宣鋼1 號(hào)高爐低風(fēng)溫操作實(shí)踐

李小成

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司， 河北 宣化 075100）

宣鋼1 號(hào)高爐有效爐容2 500 m3，于2008 年3月15 日建成投產(chǎn)。高爐配備3 座內(nèi)燃蓄熱式熱風(fēng)爐，以凈化后的高爐煤氣為燃料，設(shè)計(jì)風(fēng)溫1 200 ℃。2016 年6 月公司考慮轉(zhuǎn)爐煤氣有余量，為平衡全公司煤氣，減少放散，1 號(hào)高爐熱風(fēng)爐開(kāi)始配燒轉(zhuǎn)爐煤氣。2017 年10 月以后，1 號(hào)高爐的風(fēng)溫出現(xiàn)大幅度下降，由原來(lái)的1 100 ℃下降到1 000 ℃左右，最低時(shí)降到970 ℃。技術(shù)人員經(jīng)過(guò)分析確認(rèn)主要原因是轉(zhuǎn)爐煤氣含塵量高，使得熱風(fēng)爐格子磚通道出現(xiàn)渣化堵塞，造成熱風(fēng)爐燒爐時(shí)煤氣阻力升高，風(fēng)燒爐困難。

1 低風(fēng)溫對(duì)高爐影響

高風(fēng)溫操作是現(xiàn)代高爐生產(chǎn)的突出特點(diǎn)之一，也是高爐降低成本、增加產(chǎn)量的重要保證[1]。如果高爐風(fēng)溫使用水平降低，會(huì)造成高爐操作困難，產(chǎn)量等生產(chǎn)指標(biāo)難以達(dá)到較好水平，給高爐帶來(lái)較多不利影響[2]。

1）風(fēng)溫的降低會(huì)直接導(dǎo)致風(fēng)口前理論燃燒溫度降低，進(jìn)而導(dǎo)致?tīng)t缸內(nèi)渣鐵的熱量不足。由蓋斯定律計(jì)算可得，鼓風(fēng)物理熱約占高爐熱量收入的20%，而按高爐實(shí)際冶煉過(guò)程計(jì)算，鼓風(fēng)物理熱約占高爐熱量收入的32%[3]。為了保證爐缸熱量充足，高爐操作者不得不提高鐵水物理熱量，這就造成了高爐燃料比的升高。

2）風(fēng)溫降低后，會(huì)造成風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能大幅度降低，爐缸的活躍性會(huì)受到限制，易造成高爐憋壓。加上部分未燃煤粉進(jìn)入上部軟熔帶區(qū)域，惡化了渣鐵透氣性和流動(dòng)性，進(jìn)一步影響高爐爐況，影響高爐各項(xiàng)指標(biāo)[4]。

3）風(fēng)溫降低會(huì)造成軟融帶位置升高，直接還原區(qū)增大，固態(tài)碳消耗增加；同時(shí)由于風(fēng)速、鼓風(fēng)動(dòng)能的降低，造成中心氣流不足，邊緣氣流發(fā)展，煤氣利用率下降，高爐操作爐型發(fā)生變化，甚至?xí)l(fā)爐況異常，造成高爐操作難度增大[4]。

2 改善措施

2.1 優(yōu)化上部制度

合理的裝料制度對(duì)降低高爐燃耗發(fā)揮著重要作用，對(duì)裝料制度進(jìn)行優(yōu)化是高爐操作者長(zhǎng)期以來(lái)的主要工作。

風(fēng)溫降低后，高爐中心氣流不足，邊緣氣流發(fā)展。對(duì)此，在學(xué)習(xí)、參考國(guó)內(nèi)其他同水平高爐先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)1 號(hào)高爐總結(jié)出一套適合自身?xiàng)l件的上部?jī)?yōu)化制度——“平鋪+中心焦”，即在保持中心氣流穩(wěn)定的前提下，適當(dāng)發(fā)展邊緣煤氣流；伴隨產(chǎn)量的提升，進(jìn)一步優(yōu)化邊緣及環(huán)帶煤氣流分布；根據(jù)爐況的穩(wěn)定程度，逐步減少中心焦比例，提升煤氣利用率，提高產(chǎn)量。通過(guò)上部裝料制度的調(diào)整優(yōu)化，爐內(nèi)透氣性明顯改善，風(fēng)量水平顯著提高，為高爐提產(chǎn)奠定了有力的支撐。具體裝料制度變化如表1 所示，其中2017 年8月前使用風(fēng)溫降低前裝料制度，之后使用風(fēng)溫降低后的裝料制度。

表1 風(fēng)溫降低后裝料制度

2.2 優(yōu)化下部制度

高爐風(fēng)溫降低后，風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能也隨之降低，風(fēng)口燃燒帶縮短，進(jìn)而促使高爐邊緣煤氣流發(fā)展。風(fēng)溫低則鼓風(fēng)動(dòng)能下降。為提高鼓風(fēng)動(dòng)能，于2017 年10月開(kāi)始，利用休風(fēng)機(jī)會(huì)，開(kāi)始逐步縮小1 號(hào)高爐的風(fēng)口面積，將風(fēng)口面積由0.339 3 m2縮小至0.319 0 m2，同時(shí)，將風(fēng)口長(zhǎng)度由585 mm 加長(zhǎng)至635 mm，為在保持風(fēng)量不變或略有增加的情況下，將鼓風(fēng)動(dòng)能達(dá)到11 000～12 700 kg·m2/s2以提供保障。風(fēng)口調(diào)整情況和鼓風(fēng)動(dòng)能變化情況如表2 所示。

表2 風(fēng)口調(diào)整情況和鼓風(fēng)動(dòng)能變化情況

2.3 提高富氧率

富氧是高爐強(qiáng)化冶煉的重要措施之一。提高富氧率可以增加風(fēng)中氧氣含量，加快煤粉的燃燒，進(jìn)而彌補(bǔ)因風(fēng)溫降低而減少的理論燃燒溫度。根據(jù)理論燃燒溫度經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，風(fēng)溫每降低100 ℃，理論燃燒溫度下降約80 ℃。1 號(hào)高爐富氧率從2018 年的4.2%逐步提高至2021 年的7.0%。富氧增加后，理論燃燒溫度仍保持在2 150～2 270 ℃，滿足高爐冶煉過(guò)程理論燃燒溫度的范圍，高爐產(chǎn)量明顯提高。風(fēng)溫降低后，富氧率與理論燃燒溫度的變化情況如圖1 所示。

圖1 富氧率與理論燃燒溫度的變化情況

2.4 穩(wěn)定熱制度

風(fēng)溫降低后，爐缸熱量不足，影響初始?xì)饬鞣植?，進(jìn)而造成爐況波動(dòng)[5]。因此，高爐工長(zhǎng)在日常操作中需要細(xì)化噴煤量調(diào)劑操作，保證控制生鐵w（Si）持續(xù)穩(wěn)定在0.30%～0.45%，鐵水溫度在1 490～1 510 ℃之間，確保爐內(nèi)煤氣流分布穩(wěn)定、合理，確保高爐冶強(qiáng)均勻穩(wěn)定，使高爐熱制度長(zhǎng)期保持穩(wěn)定。

2.5 抓好出鐵管理工作

對(duì)于大型高爐來(lái)說(shuō)，爐前能否及時(shí)出凈渣鐵對(duì)爐況的穩(wěn)定順行有直接影響，因此爐前出鐵是高爐生產(chǎn)中重要的一環(huán)。

1 號(hào)高爐設(shè)計(jì)3 個(gè)鐵口，采用雙場(chǎng)交替出鐵。由于開(kāi)口機(jī)能力不足，鐵口難開(kāi)的情況較多，爐內(nèi)憋風(fēng)、減風(fēng)情況較多，嚴(yán)重影響高爐爐況。針對(duì)此情況，對(duì)1號(hào)高爐采取相應(yīng)措施：

1）通過(guò)調(diào)整炮泥、鉆頭直徑以及出鐵時(shí)間間隔，切實(shí)做到堵口后間隔10～15 min 打開(kāi)另一側(cè)鐵口，單爐出鐵量在500～600 t 左右，出鐵時(shí)間100～120 min，下渣時(shí)間80～100 min，鐵水流速5.0～6.0 t/min，并且要全風(fēng)堵口，避免鐵前憋風(fēng)和渣鐵排放不凈對(duì)爐內(nèi)操作造成影響。

2）在每爐鐵出鐵過(guò)程中，爐外工長(zhǎng)與爐內(nèi)要密切聯(lián)系，掌握好理論鐵量，及時(shí)打開(kāi)鐵口，避免虧渣鐵多造成爐內(nèi)減風(fēng)。

3）加強(qiáng)爐前三班統(tǒng)一操作，確保交接班前后的鉆口、堵口操作以及爐門、大壕維護(hù)等工作的規(guī)范、統(tǒng)一。

2.6 其他

各工種都要加強(qiáng)日常對(duì)設(shè)備的點(diǎn)檢和維護(hù)，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、隱患，消除事故隱患于萌芽狀態(tài)，減少設(shè)備事故的發(fā)生，杜絕無(wú)計(jì)劃休風(fēng)，從而減少休、送風(fēng)或慢風(fēng)狀態(tài)對(duì)高爐強(qiáng)化冶煉進(jìn)程的影響。

3 生產(chǎn)效果

從2017 年10 月熱風(fēng)溫度降低以來(lái)，高爐工作者通過(guò)不斷地探索、研究，通過(guò)一系列的制度優(yōu)化和強(qiáng)化操作管理，使得高爐各項(xiàng)指標(biāo)都得到了大幅度提高，具體指標(biāo)如表3 所示。尤其在2020 年11 月—2021 年4 月期間，1 號(hào)高爐產(chǎn)量連續(xù)突破6 200 t/d，除配合煉鋼休風(fēng)外，平均產(chǎn)量突破6 150 t/d 大關(guān)，單日產(chǎn)量最高達(dá)到6 700 t，創(chuàng)造了開(kāi)爐來(lái)最好水平。

表3 制度優(yōu)化后高爐指標(biāo)情況