趙東明，李建軍，曾宇，佟敏英，劉德輝

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧鞍山114021）

摘要： 鞍鋼4 號高爐停爐大修更換爐缸耐材后，高爐出現(xiàn)爐墻結(jié)厚現(xiàn)象。通過對爐墻結(jié)厚原因進行分析，采取了加強原料質(zhì)量管理、降低冷卻強度和調(diào)整裝料制度等措施，爐墻結(jié)厚得到有效處理，高爐爐況恢復正常。

關(guān)鍵詞： 高爐；爐墻結(jié)厚；裝料制度；熱負荷

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠4 號高爐（2580 m³） 設有4 個鐵口、30 個風口， 采用新型PW 串罐式無料鐘爐頂布料設備， 爐底爐缸采用碳磚與陶瓷杯相結(jié)合的復合結(jié)構(gòu)，冷卻系統(tǒng)采用除鹽水密閉循環(huán)系統(tǒng)、全冷卻壁結(jié)構(gòu)（爐腹、爐腰、爐身下部區(qū)域6～9 段采用銅冷卻壁），沖渣工藝為冷茵芭工藝，除塵采用干法煤氣除塵系統(tǒng)。4 號高爐于2015 年6 月15 日停爐大修更換爐缸耐材，2015 年8 月22 日點火送風，開爐后順利達產(chǎn)，燃料消耗水平較低。但由于原燃料條件變化和操作等原因，2016 年10 月爐身下部出現(xiàn)爐墻結(jié)厚現(xiàn)象。通過對爐墻結(jié)厚原因進行分析，并采取相應措施，爐墻結(jié)厚得到有效處理，高爐爐況明顯好轉(zhuǎn)。

1 爐墻結(jié)厚的現(xiàn)象

爐墻結(jié)厚主要表現(xiàn)是爐身熱負荷明顯下降。表1 為2016 年4 號高爐爐墻結(jié)厚前后的技術(shù)指標。從表1 中可以看出，2016 年9 月至10 月，爐身熱負荷由58 497 MJ/h 下降為40 529 MJ/h，7～9 段銅冷卻壁體溫度平均下降7 ℃，6 段銅冷卻壁體溫度下降4 ℃。隨著生產(chǎn)進行，高爐爐況順行變差，風壓穩(wěn)定性變差，崩滑料時有發(fā)生，高爐燃料消耗上升， 結(jié)合爐身熱負荷和銅冷卻壁溫度的變化趨勢，可以看出2016 年10 月高爐發(fā)生爐墻結(jié)厚。

2 爐墻結(jié)厚原因分析

2.1 入爐原料質(zhì)量

鞍鋼4 號高爐入爐燒結(jié)礦以鞍鋼礦山集團東燒廠所產(chǎn)燒結(jié)礦為主，由火車運輸至礦槽；有時輔以廠內(nèi)落地燒結(jié)礦，由汽車運輸至礦槽。由于燒結(jié)礦露天運輸和儲存，下雨會淋濕燒結(jié)礦，導致燒結(jié)礦受潮，粉末會粘附在大粒燒結(jié)礦表面入爐，使高爐入爐粉末增多。2016 年4 號高爐所用燒結(jié)礦<5 mm 粒級含量和返礦率見圖1。由圖1 可以看出，2016 年4 號高爐所用燒結(jié)礦<5 mm 粒級含量呈上升趨勢，高爐返礦率呈下降趨勢。由于高爐采取發(fā)展中心、抑制邊緣的裝料制度，邊緣氣流受到抑制，造成入爐粉末在邊緣富集，邊緣自動加重，爐墻結(jié)厚。

2.2 冷卻強度

近些年高爐生產(chǎn)普遍通過加大冷卻水量以增強冷卻強度， 但這種方式在邊緣氣流受到抑制的情況下會加劇爐墻結(jié)厚。2016 年4 號高爐爐身冷卻系統(tǒng)參數(shù)見表2。由表2 可以看出，1~10 月冷卻水量保持在4 800 m³/h 水平，冷卻強度偏大，由于出現(xiàn)爐墻結(jié)厚，11 月開始減少爐身冷卻水量，降低冷卻強度； 冷卻水進水溫度平均33.5 ℃， 比較穩(wěn)定；1~9 月冷卻水溫差總體穩(wěn)定，平均2.80 ℃，9 月末冷卻水溫差開始持續(xù)下降，10 月平均冷卻水溫差2.00 ℃， 10 月中旬水溫差最低降至1.20 ℃，說明爐墻結(jié)厚已經(jīng)形成。

2.3 裝料制度

鞍鋼4 號高爐裝料制度的操作理念為發(fā)展中心、抑制邊緣，但過分抑制邊緣容易發(fā)生爐墻結(jié)厚甚至結(jié)瘤現(xiàn)象。2016 年4 號高爐中心焦炭比例和邊緣礦焦比（邊緣礦與焦炭份額比）見圖2。

由圖2 可以看出， 中心焦炭比例在1~8 月低于30%、9 月開始逐漸增加超過30%，邊緣礦焦比8 月開始逐漸增大。2016 年9 月中旬裝料制度，中心焦炭比例30%，邊緣礦焦比2.96；10 月上旬裝料制度中心焦炭比例33%， 邊緣礦焦比3.09； 10 月中旬裝料制度中心焦炭比例35%，邊緣礦焦比3.15。中心焦炭比例和邊緣礦焦比例逐漸增大，中心氣流過分發(fā)展、邊緣氣流不足，邊緣較重，煤氣供給爐墻的熱量不足，使軟熔帶附近的半熔爐料黏到爐墻上，形成爐墻結(jié)厚。

2016 年4 號高爐爐喉溫度見圖3，10 月爐喉溫度下降，說明邊緣氣流不足，高爐發(fā)生爐墻結(jié)厚。

3 爐墻結(jié)厚的處理

3.1 加強原料質(zhì)量管理

針對高爐入爐粉末增多的情況， 嚴格控制燒結(jié)礦<5 mm 粒級含量， 要求燒結(jié)礦<5 mm 粒級含量≤5%，廠內(nèi)落地燒結(jié)礦篩分后才可供給高爐使用；同時加強對高爐槽下燒結(jié)礦振動篩的檢查，東燒返礦率控制在11%~12%范圍，返礦率出現(xiàn)異常時，要及時查找原因，保證入爐燒結(jié)礦質(zhì)量。

3.2 降低冷卻強度

2016 年11 月16 日開始降低爐身冷卻水量，由4 800 m³/h 降至3 600 m³/h，冷卻強度降低。經(jīng)過實踐發(fā)現(xiàn)，4 號高爐爐身冷卻水量為4 000～4 300 m³/h、爐身冷卻水溫差為3～4 ℃時冷卻強度適宜， 爐身熱負荷宜控制在60 000～80 000 MJ/h范圍。熱負荷低于下限時，邊緣氣流弱、有結(jié)厚傾向，應疏松邊緣；熱負荷高于上限時，邊緣氣流盛，應抑制邊緣，防止燒壞冷卻設備。

3.3 調(diào)整裝料制度

2016 年10 月，在爐墻結(jié)厚初期，高爐出現(xiàn)燃料消耗增加、順行變差的情況，由于對爐墻結(jié)厚重視不夠，僅在11 月中旬采取發(fā)展邊緣、抑制中心的措施，裝料制度下旬又恢復發(fā)展中心、抑制邊緣的操作，中心焦炭比例最高時達到40%，裝料制度12 月爐況進一步惡化，爐墻結(jié)厚嚴重，高爐重新采取疏松邊緣、適當抑制中心的裝料制度，爐況逐漸好轉(zhuǎn)，至2017 年3 月爐況基本恢復正常。

2017 年6 月開始采取逐漸抑制中心、發(fā)展邊緣的操作制度， 燒結(jié)礦由6 環(huán)位布料改為5 環(huán)位布料，裝料制度中心焦炭比例逐漸減少，邊緣礦焦比逐漸降低。對熱負荷與中心焦炭比例、邊緣礦焦比進行線性回歸分析，熱負荷與中心焦炭比例的關(guān)系見圖4，熱負荷與邊緣礦焦比的關(guān)系見圖5。

由圖4、5 可以看出， 熱負荷與中心焦炭比例的關(guān)系不明顯， 而熱負荷與邊緣礦焦比的關(guān)系顯著， 且邊緣礦焦比低于2.0 時， 熱負荷不低于60 000 MJ/h， 可同時保持熱負荷和銅冷卻壁溫度在適宜范圍內(nèi)。因此高爐裝料制度調(diào)整時，宜控制邊緣礦焦比不超過2.0。

4 處理效果

通過加強原燃料質(zhì)量管理， 減少爐身冷卻水量， 降低冷卻強度并調(diào)整裝料制度，2017 年3 月4 號高爐爐況恢復正常，高爐順行良好，高爐熱負荷調(diào)整到60 000～80 000 MJ/h 的適宜范圍， 銅冷卻壁溫度在50～60 ℃的適宜區(qū)間。2016 年1 月至2017 年11 月4 號高爐銅冷卻壁溫度見圖6。

5 結(jié)論

（1） 原料質(zhì)量變差、入爐粉末增多是本次4 號高爐爐墻結(jié)厚的誘因，而冷卻制度和裝料制度不合理、調(diào)整不及時是造成4 號高爐爐墻結(jié)厚的主要原因。

（2） 加強燒結(jié)礦質(zhì)量管理，控制燒結(jié)礦<5 mm粒級含量≤5%、東燒返礦率在11%~12%范圍，保證燒結(jié)礦質(zhì)量。

（3） 加強操作爐型管控， 建立爐身冷卻水溫差和銅冷卻壁溫度的預警機制， 按照爐身冷卻水溫差3～4 ℃、爐身熱負荷60 000～80 000 MJ/h、銅冷卻壁溫度50～60 ℃的標準進行管理， 發(fā)現(xiàn)異常及時采取有效措施。

（4） 提高對爐墻結(jié)厚的認識，當爐墻結(jié)厚、爐況順行變差時，及時調(diào)整高爐裝料制度，采取抑制中心、疏松邊緣的裝料制度，且裝料制度調(diào)整時邊緣礦焦比不宜超過2.0。