中心加焦、“平臺(tái)＋漏斗”兩種高爐布料制度操作控制技術(shù)

陳 肖，左 俊，吳示宇，鄭亞星

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司 安徽馬鞍山 243041）

中心加焦和平臺(tái)加漏斗是目前比較典型的兩種高爐布料模式，有不同的布料特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)高爐被廣泛采用，馬鋼6 座高爐對(duì)兩種模式也都有采用。 通過對(duì)兩種布料制度操作控制技術(shù)的掌握，選擇適合爐況的布料模式，達(dá)到提升指標(biāo)和維持爐況順行的目的。 本文闡述了兩種布料制度操作和控制技術(shù)及其在馬鋼部分高爐上的運(yùn)用，深入探討和總結(jié)針對(duì)不同爐況制定對(duì)應(yīng)布料操作制度，適時(shí)轉(zhuǎn)換，確保氣流穩(wěn)定和爐況順行。

1 兩種布料模式的特點(diǎn)

兩種布料模式有不同的特點(diǎn)，對(duì)爐況各方面的影響也不盡相同。 通過對(duì)國(guó)內(nèi)部分高爐兩種模式運(yùn)用情況進(jìn)行調(diào)研和分析，并對(duì)生產(chǎn)指標(biāo)和爐況進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，總體來說，使用中心加焦模式的高爐料柱透氣性較好，應(yīng)對(duì)冶煉條件變化的能力較強(qiáng)，但煤氣利用率較低，燃料消耗偏高；使用平臺(tái)加漏斗模式的高爐燃料消耗指標(biāo)較好，同時(shí)原燃料質(zhì)量及穩(wěn)定性要求相對(duì)較高［1］。

1.1 對(duì)布料的影響

中心加焦模式是將一定比例的中心焦分布于高爐中心，中心焦炭通常采用相對(duì)優(yōu)質(zhì)焦炭，比例通常達(dá)到20－40%。 中心加焦裝料模式，如果其料面為饅頭狀，會(huì)導(dǎo)致礦石的布料準(zhǔn)確性下降，尤其是接近中心的礦石，由于料面中心處于最高位置，礦石易沿饅頭狀料面溜動(dòng)，導(dǎo)致這部分礦石難以分布至規(guī)定位置，使高爐煤氣調(diào)整難于奏效。 平臺(tái)加漏斗模式，沒有中心焦，利用爐料的自然堆角使布在平臺(tái)位置的爐料向中心滾動(dòng)，中心部位形成一個(gè)漏斗狀的斜面，利用爐料在斜面上的滾動(dòng)效應(yīng)，大粒級(jí)焦炭和礦石更容易滾動(dòng)到中心，另外焦炭最小角度通常小于礦石最小角度，有利于中心氣流的改善。

1.2 對(duì)氣流分布的影響

中心加焦量越大，中心無礦區(qū)的面積越大，這樣使料柱上部形成一個(gè)由焦炭構(gòu)成的中心焦柱，煤氣流在上升通過此中心焦柱的過程中，由于阻力降低，會(huì)大大改善了上部料柱的透氣性，解決了因焦炭質(zhì)量差造成的高爐上部透氣性差問題，但需要注意的是中心焦炭有一個(gè)合適的比例，過小起不到解決透氣性低的目的，過大會(huì)引起中心不穩(wěn)、邊緣結(jié)厚和平臺(tái)負(fù)荷過重的問題。 中心焦對(duì)解決下部爐缸問題同樣有積極作用，因中心焦柱區(qū)域焦炭的氣化反應(yīng)降低，使焦炭到達(dá)爐缸時(shí)仍然具有較大的粒度和良好的熱強(qiáng)度，可縮短中心死料柱的置換時(shí)間，改善爐缸中心死焦堆的透氣、透液性，起到活躍爐缸的目的。 因此，中心加焦裝料模式對(duì)于爐況失常時(shí)間較長(zhǎng)、爐缸工作狀態(tài)差的高爐，具有積極作用。 但同時(shí)由于中心加焦模式中心氣流強(qiáng)，這部分氣流沒有很好的參與還原反應(yīng)，因此煤氣利用率低，另外這種模式常常會(huì)引起邊緣氣流弱，因此可能會(huì)引起高壓差和邊緣結(jié)厚，也有可能在結(jié)厚初期高爐指標(biāo)尚可，不易引起注意。 平臺(tái)加漏斗模式依靠中心和邊緣兩道氣流，爐墻不易結(jié)厚，中心無礦區(qū)的減小也提高了中心煤氣的利用率。

1.3 對(duì)高爐指標(biāo)的影響

中心加焦模式，易使中心高溫區(qū)域過寬，且中心加焦量越大，中心高溫區(qū)域越寬，煤氣利用變差，浪費(fèi)燃料，中心加焦裝料模式高爐的燃料比普遍比漏斗型裝料模式高爐高出30－50 kg／t。 控制高爐中心煤氣通路窄一些，適當(dāng)發(fā)展邊緣氣流，也同樣能保持高爐順行，又能節(jié)約燃料。 在爐況失?；蛞蛟腺|(zhì)量變壞，造成高爐中心“堵塞”，風(fēng)量嚴(yán)重?fù)p失時(shí)，應(yīng)采用中心加焦裝料模式，否則，高爐正常生產(chǎn)條件下，中心加焦裝料模式對(duì)高爐燃料的浪費(fèi)嚴(yán)重，不宜提倡［2］。

2 兩種模式轉(zhuǎn)換實(shí)例

由以上分析可知，中心加焦模式在爐況波動(dòng)或原燃料條件變成時(shí)適合使用，保證爐況穩(wěn)定順行，平臺(tái)加漏斗模式在指標(biāo)上優(yōu)于中心加焦，因此在沒有外圍條件影響的情況下，應(yīng)優(yōu)先使用平臺(tái)加漏斗模式。

2.1 馬鋼2＃高爐2014 年中心加焦與平臺(tái)加漏斗布料模式轉(zhuǎn)換

馬鋼2＃高爐于2003 年建成投產(chǎn)，截止2014 年一代爐齡已超過10 年，處于爐役后期。 開爐投產(chǎn)以后、高爐操作團(tuán)隊(duì)不斷摸索合理操作爐型，尋求最佳操作制度，但爐況仍有波動(dòng)和反復(fù)，沒能實(shí)現(xiàn)真正意義上的長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行。 尤其是在2013 年以后，受外界原燃料條件影響，以及后期設(shè)備故障率增加導(dǎo)致高爐休風(fēng)頻次增多，致使?fàn)t況波動(dòng)加劇，確保爐況長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行和護(hù)爐保產(chǎn)迫在眉睫，強(qiáng)烈要求對(duì)操作制度尤其是布料制度進(jìn)行有效調(diào)整。 為此、在2014 年對(duì)布料模式轉(zhuǎn)換進(jìn)行了一次摸索和嘗試，在調(diào)整之前，2＃爐操作思想是開放中心，抑制邊緣，調(diào)整前邊緣流長(zhǎng)期維持在0.3 左右，高爐指標(biāo)雖尚可，但壓差高，常有波動(dòng)，邊緣容易結(jié)厚，尤其是在冬季，渣皮脫落時(shí)爐溫不易控制，甚至有砸壞風(fēng)口小套的現(xiàn)象，高壓差導(dǎo)致管道現(xiàn)象多，因此迫切希望對(duì)布料制度進(jìn)行一次大的調(diào)整。大致調(diào)整思路是先疏邊，在有一定邊緣氣流后，爐況較穩(wěn)定時(shí)去除中心焦，調(diào)整期間要密切關(guān)注疏邊過程整個(gè)爐內(nèi)氣流的變化，并同步做好送風(fēng)制度、熱制度和造渣制度的平衡和管理工作，同時(shí)要防止邊緣氣流過剩對(duì)爐體設(shè)備安全及高爐壽命的影響，確保整個(gè)轉(zhuǎn)換過程的安全和平穩(wěn)［3］。 第一次疏邊調(diào)整在4 月10 日至5 月7 日期間進(jìn)行，但5 月2日前后連續(xù)發(fā)生管道，爐況急劇下降，考慮到公司的經(jīng)營(yíng)成本及高爐安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)整暫時(shí)停止。7 月7 日開始第二次疏邊，這次重新調(diào)整了思路和步驟，在這之前先打開所有堵的風(fēng)口，開風(fēng)口后為保證足夠的鼓風(fēng)動(dòng)能，風(fēng)量由4700 m3／min 逐步加至4900 m3／min；布料模式同步進(jìn)行調(diào)整，大致思路是：第一步先減少壓邊的礦石量，第二部逐步縮小平臺(tái)角度，最外圈角度由41°以0.5°的幅度逐步調(diào)至39°，具體料制調(diào)整過程見表1。 在此過程中，風(fēng)量基本維持目標(biāo)值，爐況穩(wěn)定，至7 月22 日去除2 圈中心焦，去除后爐況仍保持穩(wěn)定順行。 由于調(diào)整前是抑制邊緣的料制，雖然爐況有波動(dòng)，但燃料比偏低，調(diào)整后燃料比沒有明顯下降，但爐況穩(wěn)定性明顯提高。 調(diào)整后指標(biāo)見圖1 和圖2。

圖2 2＃爐料制轉(zhuǎn)換過程產(chǎn)量和風(fēng)量

表1 2＃爐去除中心加焦過程

8 月份由于南京舉辦青奧會(huì)，對(duì)環(huán)保進(jìn)行管控，馬鋼也進(jìn)行了限產(chǎn)，燒結(jié)礦質(zhì)量明顯下降，2＃爐隨即爐況出現(xiàn)大幅波動(dòng)，又轉(zhuǎn)換回了中心加焦的模式。

2.2 馬鋼4＃高爐中心加焦與平臺(tái)加漏斗布料模式

4＃爐在2017 年6－12 月對(duì)布料制度經(jīng)過三次調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了中心加焦模式向平臺(tái)加漏斗模式的平穩(wěn)過渡。 大致思路和步驟如下：第一次調(diào)整取消副平臺(tái)焦炭，減少中心加焦量；第二次調(diào)整穩(wěn)固礦焦平臺(tái)，減弱中心焦對(duì)氣流的主導(dǎo)作用。 通過對(duì)平臺(tái)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，采取逐步加重平臺(tái)中部負(fù)荷，控制平臺(tái)氣流，保證邊沿和中心兩道氣流的穩(wěn)定，隨后減小礦石角差，保證在取消中心的過程中有足夠的中心氣流，最后將內(nèi)檔礦、焦角度調(diào)至相同，同時(shí)減少中心焦比例，為去除中心焦做準(zhǔn)備。 調(diào)整后爐況穩(wěn)定性增強(qiáng)；第三次調(diào)整，取消中心焦。 12 月由于新區(qū)4000 m3高爐檢修，其實(shí)用的三煉焦富余，4＃爐焦炭比例由80%一、二煉焦＋20%外購焦調(diào)整為50%一煉焦＋50%三煉焦，抓住此次焦炭質(zhì)量改善的時(shí)機(jī)，取消中心焦，取消后爐況仍然穩(wěn)定順行，生產(chǎn)指標(biāo)明顯改善。

3 轉(zhuǎn)換經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1）中心加焦和平臺(tái)加漏斗兩種模式有不同的特點(diǎn)，總體來說，使用中心加焦模式的高爐料柱透氣性較好，應(yīng)對(duì)冶煉條件變化的能力較強(qiáng)，但煤氣利用率較低，燃料消耗偏高；使用平臺(tái)加漏斗模式的高爐燃料消耗指標(biāo)較好，同時(shí)原燃料質(zhì)量及穩(wěn)定性要求相對(duì)較高。 在正常生產(chǎn)情況下，平臺(tái)加漏斗是料制調(diào)整追求的方向。

2）從2＃爐和4＃爐去除中心焦的過程看，中心加焦向平頭加漏斗料制轉(zhuǎn)換時(shí)，一定要尋找兩道氣流的平衡，發(fā)展合適的兩道氣流，使?fàn)t況處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

3）針對(duì)不同的爐型和生產(chǎn)條件制定對(duì)應(yīng)操作制度，同時(shí)要充分考慮到高爐設(shè)備和生產(chǎn)安全。