低風溫冶煉技術實踐

陳彥銘，陳生利，詹開洪

（寶武集團廣東韶關鋼鐵有限公司煉鐵廠，廣東 韶關 512123）

寶武集團廣東韶關鋼鐵有限公司（全文簡稱韶鋼）8號高爐爐容為3200 m3，2009年10月18日點火開爐，配備4座內燃式熱風爐。自2018年開始，熱風爐陸續出現燃燒室隔墻掉磚、格子磚堵塞、管系溫度高等問題，嚴重影響生產安全，日均風溫由1130℃逐步降到1030℃左右。2020年3月26日，2號熱風爐退出檢修，為期43 d。期間，采用3座熱風爐“兩燒一送”的生產模式，影響高爐經濟指標和順行。

1 低風溫入爐的影響

1）由蓋斯定律計算可得，鼓風物理熱約占高爐熱量收入的20%，而按高爐實際冶煉過程計算，鼓風物理熱約占高爐熱量收入的32%[1]。根據經驗計算可得，韶鋼8號高爐熱風溫度下降100℃，造成綜合焦比上升15 kg/t。

2）高爐低風溫入爐，理論燃燒溫度降低，鼓風動能下降，風口前回旋區減小，難以吹透中心。部分未燃煤粉進入上部軟熔帶區域，造成渣鐵透氣性和流動性下降，影響高爐順行。韶鋼8號爐風溫每降低100℃，影響理論燃燒溫度約85℃，鼓風動能下降約15 kJ/s。

3）入爐風溫大幅降低造成軟熔帶位置上移，直接還原區域增大，固態碳素消耗增加，煤氣利用率下降，高爐操作爐型發生變化，甚至引發爐況異常。

2 低風溫操作應對措施

2.1 優化熱風爐操作

采取“兩燒一送”的送風方式，熱風爐崗位重點是做好燒爐工作，保證高爐煤氣壓力，同時加大焦爐煤氣的配比，最大限度地使用煤氣量進行燒爐，在安全溫度范圍內使得頂溫和廢氣溫度最大化，確保每座熱風爐都能得到充分的燒爐，提高格子磚蓄熱能力。根據在線3座熱風爐風溫的特點，優化燒爐和送風時間，用混風閥適當調整送風溫度，減少風溫波動，確保整體送風溫度最大化和平穩有序，風溫全用。

建立熱風爐檢修期間各相關部門煤氣保供的異常響應機制，確保高爐煤氣和摻燒焦爐煤氣壓力滿足熱風爐燒爐需求。成立熱風檢修期間專項設備維護小組，落實熱風爐區域重點設備維護責任，避免熱風爐出現異常停燒事件；利用檢修機會，對熱風爐預熱器進行全面檢查和補水作業，可提高燒爐煤氣和助燃空氣溫度，有效地保證熱風爐燒爐效果。

2.2 維護高爐操作爐型

下部煤氣的分布形態對高爐內煤氣的分布起決定性作用。鼓風動能是空氣克服風口區的各種阻力，向爐缸中心擴散的穿透能力。其影響燃燒帶的大小，從而影響煤氣在爐內的分布[2]。主要調節包括以下內容：

1）優化風口布置，適當縮小進風面積，提高下部鼓風動能。8號高爐對鐵口上方的風口小套大小和長度進行均勻性調整，風口面積由原來的0.4217 m2縮小至0.4175 m2，鼓風動能維持在109 kJ/s，實際風速232 m/s。

2）維持合適風量和較高的富氧量。風量越大，單位時間內帶走的熱量越多，同換爐周期條件下的風溫波動值加大，不利于爐況穩定控制。因此，以滿足鼓風動能為基礎確定風量，采取提高富氧率來維持高冶強，保證吹透中心，維護爐型穩定。8號高爐送風比按1.60～1.7控制。

3）上部氣流調節以保證較強中心、兼顧邊緣為原則。在保持原有氣流模型不發生大的變化基礎上，將礦焦角度整體外擴1°，其余不變。

4）制訂不同入爐風溫條件下的操業計劃表，避免風溫下降造成爐內爐況失常。當風溫無法滿足計劃值時，爐內將采取控風、控產、降負荷等應對措施，計劃參數如表1所示。

表1 8號爐入爐風溫及操業計劃參數

2.3 保持合適的理論燃燒溫度

適宜的理論燃燒溫度應能滿足高爐冶煉所需的爐缸溫度和熱量，保證液態渣鐵充分加熱和還原反應的順利進行。理論燃燒溫度過高，下部煤氣體積膨脹，會引發壓差上升，壓量關系緊張；反之，則會影響風口前的煤粉燃燒，造成爐缸熱量不足。8號爐2020年1—6月日均BT與Tf趨勢如圖1所示。

圖1 8號爐2020年1—6月日均BT與Tf趨勢圖

應將韶鋼8號高爐理論燃燒溫度控制在2150～2250℃，壓差175 kPa左右，壓量關系平穩，保證高爐長周期穩定順行。低風溫操作期間，優化富氧率、濕分、煤比等參數，維持理論燃燒溫度的穩定。具體如下：

1）提高高爐富氧率。由于受到富氧供給總量的限制，通過平衡各高爐的富氧率，把8號高爐富氧率由4%提高到4.7%，提高理論燃燒溫度。

2）通過脫濕鼓風操作，進一步降低鼓風濕分至9 g/m3左右。

3）適當降低焦炭負荷，煤比下調5 kg/t左右，維持合理的噴吹量。

2.4 保證爐溫充足和合適的堿度

下部制度的穩定是高爐順行的基礎，合適、穩定的爐溫和堿度不僅反映了爐缸良好的熱儲備情況和工作狀態，更重要的是避免了因爐溫的大幅度波動而造成的軟熔帶位置的變化，也避免了因軟熔帶位置變化而造成的對煤氣流穩定分布產生的影響甚至爐墻結厚現象[3]。

熱風帶入熱量減少，通過提高入爐燃料比等措施保證爐缸的熱量充足，避免爐缸因熱制度失常，引發爐況異常。操業制度上，整體提高8號高爐PT控制水平，同時考慮到熱風溫度下降引起的鼓風動能不足，進而影響爐缸的活躍性，爐溫控制由原來的1500～1510℃提高到1510～1525℃，w[Si]按照0.3%～0.55%目標控制。2020年1—6月PT-w[Si]趨勢如圖2所示。

圖2 2020年1—6月PT-[Si]趨勢圖

良好的流動性是保證爐外能及時出凈渣鐵的基本要求。為了降低爐渣黏度，改善渣、鐵流動性，活躍高爐爐缸，按照1.18～1.23倍、爐渣中w（Al2O3）成分＜16%、見渣率＞90%控制8號高爐爐渣二元堿度（R）。高爐爐況的抗波動能力提升，促進了高爐生產穩定順行。

2.5 強化爐外出鐵

由于高爐低風溫期間，爐缸熱量降低，渣鐵流動性變差，爐前應做好出鐵組織工作，保證渣鐵及時排出[4]。具體如下：將爐外鐵口深度控制在3300～3800 mm；出鐵準點率達到95%以上，杜絕鐵口堵口冒泥；盡可能做到不燒氧，不重堵。高爐值班工長根據出鐵進程每小時核對理論和實際渣鐵量的偏差，指導下一爐開鐵口的時機和鉆頭型號選擇。每爐鐵檢查大溝、渣溝、擺嘴，防止出現穿漏事故；落實設備管理責任，加強對開口機、液壓炮等重要設備的點檢，發現問題要及時處理。

3 結語

通過優化熱風爐操作及高爐操業參數，維護高爐操作爐型等措施，有效地改善了風溫低帶來的不利影響，實現了高爐長周期穩定順行。2號熱風爐退出檢修期間，韶鋼8號高爐煤比168 kg/t，燃料比509 kg/t，高爐利用系數達到2.422 t（/m·3d）。