宣鋼4號高爐穩(wěn)定爐體熱負(fù)荷實踐

王海濤　褚潤林　張利波　尹奎升　曹建學(xué)

(河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司)

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宣鋼4號高爐穩(wěn)定爐體熱負(fù)荷實踐

王海濤褚潤林張利波尹奎升曹建學(xué)

(河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司)

對宣鋼4號高爐爐體熱負(fù)荷長期穩(wěn)定生產(chǎn)實踐進(jìn)行了總結(jié)。通過量化風(fēng)速、動能，保證穩(wěn)定而有力的中心氣流，保持適宜的平臺寬度和漏斗深度，優(yōu)化爐前出鐵，合理休復(fù)風(fēng)操作等措施，實現(xiàn)了高爐爐體熱負(fù)荷的長期穩(wěn)定，為維持合理爐型和高爐長壽創(chuàng)造了條件。

爐體熱負(fù)荷穩(wěn)定

0　概況

宣鋼4號高爐(1800 m3)于2005年10月24日點(diǎn)火開爐，本高爐采用了PW串罐無鐘爐頂、雙邊矩形出鐵場、全軟水聯(lián)合密閉循環(huán)、三段銅冷卻壁(爐腹、爐腰、爐身下部)、法國技術(shù)國內(nèi)制造的陶瓷杯、日本NDK碳磚、3座改進(jìn)型高溫內(nèi)燃式熱風(fēng)爐等一系列先進(jìn)設(shè)備。4號高爐經(jīng)過長期的理論研究和生產(chǎn)實踐，實現(xiàn)了爐體熱負(fù)荷的長期穩(wěn)定和可控化，為髙爐保持穩(wěn)定順行、低耗、長壽奠定了基礎(chǔ)。

1　熱負(fù)荷波動原因分析

1.1原燃料品種復(fù)雜、切換頻繁

4號高爐原料結(jié)構(gòu)為：燒結(jié)礦+外購球團(tuán)+塊礦。其中，燒結(jié)礦的種類有：一燒、二燒；球團(tuán)礦的種類有：赤城球、賈球、煙球、青龍球；生礦為：蒙古礦及澳礦。焦炭為：文峰焦+梗陽焦+搗固焦。

原燃料品種日益復(fù)雜且頻繁切換，導(dǎo)致高爐軟融帶位置、厚度不穩(wěn)定，邊緣氣流易發(fā)展，表現(xiàn)在爐內(nèi)渣皮不穩(wěn)定，頻繁出現(xiàn)滑落現(xiàn)象，爐體熱負(fù)荷波動大。

表1　4 號高爐焦炭品種及成分性能

1.2上下部制度不匹配

對于高爐布料采用“平臺+漏斗” 布料制度，一般而言，平臺窄，漏斗相對較大，中心氣流相對較強(qiáng)；平臺寬，料斗相對較小而且平坦，中心氣流相對較弱。因此適宜的煤氣流分布需要保證一定寬度平臺，結(jié)合生產(chǎn)條件適當(dāng)微調(diào)使其適應(yīng)原燃料條件與高爐冶煉特點(diǎn)，達(dá)到中心和邊緣合理煤氣流分布[1]。

在原燃料質(zhì)量較好的過去，大風(fēng)口，大風(fēng)量起到了較好的效果，隨著低成本戰(zhàn)略的不斷深入，原燃料質(zhì)量逐步走差，尤其是入爐品位下降渣比升高，料柱透氣性降低，過去的大風(fēng)量、大風(fēng)口與現(xiàn)今爐況不相適應(yīng)。

1.3外圍影響

1.3.1日常渣鐵處理

由于炮泥使用上為多廠家，質(zhì)量參差不齊，經(jīng)常出現(xiàn)潮鐵口、漏鐵口、淺鐵口、燒鐵口等不正常情況，鐵口合格率嚴(yán)重降低，開鐵口晚點(diǎn)或大量虧渣虧鐵導(dǎo)致氣流波動，給高爐出鐵帶來了較大困難，大量渣鐵滯留在爐內(nèi)，惡化了高爐料柱的透液性和透氣性，嚴(yán)重制約了高爐爐況穩(wěn)定順行。

1.3.2倒場作業(yè)

4號高爐出鐵模式為單場出鐵，每月一次的倒場，每次倒場前幾爐鐵鐵口淺虧渣虧鐵量大，或由于卡焦、倒焦、鐵流速低，造成爐內(nèi)憋風(fēng)，參數(shù)大幅度波動。爐溫和堿度波動影響軟熔帶和滴落帶煤氣分布，對渣皮沖擊很大，總結(jié)發(fā)現(xiàn)[Si]波動達(dá)0.3%，堿度波動達(dá)0.05倍，渣皮易產(chǎn)生脫落，從而導(dǎo)致熱負(fù)荷大幅度波動。

1.4休復(fù)風(fēng)影響

在高爐定休和無計劃休風(fēng)復(fù)風(fēng)過程中，煤氣流重新分布，熱負(fù)荷易出現(xiàn)波動。同時，以前高爐休風(fēng)采取集中加焦方式，復(fù)風(fēng)后熱量集中下達(dá)，爐溫高，高壓低量現(xiàn)象明顯，渣鐵流動性差，后續(xù)降爐溫過程又容易過頭，以至造成熱制度波動引發(fā)邊緣煤氣流不穩(wěn)，爐體熱負(fù)荷升高，燃耗增加。

2　穩(wěn)定爐體熱負(fù)荷措施

2.1量化風(fēng)速、動能，保證穩(wěn)定而有力的中心氣流

生產(chǎn)經(jīng)驗表明, 不同的爐缸直徑, 應(yīng)選擇相應(yīng)的鼓風(fēng)動能值。風(fēng)口面積是決定鼓風(fēng)動能的一個重要參數(shù)。風(fēng)口面積過大, 將導(dǎo)致鼓風(fēng)動能不足, 邊緣氣流發(fā)展, 冷卻壁熱負(fù)荷升高；過小,將導(dǎo)致風(fēng)壓過高,爐況不穩(wěn)[2]。

匹配當(dāng)下原燃料品種復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)料渣比升高的條件，改變過去靠“大風(fēng)冶煉治百病”的操作理念，4號高爐利用休風(fēng)機(jī)會高爐逐步縮小風(fēng)口面積，提高風(fēng)速和鼓風(fēng)動能，控制死焦堆體積，保證爐缸透氣性，透液性。休風(fēng)過程中逐漸用Ф115 mm風(fēng)口替換Ф120 mm風(fēng)口，風(fēng)口面積由0.2904 m2穩(wěn)定至現(xiàn)在的0.2774 m2，見表2。4號高爐實際風(fēng)速由220 m/s～230 m/s提高到230 m/s～250 m/s，鼓風(fēng)動能由100 kJ/s～110 kJ/s提高到110 kJ/s～120 kJ/s，有利于回旋區(qū)向中心推移，實現(xiàn)了爐缸活躍及邊緣氣流的穩(wěn)定。

表2　宣鋼4號高爐風(fēng)口調(diào)節(jié)統(tǒng)計表

注：風(fēng)口長度均為600 mm。

2.2穩(wěn)定適宜的平臺寬度和漏斗深度，提高煤氣利用率

合理適宜的上部布料制度是高爐穩(wěn)定順行的重要保障?，F(xiàn)代高爐裝料制度中，邊緣平臺與中心漏斗是最重要的組成部分，兩者的分界線直接關(guān)系焦炭平臺的寬度和中心漏斗的深度，是影響爐內(nèi)煤氣分布的關(guān)鍵因素[3]。針對原燃料品種復(fù)雜且頻繁切換的現(xiàn)狀，4號高爐在上部制度調(diào)整上采取按照“制衡”的原則，抑制邊緣，找準(zhǔn)中心，通過不斷的總結(jié)和觀察，當(dāng)靠近爐墻處平臺寬度在1.0 m左右，中心漏斗深度在1.5 m左右時，“平臺+漏斗”料面結(jié)構(gòu)較為理想 。其效果是改善了間接還原，使邊緣軟熔帶下移，降低了滴落帶阻損，從而降低了爐體熱負(fù)荷。

隨著制度優(yōu)化，料柱透氣性改善，邊緣氣流趨于穩(wěn)定，爐況穩(wěn)定性增強(qiáng)，煤氣利用率提高，燃耗降低。其2008年至2015年燃料比變化趨勢如圖1所示。

圖1　宣鋼4號高爐燃料比變化趨勢

2.3穩(wěn)定外圍組織

2.3.1日常渣鐵排放管理

炮泥的質(zhì)量是制約鐵口出鐵的重要因素，高爐對炮泥廠家實行競爭機(jī)制，對質(zhì)量不合格的炮泥予以辭退，最終確定下一家最優(yōu)廠家，且在使用過程中讓廠家專業(yè)人員長期跟蹤其使用質(zhì)量變化情況，以便做出及時調(diào)整。

同時加強(qiáng)爐前鐵口的維護(hù)，穩(wěn)定打泥量，嚴(yán)格控制潮鐵口、漏鐵口、淺鐵口、燒鐵口等不正常情況的出現(xiàn)，避免開鐵口晚點(diǎn)或大量虧渣虧鐵導(dǎo)致氣流波動。努力達(dá)到正常生產(chǎn)堵口后20 min起炮，30 min～35 min打開鐵口，鐵口深度控制在2.8 m～3.2 m，正常鐵流速度在4.8 t/min～5.5 t/min，為正常的生產(chǎn)提供保障。

2.3.2平穩(wěn)過渡倒場

倒場前爐前做好充分準(zhǔn)備，倒場前一天視爐況輕負(fù)荷100 kg/批～200 kg/批，改善料柱透氣性，同時適當(dāng)提高爐溫，降低爐渣堿度，保證物理熱充足，改善渣鐵流動性，平穩(wěn)過渡倒場。

2.4合理休復(fù)風(fēng)操作

經(jīng)過不斷摸索實踐，4號高爐采用了減礦比的方法加休風(fēng)料,分段加焦、輕負(fù)荷, 避免了集中加焦下達(dá)后高爐熱制度波動，改善了料柱透氣性, 熱量平穩(wěn)過渡，渣鐵熱量充沛穩(wěn)定, 送風(fēng)后爐況恢復(fù)用時縮短，熱負(fù)荷相對穩(wěn)定，同時減少了由于休復(fù)風(fēng)而引發(fā)的風(fēng)口燒損工藝事故。

3　效果

通過采取以上措施，4號高爐下部圓周方向渣皮均勻穩(wěn)定,銅冷卻壁溫度正常范圍內(nèi)小幅度波動，煤氣流均勻穩(wěn)定,實現(xiàn)了較為理想的“上穩(wěn)下活”，爐體熱負(fù)荷穩(wěn)定在4500×10 MJ/h～7500×10 MJ/h。其2008年至2015年爐體熱負(fù)荷變化趨勢如圖2所示。

4　結(jié)語

(1)在原燃料品種復(fù)雜且頻繁切換的條件下，堅持打通中心, 適當(dāng)增加鼓風(fēng)動能保證爐缸活躍，這是穩(wěn)定爐體熱負(fù)荷的基礎(chǔ)。

(2)按照“制衡”的原則，保持足夠的中心漏斗深度，適當(dāng)抑制邊緣，可以使邊緣軟融帶根部下移，降低爐體熱負(fù)荷。

圖24號高熱負(fù)荷變化趨勢

(3)強(qiáng)化生產(chǎn)組織管理，保持爐況穩(wěn)定減少爐墻渣皮脫落，穩(wěn)定產(chǎn)量以保持穩(wěn)定的風(fēng)氧量是穩(wěn)定控制熱負(fù)荷的關(guān)鍵。

[1]紀(jì)恒．承鋼4#高爐冷卻壁熱負(fù)荷控制實踐[J]．北方釩鈦，2014(4)：45-50．

[2]王天球．3BF控制冷卻壁熱負(fù)荷的實踐[J]．寶鋼技術(shù)，2002(6)：25-27．

[3]張賀順，馬洪斌．首鋼調(diào)整高爐煤氣分布的生產(chǎn)實踐[J]．鞍鋼技術(shù)，2010(2)：43-47．

PRACTICE ON STABILIZING HOT LOAD OF No.4 BF STACK IN XUAN STEEL

Wang HaitaoChu RunlinZhang LiboYin KuishengCao Jianxue

( Xuansteel Ironworks，Hebei Steel Group)

The paper summarizes the practice on long term stablizing hot load of No.4 BF in Xuan Steel. A series of effective technical measures were taken such as quantificative wind velocity and blast kinetic energy to ensure central gas flow, maintain suitable platform width and funnel depth, optimize tapping, make blowing down and reblowing operation reasonably and so on, realize long-term stable hot load, that produces condition to maintain proper operating-profile and BF long campaign.

furnace stackhot loadstability

聯(lián)系人：王海濤，工程師，河北.張家口(075100)，河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠；2016—2—26