劉全興
（青島特鋼有限公司）
摘 要：本文對高爐熱風爐操作方面的一系列問題，諸如熱風爐煤氣單耗究竟多少為正常？熱風爐熱效率能夠達到多少？富氧燃燒，煤氣壓力波動如何解決？長時間“燜爐”的危害和熱風爐充壓時間過長對燒爐的影響。提高風溫的關鍵技術有哪些？以及硅磚熱風爐長周期保溫和涼爐再生產問題和熱風爐“糾偏”操作問題等進行了探討。
關鍵詞：高爐熱風爐；操作；討論
1 前言
我國改革開放40多年，鋼鐵實現跨越式發展，高爐煉鐵系列技術日臻成熟，取得了令人矚目的發展成果。全國粗鋼產量連續多年在10億噸/a上下，在全球遙遙領先。煉鐵熱風溫度有了大幅度提升，特別是獲得1200℃以上的高風溫成為常態化。俄羅斯卡魯金頂燃式熱風爐技術的引進和消化，真正起到了助推和引領作用，徹底改變了熱風溫度長期徘徊不前的局面。尤其是在煉鐵原燃料價格高企的條件下，提高風溫的作用愈加受到鋼企的高度重視，已經成為煉鐵高質量發展，降低制造成本的重要內容。然而，在熱風爐操作某些重要環節，例如熱風系統的節能降耗、能效提升；如何解決煤氣壓力波動問題；長時間“燜爐”；熱風爐充壓時間過長；硅磚熱風爐長周期保溫和涼爐再生產操作等相關細節還有需要認真思考、提高、修正和規范的問題。
2 對熱風爐操作提升能效的探討
2.1 如何看待噸鐵煤氣單耗，熱風爐煤氣單耗是多少？
在煉鐵生產成本控制中，降低熱風爐煤氣單耗，提升能效 是企業能源管理的重要內容之一。在冶金企業說到噸鐵煤氣單耗并不是指煉一噸鐵消耗了熱風爐所需要提供風溫的多少煤氣。而是包括與煉鐵有關全系統其它用途，例如爐前烤出鐵溝、撇渣器，烤流咀，烤鐵口泥套，烤鐵水罐，噴煤加熱爐，礦槽流嘴保溫、原料場防凍用煤氣等等。其它防寒保溫項目的煤氣都應該納入到噸鐵煤氣單耗之內。因此說熱風爐為其單耗和噸鐵單耗是兩個概念。某些媒體報道的煤氣單耗322m3/t鐵，較低，數據來源值得推敲。熱風爐煤氣單耗只是構成工序能耗的一部分，其指標與多種因素有關，例如熱風爐結構形式、熱效率、爐料結構、高爐產量、配套設施、操作水平等。
我們知道，熱風爐是鋼鐵廠用能大戶，據不完全統計，熱風爐用高爐煤氣約占發生量的35％左右。煤氣單耗與多種因素有關。
熱風爐自身煤氣單耗舉例: 某1080m3高爐，產量3600t/d。熱風爐“兩燒一送”，換爐約10分鐘。煤氣用量45000m3/h.座，煤氣熱值3300kJ/m3，則煤氣單耗為：45000x22ⅹ2x3300÷3600=1.815GJ/t鐵。即550m3/t鐵。在計量準確的前提下，通常熱風爐煤氣單耗在540~600m3/t鐵之間。
高風溫熱風爐五大技術關鍵：(1) 燃燒技術 ；(2) 傳熱技術；(3) 氣流流動 ；(4) 結構穩定 ；(5) 環保達標。
提升熱風爐能效的途徑：
（1）淘汰落后高耗能工藝，選擇先進工藝路線進行改造，優化裝備水平；
（2）選擇先進爐型，優化系統配置；
（3）優質耐火材料；
（4）選用節能減排成熟可靠的燃燒器；
（5）自動化、信息化支撐的智能化操作法；
（6）熱風爐系統絕熱保溫，提高熱效率；
（7）對標。學先進，找差距，提升水平；
（8）加強能源管理，科學合理用能。
2.2熱風爐熱效率可達到多少？
通常分為熱風爐本體熱效率和熱風爐系統熱效率兩個概念。
熱風爐熱效率：一般指熱風爐以送出的熱風溫度支出的熱量占熱風爐加熱（包括冷風帶入熱量）總能量收入的百分比。一般情況下這個比值在70％～75％之間。對某些熱風爐公司所言的熱風爐熱效率可達85%以上不知所云。按現有條件熱風爐熱平衡現狀，熱風爐爐體散熱、熱風管道散熱，煙道散熱、換熱器散熱和煙氣帶走的熱量，冷卻水、冷卻風帶走的熱量還是不可小覷的。參考某廠2580m3高爐熱風爐采用自身預熱工藝后的能流圖實測數據，研究表明：高爐煤氣帶入系統的熱量占80.24%，助燃空氣帶入0.43%，冷風帶入4.43%，預熱助燃空氣（550℃）帶入11.67%，預熱煤氣帶入3.86%；熱風帶出熱量68.8%，排入煙囪廢氣帶出8.72%，熱損失及計算誤差占7.55%。采用自身預熱工藝（助燃空氣預熱到550℃）熱效率由原來73%提高到78%。
熱風爐系統熱效率：包括熱風爐煙道的余熱回收利用，納入到熱風爐系統熱效率之內，這個熱效率遠遠的高于熱風爐本體熱效率。一般也不會超過80%。
3 硅磚熱風爐的維護操作技術
3.1 硅磚熱風爐長周期保溫注意哪些問題？
熱風爐的保溫，重點是硅磚熱風爐的保溫，是在高爐停爐或熱風爐需要檢修時。如何保持硅磚砌體溫度不低于600℃，而廢氣溫度又不高于400℃。根據停爐時間的長短與檢修的部位和設備，可采用不同的保溫方法。鞍鋼的經驗是：
(1) 高爐6d以內的休風，熱風爐又有較多的檢修項目，在休風前將熱風爐燒熱，將爐頂溫度燒到允許的最高值即可。
(2) 高爐10d以內的休風，熱風爐又沒有什么檢修項目，在高爐休風前將熱風爐送涼，特別是將廢氣溫度壓低，保溫期間爐頂溫度低于700℃就燒爐，可以保持10d廢氣溫度不超過400℃。
(3) 如果是長時間(大于10d)的保溫，則須采取爐頂溫度低于750℃，就燒爐加熱；廢氣溫度高于350℃就送風冷卻，熱風由熱風總管經倒流排放大氣中。為了不使熱風竄到高爐影響施工，在倒流休風管和高爐之間的熱風管內砌一道擋墻或在高爐彎頭處堵膠板或薄鐵板，做到有效隔斷。
硅磚在600℃以下體積穩定性不好，不能反復冷熱，因此在高爐較長期休風停止使用硅磚熱風爐時，要求保持熱風爐硅磚不低于此溫度。
加熱/送風冷卻”方法, 即當爐頂溫度低于75 鞍鋼6號高爐中修一個月，對硅磚熱風爐采用“燃燒0℃，就燒爐加熱；廢氣溫度高于350℃就送風冷卻 ，熱風由熱風總管經倒流排放大氣中。為了不使熱風竄到高爐影響施工，在倒流休風管和高爐之間的熱風管內砌一道擋墻。成功保溫138天。
寶鋼1號高爐（4063m3）停爐期間，對硅磚熱風爐保溫。
3.2硅磚熱風爐涼爐再生產
硅磚熱風爐涼爐再生產在生產實踐中非常重要。經過長期探索我們總結出硅磚在爐內的變化規律：“晶格轉化部分完成，體膨脹減弱，敏感性降低”。再生產時可以適當快速升溫，大大縮短烘爐時間。德國以及俄羅斯卡魯金也提出來同樣的方案。
無論是涼爐還是保溫操作，要注意：
（1）控制廢氣溫度是關鍵。不能一味地正面加熱、加熱、再加熱，保持上部溫度；忽略蓄熱室下部格子磚降溫，這十分危險。廢氣溫度出現假象，致使爐箅子燒壞、掉磚，國內這種操作事故案例不少。
（2）一定做好“倒送風”各項準備工作，制訂操作規程，氣流流動狀態下接近規定的廢氣溫度上限，必須降低下部溫度，此時，廢氣溫度是不真實的。
4 熱風爐操作規范化、標準化問題
4.1 富氧燃燒的利與弊
富氧燃燒可以提高燃燒強度，理論空氣需要量減少，有利于提高拱頂溫度，提高風溫，排煙量減少，解決助燃風機能力不足，適宜富氧降低氮氧化物排放，大量富氧NOx生成量會增加。
還要考慮以下幾個問題：
成本因素；
煙氣量減少，總換熱量會減少；
挖掘其它方面潛力，如煤氣平衡，保熱風爐用氣，提高和穩定煤氣壓力，智能化燃燒技術。
4.2 煤氣壓力波動怎么辦？
穩定煤氣壓力操作非常重要。但是，許多廠家沒有煤氣穩壓裝置，造成煤氣壓力隨意波動，工人被動燒爐，影響風溫。應采取兩項措施：
（1） 有條件的廠適當提高煤氣管網運行壓力到 15kPa左右，燃燒效果會更好；
（2） 采用帶有執行器的煤氣壓力自動調節裝置，可減少波動，提高煤氣使用
效率，進而提高風溫；
（3）能源動力部門制訂科學合理的調度平衡管理制度，優先保證熱風爐用煤氣。
4.3 長時間“燜爐”危害大
熱風爐燒好之后不送風，稱為“燜爐”。長時間“燜爐”一定會使得大量高溫熱量下傳，造成爐體損壞。主要原因：頂燃式熱風爐供熱強度大，磚柱低矮，傳熱速率快，廢氣溫度區間窄（170~350 ℃ ），廢氣溫度測點出現“假象”，爐箅子材質耐熱性差（Si4Mo稍好一些）。溫度超出限制會出現燒壞爐箅子或拱橋，掉磚或漏球，甚至后果更嚴重。國內不乏此類事故案例。
某些廠家硅磚熱風爐以冬季保溫為由，不具備生產條件就把熱風爐烘好，然后自然冷卻降溫。殊不知這種“燜爐”對爐子危害很大。
必須強調，不具備生產條件不要烘爐。
4.4 熱風爐充壓時間過長好嗎？
熱風爐充壓，即灌風均壓，一般180s足矣。時間過長（5~10min）勢必占用寶貴的燃燒時間。傳統的“三勤一快”（勤觀察、勤調節、勤檢查，快速換爐）操作方法就是爭取燒爐時間，保證蓄熱量，進而保證風溫穩定。
少數廠家出于減少換爐風壓波動的目的，把充壓時間一味延長是非常錯誤的。
4.5 熱風爐送風先開冷風閥后開熱風閥真的一樣嗎？
熱風爐燃燒轉為送風操作程序：
（1）通知煤氣調度室，要求停止燒爐；
（2）關閉煤氣、空氣調節閥。
（3）關閉煤氣切斷閥。
（4）關閉煤氣燃燒閥。
（5）關閉空氣切斷閥。
（6）關閉煙道閥。
（7）開冷風小門（或充壓閥），向爐內充壓，充壓時要慢，使之風壓波動<9kPa).
（8）全開熱風閥。
（9）全開冷風閥。
（10）關充壓閥。
在實踐中，存在兩種情況：一是充風均壓后，開冷風閥，開熱風閥；二是充風均壓后，開熱風閥，開冷風閥。兩者有何不同？
高爐送風系統保持暢通是首要原則。在以上程序中，若單爐送風時，只要開充壓閥和熱風閥的情況下，高爐不會斷風。若先開冷風閥，沒開熱風閥，此時送風爐熱風閥下滑，正換爐的熱風閥尚未打開，會造成高爐斷風，釀成事故。這種情況發生的幾率雖小，但不怕一萬，就怕萬一。
4.6 熱風爐“糾偏”問題
案例：云南某廠2010年5月27日450m3高爐熱風爐糾偏操作。
到現場實地查看：1#爐正常燃燒時高爐煤氣量為17000—18000 m3／h。燃燒中后期由于廢氣溫度上升較快，不得不減少煤氣用量到13000 m3／h以下，甚至到10000 m3／h左右。
由于風溫低，送風波動大，高爐操作人員為防止熱風溫度波動大，影響高爐順行，而人為縮短了送風時間。致使與其它爐差別進一步拉大。屬于“瘸腿”操作。造成“風溫低---送風波動大---早換爐---人為縮短了送風時間---廢氣快---減煤氣---燒不好---風溫低--- ---”的“怪圈”或“不良循環”。
處理方法：1#爐送風時間和其它爐送風時間一致，或有意識地與1#爐并聯送風，降低廢氣溫度由目前的210℃到160℃-170℃。再次燒爐時可從“低位”起步，延長燃燒時間，用正常煤氣量強化燃燒。在保證廢氣溫度不快的前提下，不減或少減煤氣量，保證熱風爐高溫部位蓄足熱量。對1#爐進行“操作糾偏”。這樣“糾偏”數次之后，慢慢地恢復高溫煙氣對格子磚的有效蓄熱和放熱的能力，結果是風溫提高，波動減少，三座爐趨于一致。
強調一點：糾偏過程中，高爐要允許風溫波動大，做出適當配合。
要校核高爐煤氣量，助燃空氣量及各部熱電偶，調整燃燒，重點是控制廢氣溫度。在20分鐘之內把爐頂溫度燒到最佳值，然后摸索“保溫規律”。避免“自由式”燒爐。一定最大限度的把高溫熱量集中在格子磚中上部，預計可提高風溫50℃。進而實現1150—1200℃風溫，給高爐創造更好的條件。
必須強調，這種同一組熱風爐之間的“偏差”或多或少是存在的，不是什么“抽力差異”，而是長期操作不一致造成的，應當引起重視和糾正。
5 結束語
5.1 降低熱風爐煤氣單耗，提升能效是企業能源管理的重要內容，提出了提升能效的途徑。介紹了熱風爐煤氣單耗和熱風爐熱效率的概念與計算方法，在計量準確的前提下，通常熱風爐煤氣單耗在540~600m3/t鐵之間。熱風爐熱效率高于80%具有相當的難度。
5.2 硅磚熱風爐的廣泛應用是煉鐵熱工技術進步一個方面。對硅磚熱風爐用耐火材料的維護提出了更高要求，對長周期保溫和涼爐再生產重要操作環節提出了正確方法 。
5.3熱風爐操作要強調規范化、標準化，但是在實際操作過程中出現的某些不正常現象，例如長時間“燜爐”，特別是硅磚熱風爐在不具備生產的條件下烘爐再自然降溫是具有風險的。對熱風爐富氧燃燒，充壓時間過長，穩定煤氣壓力，減少波動和熱風爐“糾偏”等操作提出了解決方案。
參考文獻
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