宣鋼1 號高爐低風溫操作實踐

李小成

（河鋼集團宣鋼公司， 河北 宣化 075100）

宣鋼1 號高爐有效爐容2 500 m3，于2008 年3月15 日建成投產。高爐配備3 座內燃蓄熱式熱風爐，以凈化后的高爐煤氣為燃料，設計風溫1 200 ℃。2016 年6 月公司考慮轉爐煤氣有余量，為平衡全公司煤氣，減少放散，1 號高爐熱風爐開始配燒轉爐煤氣。2017 年10 月以后，1 號高爐的風溫出現大幅度下降，由原來的1 100 ℃下降到1 000 ℃左右，最低時降到970 ℃。技術人員經過分析確認主要原因是轉爐煤氣含塵量高，使得熱風爐格子磚通道出現渣化堵塞，造成熱風爐燒爐時煤氣阻力升高，風燒爐困難。

1 低風溫對高爐影響

高風溫操作是現代高爐生產的突出特點之一，也是高爐降低成本、增加產量的重要保證[1]。如果高爐風溫使用水平降低，會造成高爐操作困難，產量等生產指標難以達到較好水平，給高爐帶來較多不利影響[2]。

1）風溫的降低會直接導致風口前理論燃燒溫度降低，進而導致爐缸內渣鐵的熱量不足。由蓋斯定律計算可得，鼓風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）風溫降低后，會造成風速、鼓風動能大幅度降低，爐缸的活躍性會受到限制，易造成高爐憋壓。加上部分未燃煤粉進入上部軟熔帶區域，惡化了渣鐵透氣性和流動性，進一步影響高爐爐況，影響高爐各項指標[4]。

3）風溫降低會造成軟融帶位置升高，直接還原區增大，固態碳消耗增加；同時由于風速、鼓風動能的降低，造成中心氣流不足，邊緣氣流發展，煤氣利用率下降，高爐操作爐型發生變化，甚至會引發爐況異常，造成高爐操作難度增大[4]。

2 改善措施

2.1 優化上部制度

合理的裝料制度對降低高爐燃耗發揮著重要作用，對裝料制度進行優化是高爐操作者長期以來的主要工作。

風溫降低后，高爐中心氣流不足，邊緣氣流發展。對此，在學習、參考國內其他同水平高爐先進經驗的基礎上，對1 號高爐總結出一套適合自身條件的上部優化制度——“平鋪+中心焦”，即在保持中心氣流穩定的前提下，適當發展邊緣煤氣流；伴隨產量的提升，進一步優化邊緣及環帶煤氣流分布；根據爐況的穩定程度，逐步減少中心焦比例，提升煤氣利用率，提高產量。通過上部裝料制度的調整優化，爐內透氣性明顯改善，風量水平顯著提高，為高爐提產奠定了有力的支撐。具體裝料制度變化如表1 所示，其中2017 年8月前使用風溫降低前裝料制度，之后使用風溫降低后的裝料制度。

表1 風溫降低后裝料制度

2.2 優化下部制度

高爐風溫降低后，風速和鼓風動能也隨之降低，風口燃燒帶縮短，進而促使高爐邊緣煤氣流發展。風溫低則鼓風動能下降。為提高鼓風動能，于2017 年10月開始，利用休風機會，開始逐步縮小1 號高爐的風口面積，將風口面積由0.339 3 m2縮小至0.319 0 m2，同時，將風口長度由585 mm 加長至635 mm，為在保持風量不變或略有增加的情況下，將鼓風動能達到11 000～12 700 kg·m2/s2以提供保障。風口調整情況和鼓風動能變化情況如表2 所示。

表2 風口調整情況和鼓風動能變化情況

2.3 提高富氧率

富氧是高爐強化冶煉的重要措施之一。提高富氧率可以增加風中氧氣含量，加快煤粉的燃燒，進而彌補因風溫降低而減少的理論燃燒溫度。根據理論燃燒溫度經驗計算公式，風溫每降低100 ℃，理論燃燒溫度下降約80 ℃。1 號高爐富氧率從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 ℃，滿足高爐冶煉過程理論燃燒溫度的范圍，高爐產量明顯提高。風溫降低后，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 穩定熱制度

風溫降低后，爐缸熱量不足，影響初始氣流分布，進而造成爐況波動[5]。因此，高爐工長在日常操作中需要細化噴煤量調劑操作，保證控制生鐵w（Si）持續穩定在0.30%～0.45%，鐵水溫度在1 490～1 510 ℃之間，確保爐內煤氣流分布穩定、合理，確保高爐冶強均勻穩定，使高爐熱制度長期保持穩定。

2.5 抓好出鐵管理工作

對于大型高爐來說，爐前能否及時出凈渣鐵對爐況的穩定順行有直接影響，因此爐前出鐵是高爐生產中重要的一環。

1 號高爐設計3 個鐵口，采用雙場交替出鐵。由于開口機能力不足，鐵口難開的情況較多，爐內憋風、減風情況較多，嚴重影響高爐爐況。針對此情況，對1號高爐采取相應措施：

1）通過調整炮泥、鉆頭直徑以及出鐵時間間隔，切實做到堵口后間隔10～15 min 打開另一側鐵口，單爐出鐵量在500～600 t 左右，出鐵時間100～120 min，下渣時間80～100 min，鐵水流速5.0～6.0 t/min，并且要全風堵口，避免鐵前憋風和渣鐵排放不凈對爐內操作造成影響。

2）在每爐鐵出鐵過程中，爐外工長與爐內要密切聯系，掌握好理論鐵量，及時打開鐵口，避免虧渣鐵多造成爐內減風。

3）加強爐前三班統一操作，確保交接班前后的鉆口、堵口操作以及爐門、大壕維護等工作的規范、統一。

2.6 其他

各工種都要加強日常對設備的點檢和維護，做到及時發現問題、隱患，消除事故隱患于萌芽狀態，減少設備事故的發生，杜絕無計劃休風，從而減少休、送風或慢風狀態對高爐強化冶煉進程的影響。

3 生產效果

從2017 年10 月熱風溫度降低以來，高爐工作者通過不斷地探索、研究，通過一系列的制度優化和強化操作管理，使得高爐各項指標都得到了大幅度提高，具體指標如表3 所示。尤其在2020 年11 月—2021 年4 月期間，1 號高爐產量連續突破6 200 t/d，除配合煉鋼休風外，平均產量突破6 150 t/d 大關，單日產量最高達到6 700 t，創造了開爐來最好水平。

表3 制度優化后高爐指標情況