基于選擇合理鼓風動能的爐況恢復實踐

張 月

（承德釩鈦，河北 承德 067000）

1 概述

承德釩鈦某2 500 m3釩鈦礦高爐于2020 年4 月份發生惡性管道燒損干式除塵布袋后多次休風換布袋，導致爐缸活躍性變差，爐況順行逐步變差，中心氣流減弱，上部占比升高，熱負荷長期高位運行且不穩定，高爐消耗高，產量低，應變能力差，多次發生懸料事故。期間多次調整裝料制度均未達到預期效果，尤其在受雨季及環保限產的影響，原燃料條件進一步變差，通過調整裝料制度實現爐況恢復更加困難，決定采用堵風口提高鼓風動能吹透中心活躍爐缸的方式，解決長期慢風導致的邊緣發展、中心氣流弱的問題。

2 釩鈦礦高爐冶煉特點

2.1 燒結礦性能差

釩鈦磁鐵礦硬度高、品位低，在選礦過程中需要將礦粉磨細以便于選礦，這就造成釩鈦磁鐵精粉粒度細，混勻造球效果差，導致燒結料層透氣性、燒結效果差。由于釩鈦鐵精粉含Si 較普通礦低，燒結過程中用于黏結的液相數量少，燒結礦強度差，且礦粉中的TiO2與燒結熔劑中的CaO 在高溫下形成脆性的鈣鈦礦，導致燒結礦的強度進一步降低。

釩鈦燒結礦中含有大量鈦赤鐵礦，其中約50%呈骸晶狀菱形赤鐵礦存在，還有部分鈦赤鐵礦以網格狀占據與鈦鐵礦的位置上[1]，在還原成磁鐵礦時，由于晶型轉變而引起膨脹粉化，導致釩鈦磁鐵礦低溫還原粉化率高。

釩鈦礦燒結礦整體冶金性能較普通燒結礦差，燒結礦冶金性能的降低導致入爐粉末增多，軟熔帶形狀失常，易產生爐墻黏結及爐缸堆積等異常爐況。

2.2 渣鐵水黏度大

高爐冶煉過程中爐渣來源主要是原燃料帶入的脈石成分。高爐冶煉要求爐渣具有良好的流動性、穩定性及脫硫能力，以便于渣鐵分離及冶煉合格生鐵。普通爐渣的主要成分是CaO-MgO-SiO2-Al2O3，屬于典型的四元渣系，而釩鈦礦高爐冶煉的爐渣是由CaO-MgO-SiO2-Al2O3-TiO2構成的五元渣系。TiO2在高溫下與焦炭發生還原反應生成高熔點的TiN、TiC、Ti（CN）等高熔點礦物彌散在爐渣中，使爐渣變黏稠、易于形成泡沫渣、渣鐵分離困難、渣中帶鐵多、爐渣脫硫能力降低等問題。

TiO2還原一方面是由于爐溫過高，另一方面是由于渣鐵水在爐內停留時間過長造成的，所以釩鈦礦高爐冶煉控制鐵水物理熱及化學熱較普通礦冶煉低，熱制度控制容易失常，進而導致爐缸工作狀態失常。

鑒于釩鈦礦高爐冶煉特殊性，釩鈦礦高爐鼓風對中心的吹透能力較差，中心氣流不穩定，鼓風動能的變化對高爐運行影響更大，相較普通礦高爐需要更高的鼓風動能。

3 鼓風動能對冶煉的影響

高爐各操作制度之間是相互影響配合的，爐缸風口帶是高爐煤氣的發源地，決定了爐缸初始煤氣流分布。燃燒帶氣流調整是高爐下部調劑的基礎，燃燒帶對爐缸煤氣分布、爐溫分布和爐料下降都有較大影響[2]。鼓風動能對風口燃燒帶的大小又起著決定性的作用，鼓風動能過大或過小都會造成爐缸煤氣流分布失常進而影響爐況順行，因此控制合理鼓風動能非常重要。

3.1 有利于爐況穩定及取得較好的經濟技術指標

合理的鼓風動能能夠確保鼓風在風口區域形成合理的風口回旋區長度及形狀，以促使爐缸初始煤氣流分布合理，如果配合適當的上部制度調整，能夠達到煤氣二次、三次分布更加合理，進而形成中心發展兼顧邊緣的兩股煤氣流達到穩定爐況，提高煤氣利率的效果，最終實現高爐穩定、順行、優質、長壽、經濟的目標。

3.2 有利于實現高爐長壽操作

隨著高爐的大型化，爐缸直徑變大，邊緣氣流易發展，因此大型高爐對鼓風風速及動能提出了更高的要求，以確保高爐具有足夠克服料柱阻力吹透中心的能力，達到活躍爐缸的目的。如果鼓風動能過小，鼓風不能克服料柱阻力達到中心，爐缸易產生堆積，爐缸死料柱區域過大，爐缸鐵水環流加劇，造成爐缸侵蝕加劇，鐵口維護困難，渣鐵滯留率高，進而造成爐況波動，此外還會造成邊緣氣流的繼續發展，導致高爐氣流對冷卻設備及耐材沖刷加劇，從而降低高爐的使用壽命，鼓風動能過大則會造成中心氣流分布失常。

4 堵風口前爐況

承德釩鈦某2 500 m3高爐因為連續休風及長期慢風，導致使爐缸堆積，中心死料柱過于肥大，邊緣發展，具體參數見表1。

表1 恢復前高爐參數表

5 爐況恢復過程

此次爐況恢復的基本思路是利用高風速、高動能吹透中心，活躍爐缸以恢復風量為主，保證較高的風速與鼓風動能。

5.1 堵風口增加鼓風動能吹透中心

18 日休風堵8 個風口，送風前期恢復比較順利，在開風口的過程中爐況表現為邊緣過輕、靜壓波動、兩尺偏差大、透氣性降低并伴隨崩料。通過采取擴大礦、焦角及錯角壓制邊緣的裝料制度，同時增加中心焦疏導中心，后續靜壓逐步趨穩，隨著風量恢復至3 700～3 800 m3/min，邊緣顯現不穩定，調整礦內外環數，壓制邊緣氣流，疏導中心，靜壓趨穩恢復風量至4 000 m3/min。

堵風口2 天后捅開第3 個風口，風口捅開后爐身靜壓出現小幅波動，但中心氣流增強，煤氣利用有上升趨勢，焦比由440 kg/t 調整為420 kg/t，爐況向好，風量加至4 300 m3/min。堵風口3 天后捅開第4 個風口，加風至4 600 m3/min 以上，同時配合增加礦外環圈數，穩定邊緣氣流。堵風口第4 天爐況表現為邊緣顯重，及時減少礦石外環布料圈數，疏導邊緣氣流，穩定中心。同時捅開第5 個風口為進一步加風創造條件，維持鼓風動能在15 000～16 000 kg·m/s。

堵風口后第6 日捅開第6 個風口，同時加風至4 700 m3/min 以上，爐況表現為邊緣不穩，爐內操作加強壓差控制，在爐況穩定基礎上進一步加風，爐況基本穩定，中心氣流得到發展，閥座比頂溫穩定在0.5 以上，壓差占比趨于合理，上部占比由16.50%降至13.11%，下部占比由65%～66%上升至70%以上。恢復過程中參數變化見表2。

表2 爐況恢復過程中參數變化表

5.2 進一步提高鼓風動能

在爐況得到基本恢復后，沒有著急恢復全風口，而是通過長期保持堵一個風口的基礎上提高風量，并進一步配合上部調劑抑制邊緣氣流發展來達到進一步活躍爐缸穩定中心的目的，具體參數變化見表3。

表3 參數變化表

6 結論

1）在處理爐缸堆積，中心氣流弱，邊緣氣流發展，加風困難的爐況時，休風堵風口能夠有效解決加風困難與高鼓風動能之間的矛盾。

2）堵風口提高鼓風動能在恢復爐況過程中起著積極的作用，能夠保證有效風量下吹透中心，在低風量下活躍爐缸。

3）鼓風動能維持在15 500 kg·m/s 以上對恢復爐況及熱場爐況的穩定起著至關重要的作用。

4）采取堵風口提高風速鼓風動能時要保持一定時間的高鼓風動能，再進行下一步捅風口操作，以防造成爐況反復。

5）維持合理鼓風動能能夠實現爐況穩定，降低高爐波動對指標的影響，達到良好的經濟效果。