風(fēng)口取焦評(píng)判高爐工作狀態(tài)的研究

王錫濤 竺維春

1.前言

焦炭在高爐冶煉中除了提供大部分反應(yīng)熱量和礦石還原劑外，最重要的作用是擔(dān)當(dāng)料柱骨架作用。隨著高爐噴煤比的不斷提高，焦炭在爐內(nèi)的骨架作用顯得越來(lái)越重要[1]。由于焦炭燃燒的風(fēng)口回旋區(qū)大小、焦炭劣化狀況以及焦粉的堆積行為，都會(huì)對(duì)爐料的下降和料柱的透氣性和透液性有重大影響。因此，了解風(fēng)口焦炭的性狀、掌握風(fēng)口焦性狀對(duì)高爐操作的影響，對(duì)高爐在高噴煤比條件下的穩(wěn)定操作十分重要[2]。采用高爐風(fēng)口取樣分析是研究高爐風(fēng)口循環(huán)區(qū)和死料柱的有效手段，不僅可以定量了解焦炭劣化程度，對(duì)焦炭質(zhì)量進(jìn)行直接評(píng)價(jià)，而且可以了解高爐下部及死料柱的活性，對(duì)爐缸侵蝕控制提供有益的指導(dǎo)[3]。

2.馬鋼高爐風(fēng)口取焦

為研究馬鋼高爐風(fēng)口焦炭變化情況，掌握與高爐操作的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及爐缸圓周方向均勻程度等情況，前后四次對(duì)風(fēng)口焦進(jìn)行了取樣分析研究。

2.1 風(fēng)口取焦設(shè)計(jì)方案

了解風(fēng)口焦變化情況可以反映爐況狀態(tài)變化，必須保證每次取樣時(shí)入爐焦炭質(zhì)量基本一致。因此，4次取樣時(shí)間均選取在入爐焦炭質(zhì)量無(wú)大幅波動(dòng)時(shí)進(jìn)行（見表1）。

表1 入爐焦炭的性能 %

在設(shè)計(jì)方案時(shí)提出要遵循的兩個(gè)原則：第一，同一時(shí)間風(fēng)口取焦，要取圓周方向2-3個(gè)風(fēng)口；第二，不同時(shí)間風(fēng)口取焦，需保證每次都取到同一個(gè)風(fēng)口。風(fēng)口取焦觀察爐缸圓周均勻性的關(guān)鍵，還在于能夠取到爐缸中心位置。因此，應(yīng)保證每次取樣深度接近爐缸半徑（見表2）。

2.2 樣品處理

由于停風(fēng)后回旋區(qū)上方的焦炭落入爐缸，故沿風(fēng)口徑向風(fēng)口焦炭樣中，粒度明顯變小的地方即為風(fēng)口回旋區(qū)的邊緣。由于爐缸中渣鐵存在滯留，而焦粉集中的地方渣鐵滯留量亦較大，故從風(fēng)口徑向風(fēng)口焦炭樣中，焦粉明顯增多的地方(或渣鐵滯留量較大的地方)亦為回旋區(qū)的邊緣。所以對(duì)風(fēng)口焦樣品處理，主要集中分析粒度及渣鐵滯留量。

取樣槍設(shè)計(jì)0.5m一個(gè)間隔，取焦位置按照序號(hào)1、2、3……進(jìn)行排序，1號(hào)距離風(fēng)口0.5m、2號(hào)1m，以此類推。取樣后分別用直徑40mm、25mm、10mm、5mm、3mm篩子進(jìn)行篩分、稱重、粒度取加權(quán)平均值，渣鐵滯留量為質(zhì)量百分比。

3.結(jié)果分析

3.1 同一風(fēng)口取焦結(jié)果對(duì)比分析

對(duì)32號(hào)風(fēng)口4次取風(fēng)口焦，分析粒度及渣鐵滯留量等情況，結(jié)果見表3、表4、圖1、圖2。

圖1 32號(hào)風(fēng)口取風(fēng)口焦粒度變化趨勢(shì)圖 mm

圖2 32號(hào)風(fēng)口取風(fēng)口焦渣鐵滯留量變化圖 %

表2 風(fēng)口取焦設(shè)計(jì)方案

表3 馬鋼高爐32號(hào)風(fēng)口取樣分析表

表4 取樣時(shí)期對(duì)應(yīng)高爐主要指標(biāo)表

從圖1可以看出，4次風(fēng)口焦取樣的粒度拐點(diǎn)都集中在第5個(gè)取樣點(diǎn)，即風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度4次均保持在2.5m左右，但2號(hào)取樣平均粒度好于其他3次。從圖2渣鐵滯留量可以看出，2號(hào)取樣渣鐵滯留量變化在第5個(gè)取樣點(diǎn)，其余3次取樣集中在第4個(gè)取樣點(diǎn)。從兩幅圖可以看出，盡管結(jié)果比較相近，但4次比較紅色曲線粒度整體偏大，渣鐵滯留量變化比較均勻，在4次中屬于較好的結(jié)果。進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)從表3可以看出，2號(hào)取樣風(fēng)口焦炭距風(fēng)口前端(0-2.5m)平均粒度為18.77mm，處于高水平，其他三次為14mm-16mm，處于中水平。2號(hào)取樣距風(fēng)口前端(0-2.5m)渣鐵滯留量為43.2%，處于高水平，其他三次處于中水平。從風(fēng)口取焦分析可以得出2號(hào)取樣時(shí)期高爐爐缸狀態(tài)良好。從爐況反映，爐況順行較好，高爐產(chǎn)量、大焦負(fù)荷均處于相對(duì)較高水平。

3.2 爐缸圓周不同風(fēng)口取焦對(duì)比分析

因4次取樣中，只有2號(hào)和3號(hào)取到3個(gè)風(fēng)口，其余兩次只取到兩個(gè)風(fēng)口。為了更好分析爐缸圓周均勻性，對(duì)2號(hào)及3號(hào)取樣進(jìn)行詳細(xì)分析對(duì)比（見圖3、圖4、圖5、圖6）。

圖3 2號(hào)風(fēng)口焦粒度變化趨勢(shì)圖 mm

圖4 2號(hào)風(fēng)口焦渣鐵滯留量變化圖 %

圖5 3號(hào)風(fēng)口焦粒度變化趨勢(shì)圖 mm

圖6 3號(hào)風(fēng)口焦渣鐵滯留量變化圖 %

從圖3、圖4可以看出，2號(hào)取樣3個(gè)風(fēng)口的風(fēng)口焦粒度變化基本一致，渣鐵滯留量變化趨勢(shì)相對(duì)一致（除29號(hào)風(fēng)口3.0m位置異常的低以外），說(shuō)明風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度一致，爐缸圓周方向工作均勻。從圖5、圖6可以看出，3號(hào)取樣3個(gè)風(fēng)口粒度降解趨勢(shì)基本一致，但渣鐵滯留量波動(dòng)很大，說(shuō)明風(fēng)口回旋區(qū)長(zhǎng)度接近，但爐缸內(nèi)部工作均勻度不同。

4.結(jié)論

（1）馬鋼4次風(fēng)口取焦分析中，得到2號(hào)取樣風(fēng)口焦炭距風(fēng)口前端(0-2.5m)平均粒度為18.77mm，渣鐵滯留量為43.2%，均處于高水平，同時(shí)高爐狀況良好，高爐產(chǎn)量、負(fù)荷相對(duì)較高。

（2）同一時(shí)期高爐圓周方向不同風(fēng)口取焦，可準(zhǔn)確對(duì)比分析爐缸運(yùn)行工作狀況是否均勻，指導(dǎo)高爐操作。馬鋼3號(hào)風(fēng)口取焦結(jié)果表明爐缸工作不均勻，高爐操作注意及時(shí)調(diào)整，確保爐缸工作均勻。應(yīng)及時(shí)更換損壞風(fēng)口，確保風(fēng)溫，保證爐缸熱量充沛，及時(shí)出凈渣鐵等。

（3）通過(guò)風(fēng)口焦粒度和渣鐵滯留量分析，能夠準(zhǔn)確判斷爐缸工作狀況。而爐缸工作狀況直接反映了高爐順行狀況。