黃澤文，朱家兵，韋正強(qiáng)，李南保
( 廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司 煉鐵總廠，廣西 柳州 545004)
摘 要: 總結(jié)了柳鋼 1 500 m3 高爐在 2023 年 10 月 9 日對高爐強(qiáng)化冶煉的過程中爐況發(fā)生惡性懸料事故，10 日爐況出現(xiàn)了 1 次管道和 5 次懸料，懸料坐料料線最深達(dá) 12．3 m，高爐不接受風(fēng)量，氣流不通透氣，爐況恢復(fù)困難。通過采用集中加焦 ，縮小礦焦裝料制度的角度及擴(kuò)大礦焦角度負(fù)差值，以發(fā)展邊緣氣流為主，疏通高爐氣流等措施順利恢復(fù)爐況，在恢復(fù)爐況過程中保持充足的爐溫，縮短了高爐的恢復(fù)時(shí)間，將損失降低到了最低水平。
關(guān)鍵詞: 高爐; 惡性懸料; 集中加焦; 邊緣氣流; 爐況恢復(fù)
0 引言
柳鋼 1 500 m3 高爐設(shè)有 2 個(gè)鐵口，高爐本體采用三段銅冷卻壁和爐身鑄鐵冷卻壁結(jié)合的薄壁爐襯技術(shù)，冷卻系統(tǒng)采用軟水密閉循環(huán)冷卻，風(fēng)口中、小套采用開路凈環(huán)水系統(tǒng)［1］。柳鋼公司積極響應(yīng)國家鋼鐵工業(yè)低碳發(fā)展，在 2021 年 8 月安排爐役后期且設(shè)備落后的 1 500 m3 高爐進(jìn)行節(jié)能降碳環(huán)保技術(shù)升級改造，更換冷卻壁和爐缸炭磚，2022 年 3 月開爐投產(chǎn)。高爐投產(chǎn)后由于受到外部大環(huán)境的影響，大宗原料成本壓力大，柳鋼經(jīng)營效益被壓縮，采購原燃料質(zhì)量不穩(wěn)定，造成高爐操作爐型變化大，爐墻易粘結(jié)，經(jīng)過若干次調(diào)整操作制度，高爐爐況逐步穩(wěn)定順行，高爐消耗下降。2023 年 9 月焦化干熄焦系統(tǒng)檢修 60 d，大量配用水焦，最高時(shí)配用比例達(dá)55%，水焦強(qiáng)度低且質(zhì)量不穩(wěn)定，燃料消耗大幅升高，高爐氣流每況愈下不穩(wěn)定，邊緣局部氣流旺盛，爐墻粘結(jié)現(xiàn)象多，操作爐型大變化，風(fēng)壓偏高，爐況順行指數(shù)下降。10 月 9 日白班對裝料制度進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，10 日出現(xiàn)了 1 次管道和 5 次懸料，坐料料線最深達(dá)12．3 m。對此次典型的惡性懸料異常爐況處理進(jìn)行研究，闡述高爐處理的過程，并吸取教訓(xùn)和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。
1 爐況失常過程
2023 年 9 月焦化干熄焦系統(tǒng)檢修，大量配用水焦且時(shí)間長，影響風(fēng)壓偏高且不穩(wěn)定，下料偏尺大。對上部裝料制度進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化，縮小布料角度適當(dāng)放開邊緣氣流，但隨著時(shí)間延長，邊緣氣流不均勻，局部氣流過盛，造成東面邊緣爐墻上存在有粘結(jié)物，中心氣流偏弱，9 月 30 日調(diào)整料線由 1 600 mm 下降 2 000 mm，高爐爐況只能維持基本順行，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差，噸鐵成本高。于是在 10 月 9 日白班對裝料制度進(jìn)行優(yōu)化，逐步增大礦、焦角度( 見表 1) ，增大角度后中心氣流有增強(qiáng)，風(fēng)壓下降，風(fēng)量增大，爐況穩(wěn)定，中班中期風(fēng)壓上行( 見表 2) 。
10 日 2: 00 時(shí)夜班風(fēng)壓上升多，連續(xù)出現(xiàn)管道， 大幅度減風(fēng)，東面爐墻粘結(jié)物掉下，爐溫下行多，焦炭負(fù)荷下調(diào)至 3．8 t /t，礦批退至 30 t，集中附加 2 批凈焦。爐況恢復(fù)過程順利，隨著爐溫逐步上升，風(fēng)量同步分段恢復(fù)到正常水平，4: 40 時(shí)礦批加至 35 t，焦炭負(fù)荷加至 4．05 t /t。4: 50 時(shí)風(fēng)壓升高，5: 10 時(shí)出現(xiàn)懸料，減風(fēng)塌料，料線深 5． 1 m，焦炭負(fù)荷退至3．8 t /t，礦批退至 30，附加 1 批凈焦，后續(xù)每隔 10 批正常料附加 1 批凈焦，一直循環(huán)加凈焦，維持風(fēng)量2 300 m3 /min，7: 30 時(shí)料線恢復(fù)到深度 2．0 m，7: 45時(shí)凈焦反應(yīng)、亂料到爐身下部及 使用高風(fēng)溫( 1 200 ℃ ) ，高爐再次懸料，放風(fēng)坐料，料線 深度5．4 m，坐料后高爐不透氣，風(fēng)壓異常偏高，恢復(fù)困難，惡性懸料異常爐況事故就此形成。
2 惡性懸料異常爐況恢復(fù)處理過程
2023 年 10 月 10 日 5: 10 時(shí)出現(xiàn)第一次懸料，減風(fēng)塌料，高爐恢復(fù)順利，到 7: 50 時(shí)再次懸料，放風(fēng)坐料，坐完料后高爐不透氣，壓差異常偏高，強(qiáng)行加大風(fēng)量吹透氣，取得效果不理想，在恢復(fù)過程中再次出現(xiàn) 3 次懸料，料線最深達(dá) 12．3 m。10 日管出現(xiàn)道 1 次和 5 次懸料，爐況處理及恢復(fù)耗時(shí) 24 h，共加凈焦543 t。在處理異常懸料爐況時(shí)，集中加凈焦充足，爐缸熱量足，物理熱好，鐵流動性得到改善渣( 如圖1 和圖 2 所示) ，并縮小礦批和小角度恢復(fù)，爐況恢復(fù)比較順利。
2．1 恢復(fù)過程壓量關(guān)系控制與處理
2023 年 10 月 10 日 05: 10 時(shí)出現(xiàn)懸料，減風(fēng)塌料，料線深 4． 5 m，高爐恢復(fù)順利。07: 30 時(shí)風(fēng)量2 680 m3 /min、風(fēng)壓 293 kPa、壓差 142 kPa、料線深2 m。7: 50 時(shí)風(fēng)壓突然升高，料線不動，形成第 2 次懸料，8: 08 時(shí)放風(fēng)坐料，料線深 5．4 m，坐完料后回風(fēng)量至2 600 m3 /min，風(fēng)壓 366 kPa，壓差 206 kPa，高爐不透氣，風(fēng)壓、壓差異常高，爐內(nèi)料線不動，采用退頂壓方法把頂壓退至 130 kPa，爐內(nèi)塌料，風(fēng)壓下降至 301 kPa，壓差144 kPa，但依然高爐不透氣，壓差高，9: 37 時(shí)料線深4 m，風(fēng)壓繼續(xù)升高，料線無走動，再次退頂壓至30 kPa，爐內(nèi)未塌料，加回風(fēng)量，強(qiáng)行把 風(fēng) 量 加 至2 960 m3 /min，風(fēng) 壓 338 kPa，壓 差306 kPa，壓差過高，爐內(nèi)爐料不動，為再次坐料準(zhǔn)備，繼續(xù)上料至料線 3 m。
10: 30 時(shí)第 3 次放風(fēng)坐料，料線深 8．3 m，坐完料后透氣性差，風(fēng)量恢復(fù)至 2 660 m3 /min，風(fēng)壓326 kPa，壓差 176 kPa，爐內(nèi)料線不動。11: 22 時(shí)風(fēng)量減至 2 250 m3 /min、風(fēng)壓 301 kPa、壓差 205 kPa。
12: 00 時(shí)再次嘗試強(qiáng)行加風(fēng)，風(fēng)量加至2 660 m3 /min，風(fēng)壓 353 kPa、壓差 255 kPa，高爐不透氣，料線一直不動，繼續(xù)上料至料線 3 m 再次坐料。
13: 40 時(shí)第 4 次放風(fēng)坐料，料線深達(dá) 12．3 m，逐步回風(fēng)量至 1 200 m3 /min、風(fēng)壓 150 kPa、壓差 74 kPa。
14: 40 時(shí)風(fēng)量加至 1 560 m3 /min、風(fēng)壓 157 kPa、壓差81 kPa，料線深10 m。15: 20 時(shí)風(fēng)量加至1 850 m3 /min、風(fēng)壓 202 kPa、壓差 111 kPa，料線深 8．1 m。16: 10 時(shí)風(fēng)量加至 2 710 m3 /min、風(fēng)壓 298 kPa、壓差 216 kPa，
料線深 6．6 m，高爐透氣變差，16: 48 時(shí)風(fēng)壓上升至398 kPa、壓差 318 kPa，立即減風(fēng)至 670 m3 /min，風(fēng)壓 356 kPa，壓差 327 kPa，高爐憋風(fēng)。
17: 10 時(shí)第 5 次放風(fēng)坐料，料線深 9．6 m，坐完料后緩慢回風(fēng)，風(fēng)量控制在 1 700 m3 /min，風(fēng)壓194 kPa，壓差 144 kPa，手動控制下料，當(dāng)頂溫＞400 ℃時(shí)放料，控制好風(fēng)量和壓差關(guān)系下料，19: 00 時(shí)高爐透氣，風(fēng)壓下降 140 kPa，壓差 91 kPa。21: 50 時(shí)開始加風(fēng)到1 930 m3 /min，風(fēng)壓 157 kPa，壓差 95 kPa，料線4．3 m。
23: 30 時(shí)線料深 2．6 m，風(fēng)量加至 2 000 m3 /min，風(fēng)壓 180 kPa，壓差 102 kPa。
11 日 00: 00 時(shí)風(fēng)量加至 2 040 m3 /min，風(fēng)壓196 kPa、壓差 113 kPa、料線深 2．0 m。后續(xù)加風(fēng)量根據(jù)壓量關(guān)系加風(fēng)量，4: 00 時(shí)風(fēng)量加至 2 350 m3 /min，風(fēng)壓 228 kPa，壓差118 kPa，6: 30 時(shí)加至2 730 m3 /min，風(fēng)壓 251 kPa，壓差128 kPa，8: 00 時(shí)加至3 260 m3 /min， 風(fēng)壓 293 kPa，壓差 141 kPa，風(fēng)量逐步恢復(fù)正常，如圖 3 所示。
2．2 恢復(fù)過程裝料制度調(diào)整及加焦炭方式
此次惡性懸料異常爐況處理的中心思路是以疏松發(fā)展邊緣氣流為主［2］，保證有一道氣流打開，使高爐透氣，并縮小礦批和退足夠的負(fù)荷［3，4］，利于高爐恢復(fù)( 見表 3) 。集中加凈焦和循環(huán)焦，目的在于保證足夠的焦量來改善高爐的透氣性，又能確保了有足夠的爐溫改善渣鐵流動性，為恢復(fù)高爐創(chuàng)造了有力的保障，此次惡性懸料異常爐況處理共加凈焦543．7 t，加凈焦模式如下:
10 日管道爐溫偏低，5: 00 時(shí)懸料坐料，集中附加 4 批凈焦，并循環(huán)加焦每隔 10 批料加 1 批凈焦。
08: 08 時(shí)第 2 次懸料坐料，料線深 5．4 m，集中附加 2 批凈焦，并循環(huán)加焦每隔 5 批料加 1 批凈焦。
10: 33 時(shí)第 3 次懸料坐料，料線深 8．3 m，集中附加 4 批凈焦，并循環(huán)加焦每隔 5 批料加 2 批凈焦。
12: 00 時(shí)風(fēng)壓偏高，料線偏深，集中附加 4 批凈焦改善透氣性，并循環(huán)加焦每隔 5 批料加 2 批凈焦，下降燒結(jié)比 2%，調(diào)節(jié)降低爐渣堿度，改善渣鐵流動性。
13: 40 時(shí)第 4 次懸料坐料，料線深 12．3 m，集中附加 8 批凈焦，下降燒結(jié)比 2%，調(diào)節(jié)爐渣堿度。上5 批正常料后視高爐不透氣，料線深再次集中附加 6批凈焦，并循環(huán)加焦每隔 5 批料加 2 批凈焦。
17: 10 時(shí)第 5 次懸料坐料，料線深 9．6 m，集中附加 6 批凈焦，并循環(huán)加焦每隔 5 批料加 2 批凈焦，19: 00 時(shí)高爐透氣，爐況逐步恢復(fù)。22: 00 時(shí)循環(huán)加焦改成每隔 5 批料加 1 批凈焦，下降 2%的燒結(jié)比調(diào)節(jié)爐渣堿度。11 日 4: 00 時(shí)夜班循環(huán)加焦改每隔 7批料加 1 批凈焦。12 日 00: 00 時(shí)加錳礦 500 批/kg 洗爐，12: 00 取消循環(huán)加焦，高爐恢復(fù)正常。
3 爐況恢復(fù)的教訓(xùn)
高爐在一天內(nèi)共有 5 次懸料屬于惡性懸料事故，爐況處理及恢復(fù)耗時(shí) 24 h。坐料后高爐不透氣，壓差異常高，恢復(fù)困難，料線最深達(dá) 12．3 m。在前期懸料處理過程中處理不得當(dāng)，后期處理恢復(fù)時(shí)嚴(yán)格控制好壓差和頂溫操作，逐步恢復(fù)爐況，同時(shí)裝料制度和礦批調(diào)整合理、及時(shí)，集中加焦增熱量足，給后期爐況恢復(fù)縮短時(shí)間，風(fēng)量恢復(fù)到正常水平耗時(shí)10 h，對本次事故進(jìn)行總結(jié)如下:
⑴10 月 9 日在邊緣氣流局部過盛時(shí)，對裝料制度壓邊優(yōu)化調(diào)整過快，制度優(yōu)化壓邊后料線未做出相應(yīng)的調(diào)整，夜班操作上未控制好壓量關(guān)系導(dǎo)致連續(xù)出現(xiàn)管道，是此次異常爐況事故的誘因。
⑵第 2 次懸料恢復(fù)過程中，在高爐透氣性差和壓差偏高時(shí)強(qiáng)行快速加回風(fēng)量，造成第 3 次懸料的形成，加劇爐況惡化。
⑶本次惡性懸料異常爐況恢復(fù)時(shí)，不管料線有多深，高爐總不透氣，風(fēng)壓異常偏高，但未按控風(fēng)壓和壓差操作，強(qiáng)行加大風(fēng)量來達(dá)到吹透高爐，可效果不佳，造成了第 4、5 次懸料的形成，爐況繼續(xù)惡化，增加后續(xù)爐況恢復(fù)的困難。
4 結(jié)語
⑴每次懸料坐料后首先要看風(fēng)壓、壓差及料柱透氣性情況，在控制以較低的風(fēng)壓和合理的壓差平穩(wěn)回風(fēng)，切記勿急躁回風(fēng)快，同時(shí)避免嘗試強(qiáng)行加大風(fēng)量的操作思路［5］。此次事故已證明高爐不受風(fēng)時(shí)強(qiáng)行加風(fēng)操作只會繼續(xù)惡化高爐爐況。
⑵此次事故因長時(shí)間的慢風(fēng)和小角度放料，造成中心死料柱透氣性大幅度降低。強(qiáng)制開中心、加風(fēng)量，導(dǎo)致中心氣流不通，邊緣氣流被壓制，煤氣通路受阻，只會再次加劇高爐的惡化。只有先打開邊緣，保持足夠的邊緣氣流通道，才能為恢復(fù)爐況創(chuàng)造條件［6，7］。當(dāng)風(fēng)量加大，動能和風(fēng)速提高后才能逐步引導(dǎo)中心氣流。實(shí)踐證明在爐況恢復(fù)期，發(fā)展中心氣流不可取。
⑶在此次惡性懸料異?；謴?fù)過程中，用發(fā)展邊緣的裝料制度和快速退有足夠的負(fù)荷，集中加凈焦4～6 批，并附加循環(huán)焦，既能改善高爐透氣性又能確保有足夠的爐溫是可取［8］。本次處理爐況過程一直未出現(xiàn)爐溫偏低的情況，爐前鐵口工作正常，能及時(shí)排凈渣鐵，為高爐恢復(fù)創(chuàng)造了有利的條件。
⑷在恢復(fù)爐況中，當(dāng)?shù)V焦、角度還未恢復(fù)到接近正常水平時(shí)，兩個(gè)料尺又存在偏析，可適當(dāng)附加焦炭往邊緣布料，有利于消除偏尺問題又能改善邊緣氣流，為高爐快速恢復(fù)爐況提供有力的保障。
⑸在本次爐況恢復(fù)過程中，及時(shí)爐料結(jié)構(gòu)，燒結(jié)礦比下調(diào) 6%，爐渣堿度由 1．19 倍下調(diào) 1．13 倍，改善渣鐵流動性，為爐況恢復(fù)創(chuàng)造有利的條件。同時(shí)，因慢風(fēng)時(shí)間長，配用錳礦 500 kg /批，改善爐缸活躍性。
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