宣鋼2#高爐低風溫操作技術研究

2018-10-27 10:54:04禹忠劍

山東工業技術 2018年17期

禹忠劍

摘要：2017年9月以來宣鋼2#高爐熱風爐持續惡化，雙預熱退出熱風爐系統，送風溫度大幅下降，本文分析了熱風溫度下降的原因。在低風溫條件下，研究高爐操作制度，優化送風參數，調整上部裝料制度，實現了高爐穩定順行，指標優化。

關鍵詞：高爐；熱風爐；低風溫；操作制度研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.056

1 前言

宣鋼2#2500m?高爐自2010年9月建成投產，配備了3座改進型高溫內燃式熱風爐，預留第四座熱風爐位置，使用單一高爐煤氣作為燃燒介質，19孔高效格子磚。熱風爐采用雙預熱裝置，設置高溫煙氣+高溫燃燒爐+板式空氣、煤氣雙預熱裝置，高爐煤氣預熱到180～200℃，助燃空氣預熱到450～500℃。熱風爐球頂溫度1400℃，煙道溫度<350℃，高爐煤氣壓力>7kPa，凈高爐煤氣含塵量質量標準≯10mg/m3，助燃空氣壓力>7kPa，確保在燃燒全高爐煤氣的條件下實現1250℃高風溫的目標。熱風爐結構特點是懸鏈線形拱頂，“眼睛”型燃燒室，采用組合磚及高溫耐磨剛玉澆注料結構自立式隔墻，內襯設置合理的滑動結構和膨脹結構，矩型陶瓷燃燒器。

2 熱風爐風溫下降原因分析

2#高爐開爐后，熱風爐初期單燒使用煤氣量100000 Nm3/h ～120000Nm3/h，空氣量90000 Nm3/h左右，在煤氣壓力8Kpa時煤氣調節閥全開，熱風爐能夠提供較高的風溫。2016年6月公司轉爐煤氣有余量，考慮全公司煤氣平衡，減少煤氣放散，2#高爐熱風爐開始配加轉爐煤氣10000Nm3/h左右。配加轉爐煤氣后，風溫呈下降趨勢，此時風溫1060℃～1100℃，基本上能滿足高爐生產要求，2017年9月份后，熱風溫度顯著下降，冬季時風溫只有950℃～1000℃，對高爐操作影響較大。

分析熱風溫度下降的原因：

（1）2017年10月熱風爐煤氣換熱器因換熱板之間積滿灰塵、腐蝕，換熱效率下降，不能正常工作，退出熱風爐系統后，熱風溫度呈下降趨勢。造成換熱器積灰、腐蝕的原因是轉爐煤氣含塵較高，轉爐煤氣回收標準是含塵≤30mg/m3，遠遠高于高爐煤氣低于10mg/m3的標準。

（2）轉爐煤氣熱值偏低，不穩定，階段性不能配加燒爐。

（3）熱風爐工況表現為不接受大煤氣量燒爐，超過一定量后，助燃風量會自動降低，拱頂溫度升高塊，煙道溫度上升慢，送風壓差升高，由原來在冷熱壓壓差10kPa升高至15kPa，熱風爐不接受煤氣量。同時結合煤氣含塵情況，由此判斷熱風爐格子磚出現渣化現象，格孔堵塞。

（4）冬季生產期間，煤氣用戶、煤氣用量增加，熱風爐燒爐用的高爐煤氣壓力降低，流量下降，熱風爐不能正常燒爐，影響熱風溫度的供給。

為提高熱風溫度，高爐煤氣管網壓力提高至11kPa～17kPa，轉爐煤氣壓力高于高爐煤氣2 kPa ～5 kPa，冬季期間鏈篦機-回轉窯停一條生產線，2018年4月雙預熱改為管式換熱器并投入使用，盡力提高風溫。

3 低風溫對高爐操作的影響

高風溫操作是現代高爐生產的突出特點之一，是高爐降低成本、增加產量的重要保證[1]。提高熱風溫度是高爐進行強化冶煉的重要手段之一，提高風溫能降低高爐軟融帶高度，擴大間接還原區，提高煤氣利用率，降低高爐燃耗。提高風溫后，爐缸溫度升高，渣鐵物理熱充沛，提高風溫與噴吹技術相結合，相得益彰，相互促進，而且還是提高煤粉置換比的重要手段之一[2]。經驗表明，熱風溫度每提高100℃可降低焦比4%～ 7%，增產3% ～5%。熱風溫度在高爐內能100%的利用。

風溫降低后，軟融帶位置升高，高爐能耗升高，產量下降。低風溫冶煉會造成風速、鼓風動能大幅度降低；低風溫時邊緣氣流易發展，由于爐腹煤氣量不足，會造成中心氣流不足，風口前的理論燃燒溫度下降，爐缸熱量降低[3]。低風溫對高爐操作影響很大。

4 低風溫條件下高爐操作制度研究

熱風爐風溫降低后，短期內難以提高。從低風溫對高爐的影響出發，研究、調整高爐送風制度，合理上下部制度調整，應對低風溫對高爐生產的影響。

4.1 加長風口長度，縮小風口面積

風溫能提高鼓風動能，風溫低則鼓風動能下降。2017年11月29日為提高鼓風動能，縮小風口面積，風口面積由0.3321m2縮小至0.3248 m2，在保持風量不變或略有增加的情況下，鼓風動能達到了11000kg/m·s～12000 kg/m·s。

風溫降低后，高爐風速、鼓風動能隨之降低，風口燃燒帶縮短，促使高爐邊緣煤氣流發展，中心氣流減弱。為此，增加風口長度，風口長度由L585mm加長至L615mm，2017年11月29日使用10個長風口，2018年4月19日再次使用18個長風口，使風口前回旋區深度向爐缸中心延伸，有利于發展中心氣流。

按照有關文獻資料介紹，風口回旋區的長度和鼓風動能、噴吹燃料比、風口數存在一定的關系，其經驗公式為為[4]：

D=0.88+0.0029E-0.176M/n

（式中：①D—風口回旋區長度，m②E—鼓風動能，kJ/s③M—煤比，kg/t④n—風口數量，個）

風口回旋區高度的經驗公式為[4]：

H=70.865（/9.8）-0.404/D0.286

（式中：①H—回旋區高爐，m②V—風速，m/s③—裝入焦炭平均粒度，m④D—風口回旋區長度，m）

按照上述經驗公式計算，宣鋼2#高爐回旋區長度1.10m～1.15m之間，回旋區高度0.7m左右。按照文獻資料介紹[5]，2#高爐回旋區截面積占爐缸面積的40.45%，處于合理范圍內。

4.2 風口前理論燃燒溫度控制研究

適宜的理論燃燒溫度應能滿足高爐正常冶煉所需的爐缸溫度和熱量。風溫的下降，造成了風口前理論燃燒溫度的降低，爐況表現出渣鐵熱量不足[6]。每100℃風溫影響風口前理論燃燒溫度約80℃，2#高爐風溫下降了約100℃～120℃，風口前理論燃燒溫度下降80℃～100℃。為補償風口前理論燃燒溫度的下降，富氧率由3.8%提高至4.5%，可以提高風口前理論燃燒溫度25℃～32℃，減緩風口前理論燃燒溫度的下降幅度。目前風口前理論燃燒溫度2200℃～2280℃，同時限制煤比的增加，達到了大型高爐正常冶煉的下限要求[7]，對高爐操作影響降低至最低限度。富氧率的增加還能提高煤粉的置換比，減少未燃煤粉對高爐的影響。富氧率的增加能縮短風口前回旋區的長度，可以通過長風口補償其缺陷。

4.3 熱制度、造渣制度的研究

由于風口前理論燃燒溫度和鼓風動能下降，爐缸熱量將會降低，

影響初始氣流的分布，進而影響高爐穩定順行[8]。因此，為保證充沛的爐缸溫度和穩定的初始煤氣流，爐溫控制由0.20%～0.40%提高至0.25%～0.45%，并按照中上限控制，鐵水溫度按照1500℃～1510℃控制，嚴禁低爐溫操作。

4.4 上部裝料制度研究

合理的裝料制度既能保證順行，又能提高煤氣的有效利用。隨著風溫下降，邊緣煤氣流發展，為保證一定的中心氣流，上部裝料制度可采用發展中心氣流、保持一定的邊緣氣流的制度，可以通過擴大漏斗深度、縮小礦批等方法來放開中心。邊緣氣流不能過分抑制，但也不可過分發展，否則極易造成爐墻粘結，需密切關注爐體溫度和熱負荷的變化，加強爐型管理，及時予以調整。在下部調劑的基礎上，通過不斷的研究、探索，宣鋼2#高爐礦批61t～63t，班料速54批～56批，利用較快的料速抑制邊緣，布料矩陣，維持較多的中心焦量，保障中心氣流。

4.5 檢查原燃料質量情況

加大原燃料檢查力度，檢查槽下原料篩分情況，減少入爐含粉，發現問題及時協調解決，為高爐順行穩定創造條件。

5 效果

通過不斷的研究、探索，宣鋼2#高爐保持了穩定順行，而且技術經濟指標有所改善，效果良好。

6 結語

宣鋼2#高爐風溫低，通過調整上下部制度，保證了風口前理論燃燒溫度和鼓風動能在合理范圍內，避免了爐況的波動，保持了爐況穩定順行，并維持了較高的產量、較低的燃耗，為其它情況相似情況的高爐提供了借鑒經驗。

參考文獻：

[1]秦偉，陶新婭.熱風爐高風溫操作影響因素分析[J].鞍鋼科技，2009（02）：35-37.

[2]吳司飛.高風溫技術在新鋼高爐的應用[J].應用科技，2012（21）：

69.

[3]尹憲偉，李曉慧.寧鋼2號高爐低風溫生產實踐[J].山西冶金，2015（04）：78-79.

[4]賀學兵.酒鋼高爐上下部調劑研究[D].西安建筑科技大學，2013：