李容成

（江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇 無錫 214400）

[摘 要] 本文對(duì)江陰興澄特種鋼鐵有限公司1280m³ 高爐快速休復(fù)風(fēng)的實(shí)踐情況進(jìn)行了介紹，對(duì)高爐快速休復(fù)風(fēng)的操作要點(diǎn)和注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述，對(duì)快速休復(fù)風(fēng)的難點(diǎn)問題進(jìn)行了分析，并總結(jié)了高爐復(fù)風(fēng)后的爐況恢復(fù)情況。實(shí)踐證明，通過高爐休風(fēng)時(shí)取消凈焦、提高焦比，加快渣鐵排出速率，復(fù)風(fēng)時(shí)加大初始風(fēng)量等一系列操作措施的實(shí)施，明顯縮短了復(fù)風(fēng)后高爐爐況的恢復(fù)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高爐快速休復(fù)風(fēng)的攻關(guān)目標(biāo)?？焖倩謴?fù)后1280m³ 高爐爐況穩(wěn)定順行，降低了高爐的運(yùn)行成本。

[關(guān)鍵詞] 高爐；休復(fù)風(fēng)；爐況；穩(wěn)定順行；凈焦

0 引言

江陰興澄特種鋼鐵有限公司（以下簡(jiǎn)稱興澄特鋼）1號(hào)高爐容積為1280m³ ，于2015年開爐，至今高爐運(yùn)行情況相對(duì)穩(wěn)定。為配合煉鋼生產(chǎn)計(jì)劃以及高爐設(shè)備檢修和隱患處理，1 號(hào)高爐需制定 6 至 12小時(shí)的休風(fēng)檢修計(jì)劃。以往高爐 6 至 12 小時(shí)的休風(fēng)須使用休風(fēng)料，高爐休風(fēng)料由輕負(fù)荷料+凈焦+輕負(fù)荷料+正常料組成，高爐復(fù)風(fēng)后2到3小時(shí)爐內(nèi)凈焦反應(yīng)，導(dǎo)致爐溫偏高、鐵水硅含量高，增加了煉鋼的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)。同時(shí)由于鐵水爐溫偏高，需要大幅減少噴煤量去應(yīng)對(duì)凈焦反應(yīng)，平衡爐溫。而凈焦到達(dá)風(fēng)口燃燒反應(yīng)，高爐難免會(huì)出現(xiàn)高風(fēng)壓、高壓差、高爐溫，造成爐內(nèi)料柱透氣性、透液性變差，同時(shí)容易引發(fā)料柱管道或懸料事故，給高爐爐況恢復(fù)帶來困難。這不僅影響了高爐的產(chǎn)量，而且因爐前渣鐵流動(dòng)性差，增大了爐前的操作難度。高爐風(fēng)量、氧量、爐溫恢復(fù)至正常冶煉水平需要 6 到 8 小時(shí)，時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致高爐生產(chǎn)效率降低、運(yùn)行成本升高。

本文以興澄特鋼 1 號(hào)高爐休復(fù)風(fēng)實(shí)際操作情況為例，探索了高爐休風(fēng)取消凈焦與復(fù)風(fēng)后恢復(fù)至正常冶煉水平的相關(guān)性，并圍繞高爐休風(fēng)取消凈焦的方案提出了一系列配套操作措施，并對(duì)復(fù)風(fēng)后高爐爐況恢復(fù)情況及注意事項(xiàng)進(jìn)行了歸納和總結(jié)。

1 休風(fēng)對(duì)高爐生產(chǎn)的影響

高爐冶煉是按照一個(gè)長(zhǎng)期連續(xù)、不間斷循環(huán)的一系列理化綜合反應(yīng)體系進(jìn)行工作的一個(gè)過程。高爐從正常生產(chǎn)到休風(fēng),再?gòu)男蒿L(fēng)到復(fù)風(fēng)以及復(fù)風(fēng)后的爐況恢復(fù)過程,都必然伴隨著爐內(nèi)煤氣流場(chǎng)和溫度場(chǎng)等異常變化，以及能量重新分布的過程,容易發(fā)生爐內(nèi)煤氣運(yùn)行失常事故^[1] 。休風(fēng)對(duì)高爐生產(chǎn)的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）對(duì)高爐熱量的影響。高爐在休風(fēng)期間,仍有大量剩余焦炭在風(fēng)口區(qū)位置，這部分焦炭不能充分燃燒,高爐很快就失去了熱量補(bǔ)充。爐內(nèi)現(xiàn)存的熱量會(huì)隨著休風(fēng)時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷流失，休風(fēng)時(shí)間與爐內(nèi)熱量流失有著緊密的關(guān)聯(lián)性。隨著溫度的持續(xù)走低，爐內(nèi)料層滴落帶減少直至消失，軟熔帶厚度不斷增加，使得料柱整體透氣性降低，導(dǎo)致料層煤氣通道逐漸消失。高爐復(fù)風(fēng)時(shí)煤氣通道需要再次形成。

（2）對(duì)爐缸鐵水環(huán)流的影響。高爐休風(fēng)后，內(nèi)部相對(duì)靜止，受爐料重力的作用和影響,料柱會(huì)下壓，在爐缸形成囤積，這在很大程度上阻礙了爐缸內(nèi)鐵水環(huán)流，爐缸砌筑材料受侵變質(zhì)現(xiàn)象加劇，會(huì)影響到高爐使用壽命。

（3）對(duì)高爐生產(chǎn)的影響。由于休風(fēng)導(dǎo)致爐內(nèi)熱量急劇下降，使得高爐正常的生產(chǎn)計(jì)劃被延誤，鐵水產(chǎn)量減少，給企業(yè)的生產(chǎn)組織帶來一定的影響。

綜上所述，必須要對(duì)高爐休復(fù)風(fēng)操作工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，控制整體的休復(fù)風(fēng)時(shí)間。在必須休風(fēng)的情況下，盡量減少?gòu)?fù)風(fēng)后高爐恢復(fù)到正常運(yùn)行所需要的時(shí)間，降低休風(fēng)整體損耗。

2 高爐復(fù)風(fēng)爐況恢復(fù)的注意要點(diǎn)

（1）高爐休復(fù)風(fēng)過程中，低風(fēng)量條件下是不能噴煤的，另外休風(fēng)過程中的熱量損失會(huì)造成復(fù)風(fēng)后高爐內(nèi)部熱量不足，不利于噴煤效果的發(fā)揮。高爐噴煤所產(chǎn)生的熱效應(yīng)并不是實(shí)時(shí)體現(xiàn)的，噴煤產(chǎn)生的熱效應(yīng)需要經(jīng)過一段時(shí)間才能發(fā)揮作用，噴煤后爐內(nèi)溫度要經(jīng)過從高到低、再到高的一個(gè)過程，會(huì)增加爐溫波動(dòng)幅度，這對(duì)高爐復(fù)風(fēng)后的快速恢復(fù)是不利的。

（2）高爐復(fù)風(fēng)時(shí)爐內(nèi)溫度比較低，為了防止?fàn)t溫完全變涼，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際對(duì)風(fēng)速進(jìn)行一定控制，這就難免要延長(zhǎng)高爐復(fù)風(fēng)后的恢復(fù)時(shí)間，使得高爐生產(chǎn)效率下降。

（3）高爐休復(fù)風(fēng)過程需要經(jīng)歷正常冶煉→休風(fēng)→送風(fēng)恢復(fù)→正常冶煉幾個(gè)階段，此時(shí)爐內(nèi)煤氣氣流與料柱會(huì)發(fā)生較大變化。高爐休風(fēng)期間爐內(nèi)氣流消失，爐料在重力的作用下被壓實(shí)，料柱透氣性變差，爐溫降低。因此，在高爐復(fù)風(fēng)及恢復(fù)階段，需要平衡爐內(nèi)熱量、疏松料柱、重新建立合理的煤氣流分布、恢復(fù)正常的操作參數(shù)，使?fàn)t況恢復(fù)至正常狀態(tài)^[2] 。焦炭是高爐冶煉的基礎(chǔ)，不僅起到燃料和還原劑的作用，而且還起到料柱骨架的作用。高爐休復(fù)風(fēng)過程中，如果焦炭加入量和加入方式不合適，往往會(huì)引起高爐復(fù)風(fēng)后的煤氣流分布失常，爐況異常波動(dòng)，不利于高爐爐況的恢復(fù)。

3 高爐快速休復(fù)風(fēng)的操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

3.1 高爐快速休復(fù)風(fēng)的操作要點(diǎn)

高爐實(shí)現(xiàn)快速休復(fù)風(fēng)，可減少爐況恢復(fù)時(shí)間、降低鐵水含硅量、提高生產(chǎn)效率、降低運(yùn)行成本。高爐實(shí)現(xiàn)快速休復(fù)風(fēng)主要面臨兩大難點(diǎn)：一是鐵水爐溫波動(dòng)，二是料柱透氣性變化。針對(duì)這兩個(gè)難點(diǎn)問題，興澄特鋼 1 號(hào)高爐優(yōu)化了休復(fù)風(fēng)操作工藝，實(shí)現(xiàn)了1號(hào)高爐在短時(shí)間內(nèi)快速休復(fù)風(fēng)操作。

3.1.1 休風(fēng)操作工藝的優(yōu)化

（1）休風(fēng)前的準(zhǔn)備。休風(fēng)前兩天須保持爐況順行，視爐內(nèi)氣流調(diào)節(jié)的需要，可以適當(dāng)采取減輕焦炭負(fù)荷等方式保障氣流相對(duì)穩(wěn)定，并盡可能全風(fēng)操作，出盡渣鐵；高爐加休風(fēng)料的前一個(gè)冶煉周期，要根據(jù)入爐原燃料情況調(diào)整好渣鐵成分；爐溫要符合規(guī)定要求：鐵水物理溫度不小于 1500℃，將鐵水中Si 元素含量控制在 0.40%～0.60% 范圍內(nèi)，并確保最低不小于 0.30%，最高不大于 0.75%；爐渣二元控制在1.12，使渣鐵能順利的流動(dòng)。

（2）休風(fēng)負(fù)荷的調(diào)整。高爐6到12小時(shí)內(nèi)的休風(fēng)取消加凈焦模式。1號(hào)高爐的冶煉周期為6小時(shí)，從休風(fēng)前6小時(shí)開始，在正常冶煉焦比的基礎(chǔ)上每批料增加5kg/t～10kg/t焦比，這樣就可滿足高爐復(fù)風(fēng)后料柱透氣性的要求和彌補(bǔ)休風(fēng)期間損失的熱量。

（3）休風(fēng)過程爐前操作。休風(fēng)前最后一爐鐵采用兩個(gè)鐵口重疊出鐵，利于渣鐵出凈，出凈渣鐵可為爐況快速恢復(fù)打下基礎(chǔ)。1 號(hào)高爐正常風(fēng)量為3500m³ /min，氧量為 7000m³ /h，頂壓為 195kPa，噴煤量為30t/h。當(dāng)其中一面鐵口來風(fēng)大時(shí)，高爐先減風(fēng)500m³ /min，并逐步將頂壓控制在 160kPa，根據(jù)爐前鐵口大噴情況停氧，并逐步降低頂壓直到鐵口不噴為止，此時(shí)噴煤量退至 15t/h 后繼續(xù)出鐵。當(dāng)鐵口第 2 次來風(fēng)時(shí)，優(yōu)先堵來風(fēng)大的一面鐵口，另外一面鐵口再繼續(xù)出鐵。當(dāng)鐵口再次來風(fēng)時(shí)，風(fēng)量減至1000m³ /min，頂壓設(shè)在 30kPa，停止噴煤。根據(jù)鐵口來風(fēng)和渣鐵排放情況，冷風(fēng)放風(fēng)閥采用點(diǎn)動(dòng)模式將風(fēng)量減至 600m³ /min，頂壓設(shè)在 15kPa，此時(shí)爐前堵鐵口。這時(shí)風(fēng)壓大概在20kPa～30kPa，檢查風(fēng)口狀況，如果風(fēng)口沒有灌渣，可以一次放風(fēng)到零。

3.1.2 復(fù)風(fēng)操作工藝的優(yōu)化

高爐復(fù)風(fēng)初期，由于爐內(nèi)料柱透氣性不好，風(fēng)量需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行控制和調(diào)整，待氣流順暢后可逐步增加風(fēng)量。同時(shí)要根據(jù)高爐實(shí)際風(fēng)量，調(diào)整裝料制度，使?fàn)t內(nèi)煤氣流與爐料狀況配合合理，為進(jìn)一步恢復(fù)爐況提供條件。

（1）采取不堵風(fēng)口復(fù)風(fēng)。送風(fēng)時(shí)向冷風(fēng)放風(fēng)閥撥風(fēng) 1000m³ /min，將最后一次送風(fēng)的熱風(fēng)閥、冷風(fēng)閥打開后，點(diǎn)動(dòng)關(guān)冷風(fēng)放風(fēng)閥至爐內(nèi)風(fēng)量 900m³ / min 左右，風(fēng)壓不大于 50kPa，風(fēng)溫要求大于 900℃，并且視復(fù)風(fēng)具體情況補(bǔ)加焦炭和硅石。

（2）送風(fēng)后迅速進(jìn)行風(fēng)口檢漏，期間關(guān)閉一個(gè)爐頂大放散閥，在確認(rèn)風(fēng)口正常后立即進(jìn)行引煤氣作業(yè)。引煤氣作業(yè)完成后立即關(guān)閉另一個(gè)爐頂大放散閥，關(guān)閉爐頂蒸汽。此時(shí)熱風(fēng)爐盡快引煤氣燒爐，以保證熱風(fēng)爐拱頂溫度不小于950℃。

3.1.3 恢復(fù)階段操作工藝的優(yōu)化

2021年興澄特鋼1號(hào)高爐超過6小時(shí)的休風(fēng)共有 5次，最長(zhǎng)一次休風(fēng)達(dá) 12小時(shí) 10分鐘，具體高爐休風(fēng)情況統(tǒng)計(jì)如表 1 所示。由表 1 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，通過快速滿負(fù)荷風(fēng)量進(jìn)行復(fù)風(fēng)，能有效縮短高爐恢復(fù)過程、提高高爐生產(chǎn)效率，為實(shí)現(xiàn)高爐低成本煉鐵創(chuàng)造了條件。恢復(fù)階段具體操作工藝如下：

（1）高爐恢復(fù)初始階段，應(yīng)該保證風(fēng)量快速滿負(fù)荷供給。由風(fēng)帶來的動(dòng)能可以快速?zèng)_開氣流通道，使料柱松散，有利于下一步快速提升爐溫。高爐恢復(fù)階段起始風(fēng)量使用正常風(fēng)量的 1/3，此時(shí)只吹料柱，不加料。待高爐頂溫上升到200℃時(shí)，料線開始活動(dòng)下降，可繼續(xù)加風(fēng)至正常風(fēng)量的1/2，此時(shí)高爐頂壓隨風(fēng)量增加逐步提高。

（2）送風(fēng)20分鐘，組織爐前打開鐵口后，風(fēng)量加至正常風(fēng)量的1/2，目的是讓風(fēng)口和鐵口上下貫通，排除部分渣鐵，改善爐缸透氣性，有利于爐缸騰出空間，使?fàn)t料順利下降，為快速加風(fēng)做準(zhǔn)備。鐵口大噴后堵口，并按工藝要求逐步加風(fēng)至正常風(fēng)量。

3.2 高爐快速休復(fù)風(fēng)的注意事項(xiàng)

（1）休風(fēng)前保證爐況順行。高爐實(shí)際生產(chǎn)過程中，因高爐生產(chǎn)計(jì)劃安排的不同，高爐操作參數(shù)實(shí)際控制也各不相同，這對(duì)爐況恢復(fù)后的高爐生產(chǎn)效率造成一定差異。因此，盡量在高爐工況穩(wěn)定的條件下進(jìn)行快速休復(fù)風(fēng)操作，來調(diào)整高爐生產(chǎn)節(jié)奏，這有利于高爐的整體恢復(fù)和生產(chǎn)順行。

（2）快速休復(fù)風(fēng)操作中要嚴(yán)格把控爐體設(shè)備整體狀態(tài)。一旦出現(xiàn)爐體設(shè)備漏水事件應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，嚴(yán)禁出現(xiàn)爐涼或爐缸凍結(jié)事故。待休風(fēng)完成后，將全部出風(fēng)口封堵，降低爐內(nèi)的熱量損耗。

（3）高爐復(fù)風(fēng)初始階段要采用大風(fēng)量送風(fēng)。加大高爐復(fù)風(fēng)初始階段的送風(fēng)量，可有效增加由熱風(fēng)帶來的動(dòng)能和風(fēng)速，有利于快速?zèng)_開爐內(nèi)氣流通道，使物料松散，為下一步快速全風(fēng)操作創(chuàng)造條件。

（4）高爐復(fù)風(fēng)后一定要及時(shí)排出渣鐵。雖然在休風(fēng)期間，爐內(nèi)狀態(tài)較為穩(wěn)定，但仍有部分渣鐵會(huì)在重力作用下滴落到爐缸中。送風(fēng)之后盡快打開鐵口，這樣使得爐缸空間增大，為進(jìn)一步加風(fēng)創(chuàng)造條件。

4 結(jié)語(yǔ)

高爐休復(fù)風(fēng)操作在很大程度上會(huì)影響到高爐能否按照生產(chǎn)計(jì)劃順利完成任務(wù)。本文以興澄特鋼 1號(hào)爐為研究對(duì)象，對(duì)休復(fù)風(fēng)高爐快速恢復(fù)爐況操作進(jìn)行了具體研究，針對(duì) 1號(hào)高爐提出了快速休復(fù)風(fēng)方案，該方案減少了高爐復(fù)風(fēng)恢復(fù)階段中的一些不必要步驟，縮短了高爐爐況恢復(fù)時(shí)間。 經(jīng)過 1號(hào)高爐多次快速休復(fù)風(fēng)實(shí)踐，基本實(shí)現(xiàn)了復(fù)風(fēng)后1 個(gè)小時(shí)左右將風(fēng)、氧量加全，使鐵水硅元素含量和物理熱快速恢復(fù)到正常水平。取消休風(fēng)時(shí)凈焦的加入，可避免高爐復(fù)風(fēng)后凈焦反應(yīng)引發(fā)的爐溫波動(dòng)。復(fù)風(fēng)初期采用大風(fēng)量送風(fēng)，可迅速吹開中心氣流通道，改善料柱透氣性，有利于高爐休風(fēng)后爐況的快速恢復(fù)。由于各高爐所用原燃料不同，爐型結(jié)構(gòu)和容積大小也存在差異，仍需對(duì)高爐快速休復(fù)風(fēng)方案在實(shí)踐生產(chǎn)的應(yīng)用方面做出進(jìn)一步研究，這對(duì)高爐復(fù)風(fēng)后爐況快速恢復(fù)有著重要的指導(dǎo)意義。

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