呂志敏

（河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠， 河北宣化075100）

摘要：對宣鋼1 號高爐風(fēng)溫持續(xù)降低的原因進(jìn)行了分析，通過降低煤氣含塵、采用自動燒爐技術(shù)、提高高爐富氧率、換熱器定期清灰、規(guī)范化職工操作、強(qiáng)化設(shè)備點檢等一系列措施，遏制住了風(fēng)溫持續(xù)下滑趨勢，并且風(fēng)溫水平逐步提高，為高爐長期穩(wěn)定順行和節(jié)焦降耗奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：煤氣含塵；自動燒爐；富氧率；換熱器

1 概況

宣鋼1 號2 500 m³ 高爐于2008 年3 月15 日開爐投產(chǎn)，配套3 座高溫內(nèi)燃式熱風(fēng)爐，配置矩形陶瓷燃燒器，燃料為高爐干法除塵后的煤氣，煤氣、空氣預(yù)熱采用熱管式煙氣余熱回收裝置，設(shè)計預(yù)熱后溫度大于180 ℃。熱風(fēng)爐壽命可達(dá)30 年左右，設(shè)計風(fēng)溫為1 200 ℃。熱風(fēng)爐技術(shù)參數(shù)如表1。

2 風(fēng)溫降低原因

2016 年下半年開始，宣鋼1 號高爐熱風(fēng)爐燒爐用煤氣含塵量較高，2017 年開始熱風(fēng)爐燒爐時阻力過大，吃煤氣能力下降，高爐風(fēng)溫水平持續(xù)降低，最低降至980 ℃左右，對高爐產(chǎn)量和技術(shù)指標(biāo)造成很大影響。技術(shù)人員經(jīng)過分析確認(rèn)，一致認(rèn)為是煙氣或熱風(fēng)通道堵塞，根據(jù)熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)特點來看，由于煤氣含塵升高導(dǎo)致熱風(fēng)爐格子磚堵塞、渣化嚴(yán)重，格子磚孔洞堵塞是風(fēng)溫降低的根本原因。

3 提高風(fēng)溫技術(shù)措施

為了控制持續(xù)下降的風(fēng)溫，煉鐵廠與技術(shù)中心迅速成立風(fēng)溫攻關(guān)組，定期召開風(fēng)溫攻關(guān)會，制定并實施了一系列針對性的技術(shù)與管理措施，控制了風(fēng)溫持續(xù)下滑趨勢，為穩(wěn)定高爐生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

3.1 降低煤氣含塵

通過加大對高爐煤氣除塵設(shè)備的改造與管控，煤氣含塵量由之前的9～10 mg/m³ 降低至目前的5 mg/m³ 左右，如圖1 所示，從根源上杜絕新產(chǎn)生雜質(zhì)堵塞熱風(fēng)爐格子磚。

同時隨著持續(xù)使用含塵量較低的煤氣，之前舊塵渣受到長時間氣流沖刷而脫落，在燒爐煤氣壓力不變的前提下，熱風(fēng)爐易于接受煤氣量，煤氣量由60 000 m³/h 高至80 000 m³/h，為遏制風(fēng)溫降低，提高風(fēng)溫提供了決定性條件。

3.2 應(yīng)用自動燒爐技術(shù)

原有自動燒爐程序為公司自主研發(fā)，運行之初可滿足高爐高風(fēng)溫生產(chǎn)需要，隨著設(shè)備日趨老化，原系統(tǒng)已不能滿足需求。通過應(yīng)用自動燒爐技術(shù)，實現(xiàn)對燒爐參數(shù)包括壓力、流量、溫度、閥位、殘氧等的優(yōu)化控制，從而達(dá)到提高風(fēng)溫的目的，同時也降低了工人勞動強(qiáng)度，提高安全生產(chǎn)水平，實現(xiàn)了燃燒裝置的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運行。經(jīng)聯(lián)合測試和實地運行一段時間后，得到如下結(jié)論：

1）1 號高爐3 座熱風(fēng)爐煤氣、空氣控制回路自動調(diào)整最佳空燃比均實現(xiàn)全自動優(yōu)化運行；熱風(fēng)爐整體運行工況較之前更加平穩(wěn)，極大地降低了崗位操作人員的勞動強(qiáng)度。

2）BCS 優(yōu)化控制系統(tǒng)的安全控制技術(shù)（安全聯(lián)鎖、安全限幅、智能語音報警等），能夠及時診斷及預(yù)警熱風(fēng)爐故障，保障了熱風(fēng)爐的安全穩(wěn)定運行。

3）BCS 優(yōu)化控制系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，較人工操作狀態(tài)下空燃比控制更佳；實際煤氣消耗較人工操作狀態(tài)下節(jié)省高爐煤氣3.15%^[2]。

3.3 提高高爐富氧率

隨著降焦提煤工作的深入，高爐煤比由145 kg/t提高至165 kg/t，理論燃燒溫度降低40～50 ℃，為補(bǔ)償風(fēng)口前理論燃燒溫度的下降，富氧率由4.2%提高至5.0%，可以提高風(fēng)口前理論燃燒溫度28～36 ℃，減緩風(fēng)口前理論燃燒溫度的下降幅度，高爐理論燃燒溫度保持在2 150 ℃左右。

富氧率提高后，不僅提高了高爐冶煉強(qiáng)度及煤粉燃燒率，煤氣發(fā)生量提高，煤氣熱值也得到改善，提升了熱風(fēng)爐燒爐效果，對比提高富氧率前，風(fēng)溫升高5 ℃左右。

3.4 換熱器定期清灰

熱風(fēng)爐煙氣余熱回收預(yù)熱助空氣和煤氣不僅可以回收余熱提高熱效率，也可以提高風(fēng)溫^[3]。1 號高爐采用分離式熱管換熱器系統(tǒng)，由3 臺換熱器組合而成，熱風(fēng)爐來的煙氣經(jīng)煙氣總管進(jìn)入分離式熱管換熱器的加熱段，并在其內(nèi)自然分流，分別通過煤氣側(cè)熱管加熱段和空氣側(cè)熱管加熱段，放出熱量后經(jīng)煙囪排空。煙氣放出的熱量由熱管加熱段吸收后，分別被傳送到布置在煤氣箱體和空氣箱體中熱管的冷凝段，將空氣和煤氣預(yù)熱，預(yù)熱后的煤氣和空氣送熱風(fēng)爐燃燒。

由于設(shè)備老化等原因，目前1 號高爐熱風(fēng)爐預(yù)熱后助燃空氣溫度和煤氣溫度只能保持在100 ℃以上，換熱器主要性能參數(shù)見表1。特別規(guī)定每次利用定期計劃休風(fēng)時機(jī)，對煙氣換熱器進(jìn)行清灰處理，保證助燃空氣與煤氣預(yù)熱效果。

3.5 規(guī)范化操作

在自動燒爐系統(tǒng)運行情況下，同時要求崗位工協(xié)助控制，為了規(guī)范工藝操作，制定合理的工藝操作參數(shù)：拱頂溫度不大于1 380 ℃，煙氣溫度控制在最高不超過350 ℃；換爐期間風(fēng)壓波動不大于15 kPa；燒爐煤氣壓力不小于7 kPa；空氣過剩系數(shù)在1.05 ～1.10 之間；換爐前與高爐工長，換爐次數(shù)正常情況下每天24 次，特殊情況下例外。

3.6 強(qiáng)化職工日常巡檢工作

嚴(yán)格落實設(shè)備區(qū)域包保制度及點巡檢，借助PM點檢系統(tǒng)，充分調(diào)動崗位操作人員、作業(yè)區(qū)設(shè)備管理人員、設(shè)備能源部專職設(shè)備管理人員等全面參與到設(shè)備管理中來，立足設(shè)備隱患早發(fā)現(xiàn)、早解決，在PM點檢中形成專業(yè)報警，閉環(huán)控制，消除了過去點檢靠劃勾、憑自覺的弊端，使設(shè)備管理更加精準(zhǔn)到位，全面推進(jìn)設(shè)備管理基礎(chǔ)，降低事故率，為實現(xiàn)設(shè)備穩(wěn)定運行夯實基礎(chǔ)。

3.7 穩(wěn)定高爐操作

風(fēng)溫降低后，軟融帶位置升高，高爐能耗升高，產(chǎn)量下降。低風(fēng)溫冶煉會造成風(fēng)速、鼓風(fēng)動能大幅度降低；低風(fēng)溫時邊緣氣流易發(fā)展，由于爐腹煤氣量不足，會造成中心氣流不足，風(fēng)口前的理論燃燒溫度下降，爐缸熱量降低^[4]。低風(fēng)溫對高爐操作影響很大，若高爐應(yīng)對不妥當(dāng)，可能造成爐況波動，爐況波動反過來影響煤氣量，從而造成風(fēng)溫水平的進(jìn)一步降低。

1 號高爐通過上下部制度調(diào)整，保證了低風(fēng)溫條件下高爐爐況的穩(wěn)定。

3.7.1 縮小風(fēng)口面積，采用長風(fēng)口

高爐風(fēng)溫水平降低可導(dǎo)致的高爐鼓風(fēng)動能降低，嚴(yán)重者可影響爐缸活躍度。2017 年12 月開始1號高爐風(fēng)口面積由0.330 3m² 逐漸縮小至0.326 6 m²，同時風(fēng)口長度由585 mm 全部調(diào)整為615 mm，見下頁表2。

調(diào)整后，高爐在低風(fēng)溫條件下，高爐鼓風(fēng)動能不但沒有降低，反而比之前略有提高，實現(xiàn)高爐初始煤氣流和溫度場合理分布，保證了爐缸活躍度。

3.7.2 上部裝料制度調(diào)整

合理的裝料制度既能保證順行，又能提高煤氣的有效利用。隨著風(fēng)溫下降，邊緣煤氣流發(fā)展，為保證一定的中心氣流，上部裝料制度可采用發(fā)展中心氣流、保持一定的邊緣氣流的制度，可以通過擴(kuò)大漏斗深度、縮小礦批等方法來放開中心。邊緣氣流不能過分抑制，但也不可過分發(fā)展，否則極易造成爐墻粘結(jié)，需密切關(guān)注壁體溫度和水溫差的變化，加強(qiáng)爐型管理，及時予以調(diào)整^[5]。

在下部調(diào)劑的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化上部制度，1號高爐上部布料矩陣由礦石5 環(huán)改為4 環(huán)，角差由10°調(diào)整為7°，邊緣礦石布料圈數(shù)由3.5 圈增加至4.5 圈，中心小焦角由27°縮小至25°，適當(dāng)加深了中心漏斗深度，實現(xiàn)了邊緣氣流的穩(wěn)定和中心氣流的加強(qiáng)。

4 實踐效果

通過采取一系列技術(shù)措施，遏制住了熱風(fēng)爐風(fēng)溫進(jìn)一步下降的趨勢，并且風(fēng)溫水平逐步提高，由年初的980 ℃左右提高至目前的1 020 ℃左右，為保證高爐長期穩(wěn)定順行與節(jié)焦降耗創(chuàng)造了的條件。各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)變化見表3。

5 結(jié)論

1） 燒爐用煤氣含塵高導(dǎo)致熱風(fēng)爐格子磚堵塞、渣化是宣鋼1 號高爐熱風(fēng)爐工況惡化，風(fēng)溫持續(xù)降低的直接原因，必須對煤氣含塵進(jìn)行密切監(jiān)控，防止煤氣含塵超標(biāo)長時間對熱風(fēng)爐格子磚造成損害。

2）降低煤氣含塵，不斷沖刷堵塞部位，消除格子磚孔堵塞的舊塵渣，是遏制風(fēng)溫下降，提高風(fēng)溫的基礎(chǔ)。

3）采用自動燒爐技術(shù)，可實現(xiàn)對燒爐參數(shù)包括壓力、流量、溫度、閥位、殘氧等的優(yōu)化控制，可在一定程度上提高風(fēng)溫。

參考文獻(xiàn)

[1] 李學(xué)斌，陳征征.邯寶2 號高爐低風(fēng)溫原因分析及應(yīng)對實踐[J].山西冶金，2017（1）：46-47．

[2] 李育峰.宣鋼2 號高爐降低煤氣消耗的實踐[J].冶金動力，2018（12）：21-22．

[3] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2005.

[4] 尹憲偉，李曉慧.寧鋼2 號高爐低風(fēng)溫生產(chǎn)實踐[J].山西冶金，2015（4）：78-79.

[5] 龐江，王斌，張利波.宣鋼2 號高爐低風(fēng)溫操作技術(shù)研究[C]//2018 年全國高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會論文集，2018：368-373.