尤 石，曹 海，陶 華，趙淑文
(馬鋼股份公司煉鐵總廠 安徽馬鞍山 243002)
摘 要: 對(duì)馬鋼 2 號(hào)高爐爐況波動(dòng)的原因和處理進(jìn)行了總結(jié)。2 號(hào)高爐投產(chǎn)不久，也就是 2018 年 2 月中下旬爐況出現(xiàn)波動(dòng)，從高爐上下部制度、焦炭的庫存和質(zhì)量等方面進(jìn)行分析，并根據(jù)爐況波動(dòng)不同的階段采取相應(yīng)措施，避免了爐況失常，實(shí)現(xiàn)爐況根本性的好轉(zhuǎn)，產(chǎn)量大幅度提高，取得較好效果。
關(guān)鍵詞: 高爐； 爐況處理；焦炭；恢復(fù)
馬鋼 22 500 m3高爐 2018 年 1 月下旬受雨雪冰凍天氣的影響，臨渙定制焦運(yùn)輸受阻，庫存不斷下降至預(yù)警狀態(tài)，高爐逐步控氧至 5 000 m3/h，負(fù)荷退至 4． 40，產(chǎn)能由 6 300 t /d 下滑至 5 800 t /d。
2 月初隨著臨渙定制焦庫存的緩解，高爐開始逐步強(qiáng)化，氧量恢復(fù)至 11 000 m3/h，產(chǎn)能上升至 6000 t /d 以上; 中旬臨渙定制焦炭質(zhì)量下滑，灰分和硫頻繁超標(biāo)，隨后爐況急劇下滑，高爐不易接受風(fēng)量，風(fēng)量萎縮至4 200 m3/min，負(fù)荷退守至4． 20，維持氧量 8 000 m3/h，高爐產(chǎn)能在 5 500 t /d － 5 700t /d。
1 爐況波動(dòng)原因
自從 2017 年 10 月 10 日開爐以來，高爐操作制度不匹配，鼓風(fēng)動(dòng)能不足，爐況穩(wěn)定性差，隨后2018 年 1 － 2 月受到臨渙定制焦庫存和質(zhì)量的雙重打擊，高爐出現(xiàn)波動(dòng)，具體原因如下:
下部制度不合理。自去年 10 月 10 日開爐以來，高爐一味追求產(chǎn)能，高富氧，氧量最高時(shí)達(dá)到13 000 m3/h，風(fēng)量一直維持 4 600 m3 /min 左右，鼓風(fēng)動(dòng)能偏低( 見圖 1) ，導(dǎo)致爐缸中心死料柱肥大，致使?fàn)t缸中心透氣性、透液性變差。進(jìn)入 2018 年1 月，爐缸狀況下滑較為明顯，體現(xiàn)在爐缸脫硫能力下降，1 － 2 月有 4 次硫出格。
上部制度不合理。開爐后高爐一直采用礦焦大角度壓制邊緣的布料模式，頂溫時(shí)常存在拉升現(xiàn)象。10 月 31 日檢修后勘察料面，料面平臺(tái)窄，只有 0． 8 m 左右，嘗試將布料角度整體向中心推移，爐況穩(wěn)定性變差，加減風(fēng)較為頻繁，產(chǎn)能下滑，隨后布料制度上進(jìn)行回調(diào); 12 月 21 日檢修再次勘察料面，料面幾乎沒有平臺(tái)，后續(xù)布料制度又做了大量嘗試，都以失敗而告竣( 見圖 2) 。
高爐限產(chǎn)。2018 年 1 月下旬，爐況出現(xiàn)下滑，氣流穩(wěn)定性差，退負(fù)荷至 4． 56，26 日因臨渙定制焦庫存預(yù)警，開始逐步限氧至 5 000 m3 /min，高爐同時(shí)退負(fù)荷至 4． 40。期間，高爐嘗試使用大風(fēng)量維持下部送風(fēng)參數(shù)在合理范圍，但效果不理想，爐內(nèi)表現(xiàn)風(fēng)壓波動(dòng)大，偏尺滑料較為明顯。
臨渙定制焦質(zhì)量劣化。2018 年 1 月份下旬開始，臨渙定制炭質(zhì)量明顯劣化，焦炭灰分、硫分出現(xiàn)明顯升高，連續(xù)出現(xiàn)不合格批次。1 月 24 日灰分超標(biāo)，2 月 16 － 24 日灰分持續(xù)超標(biāo)( 見圖 3) ; 1 月29 日 － 2 月 3 日硫持續(xù)超標(biāo)，2 月 21 日 － 3 月 8 日硫頻繁超標(biāo)( 見圖 4) ，隨后 2 月下旬爐況下滑，風(fēng)量逐步萎縮至 4 200 － 4 300 m3/min。
強(qiáng)化冶煉進(jìn)程過快。高爐自 2 月 7 日開始氧量由 5 000 m3/h 逐步加至 9 000 m3/h，但高爐的產(chǎn)能沒有上升，高爐減風(fēng)較為頻繁，布料制度上將礦焦平臺(tái)整體外抬，礦石寬度由 7． 5°縮至 7°，并退負(fù)荷 0． 1 至 4． 42。14 日爐況出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，負(fù)荷回歸至4． 50，高爐產(chǎn)能也上升至 6 000 t /d 以上。隨著高爐進(jìn)一步強(qiáng)化，氧量加至 11 000 m3/h，負(fù)荷加至4． 60，產(chǎn)能反而下降，風(fēng)量萎縮，先后退負(fù)荷，調(diào)料制保風(fēng)量，但效果不理想。
2 爐況波動(dòng)處理措施
此次爐況波動(dòng)的原因認(rèn)識(shí)大家看法是一致的。在爐況處理上，慮到是爐缸中心堆積問題，風(fēng)口又沒有出現(xiàn)燒損，改變以往的堵風(fēng)口的操作模式，想通過上部料制的調(diào)整，同時(shí)改善焦炭質(zhì)量、渣系、強(qiáng)化爐前出鐵等措施，但效果不佳，最終休風(fēng)堵風(fēng)口，維持合適的鼓風(fēng)動(dòng)能來恢復(fù)爐況。根據(jù)爐況波動(dòng)和恢復(fù)的進(jìn)程，大體可以分為三個(gè)階段:
2． 1 第一階段: 爐況下滑階段處理措施( 2 月 18 日 －2 月 28 日)
布調(diào)整料制度。針對(duì)兩道氣流不暢，不管采取壓制邊緣還是疏松邊緣保高爐風(fēng)量，但爐況下滑的局面沒有改觀，至 2 月 28 日風(fēng)量下滑至4 200 m3/min。
調(diào)整負(fù)荷。根據(jù)爐況下滑的程度，將全焦負(fù)荷由 4． 59 逐步退至 4． 20，但氣流穩(wěn)定性依然較差，墻體溫度波動(dòng)大，爐內(nèi)主要體現(xiàn)在風(fēng)壓波動(dòng)，加減風(fēng)較為頻繁，爐溫可控性差，不易平衡。調(diào)整渣系。爐芯溫度自去年 11 月 26 日創(chuàng)開爐新高以來，爐芯溫度不斷下滑( 見圖 5) ，說明爐缸中心死料柱透液性在變差，可能存在中心堆積。為此，通過降低核料爐渣堿度使得實(shí)際爐渣堿度維持在合理水平，來改善爐缸渣鐵的流動(dòng)性。22 日、24 日、27 日各降核料堿度 0． 01，核料堿度由 1． 16降至 1． 13。
改善中心焦炭粒度。［1］加入中心的焦炭，由于參加氣化反應(yīng)很少，達(dá)到爐缸后強(qiáng)度仍然較好，應(yīng)該使用大粒度焦炭來改善死料柱的透氣性和透液性。為此，28 日更換 5B 篩網(wǎng)，將 5B 篩網(wǎng) Φ22 mm擴(kuò)大為 Φ25 mm。
強(qiáng)化爐前出鐵。為了保證渣鐵及時(shí)出凈，不因渣鐵影響到爐內(nèi)操作，規(guī)范爐前出鐵，將開口間隔控制在 10 min 左右，來渣時(shí)間控制在 30 min 以內(nèi)，出鐵時(shí)間控制在 2h 左右，并根據(jù)出鐵時(shí)間的長短調(diào)整鉆桿直徑，來渣時(shí)間超過 30 min 打開另外一個(gè)鐵口重疊。
2． 2 第二階段: 爐況艱難維持階段處理措施( 3 月1 日 －3 月 12 日)
構(gòu)建“平臺(tái) + 漏斗”模式。［2］根據(jù)第一個(gè)階段布料制度的調(diào)整分析認(rèn)為，風(fēng)量上不去的原因是方溜槽料流區(qū)間窄，礦石 4 個(gè)檔位不夠，需增加一個(gè)檔位，兩檔位之間應(yīng)該是等面積的關(guān)系，這樣有利于平臺(tái)規(guī)整，減少礦石和焦炭的滾動(dòng)，對(duì)兩道氣流的穩(wěn)定是有好處的，自 3 月 1 日開始，將布料平臺(tái)礦石和焦炭增加一個(gè)檔位，依據(jù)邊緣流和墻體溫度的反應(yīng)情況進(jìn)行微調(diào)，但風(fēng)量上不去，維持在現(xiàn)有的水平。6 日認(rèn)為之前搭建焦與礦平臺(tái)有所差距， 30°焦盡量靠平臺(tái)，礦的圈數(shù)較多，重新調(diào)整布料平臺(tái)，之后也進(jìn)行了微調(diào)，但結(jié)果依然不理想，風(fēng)量維持在原有水平，沒有突破。
改善靠中心焦炭粒度。面對(duì)臨渙定制焦比自產(chǎn)干熄焦質(zhì)量差的特點(diǎn)，繼續(xù)改善靠中心焦炭粒度來彌補(bǔ)質(zhì)量缺陷，有利于中心氣流更加穩(wěn)定。5 日又 更 換 6B 篩 網(wǎng)，將 6B 篩 網(wǎng) Φ22 mm 擴(kuò) 大 為Φ25 mm。
制定操作方針。為了避免個(gè)人經(jīng)驗(yàn)的不足，隨意操作，每天早晚技術(shù)組人員討論，根據(jù)討論的結(jié)果來制定操作制度，當(dāng)班跟班人員依據(jù)操作制度來操作，確保高爐操作合理化、規(guī)范化。
強(qiáng)化爐溫管理。爐溫的穩(wěn)定是處理爐缸的關(guān)鍵。爐溫低于 0． 40% 時(shí)，要采取增熱措施; 爐溫連續(xù)兩罐低于 0． 30% 時(shí)，要考慮減風(fēng)過渡，必要時(shí)加輕料 0． 3 t /ch，確保爐缸熱量充足。
2． 3 第三階段: 爐況恢復(fù)階段處理措施( 3 月 13 日－4 月 5 日)
堵風(fēng)口操作。只靠上部料制調(diào)節(jié)效果不理想，決定調(diào)整下部送風(fēng)制度，于是 12 日休風(fēng)堵 3#、9#、14#、26#共 4 個(gè)風(fēng)口，將風(fēng)量加至 4 200 m3/min，氧恢復(fù)至 8 000 m3/h，在風(fēng)量能夠穩(wěn)定在目標(biāo)風(fēng)量后，按照實(shí)際風(fēng)速 260 － 270 m /s，動(dòng)能 ＞ 120 kj /s決定開風(fēng)口的速度。12 日 － 13 日先后開 3#、14#風(fēng)口，風(fēng)量加至 4 450 － 4 500 m3/min，高爐產(chǎn)能也上升至 5 800 t /d 左右。隨著爐況的好轉(zhuǎn)，19 日開9#風(fēng)口、22 日開 26#風(fēng)口，風(fēng)量也回歸至目標(biāo)風(fēng)量 4650 － 4 700 m3/min，23 日高爐產(chǎn)能達(dá)到 6 008 t /d，完成初步目標(biāo)。
縮小風(fēng)口面積。自開爐以來風(fēng)口面積過大，全開風(fēng)口鼓風(fēng)動(dòng)能低于 110 kj /s，現(xiàn)有的風(fēng)量與風(fēng)口面積不相適應(yīng)，4 月 3 日利用檢修機(jī)會(huì)將 13#、18#、25#、30#風(fēng)口直徑 120 mm 縮小為 110 mm，使得風(fēng)口面積由 0． 3394 m2縮小為 0． 3321 m2，確保鼓風(fēng)動(dòng)能達(dá)到或接近 115 kj /s，這樣風(fēng)口回旋區(qū)形狀和大小適宜，爐缸周向和徑向的氣流和溫度逐步趨于合理，改善了爐缸中心死料堆的透液性和透氣性。
校探尺。高爐探尺不準(zhǔn)確，影響高爐上部料制的調(diào)整，于是利用檢修的機(jī)會(huì)對(duì)探尺進(jìn)行了校正。
根據(jù)校核結(jié)果 1 號(hào)探尺反饋值與實(shí)測差值差 0．195 m，2 號(hào)探尺反饋值與實(shí)測差值差 0． 102 m，于是將 1、2 號(hào)探尺各調(diào)整 0． 1 m( 檢修位 － 4． 60 m) ，又將 3 號(hào)雷達(dá)探尺的顯示值定為 1、2 號(hào)探尺的平均值，利用前后差值將 4 號(hào)尺顯示值增加 0． 35 m。
調(diào)整布料制度。上部料制在爐況恢復(fù)期間未做大的調(diào)整，但小的調(diào)整較為頻繁。在日產(chǎn)生產(chǎn)過程中根據(jù)邊緣流、墻體溫度、偏尺、壓量關(guān)系等情況適當(dāng)調(diào)整，但爐況穩(wěn)定性沒有徹底改善，時(shí)常還存在壓量關(guān)系緊張現(xiàn)象，加減風(fēng)較為頻繁，布料制度有待進(jìn)一步優(yōu)化。臨渙定制焦質(zhì)量好轉(zhuǎn)。經(jīng)過公司采購和鐵前技術(shù)處的協(xié)調(diào)下，到達(dá)焦炭庫臨渙定制焦質(zhì)量自 3 月 11 日以后明顯好轉(zhuǎn)，焦炭灰分維持在 12． 50% ，硫維持在 0． 70% 的水平。隨著好焦
炭進(jìn)入爐內(nèi)，爐況逐步好轉(zhuǎn)，風(fēng)量、負(fù)荷、產(chǎn)能逐步向正常水平回歸。
3 生產(chǎn)業(yè)績
經(jīng)過一個(gè)多月對(duì)爐況的處理，風(fēng)量、負(fù)荷、產(chǎn)能逐步向正常水平回歸，并不斷強(qiáng)化，其技術(shù)指標(biāo)如圖 6 所示。
4 結(jié)論
這次爐況波動(dòng)處理的周期較長，產(chǎn)量損失較多，其中爐況波動(dòng)的原因和處理過程值得我們反思:
鼓風(fēng)動(dòng)能偏低。開爐后風(fēng)量上不去，沒有縮小風(fēng)口面積，造成鼓風(fēng)動(dòng)能偏低，風(fēng)口回旋區(qū)深度偏淺，加大了中心死料柱的體積，造成中心堆積。
高爐操作把控能力不足。在爐況波動(dòng)前兩個(gè)月，高爐核心作業(yè)長對(duì)低爐溫控制不到位，爐溫波動(dòng)大，時(shí)常存在低爐溫，有時(shí)持續(xù)低爐溫，影響爐缸的活度，嚴(yán)重時(shí)可能造成中心堆積。［3］
焦炭質(zhì)量下滑。焦炭質(zhì)量是高爐的生命線，沒有好的焦炭質(zhì)量，就沒有持續(xù)穩(wěn)定的爐況，因焦炭質(zhì)量的惡化，造成爐況失常的事故在國內(nèi)比比皆是; 如果是焦炭質(zhì)量影響的爐況波動(dòng)，就要改善焦炭質(zhì)量入手。
高爐風(fēng)量偏離正常風(fēng)量超過 5% 時(shí)超過 2 天，就得退負(fù)荷保風(fēng)量，如風(fēng)量繼續(xù)維持在現(xiàn)有的水平，就得休風(fēng)堵風(fēng)口，維持合適的風(fēng)速及動(dòng)能是關(guān)鍵。
參 考 文 獻(xiàn)
［1］ 周傳典． 高爐生產(chǎn)技術(shù)手冊［M］． 北京: 冶煉工業(yè)出版社，2008
［2］ 王玉明，董超．“平臺(tái)十漏斗”布料方式在宣傳鋼 2 號(hào)高爐的應(yīng)用［J］． 中國高新技術(shù)企業(yè)，2012( 7) : 60 －60
［3］ 許欽伸． 馬鋼 B 高爐中心氣流不足和爐缸堆積原因的分析［J］． 鋼鐵研究，2013，41( 5) : 46 － 48