張豐紅
（甘肅鋼鐵職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）
摘 要：爐身靜壓作為重要的操作參數(shù)應(yīng)用于高爐操作過程中，經(jīng)過一年多的高爐操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，爐身靜壓在指導(dǎo)高爐操作中具有超前性，針對性及準(zhǔn)確性的優(yōu)點(diǎn)，合理掌握并運(yùn)用爐身三層靜壓對高爐的影響，在高爐操作過程中對判斷煤氣流變化，預(yù)防懸料、管道產(chǎn)生等有很好的參考價(jià)值。
關(guān) 鍵 詞：爐身靜壓；高爐操作；實(shí)踐應(yīng)用
1 高爐靜壓力的引入
酒鋼1號高爐在設(shè)計(jì)過程中引入了爐身靜壓的概念，并作為重要的操作參數(shù)應(yīng)用于高爐操作過程中。經(jīng)過一年多的高爐操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，爐身靜壓在指導(dǎo)高爐操作中具有超前性，針對性及準(zhǔn)確性的優(yōu)點(diǎn)，對判斷高爐在縱橫兩個(gè)斷面上壓力與氣流變化，減少爐況大幅波動及避免爐況失常，具有重要的參考價(jià)值。高爐爐身靜壓設(shè)備分別設(shè)在高爐冷卻壁的5段銅冷卻壁（爐腹部位）、7段雙層鑲磚冷卻壁（爐身中下部）和10段單層鑲磚冷卻壁（爐身上部位）三層位置，每層分別周向均勻開4個(gè)取壓孔共計(jì)十二點(diǎn)通到爐內(nèi)取壓。此三層壓力變化分別代表高爐滴落帶，軟熔帶及塊狀帶的壓力波動。
2 爐身靜壓檢測技術(shù)的原理
爐身靜壓檢測技術(shù)的工作原理是把高爐看作是一個(gè)有壓容器，向有壓容器吹入高于爐內(nèi)壓力的氣體時(shí)，P吹與P爐之間有以下比例關(guān)系[1]：P吹-P爐=KZQ。其中，K為常量系數(shù)；Z為沿程阻力，當(dāng)吹掃管確定后，Z可以看做常量；Q為吹掃氣體流量， 如果恒流量吹掃，也可作為常量，所以KZQ是個(gè)常量，將KZQ項(xiàng)表示為△P也就是壓損。吹掃公式就成為P吹-P爐=△P，改變形式就成為：P爐=P吹-△P，公式中△P不用計(jì)算法取得，而是用停吹法取得的。關(guān)閉切斷閥時(shí)，停止吹掃，此時(shí)P吹和P爐近似相等。也就是吹掃壓力和爐內(nèi)壓力相等，取出P吹值。用停吹前的P吹值減去停吹時(shí)的P吹值即為△P值， 將△P值代入即可得出此點(diǎn)的爐內(nèi)壓力值。一般通過校靜壓值時(shí)停吹一次，停吹時(shí)間1～2s，停吹、開通吹掃等動作控制可由計(jì)算機(jī)控制自動完成。
3 爐身靜壓在高爐操作中的實(shí)際應(yīng)用
高爐爐身靜壓力的波動能夠提前表現(xiàn)出爐內(nèi)塊狀帶、軟熔帶及滴落帶的壓差和透氣性變化，為我們處理高爐異常爐況爭取了寶貴時(shí)間，能夠幫助我們減少爐況波動和異常爐況的進(jìn)一步惡化。一層靜壓即5段靜壓反映的是爐內(nèi)滴落帶的透氣性，在三層靜壓力中是最接近高爐熱風(fēng)壓力的，但其對爐內(nèi)壓力波動比熱風(fēng)壓力更靈敏；二層靜壓即7 段靜壓是對爐內(nèi)軟熔帶透氣性的反映，在高爐操作過程中其變化對爐況影響尤為重要；三層靜壓力即10段靜壓力則與原燃料強(qiáng)度有直接關(guān)系，靜壓力的波動直接反映了塊狀帶的透氣性變化，能夠有效的預(yù)防上部懸料和管道的產(chǎn)生。
3.1 防范爐況失常，判斷失常原因
通常情況下，靜壓變化反映的時(shí)間要比熱風(fēng)壓力的反映時(shí)間早2～10s，一層5段靜壓（圖1上部白線）與熱風(fēng)壓力最為接近，其對爐況熱行反映比熱風(fēng)壓力更靈敏；二層7段靜壓（圖1 中間藍(lán)色）則對爐墻渣皮脫落，爐內(nèi)軟熔帶位置變化反映明顯，它的大幅波動對爐況影響很大，對滑尺及崩料，特別是因管道而造成的懸料，可以提前2～4s預(yù)知，這就為超前防范爐況失常的發(fā)生提供了可能。三層10段靜壓（圖1下部綠線）短時(shí)間內(nèi)一般變化不大，但如果改變冶煉時(shí)間跨度，長時(shí)間來看，可以判斷出爐料強(qiáng)度的變化或裝料制度的影響。當(dāng)三層靜壓值短時(shí)間內(nèi)都有波動時(shí)，說明爐內(nèi)已經(jīng)處在危險(xiǎn)的邊緣，要及時(shí)采取措施，盡快消除造成爐況波動的因素。
3.2 判斷高爐壓力波動的準(zhǔn)確位置
由于每層爐身靜壓取值分別取自圓周四個(gè)方向壓力，從而能夠準(zhǔn)確地判斷出高爐各段周向氣流的穩(wěn)定程度，上下三層壓力變化則反映出徑向的波動，而熱風(fēng)壓力變化只能反映爐內(nèi)氣流的整體變化。氣流穩(wěn)定的主要表現(xiàn)為各點(diǎn)靜壓曲線平滑無尖峰，運(yùn)行平穩(wěn)，同層靜壓值相差不大。圖2、3顯示的是一層5段和二層7段的靜壓曲線，可以看出當(dāng)時(shí)一層5段靜壓（白線）相對平穩(wěn)，而二層7段的東南方向發(fā)生了大幅波動，說明在軟熔帶附近的西北方向透氣性變好，爐內(nèi)出現(xiàn)掉渣皮后滑尺現(xiàn)象，這為我們作下一步調(diào)整指明了方向，而單純的熱風(fēng)壓力波動是無法判斷出準(zhǔn)確位置的（實(shí)際反應(yīng)爐內(nèi)出現(xiàn)了料尺變快的現(xiàn)象此時(shí)注意爐溫及煤量變化）。
3.3 判斷管道行程
管道行程是高爐斷面某局部氣流過分發(fā)展的表現(xiàn)。按部位分類可分為上部管道行程、下部管道行程、中心管道行程、邊緣管道行程等，按形成原因又可分為爐熱、爐涼、爐料粉末多，強(qiáng)度差，布料不正確引起的管道行程。
管道行程時(shí)高爐熱風(fēng)壓力在一定范圍內(nèi)波動是正常的，但有時(shí)風(fēng)壓的波動卻預(yù)示著管道行程即將發(fā)生， 如何區(qū)別正常波動還是因管道產(chǎn)生的波動，爐身靜壓可以提供明確依據(jù)。爐況熱行時(shí)，風(fēng)壓慢爬，這時(shí)一層5段、二層7段各點(diǎn)靜壓值若同時(shí)上升，這種情況一般不會是管道行程；但是如果是某個(gè)方向的靜壓值突然冒尖，風(fēng)壓不斷下降，風(fēng)量自動增加，則預(yù)示著此方位局部管道的發(fā)生，而如果是四個(gè)方向同時(shí)急劇增加，熱風(fēng)壓力又急劇下降則有出現(xiàn)中心管道的可能。
3.4 預(yù)判懸料的發(fā)生
高爐懸料是指爐料下降停止時(shí)間超過兩批料（料尺打橫10min）以上時(shí)叫懸料。懸料分為：上懸料，下懸料，熱懸料和冷懸料，以及頑固懸料。坐料三次或三次以上未解決的懸料是頑固懸料。懸料在四小時(shí)以上稱為惡性懸料。懸料前爐況難行，風(fēng)壓突然升高，風(fēng)量減少，頂壓降低。風(fēng)壓急劇升高，風(fēng)量隨之減少，料尺打橫，已形成懸料。風(fēng)口焦炭呆滯，個(gè)別風(fēng)口有生降。料尺下降不正常，下下停停，停頓后突然塌落，停頓，10min以上時(shí)為懸料。下料速度逐漸減慢，料尺越來越寬，最后打橫。有時(shí)是料尺連續(xù)滑尺，而后打橫。一般懸料，高爐只是表現(xiàn)不接收部分風(fēng)量，嚴(yán)重懸料時(shí)不接受風(fēng)量。上部懸料為：有崩料和管道行程，風(fēng)壓梢降后突然間升高。風(fēng)口工作正常，風(fēng)口前焦炭仍活躍。坐料放風(fēng)時(shí)風(fēng)量未到零，料已下來。坐料對爐溫影響不大。下部懸料為：懸料前1～1，5h風(fēng)壓已漸升，出現(xiàn)難行和崩料。
高爐懸料前期，有時(shí)單從熱風(fēng)壓力及透氣性變化上無法作出準(zhǔn)確的判斷，這時(shí)候可能只是表現(xiàn)出風(fēng)壓和壓差的逐步升高，透氣性緩慢降低，而爐身靜壓能夠預(yù)先產(chǎn)生臺階性的升高，在懸料前則會劇烈的波動，有急劇上升的尖峰，并且能夠從靜壓波動位置判斷懸料位置。如圖4顯示的是一次高爐懸料過程， 從風(fēng)壓風(fēng)量上看懸料前風(fēng)壓只是緩慢升高，料線也基本正常，而此時(shí)的一層5段、二層7段爐身靜壓已經(jīng)大幅上升，說明在軟熔帶位置透氣性差，在沒有采取措施的情況下就會導(dǎo)致懸料事故的發(fā)生。
3.5 渣皮的脫落和軟熔帶位置變化的判斷
靜壓曲線拐點(diǎn)位置可認(rèn)為是軟熔帶根部的近似位置見圖5，爐內(nèi)操作看一層、二層靜壓變化頻繁，頻繁變動的靜壓反應(yīng)出渣皮的脫落和軟熔帶位置在不斷的變化，如果軟熔帶的頻繁變化勢必造成爐內(nèi)氣流的不穩(wěn)定，當(dāng)一層靜壓變化大時(shí)軟熔帶下移，意味著上部間接還原帶加長，煤氣利用變好，此時(shí)在操作中應(yīng)該采取減煤，如果風(fēng)量小應(yīng)該爭取風(fēng)量的措施， 當(dāng)二層靜壓變化大時(shí)軟熔帶在上移，意味著上部間接還原帶變短，煤氣利用差，此時(shí)應(yīng)該采取加煤措施，如果滑尺還應(yīng)該采取控制風(fēng)量進(jìn)行趕料線。
3.6 判斷高爐“操作爐型”
操作爐型的穩(wěn)定是高爐爐況穩(wěn)定的基礎(chǔ)。高爐縱向各部位的氣流時(shí)時(shí)刻刻都在發(fā)生變化，只是變化的幅度有大有小，小范圍小幅度的波動是正常的，是爐內(nèi)煤氣流適應(yīng)外部條件變化的自我調(diào)整，但一旦量變積累到一定程度， 必然發(fā)生質(zhì)的變化，最終體現(xiàn)在操作爐型發(fā)生變化。在某一時(shí)段內(nèi)（≤3d），爐身靜壓四點(diǎn)曲線值高低順序是固定的，不會發(fā)生變化，但隨著氣流的不斷變化，三點(diǎn)曲線值得高低排列順序有可能發(fā)生改變，只要這種改變不是短在的、頻繁的，我們就可以認(rèn)為是“操作爐型”發(fā)生了變化。如果四點(diǎn)曲線值仍然能夠保持平行運(yùn)行，爐況沒有大的波動，可以認(rèn)為是“操作爐型”的自我調(diào)整，不會對高爐爐況發(fā)生負(fù)面影響；但如果四點(diǎn)曲線值偏差越來越大， 高爐壓量關(guān)系吃緊，可以認(rèn)為“操作爐型”發(fā)生大幅度變化，氣流有偏行的可能，操作者就要通過調(diào)整上部和下部制度加以糾正。
3.7 為超前防范爐況失常提供可能
爐況各種變化通過靜壓的反應(yīng)部位及時(shí)間見表1。高爐冶煉中由于操作制度的不匹配，原燃料物理性質(zhì)的波動，入爐料稱量的誤差以及其他操作因素的變化，爐況隨時(shí)都有波動，必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)控制和調(diào)節(jié)。通常情況下，靜壓變化反映的時(shí)間要比風(fēng)壓的反映時(shí)間至少早2～10s，特別是因管道而造成的懸料，可以提前2～4min預(yù)知，這就為超前防范爐況失常的發(fā)生提供了可能，使?fàn)t況的調(diào)劑措施大幅度超前，大大提高了爐況的順行指數(shù)。
4 存在的問題
1）爐身靜壓設(shè)備能夠正常運(yùn)行的關(guān)鍵是避免取壓孔堵塞。如果N2壓力和流量不能保證，取壓孔很容易堵塞，影響正常使用，應(yīng)利用高爐休風(fēng)機(jī)會人工打開取壓孔進(jìn)行清理，直至通暢為止。
2）目前1號高爐三層爐身靜壓在取值方面與爐內(nèi)實(shí)際壓力存在一定誤差，只能通過其變化趨勢對爐內(nèi)狀況作出判斷。
3）爐身靜壓某些時(shí)候出現(xiàn)大幅波動，而高爐順行狀況并未出現(xiàn)異常，這是我們尚未分析清楚的，需要更進(jìn)一步的觀察總結(jié)。
參 考 文 獻(xiàn)：
[1] 李傳輝.應(yīng)用爐身靜壓監(jiān)測技術(shù)判斷高爐爐況[J].煉鐵，2005（5）：54-55.
[2] 謝廣安.煉鐵工藝[M].中國工人出版社，2004.