楊道彬

(南京南鋼產業發展有限公司第二煉鐵廠，江蘇 南京 210044)

摘要: 介紹了南京南鋼產業發展有限公司第二煉鐵廠通過學習吸取成功經驗，并結合自身高爐特點，積極應用多項先進操作技術，促進了高爐操作技術進步，取得了理想的技術經濟指標。

關鍵詞: 高爐操作；操作技術；技術經濟指標；運用；提升

1  概 述

南京南鋼產業發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。投產以來為了盡快提高高爐操作技能，適應大高爐操作特點，煉鐵廠技術人員與先進廠家廣泛交流，吸取成功經驗，并結合自身高爐特點大膽摸索嘗試，多項先進操作技術被成功運用到高爐操作中，包括“中心不加焦操作技術”、“高爐休風料精確加入技術”、“高爐定風量定風壓操作技術”、“高爐操作數據化管理技術”等。通過高爐操作技術的綜合運用，高爐操作者水平得到較大提高，對爐況的掌控能力進一步增強；高爐保持長周期穩定順行，技術經濟指標不斷進步，尤其是高爐強化水平得到較大提高，現已處于國內同類型高爐前列。指標統計如表 1 所示。

2  操作技術分析

2．1 高爐中心不加焦技術

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 月份起進行高爐中心不加焦操作攻關; 對布料矩陣進行優化，搭建合理布料平臺，在確保爐況順行基礎上，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。

經過近兩個月的攻關試驗，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上，對 5#高爐也大膽調整布料矩陣，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，高爐爐況非常穩定，高爐的抵抗力明顯增強，技術經濟指標進一步提高。

高爐矩陣調整的主要措施如表 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，高爐的料面形狀發生本質變化，由中心“饅頭”狀，變成“平臺+漏斗”形狀，完全達到了的預期效果( 料面形狀如圖1所示) 。在日常操作中，利用每次高爐休風機會，對料面進行觀察、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，經過不斷優化，形成了主流布料矩陣:

礦焦同角度( 41．5°-30°) 、5 環焦+5 環礦、角度差 10°±0．5°。

如圖 1 所示，中心加焦時料面形狀與中心不加焦時料面形狀，兩者有本質上的區別。

2．2 高爐休風料精確加入技術

通過經驗積累及學習外廠經驗，將高爐休風時間和高爐減礦率進行相關分析，找出兩者之間的對應關系，編輯計算公式。

在休風時間為 20 h 范圍內，休風減礦計算:

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

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

式中 R₀ 為現在的 O/C； R₁ 為現在煤比/1．5 ( kg /t- p)； Y 為休風時間； ± a 為根據當日爐熱水平調整［(－0．01) -( +0．01) ］。

根據上述公式，制成高爐休風時間和高爐減礦率對應表，如表 2 所示。從表中能非常方便地查到不同休風時間所對應的減礦率，根據減礦率計算休風加焦量( 或減礦量) 。根據高爐冶煉特點，將高爐休風料分成 4 段，分別設立不同的減礦比例，并通過配料計算分別設立合適的爐溫及堿度水平。經過多次實踐驗證，通過該方法確定的休風料，爐溫、堿度均比較合適，高爐爐況恢復較快，一般 30 h 以內的休風，高爐在 2 h 就能恢復到位。

2．3 定風量、定風壓操作技術

高爐定風量、定風壓操作未使用前，每次熱風爐換爐都會造成高爐熱風壓力的波動，如在爐況不佳的情況下換爐會誘發管道和懸料的發生。為了避免換爐對爐況的影響，第二煉鐵廠組織了相關技術人員對高爐的風機和計算機控制程序進行了修改和完善，使高爐換爐實現了定風量、定風壓操作，從而使高爐爐況運行更加穩定。

具體的實現過程: 1) 在換爐前，當熱風工點擊自動換爐信號時，高爐鼓風機會自動地切換為定風壓，風機靜葉開度與風機出口壓力聯鎖；2) 當充壓閥打開充壓時，風機出口壓力會慢慢降低，此時，風機會維持充壓前壓力，通過風機靜葉慢慢加風、減風； 3) 換爐結束，風機檢測到信號后，延時 3 min，風機自動切換為定風量操作，風量為換爐前的風量，此時，風機靜葉開度與風量聯鎖。實現高爐換爐時定風壓，換爐結束后定風量的自動控制技術，最終達到穩定爐況，穩定氣流的目的。

2．4 高爐操作數據化管理技術

2．4．1 操作參數數據化管理

通過摸索和不斷總結，對高爐關鍵參數進行跟蹤分析，優化并固化控制范圍，以此作為高爐制定操作方針和判斷爐況的重要依據。

2．4．2 高爐爐缸工作狀況量化評價

將表征爐缸工作狀況的關鍵指標( 如爐缸熱狀態指標、風口工作指標、爐頂煤氣流分布指標、爐料下降指標、渣鐵排放指標、送風指標等) 篩選出來，分成 A，B，C，D 四檔，設定對應的分值，每班對照打分，根據每班合計總分，對爐缸狀況進行評定。綜合得分達到 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。高爐操作者根據不同等級及時采取相應的操作對策。

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 爐型及高爐長壽數據化管理

( 1) 建立爐型參數數據庫

將高爐各段熱電偶溫度通過二級系統采集下來，分區分段建立數據庫，對重點區域( 爐缸側壁，爐芯，象腳部位) 溫度進行重點跟蹤，制成趨勢圖，實時監控。如圖 3-4 所示。

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

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，通過操作制度的調整及更換上翹嚴重的風口中套，爐芯溫度逐步恢復到正常水平。

( 2) 建立高爐殘留及有害元素

負荷數據庫在高爐生產過程中，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危害較大，一方面會增強焦炭的反應性，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，導致跑煤氣和改變進風角度，對高爐生產安全及指標優化影響較大。為此第二煉鐵廠建立了高爐殘留及有害元素負荷數據庫，對照公司關于殘留及有害元素負荷的控制標準，及時跟蹤負荷水平，發現異常及時反饋至事業部及公司有關部門，及時查找原因、調整用料結構。開爐至今，第二煉鐵廠高爐殘留及有害元素負荷總體在控，但多數時間處于控制標準上限，尤其是堿金屬在 2014-2015 年上半年多數達到警戒水平( 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，高爐鋅負荷明顯超標( 圖 6 中畫圈部分) 。通過多次信息反饋及用料調整，目前鋅、堿負荷均在控制要求范圍內，比較理想。

3) 建立風口中套角度數據庫

鉀、鈉、鋅等元素對高爐內襯的破壞，主要表現在會造成耐火材料體積膨脹，擠壓中套，引起中套變形、上翹，進而導致風口套之間移位，跑煤氣和改變進風角度，對高爐生產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，無法知道準確的數據。為了準確測量中套角度的變化，廠技術人員發明了精確測量中套角度的工具和方法; 利用每次休風換小套的機會，對該風口中套角度進行測量，建立中套角度數據庫( 如圖 7 所示) 。從該數據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#風口增加 1．7°，5#高爐 25# 風口增加2．5°) ，說明風口以下磚襯膨脹客觀存在，結合前面對有害元素的跟蹤結果，認為高爐原燃料對堿負荷的控制必須加大力度，從嚴制定控制標準并確保不超標。②通過對中套角度的長期跟蹤，可以摸索出在什么范圍內的角度變化是安全的，什么情況下需要更換風口中套，等等。

3 結束語

高爐操作是一項復雜的系統工程，涉及面廣，技術要求高。第二煉鐵廠技術人員面對高爐轉型升級初期的諸多困難，虛心學習，積極進取，在實際操作中不斷總結和運用先進適用技術，高爐保持長周期穩定順行，技術經濟指標不斷進步。通過高爐操作技術的綜合運用，高爐操作水平得到進一步增強，提高了高爐操作者攻堅克難的信心。