楊道彬

(南京南鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司第二煉鐵廠，江蘇 南京 210044)

摘要: 介紹了南京南鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司第二煉鐵廠通過學(xué)習(xí)吸取成功經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合自身高爐特點(diǎn)，積極應(yīng)用多項(xiàng)先進(jìn)操作技術(shù)，促進(jìn)了高爐操作技術(shù)進(jìn)步，取得了理想的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞: 高爐操作；操作技術(shù)；技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；運(yùn)用；提升

1  概 述

南京南鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司第二煉鐵廠( 以下簡稱“第二煉鐵廠”) 兩座 1800 m³高爐( 4#，5#) 分別于 2014 年 1 月 12 日和 2014 年 1 月 24 日開爐投產(chǎn)。投產(chǎn)以來為了盡快提高高爐操作技能，適應(yīng)大高爐操作特點(diǎn)，煉鐵廠技術(shù)人員與先進(jìn)廠家廣泛交流，吸取成功經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合自身高爐特點(diǎn)大膽摸索嘗試，多項(xiàng)先進(jìn)操作技術(shù)被成功運(yùn)用到高爐操作中，包括“中心不加焦操作技術(shù)”、“高爐休風(fēng)料精確加入技術(shù)”、“高爐定風(fēng)量定風(fēng)壓操作技術(shù)”、“高爐操作數(shù)據(jù)化管理技術(shù)”等。通過高爐操作技術(shù)的綜合運(yùn)用，高爐操作者水平得到較大提高，對爐況的掌控能力進(jìn)一步增強(qiáng)；高爐保持長周期穩(wěn)定順行，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷進(jìn)步，尤其是高爐強(qiáng)化水平得到較大提高，現(xiàn)已處于國內(nèi)同類型高爐前列。指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如表 1 所示。

2  操作技術(shù)分析

2．1 高爐中心不加焦技術(shù)

中心不加焦操作對原燃料條件、布料平臺的合理性、布料的精確性要求較高，操作難度大，但有利于降低消耗。第二煉鐵廠從 2014 年 4 月份起進(jìn)行高爐中心不加焦操作攻關(guān); 對布料矩陣進(jìn)行優(yōu)化，搭建合理布料平臺，在確保爐況順行基礎(chǔ)上，逐步減少中心焦加入比例，將中心焦比例由 30%降到 20%以下，直至完全取消中心焦操作。

經(jīng)過近兩個月的攻關(guān)試驗(yàn)，4#高爐于 2014 年 6月 18 日成功取消了中心加焦操作。在 4#高爐的成功案例基礎(chǔ)上，對 5#高爐也大膽調(diào)整布料矩陣，逐步減少加中心焦比例，5#高爐于 2014 年 7 月 16 日成功取消了中心加焦操作; 取消中心加焦之后，高爐爐況非常穩(wěn)定，高爐的抵抗力明顯增強(qiáng)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)一步提高。

高爐矩陣調(diào)整的主要措施如表 2 所示( 以 4#高爐為例，5#高爐參照 4#高爐操作) 。

采用中心不加焦操作之后，高爐的料面形狀發(fā)生本質(zhì)變化，由中心“饅頭”狀，變成“平臺+漏斗”形狀，完全達(dá)到了的預(yù)期效果( 料面形狀如圖1所示) 。在日常操作中，利用每次高爐休風(fēng)機(jī)會，對料面進(jìn)行觀察、測量，以此來判斷平臺的位置，以及平臺的寬度和漏斗的深度是否合適，經(jīng)過不斷優(yōu)化，形成了主流布料矩陣:

礦焦同角度( 41．5°-30°) 、5 環(huán)焦+5 環(huán)礦、角度差 10°±0．5°。

如圖 1 所示，中心加焦時(shí)料面形狀與中心不加焦時(shí)料面形狀，兩者有本質(zhì)上的區(qū)別。

2．2 高爐休風(fēng)料精確加入技術(shù)

通過經(jīng)驗(yàn)積累及學(xué)習(xí)外廠經(jīng)驗(yàn)，將高爐休風(fēng)時(shí)間和高爐減礦率進(jìn)行相關(guān)分析，找出兩者之間的對應(yīng)關(guān)系，編輯計(jì)算公式。

在休風(fēng)時(shí)間為 20 h 范圍內(nèi)，休風(fēng)減礦計(jì)算:

( 1) 爐內(nèi)平均 O/C( R) ， R = R₀×{ ( 1．0－ 0．08 /12×Y) ±a}

( 2) 爐內(nèi)最小 O/C( R_min ) ，R_min =R₀{ ［1．0－( 0．10 /12×Y+0．10 /80×R₁) ］±a}

式中 R₀ 為現(xiàn)在的 O/C； R₁ 為現(xiàn)在煤比/1．5 ( kg /t- p)； Y 為休風(fēng)時(shí)間； ± a 為根據(jù)當(dāng)日爐熱水平調(diào)整［(－0．01) -( +0．01) ］。

根據(jù)上述公式，制成高爐休風(fēng)時(shí)間和高爐減礦率對應(yīng)表，如表 2 所示。從表中能非常方便地查到不同休風(fēng)時(shí)間所對應(yīng)的減礦率，根據(jù)減礦率計(jì)算休風(fēng)加焦量( 或減礦量) 。根據(jù)高爐冶煉特點(diǎn)，將高爐休風(fēng)料分成 4 段，分別設(shè)立不同的減礦比例，并通過配料計(jì)算分別設(shè)立合適的爐溫及堿度水平。經(jīng)過多次實(shí)踐驗(yàn)證，通過該方法確定的休風(fēng)料，爐溫、堿度均比較合適，高爐爐況恢復(fù)較快，一般 30 h 以內(nèi)的休風(fēng)，高爐在 2 h 就能恢復(fù)到位。

2．3 定風(fēng)量、定風(fēng)壓操作技術(shù)

高爐定風(fēng)量、定風(fēng)壓操作未使用前，每次熱風(fēng)爐換爐都會造成高爐熱風(fēng)壓力的波動，如在爐況不佳的情況下?lián)Q爐會誘發(fā)管道和懸料的發(fā)生。為了避免換爐對爐況的影響，第二煉鐵廠組織了相關(guān)技術(shù)人員對高爐的風(fēng)機(jī)和計(jì)算機(jī)控制程序進(jìn)行了修改和完善，使高爐換爐實(shí)現(xiàn)了定風(fēng)量、定風(fēng)壓操作，從而使高爐爐況運(yùn)行更加穩(wěn)定。

具體的實(shí)現(xiàn)過程: 1) 在換爐前，當(dāng)熱風(fēng)工點(diǎn)擊自動換爐信號時(shí)，高爐鼓風(fēng)機(jī)會自動地切換為定風(fēng)壓，風(fēng)機(jī)靜葉開度與風(fēng)機(jī)出口壓力聯(lián)鎖；2) 當(dāng)充壓閥打開充壓時(shí)，風(fēng)機(jī)出口壓力會慢慢降低，此時(shí)，風(fēng)機(jī)會維持充壓前壓力，通過風(fēng)機(jī)靜葉慢慢加風(fēng)、減風(fēng)； 3) 換爐結(jié)束，風(fēng)機(jī)檢測到信號后，延時(shí) 3 min，風(fēng)機(jī)自動切換為定風(fēng)量操作，風(fēng)量為換爐前的風(fēng)量，此時(shí)，風(fēng)機(jī)靜葉開度與風(fēng)量聯(lián)鎖。實(shí)現(xiàn)高爐換爐時(shí)定風(fēng)壓，換爐結(jié)束后定風(fēng)量的自動控制技術(shù)，最終達(dá)到穩(wěn)定爐況，穩(wěn)定氣流的目的。

2．4 高爐操作數(shù)據(jù)化管理技術(shù)

2．4．1 操作參數(shù)數(shù)據(jù)化管理

通過摸索和不斷總結(jié)，對高爐關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行跟蹤分析，優(yōu)化并固化控制范圍，以此作為高爐制定操作方針和判斷爐況的重要依據(jù)。

2．4．2 高爐爐缸工作狀況量化評價(jià)

將表征爐缸工作狀況的關(guān)鍵指標(biāo)( 如爐缸熱狀態(tài)指標(biāo)、風(fēng)口工作指標(biāo)、爐頂煤氣流分布指標(biāo)、爐料下降指標(biāo)、渣鐵排放指標(biāo)、送風(fēng)指標(biāo)等) 篩選出來，分成 A，B，C，D 四檔，設(shè)定對應(yīng)的分值，每班對照打分，根據(jù)每班合計(jì)總分，對爐缸狀況進(jìn)行評定。綜合得分達(dá)到 80 分以上為 A 級，60-80 分為 B 級，40-60分-為 C 級，低于 40 分為 D 級。高爐操作者根據(jù)不同等級及時(shí)采取相應(yīng)的操作對策。

從表 4 中看出高爐爐缸狀況一直保持得很好，絕大部分月份在 80 分以上，處于 A 級水平。

2．4．3 爐型及高爐長壽數(shù)據(jù)化管理

( 1) 建立爐型參數(shù)數(shù)據(jù)庫

將高爐各段熱電偶溫度通過二級系統(tǒng)采集下來，分區(qū)分段建立數(shù)據(jù)庫，對重點(diǎn)區(qū)域( 爐缸側(cè)壁，爐芯，象腳部位) 溫度進(jìn)行重點(diǎn)跟蹤，制成趨勢圖，實(shí)時(shí)監(jiān)控。如圖 3-4 所示。

從圖 3-4 看，2 座高爐從 2015 年至今爐缸區(qū)域側(cè)壁溫度比較穩(wěn)定，呈下行趨勢，說明爐缸陶瓷杯狀況良好，處于安全狀態(tài)。

從圖 5 看，從 2016 年下半年起兩座高爐爐芯溫度呈下降趨勢，到 2017 年 3 月降到最低，通過操作制度的調(diào)整及更換上翹嚴(yán)重的風(fēng)口中套，爐芯溫度逐步恢復(fù)到正常水平。

( 2) 建立高爐殘留及有害元素

負(fù)荷數(shù)據(jù)庫在高爐生產(chǎn)過程中，由于爐料中含有一定的鉀、鈉、鋅等元素，這些元素對高爐生產(chǎn)危害較大，一方面會增強(qiáng)焦炭的反應(yīng)性，降低焦炭熱性能，另一方面會造成耐火材料體積膨脹，擠壓中套，引起中套變形、上翹，導(dǎo)致跑煤氣和改變進(jìn)風(fēng)角度，對高爐生產(chǎn)安全及指標(biāo)優(yōu)化影響較大。為此第二煉鐵廠建立了高爐殘留及有害元素負(fù)荷數(shù)據(jù)庫，對照公司關(guān)于殘留及有害元素負(fù)荷的控制標(biāo)準(zhǔn)，及時(shí)跟蹤負(fù)荷水平，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)反饋至事業(yè)部及公司有關(guān)部門，及時(shí)查找原因、調(diào)整用料結(jié)構(gòu)。開爐至今，第二煉鐵廠高爐殘留及有害元素負(fù)荷總體在控，但多數(shù)時(shí)間處于控制標(biāo)準(zhǔn)上限，尤其是堿金屬在 2014-2015 年上半年多數(shù)達(dá)到警戒水平( 3．6) 。2016 年 2 月 27 日-4月 20 日( 第 5-13 號堆) 混勻料配用干法灰期間，高爐鋅負(fù)荷明顯超標(biāo)( 圖 6 中畫圈部分) 。通過多次信息反饋及用料調(diào)整，目前鋅、堿負(fù)荷均在控制要求范圍內(nèi)，比較理想。

3) 建立風(fēng)口中套角度數(shù)據(jù)庫

鉀、鈉、鋅等元素對高爐內(nèi)襯的破壞，主要表現(xiàn)在會造成耐火材料體積膨脹，擠壓中套，引起中套變形、上翹，進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)口套之間移位，跑煤氣和改變進(jìn)風(fēng)角度，對高爐生產(chǎn)安全及高爐操作影響較大。

以前沒有測量手段，對中套位置的判斷只能是通過目測看其趨勢，無法知道準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。為了準(zhǔn)確測量中套角度的變化，廠技術(shù)人員發(fā)明了精確測量中套角度的工具和方法; 利用每次休風(fēng)換小套的機(jī)會，對該風(fēng)口中套角度進(jìn)行測量，建立中套角度數(shù)據(jù)庫( 如圖 7 所示) 。從該數(shù)據(jù)庫可以獲得一些重要信息: ①中套角度普遍增加了，有些增加比較多( 如 4#高爐 21#風(fēng)口增加 1．7°，5#高爐 25# 風(fēng)口增加2．5°) ，說明風(fēng)口以下磚襯膨脹客觀存在，結(jié)合前面對有害元素的跟蹤結(jié)果，認(rèn)為高爐原燃料對堿負(fù)荷的控制必須加大力度，從嚴(yán)制定控制標(biāo)準(zhǔn)并確保不超標(biāo)。②通過對中套角度的長期跟蹤，可以摸索出在什么范圍內(nèi)的角度變化是安全的，什么情況下需要更換風(fēng)口中套，等等。

3 結(jié)束語

高爐操作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及面廣，技術(shù)要求高。第二煉鐵廠技術(shù)人員面對高爐轉(zhuǎn)型升級初期的諸多困難，虛心學(xué)習(xí)，積極進(jìn)取，在實(shí)際操作中不斷總結(jié)和運(yùn)用先進(jìn)適用技術(shù)，高爐保持長周期穩(wěn)定順行，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷進(jìn)步。通過高爐操作技術(shù)的綜合運(yùn)用，高爐操作水平得到進(jìn)一步增強(qiáng)，提高了高爐操作者攻堅(jiān)克難的信心。