張  國  華

（臨沂鋼鐵投資集團特鋼有限公司）

摘 要：高爐投產熱試結束，計劃檢修10天高爐燜爐，如此長期的燜爐操作在行業內大型高爐上尚無可以參照的經驗。整個控制過程對燜爐料的計算、排布、裝入、爐體密封、復風控制等各個關鍵控制環節都有較高的要求。為實現復風后爐況的安全、快速強化，通過合理的休、送風操作方案及合理的管控等多項措施，實現了36個小時恢復高爐全風操作的良好業績。本文對該方案的各項管控措施進行總結。

關鍵詞： 高爐；燜爐；休風料；冷卻強度控制

0  前 言

臨沂鋼鐵投資集團特鋼有限公司高爐有效容積2770m³，于2022年8月24日正式投產運行，到2022年10月16日休風計劃檢修。期間生產相對穩定，但受鐵鋼全系統生產平衡及熱試期間設備運行狀況及原料條件的限制，熱試期間高爐未能實現全負荷生產。

1  燜爐、送風方案設計

1、燜爐方案設計

（1）燜爐料的計算

正確的下好悶爐料是保證開爐后爐缸熱量充足、加速殘渣鐵熔化及順利出鐵出渣的關鍵。悶爐料的計算目的一是補充高爐休風期間的熱量損失，保證復風過程爐缸熱量充沛。二是高爐休風后料柱透氣性變化，改善料柱透氣性，加快復風后的恢復進程。三是形成合理的軟融帶形狀，以達到煤氣流的合理分布。其主要考慮的有：批料負荷、總焦炭負荷、爐渣堿度、休風時機等。總焦炭負荷的確定原則一般為：① 燜爐時間的長短。時間越長，總焦容比越高。② 冷卻設備狀況。③ 爐容大小。越小的高爐熱損失越多，總焦比越高。

休 風 料 安 排

全 爐 參 數

休風料第一段凈焦10批、第二段輕負荷5批、第三段凈焦10批、第四段輕負荷10批、第五段凈焦5批、第六段輕負荷3批，凈焦共25批。休風料爐料配比燒結礦按照不低于70%控制。以上焦批為干焦焦批。焦丁正常入爐。休風料總數為：凈焦（焦炭+焦丁=14.5t+1.7t）25批+輕負荷正常料（O/C=42t/16.2t）18批，高爐只有裝入規定的料批數才能休風。下好燜爐料是開爐后迅速恢復的基礎。

（2）燜爐料的設計原則

① 此休風方案中關于凈焦加入量及焦炭負荷的確定，一方面吸取了行業內同級高爐長期燜爐或爐涼處理事故的經驗總結，二是借鑒了鞍鋼煉鐵總工程師夏中慶和首鋼前總工程師劉云彩對長期燜爐和爐涼事故處理焦炭加入量的理論計算值—即焦容比（壓縮后焦炭體積/爐缸有效容積）≥1.25。

② 休風中對于爐渣R2的設計原則，在特殊爐況期間，鐵水的硅含量會升到很高。由于鐵水中的硅是來自渣中SiO2，結果是爐渣堿度增高。這將導致渣的液相線溫度升高，在堿度過高的情況下，高爐內的終渣不再保持液體狀態，無法通過出鐵順利排出爐外。渣將在爐內積聚，會形成固體渣環，特別是在爐腹部位，正常爐料下降和出鐵將被破壞。因此，一旦預測到會出現鐵水高硅的特殊狀態，需要調整爐渣組成來予以應對。渣堿度必須降低，高爐在較低堿度下運行，隨液相線溫度的下降爐渣的黏度也隨之降低，對處理爐缸凍結或長期燜爐開爐較為有利。

四元系爐渣等黏度圖

從上圖可以不難看出渣鐵溫度較低（1400℃）狀態下，爐渣R2數據范圍在0.8—1.0期間爐渣黏度最小，對爐渣流動性最為有利。

（3）燜爐休風的工作安排

1）、燜爐休風操作注意事項

① 根據設備運行狀況從下休風料開始，（為避免重蹈包鋼6#2500m³2017年5月17日風機故障，當休風料下到三分之一時，因風機振動突然斷風造成風口灌渣，高爐無計劃休風104小時），要求爐前兩個鐵口重疊出鐵，以確保爐缸內渣鐵液位處于最低水平，在遇到突然斷風是不會導致風口灌渣。

② 休風前最后一爐鐵，保證鐵水物理熱在1500℃以上，生鐵含硅大于0.7%，休風前爐頂溫度不低于250℃。

③ 休風過程中，開始減風后，要逐漸控制或關閉漏水風口的水量。休風完畢后，要及時關閉漏水風口水量并及時更換風口，防止向爐內大量漏水。

④ 注意煤氣處理，杜絕安全事故發生。

2、長期燜爐開爐操作設計

① 對于開爐操作方案的設計，根據不同的爐型、不同高爐的實際現狀，開爐方案有較大的區別，新高爐開爐、短期休風開爐、長期燜爐開爐、爐缸凍結恢復開爐，其操作方式和注意事項有著很大的區別。針對此次長期燜爐而言開爐方案的設計分為15天以內和15天以上兩種同的方式進行。

② 參考行業內同級高爐和大型高爐的開爐經驗，由于大型高爐爐缸橫截面積較大，從一側鐵口進行恢復爐況，直至所有風口全開所需時間太長，人力、物力、資源成本耗費巨大。為避免這種情況此次開爐采取了2#、3#兩個鐵口對稱出鐵、先易后難的方式恢復爐況，這種方式比單側鐵口恢復，不僅節約了人力、物力、資源成本，也加快了爐況恢復進程，縮短了恢復時間。

③ 為確保送風風口和鐵口之間的通道暢通，同時也為降低爐前工作人員的勞動強度和環保煙塵，對長期燜爐的高爐應采取“局部熔煉”的辦法，打開風口與鐵口之間的渣鐵排放通道。此次開爐采取了與以往人工燒鐵口不同的方式——提前24小時進行鐵口預埋氧槍，燒開鐵口與風口之間的渣鐵排放通道。在燒鐵口過程中隨鐵口預埋氧槍的逐漸燒損，其火焰距離爐前越來越近，為避免鐵口孔道耐材受到傷害，采取了定期更換氧槍的方式進行爐缸“局部熔煉”作業。

④ 在開爐過程中轉變復風用氧理念及富氧的使用。復風前期因風溫及爐缸物理溫度較低，少量富氧鼓風促進焦炭燃燒，提高風口理論燃燒溫度，利于爐缸熱量傳遞，促進風口區域爐料和渣鐵的加熱，在風溫不足的情況下彌補爐缸的物理熱量。

⑤ 復風過程操作參數控制原則，控制好加風速度和定風壓向定風量的轉變加風過程中以實際的風速和鼓風動能為控制依據，略微小于休風前實際的風速和鼓風動能，按照風壓和頂壓相對應的原則，最終達到復風期間合理控制壓量關系的目的，并保證合適的出鐵速度。加風節奏控制前期快，在復風初期加風速度一定要快，此階段是快速復風的關鍵所在，快速打開中心，吹透中心，利于快速加風，同時防止小風量吹不透中心氣流跑向邊緣，易引起渣皮脫落惡化爐內工作環境、消耗爐內熱量、降低爐溫，進而加風困難，操作陷入被動狀態。

3、開爐期間爐前人員、裝備配置

① 根據行業內同級高爐及大型高爐的開爐原則，無論是新爐開爐，還是長期燜爐開爐、處理爐缸凍結，對爐前的人員和裝備配置都會做出調整，為保證開爐工作的順利進行，爐前所有人員調整為“兩班四組”即白班和夜班，2#、3#鐵口各兩組，確保爐前每個鐵口都有充足的人員力量作為保障。

② 開爐期間為應對主溝兩側噴濺積聚及渣溝無法流動的大量涼渣，也為降低爐前人員的勞動強度，南北兩場鐵口均需配置大型機械設備予以應對。

2  休風后的工作安排

1、由于休風時間較長，所有風口進行堵泥密封，確保風口不漏風。所有的風口卸掉吹管后，將風口小套內堵滿泥并涂抹黃油，要求黃油為3#以上極壓鋰基脂，防止低標號黃油受高溫后熔化滴落無法起到風口密封的作用，并要求三班正副工長每2小時巡查一次風口情況，對于密封異常的風口及時進行涂抹黃油處理。卸下吹管的補償器短節下端加裝盲板，防止熱風爐反吹時泄漏熱風發生安全事故。

2、按照高爐休風時間，高爐車間和廠調度提前聯系公司調度等單位，在高爐休風后，及時、安全停煤氣。

3、休風后，爐頂進行點火，著火穩定后，通知堵風口，堵完全部風口后，安排通知停風機。

4、爐頂齒輪箱、爐頂打水等設備要及時停水并關閉手動閥門。確保休風期間不向爐內漏水。

5、為減輕冷卻強度，減少爐熱量損失，休風后4小時開始降水壓，通知只開一臺主泵，高壓水水量從正常1600m³/h降至720m³/h，軟水水量從6200m³/h降至3600m³/h。

6、組織人員制定長期燜爐后的高爐復風方案和應急處置方案。

7、組織值班室正、副工長學習長期燜爐后高爐開爐操作注意事項及應急操作預案。

3  開爐送風后的恢復與總結

送風后的恢復是很關鍵的，包括風量恢復、各項操作參數的控制范圍、爐前出鐵、富氧操作、風溫保障、噴煤等。如何快速恢復爐況就需要精心操作多方工作密切配合。

（1）鐵口預埋氧槍

隨計劃檢修的進度和送風時間的確定，高爐提前24小時對計劃出鐵的鐵口進行預埋氧槍工作。10月24日22:30開始鉆2#鐵口，23:40完成氧槍預埋工作，3#鐵口于25日01:40完成氧槍預埋工作。氧槍預埋完成以后打開氧氣和壓縮空氣閥門開始對爐缸進行“局部熔煉”，燒通鐵口于風口的通道，至送風前鐵口氧槍完成三次更換。26日19:40經過近20個小時的“局部熔煉”，2#、3#鐵口上方11#、27#風口自動燒開，相鄰風口捅開后見紅火焦炭，至此鐵口于風口間的渣鐵排放通道已經暢通，鐵口預埋氧槍工作效果顯著。

圖為鐵口預埋氧槍及參數控制

（2）送風恢復生產

受熱風爐上部人孔封堵工作的影響，10月26日0:51高爐送風比原計劃推遲7個小時。送風之前熱風爐拱頂溫度無法確保高爐風溫的使用，為此送風初期采用8個風口送風。 在復風初期加風速度較快，由于熱風爐拱頂溫度較低，送風初期風溫不到200℃，為提高風口理論燃燒溫度及爐缸熱量儲備，1:34富氧1900m³/h，富氧率2.7%。送風后前四小時平均風溫471℃，前八小時平均風溫633℃，受此影響風口平均風量始終偏低，爐缸熱量嚴重不足。為使焦炭快速燃燒產生大量熱量保證高爐爐缸內有足夠的溫度，使爐料熔化、直接間接還原等一系列物理化學反應順利進行，7:45-8:02陸續打開29#、24#、14#、9#四個風口，此時風量1560m³/min,風溫815℃、標準風速190m/s，根據冶煉周期休風料集中凈焦即將到達，為防止爐溫出現波動，此時風溫并未全部使用，10:16、10:22、11:10、11:21陸續打開8#、15#、23#、3#四個風口，其目的是提高生產速率以緩解、抵消集中過焦炭造成的波動。隨著風口捅開數量的增加，風量并未增加，最終導致風量過小，實際風速和鼓風動能偏低，無法吹透中心，氣流跑向邊緣，從而引起渣皮脫落、爐內小幅度崩料頻繁，惡化了爐內工作環境。隨爐溫的下滑、風溫使用低加至前期低風溫時間過長，爐內熱量積聚不足，爐缸整體熱量收入和熱量支出不成正比，導致爐溫低，2#鐵口上方風口出現掛渣現象。此時整個爐頂料面成“海船”狀，兩側腰堵部位較高，鐵口上方較低，從探尺深度和爐頂成像看，料面高度相差0.5米以上，對于爐頂布料來講這種料面已經失去了通過布料矩陣調整煤氣分布及改善煤氣利用的能力。

圖為送風初期氣流分布形狀及料面狀態

為避免爐況因低爐溫進一步惡化，操作方面及時調整了工作思路，一是采取全風溫送風。二是為養護料尺改善煤氣利用率，采用集中加焦和循環加焦的方式補充焦炭，增加爐內熱量收入。三是拚棄之前以最低料線標準的下料方式，改為三尺平均料線下料的操作方式，用以改善“海船”狀料面，提高煤氣利用率，增加爐料間接還原數量，改善爐內物理化學反應環境。四是為減少因出鐵頻繁造成的熱量支出損失，從初期間隔1小時出鐵的操作方式，改為按理論鐵量出鐵的方式，為爐缸積聚熱量。

經過近六個小時的調整、養護，風溫從850℃升至1100℃，三尺料線逐步趨于均勻一致，料面氣流也從初期的“茄子狀”逐步轉變為“煎餅狀”，風口亮度明顯好轉，邊緣和中心兩道氣流的分布趨于均勻，隨爐內熱量的逐步積聚、煤氣和爐料之間三傳作用的改變，爐溫逐漸向正常狀態轉變。在爐溫轉向后，為防止后續因循環焦和焦炭負荷過輕導致爐溫急劇上升，爐內停止配加循環焦，并逐步增加焦炭負荷。

經過36個小時的恢復，爐內各項操作參數趨勢已逐步穩定，風量達到休風前75%，風口數量開至26個，至27日20:30風量已到休風前95%的水平，風口開至28個。因受到長期休風的影響，一是爐缸容積變小，在邊緣和中心區域存在一定程度的堆積，爐缸工作狀態需要逐步養護，從高爐接受風量的能力和壓差的范圍，足以看出爐缸的工作狀態的確欠佳。二是受前期低溫的影響爐墻圓周方向也存在不同程度的黏附物，為是高爐穩定順行，必須對高爐進行低冶強恢復，以便重塑合理的操作爐型，對于這一點從爐身兩層靜壓頻繁的異常波動，可以看出操作爐型的不規則。為使高爐迅速恢復至正常的高負荷冶煉狀態，對布料矩陣做了進一步調整，其目的是疏松邊緣，使邊緣氣流圓周分布均勻利于爐況順行，其次是利用邊緣氣流對爐墻的沖刷，使操作爐型更加趨于合理，待靜壓趨勢、四點頂溫回歸正常水平后，為提高煤氣利用率、降低燃料比，布料布陣要逐步恢復至正常水平。

（3）出鐵工作

無論是新爐開爐、長期燜爐開爐還是處理爐涼事故或爐缸凍結，對于爐前工作而言不僅是一種“鐵、火、汗”的考驗，也是對團隊組織能力和團結協作、默契配合的考驗，更是對爐前團隊成員能否進行“攻堅戰”的考驗及領導組織堅強毅力的考驗。經過新爐開爐及此次長期燜爐開爐的行動，不僅證實了爐前團隊團結協作、配合默契，能夠經受“鐵、火、汗”的考驗，也證實了爐前團隊工作紀律的嚴明，對各項工作組織的服從及執行能力。

在開爐過程中，爐前各項工作按照預定方案執行非常到位，為此次爐況順利恢復做出了較大的貢獻，此次爐前工作的順利進行離不開爐前負責人的有效組織和爐前技師的技術指導。

4  總 結：

（1）此次開爐驗證了采用鐵口預埋氧槍“局部熔煉”方式的優點，在很大程度降低爐前班組人員勞動強度，為高爐順利恢復創造了條件；

（2）采用兩個對稱鐵口同時進行復風作業，和之前采用單鐵口進行復風作業相比，加快了爐況恢復進程，縮短了恢復時間，不僅節約了人力、物力也大大降低開爐成本。

（3）風溫是快速提高渣鐵熱量的重要熱源，為避免此次開爐過程中低爐溫的現象，在開爐之前必須確保熱風爐的拱頂溫度及開爐后的風溫水平，嚴禁送風后風溫低于850℃。

（4）爐況恢復過程中，為確保中心氣流的暢通、穩定，風量、風壓、頂壓、壓差、實際風速、鼓風動能的參數控制與風口數量要保持一致，防止實際風速和鼓風動能偏低，無法吹透中心。同時保持料尺深度的均勻，防止因料面深度偏差較大，布料矩陣失去穩定和調整煤氣分布的能力，導致氣流跑向邊緣造成煤氣做功效率下降，惡化爐內工作環境。

參考文獻

[1]  現代高爐操作——劉云彩

[2]  高爐事故處理——夏中慶

[3]  包鋼6#高爐長期休風和風機故障爐缸凍結事故處理筆記

[4]  中新特鋼1#高爐無計劃長期休風和爐缸凍結事故處理筆記