羅源閩光1250 m3高爐爐況失常過程分析

張曉晨

摘要：對羅源閩光2號1 250 m3爐況失常的處理進行了總結分析，高爐長期休、慢風率高及高Al2O3爐渣造成爐缸堆積，鋅負荷高風口結瘤致送風不均勻，焦炭頻繁更換質量波動大，燒結礦低溫還原粉化率低、爐墻結厚等原因導致煤氣流分布失常引起爐況惡化。通過改善原燃料質量，處理風口結瘤，提高渣鐵物理熱，調整布料矩陣及下部送風裝置、更換風口小套面積，采取堵風口、增加出鐵次數、加螢石和錳礦洗爐、精細化操作等措施后，爐況逐步恢復正常。

關鍵詞：爐況失常；鼓風動能；燒風口套；爐缸堆積；高爐操作；洗爐

0 前言

羅源閩光 2 號高爐，設計爐容1 250 m3，生鐵日產量4 500 t/d，熱風溫度1 230℃，高徑比Hu/D=2.4 8，爐身角α82.57°，爐腹角β78.02°。設有兩個鐵口和24個風口。爐頂采用串罐無料鐘爐頂設備，皮帶上料，爐底、爐缸部位采用炭磚—陶瓷杯砌體復合爐襯結合水冷爐底結構，薄壁爐襯。冷卻系統采用軟水密閉循環+部分工業凈水開路循環系統方案等多項新技術、新設備。于2022年5月11日投產，從開爐點火到全風口送風僅用120小時，開爐期間設備零故障、工藝零事故、零懸料、零休風，自投產以來2號高爐各項指標良好，煤氣利用率達48.8%，平均燃料比509 kg/t·Fe。

1 爐況失常

1.1 第一階段，12月份下旬，由于下道工序年度檢修和2023年控產6 000 t/d的需要，兩次計劃休風，調整24個風口小套，風口面積由0.206 m2縮小到0.161 m2（表1），提高鼓風動能，活躍爐缸。從20日開始高爐頻繁休風，至29日高爐共計休風8次，20、22日 這兩次休風復風后，爐況急轉直下，多次管道氣流、塌料后偏尺、頻繁燒小套，反應出高爐爐缸開始不夠活躍。27日又出現嚴重管道氣流，爐缸熱制度被破壞，爐缸虧熱，按爐涼處理，大量加焦恢復爐缸熱制度，通過各項操作制度的調整后，到29日爐況勉強恢復。

1.2 第二階段，1月8日調整小套（表1）復風后出現管道，懸料，燒小套（表2）現象，13日休風更換漏水小套，堵3#、11#、15#、21#風口，爐子恢復困難，多次管道，嚴重失常。此階段爐況失常主要表現為：①管道氣流、懸料、塌料事故頻繁發生。塌料后偏尺，氣流表現為中心、邊緣渙散，沒有形成穩定的煤氣流。風口送風不均勻，時有生降現象，多數小套貼內壁結了一圈1-2 cm厚的圓環形的瘤（鋅占比62.24%）。另外從爐內紅外成像看點火孔鋼磚下方爐墻有少量結厚。

②鼓風動能與高爐順行不匹配，在判斷鼓風動能的直觀現象［1］中已作描述，高爐不接受風量，長時間慢風或小風量操作，爐芯溫度持續降低，爐缸工作狀況急劇變差，爐缸堆積已成事實。③兩邊鐵口出鐵不均勻，［Si%］相差0.2%，鐵水物理熱相差30°C左右，出鐵時間短，易憋爐，鐵口過深。

2 爐況失常原因分析

2.1 長期慢風產能不匹配，制約高爐生產。高爐操作頻繁被動性調節，爐況順行被打破，出鐵因壓罐減風，造成高爐無法長期穩順進行生產，加劇高爐爐況波動，不利于高爐爐型的維護與生產的穩定。

2.2 送風制度、上部裝制與高爐順行不匹配。中心煤氣通道受阻，煤氣流不穩，接受風量能力低，風量上不去，爐缸狀況得不到改善，在原料波動和爐溫波動時易發生管道行程。另外小套內徑90 mm、95 mm的風口結瘤比較嚴重，風口送風不均勻，影響煤氣流初始分布。高爐操作者應對措施不到位，對參數變化及原料波動未引起足夠重視，對爐況走勢、調劑不及時、應對手段不靈活，尤其是對燒結礦堿度變化時，配料結構調劑滯后，造成低硅高堿，另外，頻繁休風復風后，大量生料進入爐缸，消耗的爐缸熱量得不到及時恢復，爐缸熱制度破壞。造成爐缸側壁及爐芯溫度不斷走低，風口破損后，大量冷卻水漏入爐缸，壞風口前端渣鐵不斷凝結，形成局部堆積，加上渣皮不規則脫落，易燒壞風口。從此次燒壞的風口位置可以看出，主要集中在風口前端下部燒損，判斷一般多為爐缸堆積，少量前端上部燒損多為鼓風動能不足和上部燒多為局部邊緣過剩［2］。

2.3 原燃料問題

2.3.1 焦炭全為外購焦，焦種更換頻繁，批次多，質量差別大。由于成本壓力，采購的焦炭強度差、小焦量增加、粉末增多。焦炭篩分小于20 mm占比為25.94%；焦炭平均值：S含量為0.85%；灰分為13.45%；反應性（CRI）為25.86%；CSR64.6%；M10為5.78%；M25為91.63%。高爐休風時，從風口扒出的焦炭均是粉末，使用效果差。目前焦炭的強度較差，無法滿足高爐生產。

2.3.2 燒結質量波動大，堿度、亞鐵穩定率等質量指標呈下滑的趨勢，燒結RDI+3.15 mm僅為58.87%。時有燒結礦開機料、夾生料無計劃入爐。燒結礦配用煉鋼污泥、除塵灰后，鉛鋅負荷高。燒結堿度±0.08一檔率72.30%，堿度±0.1穩定率 81.34%，堿度≤1.80占比14.97%。亞鐵≤8%占比32.17%。

2.3.3 熟料比偏低。高爐爐況恢復過程中，提高球團比。球團庫存緊張，爐況好轉后，高爐提高塊礦比例，爐況出現反復。高爐孰料比87.3%、塊礦比12.7%。塊礦濕、粉率高篩分效果差，粉末入爐量上升。由于熟料比偏低，焦炭水分高（含量平均8%）等原因，干法布袋煤氣溫度持續在65-70℃，使爐頂排Zn能力減弱，大量的ZnO及原料粉末粘附在爐料爐墻上，造成爐身渣皮不穩，料柱透氣性差，中心氣流變弱。

2.4 堿金屬等有害物質影響

煉鋼污泥和除塵灰含Zn、堿金屬等有害物質高，燒結配用時Zn含量升到0.079%，Zn負荷1.3 kg/t，K+Na負荷2.779 kg/t，堿金屬等有害物質高爐排出率低，在高爐內富集循環，降低了焦炭的反應后強度。焦炭的強度降低，減小了爐芯焦的透液性，渣鐵難以及時滲透不利于爐缸恢復。Zn含量高堵塞料柱的空隙，導致煤氣通道變小，破壞煤氣流分布、煤氣流分布紊亂，爐身壓差高，透氣性差，引起爐身下部渣皮大面積脫落，爐況出現波動，高爐塌料、懸料甚至管道氣流。

燒結配料中含鐵原料Al2O3含量高，燒結礦中鋁含量平均2.19%，渣中鋁平均為17.34%。渣中Al2O3含量高，渣黏度大，爐渣流動性差，渣鐵不易出凈，未排放出的高Al2O3爐渣在爐缸內與焦炭、未燃煤粉以及新產生的渣鐵長時間接觸、積聚，進一步影響渣鐵流動性，兩邊鐵口出鐵爐溫偏差變大，加劇了爐缸堆積和爐況惡化。

3 爐況失常的處理過程

3.1 改善原燃料條件

選用質量成份稍微好的焦炭，停用質量差的焦炭，臨時緊急采購平煤干熄焦炭，改善爐芯焦，料柱骨架，提高頂溫。

增加球團配比，取消塊礦、焦丁配用，采購本部球團，提高熟料比，降低粉末入爐，改善透氣性。

降低燒結礦中鋁含量，大幅度提高巴西混合粉配比，降低Al2O3。停止污泥和除塵灰在燒結中配料，降低Zn負荷。燒結堿度1.85提高至1.90，燒結礦轉鼓指數≥78%，提高燒結礦成份穩定率。燒結礦FeO控制在8.0-8.5%，堿度一檔率±0.04占比大于60%。RDI+3.15比例≥62%。入爐篩分小于10 mm占比25%以下。杜絕燒結開機料、夾生料入爐，要求供料必須按高爐指定倉位精準送料，杜絕混料，錯料。

3.2 送風制度、裝料制度的調整

3.2.1 通過均勻堵風口，縮小進風面積，保證單風口足夠高的進風量，活躍爐缸。實踐證明，堵風口作業是快速恢復爐況的最有效手段。經對比均勻堵風口與集中堵風口優缺點、及高爐失常特征，此次采用的是均勻堵風口［3］。通過三次堵風口，爐況才逐漸恢復。1月15日高爐休風，處理13個風口結瘤，堵6個風口（表1），恢復爐況，復風后，爐況有所好轉，但仍不理想，表現為不接受風量。也曾嘗試強行加風活躍爐缸，但效果很不理想，尤其管道抑制不住。堵風口后剛開始不走料，爐缸熱制度好轉后，走料基本正常，管道氣流明顯減少，但懸料次數增加。17日更換漏水小套，重新堵8個風口（表1）恢復爐況，管道氣流、懸料基本制止，量壓關系平穩。走正常料約2/3體積后，視爐子接受情況，每隔2-3個小時加風一次，每次加3 kpa或者5 kpa，每個班加2-3次。風溫不加滿，預留100°C作為調劑手段，通常捅風口，是先捅開，然后再加風，此次是先加風，實際風速達250 m/s左右，再捅風口，開風口時先開一個洞，過2-3個小時后再全開此風口。開風口優先選擇靠鐵口側、不經常燒的，從料面看相對安靜的一側的風口。保持物理熱大于1480°C爐溫［Si%］逐漸從1%-1.2%降下來到0.5%-0.8%。19日開始少量噴煤，富氧。高爐狀態逐漸好轉。但21日9#風口打開（余7#、19#未開），風壓到320 Kpa后，爐況出現反復，再次出現管道氣流，22日更換漏水小套，再次堵6個風口恢復爐況，有先前恢復經驗，加上爐缸狀態逐漸好轉，加風，開風口比較順利，到24日爐況基本恢復正常。

3.2.2 上部調劑。采用開放中心兼顧邊緣的布料制度，維持兩股氣流。小礦批小風量，輕負荷操作保順行。針對中心弱，有加焦機會時，集中2-3次中心加焦把中心氣流引出來；料面偏，每次3-5 t焦炭，扇形偏布和改溜槽正反轉，把料線偏差控制在0.8米以內。從風口上部燒損分析為爐墻結厚，局部邊緣過度發展，這時候不應該去壓邊，應該把整個邊都放出來。以維持中心和邊緣兩道氣流，緩解邊緣因局部鐵流管道，造成的燒小套。爐況恢復后礦角逐漸外移。

3.3 降低堿度，加錳礦螢石洗爐

提高爐缸熱制度，改善透氣性，增硅提物理熱，爐溫按0.8-1.0%控制，風溫按1 100℃，鐵水物理熱1 480℃-1 510℃。配加螢石5 kg/t，錳礦24 kg/t洗爐。實踐證明螢石用量5 kg/tFe左右時，對燃料比、壓量關系影響不大，僅對爐渣流動性有影響［4］。為改善渣系配蛇紋石35 kg/t，MgO/Al2O3控制在0.65左右，［Mn］在0.8%～1.0%，爐渣堿度控制在1.1-1.13，含硫0.030%-0.050%，渣鐵流動性得到極大改善，爐缸內堆積的石墨碳被渣鐵大量帶出，爐缸爐芯焦渣鐵滲透性變好，爐缸工作狀況逐步改善，爐況好轉，達到洗爐效果。當風口不再損壞，高爐風量自動增加和透氣性指數自動提高到接近正常水平，可停加錳礦。本次處理爐缸共用錳礦325.708 t，螢石225.17 t。

3.4 冷卻制度控制

洗爐初期，要適當降低爐墻冷卻強度，將軟水流量由3 800 m?/h降至3 200 m?/h， 略提水溫差，減少熱量損失，促進結厚渣皮的脫落，使得熱量充沛流動性好的爐渣將爐內尤其是爐腹至風口區域含鋅高的渣皮置換；結厚渣皮大量脫落后，水溫差上升，為防止爐墻被過度沖刷，則適當回提冷卻強度，軟水流量調回至3 800 m?h，以維持適宜的渣皮厚度，防止冷卻設備的破損。為配合洗爐操作，控制稍高的爐缸水溫差，由原來的1.7℃逐漸調至2.6℃-2.9℃，關小爐底冷卻水量2/3，減少爐缸熱量損失，促進消除爐缸堆積。減少打泥量增加出鐵頻次，加大鐵水環流，減薄爐缸保護層，促進活躍爐缸。

4 此次爐況失常得到的啟示

4.1 焦炭是高爐料柱的“骨架”，是構成爐芯焦最基本的固體，它的空隙度，很大程度上，決定于焦炭熱強度。高爐休風時，從風口扒出的焦炭做篩分，小于10 mm的占50.2%－60.5%。可以說爐缸嚴重堆積，與焦炭質量差有很大關系。通過改善焦炭質量，停用強度差的焦炭，提高焦炭的透氣性和透液性，避免了風口的頻繁破損。要重視焦炭質量，減少焦炭品種多，無主打焦的現象，杜絕處理好堆積以后，再次使用質量低劣的焦炭，使爐況，重新惡化，爐缸堆積再次降臨。

4.2 控制有害元素的入爐及增加排出量。配入燒結的除塵灰提前進行脫鋅處理。嚴格把控堿金屬等有害物質入爐的標準。同時高爐定期排堿排鋅，通過降低爐渣堿度（控制爐渣堿度1.1-1.12倍［5］）提高爐渣中Si02含量，抑制K20和Na20還原，提高鐵水溫度1 500℃以上，保證鐵水熱量充足，提高爐渣的排堿能力。鋅主要通過爐頂伴隨煤氣排出爐外，充分發展中心氣流，提高煤氣流速、爐頂溫度，促進鋅元素的排除。

4.3 恢復爐況不可操之過急，出現反復時處理要果斷，及時休風堵風口，再次恢復時可以根據實際爐況，適當加快恢復至反復前的水平。爐缸化開過程中，開風口時，會有塌料等爐況波動，不要過分擔心，爐況調節手段盡量不要波動太大，避免爐溫大幅度波動時，渣鐵不能及時排出去，容易燒風口，可以采取不間斷或者負間隔出鐵。恢復爐子期間加強爐前鐵水溝、爐前設備等及時維護好，避免因排渣鐵不及影響爐況恢復。加強風口巡視，關注小套水溫差，發現風口漏水，立即控水，及時組織人員更換。漏水，會加重爐缸堆積不利于恢復。

4.4 集思廣益，統一思想，定好操作方針，認真執行，避免混亂，增加高爐恢復時間。處理爐缸堆積是長期的過程，樹立信心，堅信操作方法的正確性，恢復爐子的過程中肯定會遇到這樣那樣的問題，有時候路到盡頭時，也許就是新的轉折。

4.5 加強下道工序的管理，穩定產能，不能頻繁以高爐加、減風和休風來平衡生產，確保高爐穩定順行。合理安排檢修計劃，盡量避免對高爐產能大幅度影響。

參考文獻

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［3］ 唐志宏等.柳鋼2000m2高爐爐況失常技術分析［J］.柳鋼科技，2016（6）：211-219.

［4］ 季瑞超等.唐鋼2#高爐使用螢石洗爐實踐［J］.河北冶金2017（9）：43-46.

［5］ 趙晗等.有害元素對高爐的危害及應對措施［J］.煉鐵交流，2023（1）：4-6.