魯 儉，李 鑠
(首鋼京唐鋼鐵聯合有限公司 煉鐵部，河北 唐山 063200)
摘要: 高爐冷氣流是爐況異常的重要特征。高爐一旦出現冷氣流，未及時妥善調整，冷氣流長期不能消除，將會給高爐帶來頻繁崩料、頑固性懸料、高爐結瘤等惡性事故。針對首鋼京唐公司 1#高爐冷氣流處理案例，從高爐冷氣流形成、冷氣流的危害、冷氣流的處理等進行了分析與總結，提出了處理高爐冷氣流的調整思路和應對措施。
關鍵詞: 高爐;冷氣流;處理
0 引言
2017 年 5 月 23 日首鋼京唐公司 1#高爐計劃休風檢修 16 h，停風后發現 N1 皮帶前驅動滾筒壞，更換時間長，送風推遲至 24 日 05:35，累計休風 21 h53 min。24 日送風后，N1 皮帶連續跑偏并多次停機處理，造成深尺。24 日 13:25 ～ 13:49 上料系統皮帶及振動篩掉電停機，無法正常上料，期間高爐減風最低至 5 450 m3 /min，停氧，料線深至 3.46 m，爐內附加 1 批焦炭適應。在后期復風過程中，由于對爐況判斷和操作上的失誤，造成爐溫持續下行，出現冷氣流現象，塌料、管道頻繁，氣流無法控制［1］。在采取減風、減氧、加附加焦無效的情況下被迫退負荷適應，直至爐內輕負荷料下達，爐溫恢復正常后才消除冷氣流，爐況恢復正常。
1 爐況波動前生產狀態
1． 1 休風檢修前生產狀態
檢修前，高爐順行狀態良好，爐內關系平穩，頂溫料尺工作好，停風前 8 h 主要冶煉技術參數:風量8397 Nm3 /min，透氣性指數 4413，風溫 1251 ℃，燃料比 500 kg /t，綜合負荷 3.19，富氧率 6.53%。主要裝料參數:礦批 171 t，焦炭干基 29. 9 t，負荷5.72，配落地焦10%，布料制度 O{25364753}和 C{1623324252617183}。停風前爐溫水平0.42%、鐵溫1 520 ℃、爐渣(Al2O3) =14.8%，(MgO) =14.8%，Ｒ2 =1.16。
1． 2 復風過程
休風前 8 h 負荷退至 5.36，并加入 4 整批附加焦，全爐焦炭負荷 4.79，焦比 330 kg /t。24 日 05:35開始送風，初始透氣性指數 4 360。逐步加風至3 150 Nm3 /min，料尺開始自由活動，透氣性指數回頭。風量加至 5450 Nm3 /min 時，開始噴煤30 t/h;風量加至 7300 Nm3 /min 時，開始富氧 2%;13:05風量加至 8 000 Nm3 /min(時間約為 7.5 h)，富氧率3.5%;16 批減焦炭 1 t/p，負荷從 5.36 加到 5.53 。從整個恢復進程看，料尺活動正常，爐內壓差關系平穩，氣流穩定，回風順利，首次鐵爐溫 0.56%，鐵溫1 420 ℃。
2 冷氣流形成經過
24 日 13:25，由于上料系統掉電無法上料，被迫減風(最低至 5450 m3 /min)，停氧(富氧由3. 5%減至0)，煤粉由 70 t/h 減至 45 t/h，料線最深 3.46 m(正常料線 1.3 m)，受影響時間約 1 h。故障解除后，趕料線到正常，爐內附加 1 批焦炭適應。高爐快速回風回氧，17: 00 風量恢復到 8 100 m3 /min，富氧4.7%;18:00 富氧 5.3%，壓量關系變緊;到 18:20爐內出管道，減富氧至 3.5%;至 23: 00 風量平衡至8 300 m3 /min，富氧 4.6%。期間由于設備故障造成深尺熱量損失、同時也耽誤了復風進度，綜合負荷偏離正常值比較多，出管道也加劇了熱量損失，爐溫水平持續走低。
25 日00:25，沖渣系統1－1B 皮帶故障，4#攪籠下料口堵死，高爐 4#出鐵口于 00:26 被迫堵口處理故障，3:30 恢復正常出鐵，對爐內造成一定影響，出現憋風現象。1:00 以后爐內指數下降，吃風能力變差，于 2:40 停富氧，4:00 出管道，爐溫持續下行，處于嚴重虧熱狀態。在此期間，于 19 批加焦炭 1 t/p，負荷退至 5. 36，40 批加焦炭 1 t/p，礦批減 5 t/p，負荷退至 5.05，但為時已晚，冷氣流已形成，煤氣流不穩，伴隨滑尺、塌料、管道行程，爐內被迫減風、加集中焦等措施來恢復爐況。
3 冷氣流的特征
25 日白班接班以后爐溫水平持續下行到 0.1%以下，物理熱最低 1 409 ℃，大量涼渣鐵聚集于軟熔帶，堵塞焦窗煤氣通道，煤氣向中心滲透困難，邊緣氣流不穩定，連續崩塌料、管道，透氣性指數劇烈波動，頂溫、頂壓冒尖多(見圖1)，爐身靜壓力波動大［2］，爐腹及爐腰段銅冷卻壁溫度持續下行，軟水溫差波動大(見圖2)，爐內接受風量困難，煤氣不穩定、煤氣利用率低，造成爐溫進一步下滑。
4 治理過程
25 日爐溫持續下行，出現冷氣流現象，爐內適當減小風量，風溫從 1 140 ℃逐步提高到 1 200 ℃，冷氣流無法消除;于 11:20 停止富氧，第 40 批扒 5 t礦批，加入 1 t/p 焦炭，負荷由 5.36 退到 5.05，但效果不明顯，期間料尺工作差，多次出管道，透氣性指數上下劇烈波動。到 25 日 13: 00 風量減到 6 500m3 /min(圖 3)，仍然無法穩定住氣流，煤氣利用率由平均 49% 下降到 46%，爐溫［Si］= 0.03%，［S］=0.2%。爐內嚴重虧熱，渣鐵粘稠，爐外出渣鐵困難，爐渣從渣溝兩側溢出，鐵口出鐵過程中被涼渣自動糊死。爐前工用河沙加高渣溝兩側，防止爐渣溢出，并縮短出鐵間隔，及時把爐內涼渣鐵排出。為了改善渣鐵流動性，于 49 批加螢石 1 t/p，同時于 59批扒 16 t/p 礦，負荷退到 4.56，進一步穩定煤氣。但輕負荷料未下達爐缸前，爐內冷氣流無法消除，爐溫仍無回頭趨勢，被迫減風控制煤氣流，至 22:00 風量已減至 3 800 m3 /min［3］。
26 日發現退負荷效果不明顯，爐內氣流仍無法控制，管道、塌料頻繁，料尺工作差，爐溫低，開始加集中焦處理爐況。分別于第 5 批料附加 2 批焦炭，第 10 批開始每隔 5 批附加 1 整批焦炭，實際焦炭負荷 3. 8，隨著附加焦的逐步作用，爐內關系明顯見好，管道、塌料現象減少，料尺工作好轉，爐溫逐漸上行，爐缸工作狀態好轉。爐內開始向上逐步平衡風量，至 26 日 23:00，風量已平衡到 6 900 m3 /min，透氣性指數 4 000，風溫1 000 ℃，爐溫0.42%，鐵水物理熱 1 524 ℃(圖 4)，爐內冷氣流基本已消除，軟熔帶煤氣分布恢復正常，爐缸熱制度達到正常水平。于27 日38 批開始取消附加焦，每批焦炭從 32. 9 t/p增加到35.9 t/p，負荷為 4.16;60 批焦炭從 35. 9 t/p降到34.9 t/p，礦批150 t/p 增至155 t/p，負荷 4.56，爐內關系平穩，料尺工作好;至27日13: 00，風量8200 m3 /min，透氣性指數4 190，富氧率 2%，風溫1 135 ℃，爐內關系平穩，爐況基本恢復正常，操作參數見圖 5。
5 冷氣流產生原因分析
分析此次爐況的波動，主要原因是計劃檢修送風恢復過程中多次爐外設備故障影響了復風過程，爐溫持續下滑，但未引起技術人員的足夠重視，采取手段不及時和果斷，造成冷氣流事故。形成爐內冷氣流有以下原因:
(1)23 日計劃檢修 16 h，但檢修拖期，實際檢修21 h 53 min，對爐內熱損失造成一定影響。送風后應適當補加焦炭，但實際未增加。
(2)24 日 13:25 在復風過程中上料系統掉電造成無法上料，被迫減風(最低至5450 m3 /min)，停氧(富氧由 3.5% 減至 0)，煤粉由 70 t/h 減至 45 t/h，料線最深 3.46 m(正常料線 1.3 m)，受影響時間約1 h。這次事故造成爐內熱損失比較大，在爐缸熱制度儲備不足的情況下，應及時減輕爐料焦炭負荷，適當補加凈焦來補充爐內損失的熱量，但實際爐內只附加了 1 批焦炭來適應。在設備故障之前 13:05于 16 批減焦炭 1 t/p，負荷由 5.36 加到 5.5 是造成后續爐溫大幅下降的根本原因。
(3) 設備故障消除以后，爐內恢復進程過快，未足夠重視爐溫的持續下降以及爐內煤氣的接受能力，17:0風量加到 8100 m3/min，富氧 4.7%，18:00富氧 5.3%。由于爐內熱損失大，渣鐵粘稠，爐內軟熔帶和爐缸死焦堆透氣、透液性差，壓量關系變緊，到 18:20 爐內出管道，加劇了爐內的熱損失。
6 經驗與教訓
通過對此次高爐冷氣流的形成原因和處理過程進行總結和分析，得出以下經驗與教訓。
(1) 在計劃檢修拖期和復風過程中，由于設備故障造成慢風、減風、減煤時，對爐內的熱損失是非常大的。同時由于檢修停爐，爐缸熱儲備不足，容易造成冷氣流和爐涼事故發生，需成倍的補足焦炭來補充爐內熱量損失。
(2) 在復風過程中大幅減風、減氧或二次停風會對爐內軟熔帶的形狀帶來很大的影響，從而影響煤氣二次分布，爐內熱制度失衡后極易造成煤氣流不穩定，管道或塌料頻繁。二次復風過程中在補充焦炭的同時，需減緩加風節奏，停止富氧，待輕料下達爐腹后，爐溫回到正常水平方可加快復風節奏。
(3) 發生冷氣流事故后必須停氧，大幅減風到控制住氣流為止。在減風的同時適當減輕焦炭負荷。采用加集中焦的方式來恢復爐內熱制度，爐外縮短出鐵間隔時間，盡量多排出爐內涼渣鐵，待爐內熱制度正常后方可加風。
(4) 在減風難以控制煤氣流或難行時，需要大幅調整焦炭負荷，并調整裝料制度等措施處理爐況。