高爐溜槽角度偏差爐況恢復實踐

王光亮 曾 旺 鄭 文 鄒德勝 寇明銀

1.概述

北營新2號高爐公稱容積3200m3，設有4個鐵口，32個風口。采用大碳磚結合陶瓷杯結構；串罐無料鐘爐頂；軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)；薄壁爐身結構，爐腹爐腰及爐身下部采用銅冷卻壁；冷INBA法爐渣處理系統(tǒng)；配置三座頂燃式熱風爐及兩座預熱爐；干法除塵結合TRT余壓發(fā)電技術。2019年8月28日大修后順利投產，投產后高爐各項經(jīng)濟指標超過設計水平，利用系數(shù)達到2.5t/m3.d以上，風溫1200℃，焦比370kg/t，燃料比515kg/t。2022年2月，由于溜槽角度嚴重偏差（比實際角度小1.8°）及磨損，爐料反彈偏離了正常的布料軌道，造成大部分爐料布在偏離爐墻靠近中心位置，特別是中心無焦炭，致使中心氣流堵塞，進而導致爐況波動。2月15日休風更換溜槽，在復風后順利出渣鐵、36小時爐況基本恢復穩(wěn)定，3天各項指標恢復至正常水平，避免了因溜槽角度嚴重偏差及磨損造成的爐涼、爐缸凍結事故發(fā)生，將事故損失降到了最低。

2.爐況波動及原因分析

2.1 爐況波動前高爐運行狀態(tài)

2022年2月前高爐運行狀態(tài)：風量5550m3/min、風壓0.395 MPa、壓差165kpa～170kpa、風速235m/s、鼓風動能13500kg.m/s，頂壓0.235Mpa、富氧率3.0%、風溫1200℃；氣流穩(wěn)定，煤氣利用率47%～48%、十字測溫邊緣溫度100±10℃ 、中心溫度520±30℃、上部靜壓18kpa～20kpa、下部靜壓38kpa～42kpa；礦批96t/批，焦批18.6t/批，負荷5.10；利用系數(shù)2.485 t/m3.d，焦比370kg/t；渣鐵物理熱充沛，大于1490℃。

2.2 爐況波動時運行狀態(tài)

2 月1 4 日11：0 0 左右出現(xiàn)料尺現(xiàn)象，尺深2.5m，滑尺后風壓波動，減風200m3/min，壓差降至165kpa?；吆蟾郀t氣流發(fā)生大幅變化：十字測溫中心溫度由550℃左右突然降至300℃左右，煤氣利用率由47%左右大幅升高至50%以上，上三批料后，下料不暢，高爐風壓劇烈波動，操作上采取大幅減風至4500 m3/min、停氧等措施，但仍然發(fā)生難行懸料。懸料后采取大幅輕負荷(礦批由96t/批減至70t/批，負荷由5.16輕至3.76，提高焦比至500kg/t）；停氧、降壓差；調整布料矩陣（焦、礦整體角度外揚1°，增加中心焦比例5%）抑制邊緣，發(fā)展中心操作，但煤氣利用率仍然高達50%～51%，并且十字測溫中心溫度持續(xù)降低至150℃以下，邊緣溫度最高時高達500℃以上，上、下部靜壓波動超過10kpa，爐腹、爐腰壁體溫度個別點由60℃升高至180℃，水溫差由3.0℃升高到6.0℃，熱負荷由45000MJ/h升高到100000MJ/h，爐況始終處于懸料、塌料、趕料線、懸料循環(huán)過程中，高爐操作困難。至15日8：16休風前，高爐爐況始終處于波動狀態(tài)。

2.3 爐況波動原因分析

爐況出現(xiàn)難行懸料后，操作人員馬上從氣流變化方面對原燃料質量、高爐操作制度、設備等查找原因，最后從爐頂成像發(fā)現(xiàn)，在布中心焦炭時沒有按預定位置布焦。結合正常爐況的操作參數(shù)及布料狀況分析，十字測溫中心溫度大幅萎縮，靜壓波動，邊緣氣流不斷，壁體溫度及水溫差、熱負荷大幅升高，以及煤氣利用率大幅升高，加上溜槽超期服役（運行14個月，過料量690萬t），在采用常規(guī)操作、減輕焦炭負荷及調整矩陣抑制邊緣、發(fā)展中心的措施，仍不能導出中心氣流。經(jīng)綜合判定，這是由于溜槽磨損嚴重變形或實際布料角度發(fā)生變化所致。最終決定休風更換溜槽。

3.爐況恢復

3.1 休風更換溜槽

2月15日8:16北營新2號高爐休風更換溜槽，發(fā)現(xiàn)溜槽實際角度與設定角度偏差1.7°（正常偏差小于0.5°），另外在爐頂中心爐喉管落點位置正對溜槽部位，發(fā)現(xiàn)了直徑約400mm深度5mm的凹坑。見表1。

表1 北營新2號高爐溜槽角度偏差情況

通過現(xiàn)場看，此溜槽運行14個月，末端1/3中心落料點位置有磨損凹坑，使布料焦礦落點位置發(fā)生改變，不能按預定位置布料，不能發(fā)揮實際矩陣的作用，進而引起氣流改變。另外由于實際角度偏小，相當于焦礦角度同退1.7°，在氣流調整上相對發(fā)展邊緣氣流，尤其是在布中心焦時，中心焦不規(guī)律灑落在次中心環(huán)圈上（中心焦有效角度為13°），致使高爐中心幾乎無焦，中心氣流萎縮，導致高爐頻繁懸、崩、塌料事故的發(fā)生。見圖1。

圖1 北營新2號高爐十字測溫前后溫度變化情況

3.2 爐況恢復

3.2.1 高爐復風后操作方針

復風后以小風量、小批重恢復爐況，重新形成軟熔帶形狀，倒出爐內空尺料及亂料，確保爐料連續(xù)下降，杜絕懸料現(xiàn)象；集中加焦補充熱量損失，大量堵風口，確保合適的風速及鼓風動能；縮小礦批重，減小料層厚度，提高爐料透氣性；調整裝料制度，抑制邊緣，發(fā)展中心，確保中心氣流通道順暢。

3.2.2 復風后具體操作

2月15日21:56，高爐24個風口送風，風量1200m3/min，壓差小于60kpa；礦批70t/批，焦比595kg，并集中加入凈焦150t；調整布料矩陣，采取礦檔位大于焦一個檔位，并且最外環(huán)礦增加一圈，中心焦增加5%，最內環(huán)礦檔位減礦50%：

由于休風前爐況波動長達24小時，全爐空尺料及亂料、直接還原增加，以及沒經(jīng)過預熱的生料直接進入了爐缸。隨著渣鐵物理熱差（1400℃左右）、慢風低壓差的恢復，正常料的逐漸下達，氣流開始穩(wěn)定。邊緣溫度100±10℃ 、中心溫度600±50℃、煤氣利用率40%。在凈焦下達后，爐溫逐步回升至1.0%，物理熱大于1490℃，操作參數(shù)控制正?；謴?。至17日11點，風量達到5200m3/min，礦批重增加至85t/批，堵風口1個，爐況基本穩(wěn)定。

3.2.3 強化階段

隨著氣流的穩(wěn)定，煤氣利用率、十字測溫趨勢、上下部靜壓趨勢逐漸正常。在逐步調整負荷的同時，分四步調整矩陣：增加最外環(huán)焦檔位、調整最外環(huán)礦負荷、增加最內環(huán)礦負荷、減少中心焦比例。至19日全風口作業(yè)，高爐各項操作參數(shù)及指標達到正常水平。

3.2.5 經(jīng)驗及防范措施

裝料制度是整個高爐冶煉的核心，如出現(xiàn)問題，則會使整個冶煉過程受到極大影響，造成很大的破壞。特別是布料角度出現(xiàn)偏差時，整個氣流分布被打亂，很難維持高爐順行。布料角度出現(xiàn)偏差主要體現(xiàn)在：

①從十字測溫趨勢看，中心溫度反應最敏感。中心溫度超出正常值，會出現(xiàn)明顯趨勢性變化。調整過程氣流變化見圖2。

圖2 高爐十字測溫變化趨勢

②壁體溫度能夠直接反應氣流分布狀態(tài)。壁體溫度過高、過低，都是氣流分布異常的體現(xiàn)。調整過程壁體溫度變化見圖3。

③調整布料制度如對上述情況沒有任何作用，可以考慮布料溜槽或者布料角度的問題。

4.結語

（1）由于高爐中心無礦區(qū)域被嚴重破壞，爐內軟熔帶需要二次形成。高爐復風后，縮小礦石批重、輕負荷，有利于高爐透氣。調整裝料制度后，進一步疏導中心，達到快速恢復爐況的目的。

（2）復風后集中加凈焦，以補充氣流變化、煤氣利用率下降、直接還原增加等造成的爐缸熱量損失，避免爐涼、爐缸凍結事故的發(fā)生，避免事故的擴大。

（3）大量堵風口操作，保證風速及鼓風動能，有利于導出中心氣流。

（4）加風節(jié)奏與開風口時機。凈焦沒下達時，爐溫及物理熱不回升至正常水平。緩慢加風，可以保證料面均勻下降，不出現(xiàn)懸料、連續(xù)崩塌料的情況。待集中加焦下達，爐缸熱量損失得以補充，爐溫及物理熱不回升至正常水平，要提高開風口及加風節(jié)奏。

（5）判斷溜槽角度偏差及磨損時，必須果斷休風更換，避免造成爐涼、爐缸凍結事故，將損失降到最低。