宣鋼4號高爐送風制度調整實踐

劉寶洋

（河北鋼鐵集團宣鋼公司煉鐵廠，河北 宣化 075100）

河北鋼鐵集團宣鋼公司（全文簡稱宣鋼）4 號高爐有效容積1 800 m3。宣鋼4 號高爐建設應用了一系列新技術：如日本NDK 炭磚+瑞爾(法國)陶瓷杯爐缸結構、薄壁爐墻+銅冷卻壁+鑄鐵冷卻壁+軟水密閉循環的冷卻結構、新嘉恒渣處理技術、國產竄罐無料鐘爐頂，環縫洗滌煤氣清洗工藝等先進技術，為宣鋼4 號高爐創造先進水平，實現高效、長壽、節能、環保奠定了堅實基礎。

1 高爐現狀

宣鋼4 號高爐的特點是較大爐缸容積，采用矮胖型爐型，較小爐身及爐腹角，加深死鐵層深度等方面技術。高爐一共26 個風口，分東西方向2 個出鐵口，沒有渣口。高徑比Hu/D=2.41。高爐為矮胖型，這種爐型由于爐缸直徑較大，高爐中心不易吹透，而邊緣氣流卻極易發展。并且宣鋼4 號高爐入爐原料條件較差，長期大量配吃外購焦，外購球團，塊礦，這些原料的物理及化學冶金性能極不穩定，使得邊緣氣流不易控制，爐體溫度波動幅度較大，宣鋼4 號高爐根據上料設備特點和原燃料的物理及化學冶金性能以及其在高爐內分布狀況特點，選擇合理適合宣鋼4 號高爐裝料制度是保證高爐爐況穩定順行基礎。

2 高爐送風調整過程

風速是重要的鼓風參數之一，而決定風速的主要是風量和風口面積，風速又是對高爐風口前的循環區沿爐缸直徑方向的延伸程度起重要作用因素。宣鋼4 號高爐按以下公式計算標準風速：

標準風速：v標=風量/（風口面積×60）

為了確定合適風速，宣鋼4 號高爐全體技術人員多年來做了大量工作。在此期間也走過很多彎路，表1 和表2 為宣鋼4 號高爐風口面積調整過程以及一些重要指標。

表1 宣鋼4 號高爐風口面積調整 m2

通過表1 和表2 可以看出風口面積調整過程分為以下階段，第一階段逐步擴大風口面，第二階段因冷卻設備大量損壞逐步縮小風口面積，第三階段中修后恢復至0.290 4 m2，第四階段進一步縮小風口面積。

第一階段擴大風口面積爐況表現：

宣鋼4 號高爐風口面積原為0.290 4 m2，即均勻對稱風口布局，22 個風口直徑為120 mm 風口和4個風口直徑為115 mm 風口，4 個115 mm 風口布局在東西兩個鐵口上方，這樣基本實現每個風口進風量相等，有利于高爐圓周工作均勻。2010 年2 月為進一步提高產量，思路上采取大風口大風量提高高爐產量，在換大風口初期得到了較好的效果產量由4 274 t/d 提高到4 455 t/d。但隨著風口面積逐步擴大，導致邊緣氣流發展，爐體壁體溫度大幅波動熱負荷由16 000 kcal/h 左右上升至21 000 kcal/h 左右。當氣流波動較大時，瞬時熱負荷最高上至35 000kcal/h，形成邊緣管道，燒壞冷卻設備，嚴重影響高爐順行。爐身邊緣溫度迅速上升破壞爐墻渣皮導致爐皮發紅燒壞冷卻設備從而導致高爐壽命縮短。

表2 宣鋼4 號高爐風口面積調整期間重要參數

擴大風口面積后的爐況表現：邊緣氣流初期高爐入爐風量自動增加，高爐熱風壓力下降并低于正常水平，透氣性指數較正常偏大，高爐爐喉、爐頂煤氣溫度升高，爐頂煤氣壓力曲線經常出現向上的尖峰，煤氣利用率下降較大燃料比升高，到后期出現下料料速不勻，有停滯和滑落現象，風口工作不均勻，個別風口有大塊生降，爐缸溫度不足，物理熱較低，高爐生鐵含硫升高，爐腹及以上區域冷卻壁水溫差較正常值有所升高，爐況出現波動。導致焦比大幅升高由380 kg/t 左右上升至400 kg/t 左右，大大增加高爐煉鐵成本。

這段時期由于長期邊緣氣流不穩，熱負荷較高，導致高爐冷卻設備大量損壞，每隔幾天便發現一處漏水，給高爐日常生產帶來較大隱患，經常出現無計劃休風。經過長時間實踐與經驗總結，大風口不適合宣鋼4 號高爐。

第二階段冷卻設備大量損壞后逐步縮小風口面積爐況表現：

在認識到大風口面積沒有有效增加入爐風量反而使邊緣氣流發展的危害后，風口面積由0.296 9 m2逐步縮小至0.283 0 m2。邊緣氣流略有規整，熱負荷由21 000 kcal/h 左右下降至18 000 kcal/h 左右。經濟指標得到了較大改善，焦比逐步由400 kg/t 左右降到至375 kg/t 左右。但由于大風口面積時期燒壞大量冷卻設備且操作爐型發生變化，雖然邊緣氣流有所規整，但損壞的冷卻設備已無法修補，公司決定2011 年10 月進行計劃中修，更換冷卻設備。

第三階段中修后恢復至0.290 4 m2爐況表現：

2012 年 4 月 6 日 18:00，4 號高爐順利點火開爐，12 日高爐日產達到 4 228 t、焦比 351 kg/t、煤比143 kg/t。此次開爐，我們是按照爐缸凍結來處理的，在操作制度進行大膽突破和嘗試大礦批技術，尤其是去掉中心注焦和采用大礦批，效果顯著。此次4 號高爐開爐是宣鋼歷史上首次大高爐在沒有放殘鐵的情況下中修開爐，并實現快速達產，焦比降低幅度快，開爐第四天高爐計算焦比降至360 kg/t 以下。開爐前兩個月經濟指標較好，2012 年5 月和6 月焦比分別為360 kg/t 和363 kg/t，但產量較低分別為4 132 t 和4 007 t。邊緣氣流不穩，爐體各段溫度波動較大，熱負荷維持在19 000 kcal/h 左右。爐況順行有一定保障。

第四階段進一步縮小風口面積爐況表現：為進一步穩定邊緣氣流，2013 年1 月24 日風口面積調整為0.288 5 m2進一步縮小風口面積，邊緣氣流逐步走穩，爐體各段溫度波動幅度減小。為了進一步適應當時經濟狀況降低煉鐵成本，宣鋼4 號高爐2014 年前半年開始配吃一定比例搗固焦。搗固焦質量波動大，冷熱強度均較低，且搗固焦長期露天存放，粉化十分嚴重，特別是趕上雨季水份升高，由正常值的7%左右能上至15%，并且含粉較多。這些搗固焦，化學反應性較高，搗鼓焦入爐后粉化嚴重，影響高爐料柱透氣性。使爐缸活躍性降低，導致煤氣流分布失常，高爐參數控制難度加大，高爐難以穩定順行。其焦炭分析如表3。

表3 宣鋼4 號高爐各種焦炭分析對比 %

為了吹透爐缸中心，2014 年5 月09 日風口面積調整為 0.283 9 m2，2014 年 06 月 24 日風口面積調整為0.283 0 m2，并逐步縮小風口面積至今風口面積調整為0.277 4 m2，通過表2 可以看出，隨著風口面積的不短縮小直到現在的合理水平，使得爐缸工作均勻活躍風口明亮耀眼，爐溫充沛穩定物理熱充足，高爐煤氣流分布均勻合理穩定，下料沒有崩懸料而是均勻順暢。邊緣氣流逐步穩定，爐體各段溫度波動幅度減小，熱負荷由19 000 kcal/h→16 000 kcal/h→13 000 kcal/h。經濟指標得到了較大改善，焦比逐步由380 kg/t 左右降到至355 kg/t 左右。燃料比也降到505 kg/t 左右，降低了煉鐵成本，實現了高爐高效低能，節能減排為宣鋼可持續發展增添了活力。

增強用風意識，前幾年高爐用意識較差，風量水平一直維持在3 600 m3/min 左右，壓差140 kPa 左右，近幾年風量逐步提高至在3 800 m3/min 左右，壓差150～165 kPa，在原料條件較差時，大風量有利于吹透爐缸中心，改善爐缸活躍性，有利于爐況順行，下一步目標逐步用風至3 850 m3/min 左右，進一步強化高爐冶煉，增加高爐產量，改善高爐各項經濟指標（見圖 1）。

圖1 風量變化趨勢

3 結語

宣鋼4 號高爐送風制度選擇體系確定，高爐風口面積調整為0.277 4 m2，合理的風速控制在225 m/s，風量3 800 m3/min 左右，動能達到11 000～12 000 kg·m/s，是保證爐缸工作活躍的關鍵，它決定著煤氣流的初始分布狀況。4 號高爐通過不斷的探索，總結出適合4 號高爐送風制度，高爐順行狀況得到明顯改善，技術指標得到優化，燃料比大幅度降低，有效降低了生鐵成本。