，緩解邊緣因局部鐵流管道，造成的燒小套。爐況恢復(fù)后礦角逐漸外移。

3.3 降低堿度，加錳礦螢石洗爐

提高爐缸熱制度，改善透氣性，增硅提物理熱，爐溫按0.8-1.0%控制，風(fēng)溫按1 100℃，鐵水物理熱1 480℃-1 510℃。配加螢石5 kg/t，錳礦24 kg/t洗爐。實(shí)踐證明螢石用量5 kg/tFe左右時(shí)，對(duì)燃料比、壓量關(guān)系影響不大，僅對(duì)爐渣流動(dòng)性有影響［4］。為改善渣系配蛇紋石35 kg/t，MgO/Al2O3控制在0.65左右，［Mn］在0.8%～1.0%，爐渣堿度控制在1.1-1.13，含硫0.030%-0.050%，渣鐵流動(dòng)性得到極大改善，爐缸內(nèi)堆積的石墨碳被渣鐵大量帶出，爐缸爐芯焦渣鐵滲透性變好，爐缸工作狀況逐步改善，爐況好轉(zhuǎn)，達(dá)到洗爐效果。當(dāng)風(fēng)口不再損壞，高爐風(fēng)量自動(dòng)增加和透氣性指數(shù)自動(dòng)提高到接近正常水平，可停加錳礦。本次處理爐缸共用錳礦325.708 t，螢石225.17 t。

3.4 冷卻制度控制

洗爐初期，要適當(dāng)降低爐墻冷卻強(qiáng)度，將軟水流量由3 800 m?/h降至3 200 m?/h， 略提水溫差，減少熱量損失，促進(jìn)結(jié)厚渣皮的脫落，使得熱量充沛流動(dòng)性好的爐渣將爐內(nèi)尤其是爐腹至風(fēng)口區(qū)域含鋅高的渣皮置換；結(jié)厚渣皮大量脫落后，水溫差上升，為防止?fàn)t墻被過(guò)度沖刷，則適當(dāng)回提冷卻強(qiáng)度，軟水流量調(diào)回至3 800 m?h，以維持適宜的渣皮厚度，防止冷卻設(shè)備的破損。為配合洗爐操作，控制稍高的爐缸水溫差，由原來(lái)的1.7℃逐漸調(diào)至2.6℃-2.9℃，關(guān)小爐底冷卻水量2/3，減少爐缸熱量損失，促進(jìn)消除爐缸堆積。減少打泥量增加出鐵頻次，加大鐵水環(huán)流，減薄爐缸保護(hù)層，促進(jìn)活躍爐缸。

4 此次爐況失常得到的啟示

4.1 焦炭是高爐料柱的“骨架”，是構(gòu)成爐芯焦最基本的固體，它的空隙度，很大程度上，決定于焦炭熱強(qiáng)度。高爐休風(fēng)時(shí)，從風(fēng)口扒出的焦炭做篩分，小于10 mm的占50.2%－60.5%?？梢哉f(shuō)爐缸嚴(yán)重堆積，與焦炭質(zhì)量差有很大關(guān)系。通過(guò)改善焦炭質(zhì)量，停用強(qiáng)度差的焦炭，提高焦炭的透氣性和透液性，避免了風(fēng)口的頻繁破損。要重視焦炭質(zhì)量，減少焦炭品種多，無(wú)主打焦的現(xiàn)象，杜絕處理好堆積以后，再次使用質(zhì)量低劣的焦炭，使?fàn)t況，重新惡化，爐缸堆積再次降臨。

4.2 控制有害元素的入爐及增加排出量。配入燒結(jié)的除塵灰提前進(jìn)行脫鋅處理。嚴(yán)格把控堿金屬等有害物質(zhì)入爐的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)高爐定期排堿排鋅，通過(guò)降低爐渣堿度（控制爐渣堿度1.1-1.12倍［5］）提高爐渣中Si02含量，抑制K20和Na20還原，提高鐵水溫度1 500℃以上，保證鐵水熱量充足，提高爐渣的排堿能力。鋅主要通過(guò)爐頂伴隨煤氣排出爐外，充分發(fā)展中心氣流，提高煤氣流速、爐頂溫度，促進(jìn)鋅元素的排除。

4.3 恢復(fù)爐況不可操之過(guò)急，出現(xiàn)反復(fù)時(shí)處理要果斷，及時(shí)休風(fēng)堵風(fēng)口，再次恢復(fù)時(shí)可以根據(jù)實(shí)際爐況，適當(dāng)加快恢復(fù)至反復(fù)前的水平。爐缸化開過(guò)程中，開風(fēng)口時(shí)，會(huì)有塌料等爐況波動(dòng)，不要過(guò)分擔(dān)心，爐況調(diào)節(jié)手段盡量不要波動(dòng)太大，避免爐溫大幅度波動(dòng)時(shí)，渣鐵不能及時(shí)排出去，容易燒風(fēng)口，可以采取不間斷或者負(fù)間隔出鐵?；謴?fù)爐子期間加強(qiáng)爐前鐵水溝、爐前設(shè)備等及時(shí)維護(hù)好，避免因排渣鐵不及影響爐況恢復(fù)。加強(qiáng)風(fēng)口巡視，關(guān)注小套水溫差，發(fā)現(xiàn)風(fēng)口漏水，立即控水，及時(shí)組織人員更換。漏水，會(huì)加重爐缸堆積不利于恢復(fù)。

4.4 集思廣益，統(tǒng)一思想，定好操作方針，認(rèn)真執(zhí)行，避免混亂，增加高爐恢復(fù)時(shí)間。處理爐缸堆積是長(zhǎng)期的過(guò)程，樹立信心，堅(jiān)信操作方法的正確性，恢復(fù)爐子的過(guò)程中肯定會(huì)遇到這樣那樣的問(wèn)題，有時(shí)候路到盡頭時(shí)，也許就是新的轉(zhuǎn)折。

4.5 加強(qiáng)下道工序的管理，穩(wěn)定產(chǎn)能，不能頻繁以高爐加、減風(fēng)和休風(fēng)來(lái)平衡生產(chǎn)，確保高爐穩(wěn)定順行。合理安排檢修計(jì)劃，盡量避免對(duì)高爐產(chǎn)能大幅度影響。

參考文獻(xiàn)

［1］ 代兵，劉云彩等.高爐合理鼓風(fēng)動(dòng)能與爐缸活性的關(guān)系［J］.鋼鐵，2016，51（2）：22-27.

［2］ 楊進(jìn)勇.三安2#高爐風(fēng)口頻繁破損原因分析及對(duì)策［J］.福建冶金，2017（2）：24-26.

［3］ 唐志宏等.柳鋼2000m2高爐爐況失常技術(shù)分析［J］.柳鋼科技，2016（6）：211-219.

［4］ 季瑞超等.唐鋼2#高爐使用螢石洗爐實(shí)踐［J］.河北冶金2017（9）：43-46.

［5］ 趙晗等.有害元素對(duì)高爐的危害及應(yīng)對(duì)措施［J］.煉鐵交流，2023（1）：4-6.