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馬鋼 4 號高爐高冶強下爐墻局部結厚的快速處理實踐

放大字體  縮小字體 發布日期:2023-03-09  作者:劉 鵬,王志堂,高廣靜,陳 軍,羅順安,劉 響  瀏覽次數:2508
 
核心提示:摘 要: 馬鋼 4 號爐在進行提產攻關的過程中,出現了局部爐墻結厚的現象,對此次結厚的原因進行分析,并通過采取疏導邊緣氣流、適當降低冶強、熱洗爐等措施,快速的消除了此次爐墻局部結厚。 關鍵詞: 高爐; 爐墻結厚; 快速處理
 馬鋼 4 號高爐高冶強下爐墻局部結厚的快速處理實踐

劉 鵬,王志堂,高廣靜,陳 軍,羅順安,劉 響

(馬鋼股份公司煉鐵總廠 安徽馬鞍山 243000)

摘 要: 馬鋼 4 號爐在進行提產攻關的過程中,出現了局部爐墻結厚的現象,對此次結厚的原因進行分析,并通過采取疏導邊緣氣流、適當降低冶強、熱洗爐等措施,快速的消除了此次爐墻局部結厚。

關鍵詞: 高爐; 爐墻結厚; 快速處理

馬鋼 4 號高爐( 3200 m3 ) 自 2016 年 9 月開爐投產以來,一直處于爐況順行的狀態,且指標處于相對較好水平。2021 年 5 月,4 號爐在進行提產攻關的過程中,隨著冶強的逐步提升,高爐中上部壁體溫度下行,冷卻壁水溫差降低,出現了局部爐墻結厚的現象。爐墻發生局部結厚,影響結厚側的爐料下降,進而破壞了正常爐型下的煤氣流分布,對高爐的產量和指標都產生了不利影響。攻關小組根據現狀,認真分析,采取多項措施,順利在高冶強下解決了爐墻局部渣皮結厚的問題。

1 爐墻局部結厚形成

2021 年 5 月下旬 26 日開始,邊緣墻體中上部8-11 段( 23.395 m-29.38 m) 冷卻壁溫度下行較多,10 層壁體溫度由平均 110 ℃ 下降至 80 ℃ 左右,局部溫度低于 60 ℃。且各溫度點波動逐步減緩,逐漸呈現“呆滯”狀態,同時該段水溫差和熱負荷也在走低,水溫差由 7.0 ℃ 降至 4.4 ℃。壁體中上部 8-11 段出現局部結厚現象( 如下圖 1 所示) 。

圖片1 

2 爐墻局部結厚原因分析

本次邊緣墻體局部結厚經過分析認為主要是邊緣氣流走弱導致,邊緣氣流走弱的原因主要有以下幾點:

2.1 原燃料質量波動

( 1) 焦炭質量下滑。

原燃料的質量是影響高爐順行的重要因素之一。精料六要素中的“穩”,不僅是指入爐原燃料的化學成分穩定,更要求入料原料的冶金性能、爐料結構、入爐比例、爐頂分布等保持相對穩定。焦炭作為高爐料柱骨架,更是精料中的重點。在一定程度上提高和穩定焦炭質量、保持焦炭結構、焦炭成分、反應性和反應后強度等指標的長期穩定,可以避免爐況出現較大的波動。[1] 由于馬鋼內部自產焦產量不能滿足生產,4 號高爐一直配用一定比例的外購焦。外購焦質量相對自產焦來說質量不穩定,進入 5 月份以來,外購焦質量持續下降,灰分和硫分上升,冷態性能則呈下降趨勢。5 月 14 日之后 4 號爐外購焦比例上調至 100%水平( 如圖 2—圖 4 所示) ,進一步加大了外購焦質量下降對爐內料柱透氣性的影響。

圖片2 

( 2) 焦丁比大幅下行

合理使用焦丁具有增產節焦,改善透氣性的效果。焦丁與礦石混裝入爐,在塊狀帶,焦丁可以直接增加礦石層內部礦料的間隙,在軟熔帶,隨著礦石的融化,礦石層的空隙被填滿,透氣性迅速下降,此時增加焦丁就會起到“焦窗”的作用,所以礦石中混裝焦丁,可以使礦石層的透氣性得到有效改善。相關文獻表明,一定條件下,爐內壓差會隨著焦丁比的增加而下降[2]。在日常操作中,我們也發現,在其余參數相同的條件下,焦丁比與壓差的對應關系是比較密切的。如圖 5 所示,是 2020 年 8 月1 日至 9 月 5 日,焦丁比與壓差的對應趨勢圖。

圖片3 

焦丁比要引起足夠重視,槽下返焦量的多少,在一定程度上也反應了入爐焦炭的質量的變化。當槽下焦丁量減少時,通常也意味著焦炭的性能發生了改變。4 號爐入爐的焦丁通過料條的調整,會分布在靠近邊緣的位置,起到了疏松邊緣的效果。 5 月整體焦丁比下降較多,5 日-26 日平均焦丁比34 kg /t,較前期 4 月份平均焦丁比 40 kg /t 下降 6kg /t,其中 20 日-23 日,焦丁比持續下行至 31 kg /t ( 如圖 6 所示) ,焦丁比的大幅下降,導致邊緣氣流在前期就有一定程度弱化。21 日開始邊緣 10 層溫度就開始有明顯下降趨勢。

圖片4 

3) 高爐熟料率波動大

4 號高爐所用的熟料為自產燒結機礦和自產球團礦,生料為進口澳洲塊礦和海南塊礦。塊礦作為生料,其高溫冶金性能要比燒結礦、球團等熟料的冶金性能更差。由表 1 可知,澳礦的軟化溫度、熔化溫度以及軟熔區間均比燒結礦低很多,澳礦入爐比例增加,則勢必會導致高爐軟熔帶的位置上移且整體厚度增加,而軟熔帶是整個爐內壓差的最大貢獻部位,后果就是爐內壓差升高,高爐透氣性變差[3]

馬鋼的澳洲塊礦從港原到送經高爐使用會經過一道烘干程序,但遇到雨季或者高爐澳礦需求量大,烘干不及時,會導致大量粉末粘結在塊礦上,且在槽下造成篩板糊死,無法篩分,粉末直接帶入高爐。另一方面,塊礦作為生料,入爐后會因碳酸鹽及結晶水的分解而在高爐上部爆裂[3],導致粒度減小,粉末增多,直接影響高爐上部的透氣性。根據以往操作經驗,在其余參數相同的條件下,壓差與熟料率呈現反比的線性關系( 如圖 7 所示) 。當熟料率低于 85%時,爐況穩定性有所下降; 當熟料率低于 82%時,爐況波動會增大,壓差升高明顯,持續時間長甚至導致風量萎縮。

圖片5 

5 月高爐熟料率波動大,整體呈下降趨勢。19日后熟料率直線下降,最低 26 日下降至 81.39%。熟料率下降,入爐生礦的比例上升,進一步壓制了邊緣氣流。( 如圖 8 所示)

圖片6 

2.2 邊緣負荷過重

4 號爐一直采取“中心加焦”的布料模式,以中心氣流為主,邊緣氣流為輔。布料角度相對偏大,中心漏斗大,邊緣礦石層較厚。5 月份 4 號爐持續維持高冶強、高負荷的狀態。5 月 1 日-25 日平均負荷為 4.77,平均日產量 8866 t /d,日均利用系數2.77 t /m3 ·d。在高冶強和高負荷的生產條件下,邊緣負荷甚至超過了 7.0 t /m3 ·d。結合圖 1 可以看出,由于邊緣負荷過重,致使邊緣墻體溫度已經處于相對較低水平,加之原燃料劣化的影響,促使高爐爐墻結厚。

2.3 設備等外圍因素影響

5 月中下旬外圍影響因素較多多次慢風、虧料。5 月 19 日爐前拉風堵口一次,5 月 22 日 18: 10 虧料,料線最深 2.3 /2.24 m; 5 月 25 日 19: 27 上密打不開,無法上料,控風至 5700 m3 /min,控氧至19000 m3 /h,虧料線最深至 3.2 m。低料線破壞了爐料在爐內的正常分布,導致煤氣流分布與爐料下降的失常,惡化了爐料透氣性,促進了邊緣結厚的形成。

3 爐墻局部結厚處理措施

結合前期對爐墻溫度及水溫差的判斷,結厚部位應當在爐體中上部的位置; 針對爐墻結厚的不同情況,通常有降料面直接爆破、布料制度調整、退冶強甚至全焦冶煉、堵風口控制風速和動能、熱酸洗等多種措施[4]。爐內結合現狀采取降低冶強、適當發展邊緣的方式,依靠熱洗、熱煤氣流的強烈沖刷來處理結厚部位。

3.1 適當降低冶強

退守負荷、降低冶強、階段性加輕料改善料柱透氣性,緩解壓差,保證冷風量的使用。27 日退負荷至 4.7,28 日后全焦負荷維持 4.6 水平。

3.2 上部制度的調整

進行料制調整疏導邊緣氣流。爐頂布料決定著爐料的分布和中上部煤氣流走向。27 日 9 檔焦炭增加一圈,29 日 7 檔礦石減少一圈,結厚部位墻體熱負荷下行趨勢得到了抑制。30 日繼續開放邊緣,調料制 8 檔礦石繼續減少 1 圈,同時停用小粒燒。視十字測溫溫度情況和墻體溫度變化情況,階段性設定料線1.3 m/1.4 m( 正常狀態1.4 m/1.5 m) ,短時間緩解邊緣氣流。調整后 8—11 段“呆滯”的墻體有部分粘結物脫落,局部溫度迅速回升。

3.3 熱洗

爐溫上限控制,提高爐溫進行熱洗爐,控制鐵水硅不小于 0.4%,減少爐溫波動并適當調低堿度,改善爐渣的流動性。一方面可適當控制料速,另外可保證充足的爐缸熱量,及時補償結厚區域掉落吸收的熱量。

圖片7 

3.4 加強爐前鐵口維護及日常操作管理

爐前鐵口維護變差,經過分析,主要與廠家炮泥調整導致,通過積極與廠家溝通,爐前改變操作手法,調整炮泥適應爐缸,出鐵穩定性很快得到改善。日常操作也要加強管理,避免人為操作導致的低料線事件的發生。因設備或其它故障出現低料線,在趕料時應適當加足輕料并配合料制臨時調整,以疏導邊緣氣流。

4 效果

爐內通過增加邊緣焦炭圈數、邊緣減礦、停小粒燒等措施疏導邊緣氣流,降低冶強退負荷等措施改善料柱透氣性。配合熱洗至 6 月 6 日墻體溫度開始上升,爐型逐步回歸正常,壓量關系緩解,爐內視爐況恢復逐步增加負荷至 4.8 水平( 如圖 9 所示) 。

圖片8 

5 經驗總結

處理爐墻結厚應以預防為主。大型高爐多以中心氣流為主,邊緣氣流為輔,這也是爐墻結厚時有發生的原因之一。一旦發生爐墻結厚,應迅速判斷出結厚部位,果斷采取相對應的操作制度調節。預防高爐爐墻結厚,精料是關鍵。穩定原燃料結構,加強對入爐原燃料成分、冶金性能的監控。出現波動,及時退守,根據原燃料的實際情況,退守至合適的冶煉強度,不能片面的追求高產和指標。處理爐墻結厚時,應注意所采取措施的程度,爐況順行是第一位,加強日常操作,減少不必要的減風。一定要做到墻體結厚全部消除時,才能恢復爐況,嚴防反復。

參 考 文 獻

[1] 張華衛. 萊鋼二鐵高爐熟料冶金性能分析[C]. 全國煉鐵精料學術會議,1996

[2] 孫偉銘,余樂安. 高爐焦丁混裝入爐的效果與探索 [J]. 浙江冶金,2008,000( 002) : 19-21

[3] 王竹民,呂慶,王磊,等. 原燃料冶金性能對邯鋼高爐噴煤的影響[J]. 鋼鐵,2010( 05) : 7-10

[4] 李仁生,趙仕清,黎均紅,等. 重鋼 2500 m3 高爐爐墻結厚的處理及預防[J]. 煉鐵,2014,033( 005) : 17 -22 

 
 
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