邯寶煉鐵廠1#高爐長壽的研究

黃京昌，夏萬順，袁 杰

（河鋼集團邯鋼公司邯寶煉鐵廠，河北 邯鄲 056015）

邯寶煉鐵廠1#高爐于2008年4月18日開爐，爐齡已近10年，目前高爐各段冷卻壁無損壞，但隨著投產時間的延長，高爐爐缸耐材逐步侵蝕，爐缸側壁溫度自2013年3月起7.494m及8.538m處局部測溫點溫度均出現快速升高的狀況，嚴重威脅了高爐壽命和高爐的安全生產。從2014年開始，1#高爐采取了下列措施：①上部裝料制度和下部送風制度的不斷摸索和調整，制定爐腹煤氣量的控制區間等技術措施，實現了合理、穩定的煤氣流分布，提高了爐缸的活度；②控制入爐堿金屬及鋅負荷，制定控制標準；③實施制度化出鐵模式，改善渣鐵處理質量；④提高焦炭質量；⑤建立和完善冷卻系統維護和冷卻制度的管理；⑥增加監控手段，建立應急預案；⑦爐皮與冷卻壁間壓漿修補維護。通過上述措施的逐步實施，1#高爐做到了安全生產。同時高爐也實現了長周期的穩定順行，取得了較好的經濟技術指標[1]。

1 立項背景

近年來國內有多座高爐在生產7年～8年就進行中修，甚至部分高爐出現爐缸局部溫度升高進而發生爐缸燒穿的惡性事故（見表1）。1#高爐在生產過程中多次出現過爐缸側壁溫度局部大幅升高的狀況，嚴重威脅了高爐的安全生產和高爐壽命，如何減緩高爐爐缸的侵蝕，保證高爐安全、長壽，高效生產，是1#高爐急需解決的課題。

表1

2 高爐爐體冷卻壁破損及爐缸側壁局部溫度快速升高的原因分析

2.1 煤氣分布不合理、爐缸活躍度差

合理的空氣分配是高爐運行的主要標志，控制氣流也是實現高爐長壽命的關鍵技術。為了控制高爐邊緣氣體的流動和發展，有必要改變管理觀念，改變傳統落后觀念的輸出為核心，追求和發展高爐條件下高強度冶煉的平穩運行。必須以高爐穩定為根本，采取綜合措施，合理控制爐腹煤氣量，加強爐料分布控制與高爐下部調劑，使高爐生產達到高效長壽、節能降耗的綜合目標。

2.2 堿金屬及鋅含量過高

受環保影響，各種除塵灰外排受限，除塵灰在高爐爐料中配比較高，而除塵灰中堿金屬及鋅等有害元素含量較高，導致高爐入爐堿金屬負荷高，而堿金屬排出較差，堿金屬在爐內循環富集，破壞了高爐內襯和焦炭強度，結果兩個風口嚴重翹曲，爐膛中心不易吹透，爐膛中央死焦增加，爐膛中心的透液性變差，邊緣循環增加。同時，為降低噸鐵成本，大量有害元素含量高的“經濟料”被用于高爐生產，造成高爐入爐有害元素有進一步升高的趨勢。

2.3 焦炭質量下降，爐缸側壁鐵水環流加大

近年來，鐵前的成本壓力越來越大。隨著優質煉焦煤的比例持續下降，低成本煤（例如高硫煤）的比例持續上升，其結果就是焦炭的灰分硫份升高，冷、熱強度降低，高爐料柱透氣性差，壓差升高，一是造成邊緣氣流不穩定，銅冷卻壁損壞，二是爐缸鐵水邊緣環流增強，加劇了爐缸側壁碳磚的侵蝕速度。

3 課題采取的主要措施

3.1 加強對煤氣流分布的合理控制，提高爐缸的活度

合理的煤氣分布是高爐順行的一個主要標志，煤氣流的調控也是實現高爐長壽的關鍵技術。高爐要控制邊緣煤氣流過分發展，必須改變操作理念，轉變傳統的以追求產量為核心，以發展邊緣氣流操作而獲得高強度冶煉條件下高爐順行的落后觀念，必須以高爐穩定為根本，采取綜合措施，合理控制爐腹煤氣量，加強爐料分布控制與高爐下部調劑，使高爐生產達到高效長壽、節能降耗的綜合目標。

3.2 上部裝料制度的調整

爐中爐料的分布對爐料質量有很大影響。當批次的重量小且分布不均勻時，邊緣和中心將沒有礦石。隨著批重的增加，礦石分布均勻，中心較重，邊緣較松散。另外，隨著軟熔區氣窗的增加，材料柱的界面效應減小，有利于提高透氣性。但是，如果批料重量太大，則不僅會增加中心空氣阻力，還會增加邊緣空氣阻力并增加壓差。2014年之前，高爐正常礦體為90t～95t。隨著原料和燃料質量的下降，中央氣流減少，總壓差增大，料柱滲透率下降，高爐技術經濟指標下降。

3.3 下部送風制度的調整

高爐可以通過的氣體量和高爐中的氣體量取決于爐料的滲透率。第一個高爐在優化爐料結構的同時，注重延伸管理，掌握原材料和燃料的質量，特別是了解含鐵爐料的組成變化；量化篩選過程，如篩選時間，篩選速度等，以最大程度地減少進入的粉末；通過混合優化排放順序，并且針對各種成本，在排放過程中，不同的裝料在不同的位置具有不同的比例，從而滿足爐內平臺穩定性的要求，并在爐內產生穩定的氣體量爐腹和滲透阻力系數。為了確保生產的穩定性，充分考慮了氣體體積和透氣阻力系數兩個參數。目前，高爐爐中的煤氣量為7450m3/min～7700m3/min，抗滲透系數約為3.60，爐況穩定。

3.4 制度化渣鉄處理過程

在高爐冶煉過程中，出渣出鐵工作是一個重要環節。保證出鐵口的深度，及時清除爐渣鐵是維護出鐵口和保護爐壁的重要措施。當鐵口深度過淺時，爐膛內1150℃的等溫線向外移動，熔渣鐵的移動會加劇爐膛磚襯的侵蝕，導致爐膛側壁溫度升高，影響爐膛壽命。

自2014年起，修訂了《爐前操作規范》。根據爐渣生鐵量，鐵口深度由3.3m～3.6m增加到3.5m～3.7m，鐵的間隔時間由10min縮短為5min，爐渣時間由30min改為20min，熔鐵流量基準保持不變。嚴格按照爐前理論出鐵量進行出鐵。當爐渣鐵流量過慢或爐渣時間超過限時，應及時重疊出鋼，以保證爐渣鐵及時排出，減少對爐膛平穩運行的影響。

3.5 襯壓漿修補

高爐壓漿造襯技術主要指的是利用在爐殼上預留的灌漿孔或者通過爐殼上新鉆出的灌漿孔，利用特殊的壓漿泵，在高高爐正常休風，還有一定的壓力這兩個的條件下，主要由高爐外部壓通過管道把專業的耐火材料泥漿送到預定的維修部位，這樣做的主要目的是填充間隙和修補造襯的。壓漿修補可以用于高爐爐襯侵蝕破損部位的修補還有冷卻器與爐殼之間的填充，還包括風口區、鐵口區的填充，對于處理爐殼或高溫管道過熱發紅壓漿填充更是效果明顯。

一高爐爐體煤氣泄漏大，冷卻壁的溫度很高，工作區域的氣體含量超出正常運行的允許范圍，這在高爐生產中進行了很大的安全隱患檢查和相關工作爐，以及長期漏氣引起的快速氧化爐的耐火材料，這對高爐的使用壽命非常不利。

一高爐每次定休時利用定休機會，組織了銅冷卻壁部位、爐缸和爐基灌漿。銅冷卻壁部位及爐基灌漿料為高鋁質，爐缸采用無水炭質泥漿。壓漿前爐身各層、爐基及風口平臺煤氣泄漏嚴重，煤氣含量嚴重超標，且爐基部位有明顯火苗較大，經過多次壓漿造襯，四個鐵口區域及風口平臺煤氣含量明顯降低，爐基煤氣火苗也基本消失。

4 實施效果

近年來1#高爐先后通過對爐腹煤氣量的有效控制、料制的重新優化、風口布局的調整、冷卻系統的管理、爐體壓漿的實施，高爐5～8段銅冷卻壁實現了零損壞，爐缸側壁溫度升高的狀況亦得到有效抑制，避免了爐缸燒穿等惡性事故的發生，實現了安全、長壽、高效、穩定生產。