低風(fēng)溫冶煉技術(shù)實踐

陳彥銘，陳生利，詹開洪

（寶武集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司煉鐵廠，廣東 韶關(guān) 512123）

寶武集團(tuán)廣東韶關(guān)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(nèi)燃式熱風(fēng)爐。自2018年開始，熱風(fēng)爐陸續(xù)出現(xiàn)燃燒室隔墻掉磚、格子磚堵塞、管系溫度高等問題，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全，日均風(fēng)溫由1130℃逐步降到1030℃左右。2020年3月26日，2號熱風(fēng)爐退出檢修，為期43 d。期間，采用3座熱風(fēng)爐“兩燒一送”的生產(chǎn)模式，影響高爐經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和順行。

1 低風(fēng)溫入爐的影響

1）由蓋斯定律計算可得，鼓風(fēng)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(fēng)物理熱約占高爐熱量收入的32%[1]。根據(jù)經(jīng)驗計算可得，韶鋼8號高爐熱風(fēng)溫度下降100℃，造成綜合焦比上升15 kg/t。

2）高爐低風(fēng)溫入爐，理論燃燒溫度降低，鼓風(fēng)動能下降，風(fēng)口前回旋區(qū)減小，難以吹透中心。部分未燃煤粉進(jìn)入上部軟熔帶區(qū)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(fēng)溫每降低100℃，影響理論燃燒溫度約85℃，鼓風(fēng)動能下降約15 kJ/s。

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

2 低風(fēng)溫操作應(yīng)對措施

2.1 優(yōu)化熱風(fēng)爐操作

采取“兩燒一送”的送風(fēng)方式，熱風(fēng)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?fàn)t煤氣的配比，最大限度地使用煤氣量進(jìn)行燒爐，在安全溫度范圍內(nèi)使得頂溫和廢氣溫度最大化，確保每座熱風(fēng)爐都能得到充分的燒爐，提高格子磚蓄熱能力。根據(jù)在線3座熱風(fēng)爐風(fēng)溫的特點，優(yōu)化燒爐和送風(fēng)時間，用混風(fēng)閥適當(dāng)調(diào)整送風(fēng)溫度，減少風(fēng)溫波動，確保整體送風(fēng)溫度最大化和平穩(wěn)有序，風(fēng)溫全用。

建立熱風(fēng)爐檢修期間各相關(guān)部門煤氣保供的異常響應(yīng)機(jī)制，確保高爐煤氣和摻燒焦?fàn)t煤氣壓力滿足熱風(fēng)爐燒爐需求。成立熱風(fēng)檢修期間專項設(shè)備維護(hù)小組，落實熱風(fēng)爐區(qū)域重點設(shè)備維護(hù)責(zé)任，避免熱風(fēng)爐出現(xiàn)異常停燒事件；利用檢修機(jī)會，對熱風(fēng)爐預(yù)熱器進(jìn)行全面檢查和補(bǔ)水作業(yè)，可提高燒爐煤氣和助燃空氣溫度，有效地保證熱風(fēng)爐燒爐效果。

2.2 維護(hù)高爐操作爐型

下部煤氣的分布形態(tài)對高爐內(nèi)煤氣的分布起決定性作用。鼓風(fēng)動能是空氣克服風(fēng)口區(qū)的各種阻力，向爐缸中心擴(kuò)散的穿透能力。其影響燃燒帶的大小，從而影響煤氣在爐內(nèi)的分布[2]。主要調(diào)節(jié)包括以下內(nèi)容：

1）優(yōu)化風(fēng)口布置，適當(dāng)縮小進(jìn)風(fēng)面積，提高下部鼓風(fēng)動能。8號高爐對鐵口上方的風(fēng)口小套大小和長度進(jìn)行均勻性調(diào)整，風(fēng)口面積由原來的0.4217 m2縮小至0.4175 m2，鼓風(fēng)動能維持在109 kJ/s，實際風(fēng)速232 m/s。

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

3）上部氣流調(diào)節(jié)以保證較強(qiáng)中心、兼顧邊緣為原則。在保持原有氣流模型不發(fā)生大的變化基礎(chǔ)上，將礦焦角度整體外擴(kuò)1°，其余不變。

4）制訂不同入爐風(fēng)溫條件下的操業(yè)計劃表，避免風(fēng)溫下降造成爐內(nèi)爐況失常。當(dāng)風(fēng)溫?zé)o法滿足計劃值時，爐內(nèi)將采取控風(fēng)、控產(chǎn)、降負(fù)荷等應(yīng)對措施，計劃參數(shù)如表1所示。

表1 8號爐入爐風(fēng)溫及操業(yè)計劃參數(shù)

2.3 保持合適的理論燃燒溫度

適宜的理論燃燒溫度應(yīng)能滿足高爐冶煉所需的爐缸溫度和熱量，保證液態(tài)渣鐵充分加熱和還原反應(yīng)的順利進(jìn)行。理論燃燒溫度過高，下部煤氣體積膨脹，會引發(fā)壓差上升，壓量關(guān)系緊張；反之，則會影響風(fēng)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(yīng)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(guān)系平穩(wěn)，保證高爐長周期穩(wěn)定順行。低風(fēng)溫操作期間，優(yōu)化富氧率、濕分、煤比等參數(shù)，維持理論燃燒溫度的穩(wěn)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(fēng)操作，進(jìn)一步降低鼓風(fēng)濕分至9 g/m3左右。

3）適當(dāng)降低焦炭負(fù)荷，煤比下調(diào)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(wěn)定是高爐順行的基礎(chǔ)，合適、穩(wěn)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(tài)，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(wěn)定分布產(chǎn)生的影響甚至爐墻結(jié)厚現(xiàn)象[3]。

熱風(fēng)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(fā)爐況異常。操業(yè)制度上，整體提高8號高爐PT控制水平，同時考慮到熱風(fēng)溫度下降引起的鼓風(fēng)動能不足，進(jìn)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(biāo)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(jìn)了高爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行。

2.5 強(qiáng)化爐外出鐵

由于高爐低風(fēng)溫期間，爐缸熱量降低，渣鐵流動性變差，爐前應(yīng)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(zhǔn)點率達(dá)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(jù)出鐵進(jìn)程每小時核對理論和實際渣鐵量的偏差，指導(dǎo)下一爐開鐵口的時機(jī)和鉆頭型號選擇。每爐鐵檢查大溝、渣溝、擺嘴，防止出現(xiàn)穿漏事故；落實設(shè)備管理責(zé)任，加強(qiáng)對開口機(jī)、液壓炮等重要設(shè)備的點檢，發(fā)現(xiàn)問題要及時處理。

3 結(jié)語

通過優(yōu)化熱風(fēng)爐操作及高爐操業(yè)參數(shù)，維護(hù)高爐操作爐型等措施，有效地改善了風(fēng)溫低帶來的不利影響，實現(xiàn)了高爐長周期穩(wěn)定順行。2號熱風(fēng)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(shù)達(dá)到2.422 t（/m·3d）。