魯 儉，李 鑠

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司 煉鐵部，河北 唐山 063200)

摘要: 高爐冷氣流是爐況異常的重要特征。高爐一旦出現(xiàn)冷氣流，未及時妥善調(diào)整，冷氣流長期不能消除，將會給高爐帶來頻繁崩料、頑固性懸料、高爐結(jié)瘤等惡性事故。針對首鋼京唐公司 1#高爐冷氣流處理案例，從高爐冷氣流形成、冷氣流的危害、冷氣流的處理等進(jìn)行了分析與總結(jié)，提出了處理高爐冷氣流的調(diào)整思路和應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞: 高爐;冷氣流;處理

0 引言

2017 年 5 月 23 日首鋼京唐公司 1#高爐計劃休風(fēng)檢修 16 h，停風(fēng)后發(fā)現(xiàn) N1 皮帶前驅(qū)動滾筒壞，更換時間長，送風(fēng)推遲至 24 日 05:35，累計休風(fēng) 21 h53 min。24 日送風(fēng)后，N1 皮帶連續(xù)跑偏并多次停機(jī)處理，造成深尺。24 日 13:25 ～ 13:49 上料系統(tǒng)皮帶及振動篩掉電停機(jī)，無法正常上料，期間高爐減風(fēng)最低至 5 450 m³ /min，停氧，料線深至 3.46 m，爐內(nèi)附加 1 批焦炭適應(yīng)。在后期復(fù)風(fēng)過程中，由于對爐況判斷和操作上的失誤，造成爐溫持續(xù)下行，出現(xiàn)冷氣流現(xiàn)象，塌料、管道頻繁，氣流無法控制^［1］。在采取減風(fēng)、減氧、加附加焦無效的情況下被迫退負(fù)荷適應(yīng)，直至爐內(nèi)輕負(fù)荷料下達(dá)，爐溫恢復(fù)正常后才消除冷氣流，爐況恢復(fù)正常。

1 爐況波動前生產(chǎn)狀態(tài)

1． 1 休風(fēng)檢修前生產(chǎn)狀態(tài)

檢修前，高爐順行狀態(tài)良好，爐內(nèi)關(guān)系平穩(wěn)，頂溫料尺工作好，停風(fēng)前 8 h 主要冶煉技術(shù)參數(shù):風(fēng)量8397 Nm³ /min，透氣性指數(shù) 4413，風(fēng)溫 1251 ℃，燃料比 500 kg /t，綜合負(fù)荷 3.19，富氧率 6.53%。主要裝料參數(shù):礦批 171 t，焦炭干基 29. 9 t，負(fù)荷5.72，配落地焦10%，布料制度 O{2⁵3⁶4⁷5³}和 C{1⁶2³3²4²5²6¹7¹8³}。停風(fēng)前爐溫水平0.42%、鐵溫1 520 ℃、爐渣(Al₂O₃) =14.8%，(MgO) =14.8%，Ｒ₂ =1.16。

1． 2 復(fù)風(fēng)過程

休風(fēng)前 8 h 負(fù)荷退至 5.36，并加入 4 整批附加焦，全爐焦炭負(fù)荷 4.79，焦比 330 kg /t。24 日 05:35開始送風(fēng)，初始透氣性指數(shù) 4 360。逐步加風(fēng)至3 150 Nm³ /min，料尺開始自由活動，透氣性指數(shù)回頭。風(fēng)量加至 5450 Nm³ /min 時，開始噴煤30 t/h;風(fēng)量加至 7300 Nm³ /min 時，開始富氧 2%;13:05風(fēng)量加至 8 000 Nm³ /min(時間約為 7.5 h)，富氧率3.5%;16 批減焦炭 1 t/p，負(fù)荷從 5.36 加到 5.53 。從整個恢復(fù)進(jìn)程看，料尺活動正常，爐內(nèi)壓差關(guān)系平穩(wěn)，氣流穩(wěn)定，回風(fēng)順利，首次鐵爐溫 0.56%，鐵溫1 420 ℃。

2 冷氣流形成經(jīng)過

24 日 13:25，由于上料系統(tǒng)掉電無法上料，被迫減風(fēng)(最低至 5450 m³ /min)，停氧(富氧由3. 5%減至0)，煤粉由 70 t/h 減至 45 t/h，料線最深 3.46 m(正常料線 1.3 m)，受影響時間約 1 h。故障解除后，趕料線到正常，爐內(nèi)附加 1 批焦炭適應(yīng)。高爐快速回風(fēng)回氧，17: 00 風(fēng)量恢復(fù)到 8 100 m³ /min，富氧4.7%;18:00 富氧 5.3%，壓量關(guān)系變緊;到 18:20爐內(nèi)出管道，減富氧至 3.5%;至 23: 00 風(fēng)量平衡至8 300 m³ /min，富氧 4.6%。期間由于設(shè)備故障造成深尺熱量損失、同時也耽誤了復(fù)風(fēng)進(jìn)度，綜合負(fù)荷偏離正常值比較多，出管道也加劇了熱量損失，爐溫水平持續(xù)走低。

25 日00:25，沖渣系統(tǒng)1－1B 皮帶故障，4#攪籠下料口堵死，高爐 4#出鐵口于 00:26 被迫堵口處理故障，3:30 恢復(fù)正常出鐵，對爐內(nèi)造成一定影響，出現(xiàn)憋風(fēng)現(xiàn)象。1:00 以后爐內(nèi)指數(shù)下降，吃風(fēng)能力變差，于 2:40 停富氧，4:00 出管道，爐溫持續(xù)下行，處于嚴(yán)重虧熱狀態(tài)。在此期間，于 19 批加焦炭 1 t/p，負(fù)荷退至 5. 36，40 批加焦炭 1 t/p，礦批減 5 t/p，負(fù)荷退至 5.05，但為時已晚，冷氣流已形成，煤氣流不穩(wěn)，伴隨滑尺、塌料、管道行程，爐內(nèi)被迫減風(fēng)、加集中焦等措施來恢復(fù)爐況。

3 冷氣流的特征

25 日白班接班以后爐溫水平持續(xù)下行到 0.1%以下，物理熱最低 1 409 ℃，大量涼渣鐵聚集于軟熔帶，堵塞焦窗煤氣通道，煤氣向中心滲透困難，邊緣氣流不穩(wěn)定，連續(xù)崩塌料、管道，透氣性指數(shù)劇烈波動，頂溫、頂壓冒尖多(見圖1)，爐身靜壓力波動大^［2］，爐腹及爐腰段銅冷卻壁溫度持續(xù)下行，軟水溫差波動大(見圖2)，爐內(nèi)接受風(fēng)量困難，煤氣不穩(wěn)定、煤氣利用率低，造成爐溫進(jìn)一步下滑。

4 治理過程

25 日爐溫持續(xù)下行，出現(xiàn)冷氣流現(xiàn)象，爐內(nèi)適當(dāng)減小風(fēng)量，風(fēng)溫從 1 140 ℃逐步提高到 1 200 ℃，冷氣流無法消除;于 11:20 停止富氧，第 40 批扒 5 t礦批，加入 1 t/p 焦炭，負(fù)荷由 5.36 退到 5.05，但效果不明顯，期間料尺工作差，多次出管道，透氣性指數(shù)上下劇烈波動。到 25 日 13: 00 風(fēng)量減到 6 500m³ /min(圖 3)，仍然無法穩(wěn)定住氣流，煤氣利用率由平均 49% 下降到 46%，爐溫［Si］= 0.03%，［S］=0.2%。爐內(nèi)嚴(yán)重虧熱，渣鐵粘稠，爐外出渣鐵困難，爐渣從渣溝兩側(cè)溢出，鐵口出鐵過程中被涼渣自動糊死。爐前工用河沙加高渣溝兩側(cè)，防止?fàn)t渣溢出，并縮短出鐵間隔，及時把爐內(nèi)涼渣鐵排出。為了改善渣鐵流動性，于 49 批加螢石 1 t/p，同時于 59批扒 16 t/p 礦，負(fù)荷退到 4.56，進(jìn)一步穩(wěn)定煤氣。但輕負(fù)荷料未下達(dá)爐缸前，爐內(nèi)冷氣流無法消除，爐溫仍無回頭趨勢，被迫減風(fēng)控制煤氣流，至 22:00 風(fēng)量已減至 3 800 m³ /min^［3］。

26 日發(fā)現(xiàn)退負(fù)荷效果不明顯，爐內(nèi)氣流仍無法控制，管道、塌料頻繁，料尺工作差，爐溫低，開始加集中焦處理爐況。分別于第 5 批料附加 2 批焦炭，第 10 批開始每隔 5 批附加 1 整批焦炭，實際焦炭負(fù)荷 3. 8，隨著附加焦的逐步作用，爐內(nèi)關(guān)系明顯見好，管道、塌料現(xiàn)象減少，料尺工作好轉(zhuǎn)，爐溫逐漸上行，爐缸工作狀態(tài)好轉(zhuǎn)。爐內(nèi)開始向上逐步平衡風(fēng)量，至 26 日 23:00，風(fēng)量已平衡到 6 900 m³ /min，透氣性指數(shù) 4 000，風(fēng)溫1 000 ℃，爐溫0.42%，鐵水物理熱 1 524 ℃(圖 4)，爐內(nèi)冷氣流基本已消除，軟熔帶煤氣分布恢復(fù)正常，爐缸熱制度達(dá)到正常水平。于27 日38 批開始取消附加焦，每批焦炭從 32. 9 t/p增加到35.9 t/p，負(fù)荷為 4.16;60 批焦炭從 35. 9 t/p降到34.9 t/p，礦批150 t/p 增至155 t/p，負(fù)荷 4.56，爐內(nèi)關(guān)系平穩(wěn)，料尺工作好;至27日13: 00，風(fēng)量8200 m³ /min，透氣性指數(shù)4 190，富氧率 2%，風(fēng)溫1 135 ℃，爐內(nèi)關(guān)系平穩(wěn)，爐況基本恢復(fù)正常，操作參數(shù)見圖 5。

5 冷氣流產(chǎn)生原因分析

分析此次爐況的波動，主要原因是計劃檢修送風(fēng)恢復(fù)過程中多次爐外設(shè)備故障影響了復(fù)風(fēng)過程，爐溫持續(xù)下滑，但未引起技術(shù)人員的足夠重視，采取手段不及時和果斷，造成冷氣流事故。形成爐內(nèi)冷氣流有以下原因:

(1)23 日計劃檢修 16 h，但檢修拖期，實際檢修21 h 53 min，對爐內(nèi)熱損失造成一定影響。送風(fēng)后應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)加焦炭，但實際未增加。

(2)24 日 13:25 在復(fù)風(fēng)過程中上料系統(tǒng)掉電造成無法上料，被迫減風(fēng)(最低至5450 m³ /min)，停氧(富氧由 3.5% 減至 0)，煤粉由 70 t/h 減至 45 t/h，料線最深 3.46 m(正常料線 1.3 m)，受影響時間約1 h。這次事故造成爐內(nèi)熱損失比較大，在爐缸熱制度儲備不足的情況下，應(yīng)及時減輕爐料焦炭負(fù)荷，適當(dāng)補(bǔ)加凈焦來補(bǔ)充爐內(nèi)損失的熱量，但實際爐內(nèi)只附加了 1 批焦炭來適應(yīng)。在設(shè)備故障之前 13:05于 16 批減焦炭 1 t/p，負(fù)荷由 5.36 加到 5.5 是造成后續(xù)爐溫大幅下降的根本原因。

(3) 設(shè)備故障消除以后，爐內(nèi)恢復(fù)進(jìn)程過快，未足夠重視爐溫的持續(xù)下降以及爐內(nèi)煤氣的接受能力，17:0風(fēng)量加到 8100 m³/min，富氧 4.7%，18:00富氧 5.3%。由于爐內(nèi)熱損失大，渣鐵粘稠，爐內(nèi)軟熔帶和爐缸死焦堆透氣、透液性差，壓量關(guān)系變緊，到 18:20 爐內(nèi)出管道，加劇了爐內(nèi)的熱損失。

6 經(jīng)驗與教訓(xùn)

通過對此次高爐冷氣流的形成原因和處理過程進(jìn)行總結(jié)和分析，得出以下經(jīng)驗與教訓(xùn)。

(1) 在計劃檢修拖期和復(fù)風(fēng)過程中，由于設(shè)備故障造成慢風(fēng)、減風(fēng)、減煤時，對爐內(nèi)的熱損失是非常大的。同時由于檢修停爐，爐缸熱儲備不足，容易造成冷氣流和爐涼事故發(fā)生，需成倍的補(bǔ)足焦炭來補(bǔ)充爐內(nèi)熱量損失。

(2) 在復(fù)風(fēng)過程中大幅減風(fēng)、減氧或二次停風(fēng)會對爐內(nèi)軟熔帶的形狀帶來很大的影響，從而影響煤氣二次分布，爐內(nèi)熱制度失衡后極易造成煤氣流不穩(wěn)定，管道或塌料頻繁。二次復(fù)風(fēng)過程中在補(bǔ)充焦炭的同時，需減緩加風(fēng)節(jié)奏，停止富氧，待輕料下達(dá)爐腹后，爐溫回到正常水平方可加快復(fù)風(fēng)節(jié)奏。

(3) 發(fā)生冷氣流事故后必須停氧，大幅減風(fēng)到控制住氣流為止。在減風(fēng)的同時適當(dāng)減輕焦炭負(fù)荷。采用加集中焦的方式來恢復(fù)爐內(nèi)熱制度，爐外縮短出鐵間隔時間，盡量多排出爐內(nèi)涼渣鐵，待爐內(nèi)熱制度正常后方可加風(fēng)。

(4) 在減風(fēng)難以控制煤氣流或難行時，需要大幅調(diào)整焦炭負(fù)荷，并調(diào)整裝料制度等措施處理爐況。