黃澤文，朱家兵，韋正強，李南保
( 廣西柳州鋼鐵集團有限公司 煉鐵總廠，廣西 柳州 545004)
摘 要: 總結了柳鋼 1 500 m3 高爐在 2023 年 10 月 9 日對高爐強化冶煉的過程中爐況發(fā)生惡性懸料事故，10 日爐況出現(xiàn)了 1 次管道和 5 次懸料，懸料坐料料線最深達 12．3 m，高爐不接受風量，氣流不通透氣，爐況恢復困難。通過采用集中加焦 ，縮小礦焦裝料制度的角度及擴大礦焦角度負差值，以發(fā)展邊緣氣流為主，疏通高爐氣流等措施順利恢復爐況，在恢復爐況過程中保持充足的爐溫，縮短了高爐的恢復時間，將損失降低到了最低水平。
關鍵詞: 高爐; 惡性懸料; 集中加焦; 邊緣氣流; 爐況恢復
0 引言
柳鋼 1 500 m3 高爐設有 2 個鐵口，高爐本體采用三段銅冷卻壁和爐身鑄鐵冷卻壁結合的薄壁爐襯技術，冷卻系統(tǒng)采用軟水密閉循環(huán)冷卻，風口中、小套采用開路凈環(huán)水系統(tǒng)［1］。柳鋼公司積極響應國家鋼鐵工業(yè)低碳發(fā)展，在 2021 年 8 月安排爐役后期且設備落后的 1 500 m3 高爐進行節(jié)能降碳環(huán)保技術升級改造，更換冷卻壁和爐缸炭磚，2022 年 3 月開爐投產(chǎn)。高爐投產(chǎn)后由于受到外部大環(huán)境的影響，大宗原料成本壓力大，柳鋼經(jīng)營效益被壓縮，采購原燃料質(zhì)量不穩(wěn)定，造成高爐操作爐型變化大，爐墻易粘結，經(jīng)過若干次調(diào)整操作制度，高爐爐況逐步穩(wěn)定順行，高爐消耗下降。2023 年 9 月焦化干熄焦系統(tǒng)檢修 60 d，大量配用水焦，最高時配用比例達55%，水焦強度低且質(zhì)量不穩(wěn)定，燃料消耗大幅升高，高爐氣流每況愈下不穩(wěn)定，邊緣局部氣流旺盛，爐墻粘結現(xiàn)象多，操作爐型大變化，風壓偏高，爐況順行指數(shù)下降。10 月 9 日白班對裝料制度進行調(diào)整優(yōu)化，10 日出現(xiàn)了 1 次管道和 5 次懸料，坐料料線最深達12．3 m。對此次典型的惡性懸料異常爐況處理進行研究，闡述高爐處理的過程，并吸取教訓和總結經(jīng)驗。
1 爐況失常過程
2023 年 9 月焦化干熄焦系統(tǒng)檢修，大量配用水焦且時間長，影響風壓偏高且不穩(wěn)定，下料偏尺大。對上部裝料制度進行調(diào)整優(yōu)化，縮小布料角度適當放開邊緣氣流，但隨著時間延長，邊緣氣流不均勻，局部氣流過盛，造成東面邊緣爐墻上存在有粘結物，中心氣流偏弱，9 月 30 日調(diào)整料線由 1 600 mm 下降 2 000 mm，高爐爐況只能維持基本順行，經(jīng)濟指標差，噸鐵成本高。于是在 10 月 9 日白班對裝料制度進行優(yōu)化，逐步增大礦、焦角度( 見表 1) ，增大角度后中心氣流有增強，風壓下降，風量增大，爐況穩(wěn)定，中班中期風壓上行( 見表 2) 。
10 日 2: 00 時夜班風壓上升多，連續(xù)出現(xiàn)管道， 大幅度減風，東面爐墻粘結物掉下，爐溫下行多，焦炭負荷下調(diào)至 3．8 t /t，礦批退至 30 t，集中附加 2 批凈焦。爐況恢復過程順利，隨著爐溫逐步上升，風量同步分段恢復到正常水平，4: 40 時礦批加至 35 t，焦炭負荷加至 4．05 t /t。4: 50 時風壓升高，5: 10 時出現(xiàn)懸料，減風塌料，料線深 5． 1 m，焦炭負荷退至3．8 t /t，礦批退至 30，附加 1 批凈焦，后續(xù)每隔 10 批正常料附加 1 批凈焦，一直循環(huán)加凈焦，維持風量2 300 m3 /min，7: 30 時料線恢復到深度 2．0 m，7: 45時凈焦反應、亂料到爐身下部及 使用高風溫( 1 200 ℃ ) ，高爐再次懸料，放風坐料，料線 深度5．4 m，坐料后高爐不透氣，風壓異常偏高，恢復困難，惡性懸料異常爐況事故就此形成。
2 惡性懸料異常爐況恢復處理過程
2023 年 10 月 10 日 5: 10 時出現(xiàn)第一次懸料，減風塌料，高爐恢復順利，到 7: 50 時再次懸料，放風坐料，坐完料后高爐不透氣，壓差異常偏高，強行加大風量吹透氣，取得效果不理想，在恢復過程中再次出現(xiàn) 3 次懸料，料線最深達 12．3 m。10 日管出現(xiàn)道 1 次和 5 次懸料，爐況處理及恢復耗時 24 h，共加凈焦543 t。在處理異常懸料爐況時，集中加凈焦充足，爐缸熱量足，物理熱好，鐵流動性得到改善渣( 如圖1 和圖 2 所示) ，并縮小礦批和小角度恢復，爐況恢復比較順利。
2．1 恢復過程壓量關系控制與處理
2023 年 10 月 10 日 05: 10 時出現(xiàn)懸料，減風塌料，料線深 4． 5 m，高爐恢復順利。07: 30 時風量2 680 m3 /min、風壓 293 kPa、壓差 142 kPa、料線深2 m。7: 50 時風壓突然升高，料線不動，形成第 2 次懸料，8: 08 時放風坐料，料線深 5．4 m，坐完料后回風量至2 600 m3 /min，風壓 366 kPa，壓差 206 kPa，高爐不透氣，風壓、壓差異常高，爐內(nèi)料線不動，采用退頂壓方法把頂壓退至 130 kPa，爐內(nèi)塌料，風壓下降至 301 kPa，壓差144 kPa，但依然高爐不透氣，壓差高，9: 37 時料線深4 m，風壓繼續(xù)升高，料線無走動，再次退頂壓至30 kPa，爐內(nèi)未塌料，加回風量，強行把 風 量 加 至2 960 m3 /min，風 壓 338 kPa，壓 差306 kPa，壓差過高，爐內(nèi)爐料不動，為再次坐料準備，繼續(xù)上料至料線 3 m。
10: 30 時第 3 次放風坐料，料線深 8．3 m，坐完料后透氣性差，風量恢復至 2 660 m3 /min，風壓326 kPa，壓差 176 kPa，爐內(nèi)料線不動。11: 22 時風量減至 2 250 m3 /min、風壓 301 kPa、壓差 205 kPa。
12: 00 時再次嘗試強行加風，風量加至2 660 m3 /min，風壓 353 kPa、壓差 255 kPa，高爐不透氣，料線一直不動，繼續(xù)上料至料線 3 m 再次坐料。
13: 40 時第 4 次放風坐料，料線深達 12．3 m，逐步回風量至 1 200 m3 /min、風壓 150 kPa、壓差 74 kPa。
14: 40 時風量加至 1 560 m3 /min、風壓 157 kPa、壓差81 kPa，料線深10 m。15: 20 時風量加至1 850 m3 /min、風壓 202 kPa、壓差 111 kPa，料線深 8．1 m。16: 10 時風量加至 2 710 m3 /min、風壓 298 kPa、壓差 216 kPa，
料線深 6．6 m，高爐透氣變差，16: 48 時風壓上升至398 kPa、壓差 318 kPa，立即減風至 670 m3 /min，風壓 356 kPa，壓差 327 kPa，高爐憋風。
17: 10 時第 5 次放風坐料，料線深 9．6 m，坐完料后緩慢回風，風量控制在 1 700 m3 /min，風壓194 kPa，壓差 144 kPa，手動控制下料，當頂溫＞400 ℃時放料，控制好風量和壓差關系下料，19: 00 時高爐透氣，風壓下降 140 kPa，壓差 91 kPa。21: 50 時開始加風到1 930 m3 /min，風壓 157 kPa，壓差 95 kPa，料線4．3 m。
23: 30 時線料深 2．6 m，風量加至 2 000 m3 /min，風壓 180 kPa，壓差 102 kPa。
11 日 00: 00 時風量加至 2 040 m3 /min，風壓196 kPa、壓差 113 kPa、料線深 2．0 m。后續(xù)加風量根據(jù)壓量關系加風量，4: 00 時風量加至 2 350 m3 /min，風壓 228 kPa，壓差118 kPa，6: 30 時加至2 730 m3 /min，風壓 251 kPa，壓差128 kPa，8: 00 時加至3 260 m3 /min， 風壓 293 kPa，壓差 141 kPa，風量逐步恢復正常，如圖 3 所示。
2．2 恢復過程裝料制度調(diào)整及加焦炭方式
此次惡性懸料異常爐況處理的中心思路是以疏松發(fā)展邊緣氣流為主［2］，保證有一道氣流打開，使高爐透氣，并縮小礦批和退足夠的負荷［3，4］，利于高爐恢復( 見表 3) 。集中加凈焦和循環(huán)焦，目的在于保證足夠的焦量來改善高爐的透氣性，又能確保了有足夠的爐溫改善渣鐵流動性，為恢復高爐創(chuàng)造了有力的保障，此次惡性懸料異常爐況處理共加凈焦543．7 t，加凈焦模式如下:
10 日管道爐溫偏低，5: 00 時懸料坐料，集中附加 4 批凈焦，并循環(huán)加焦每隔 10 批料加 1 批凈焦。
08: 08 時第 2 次懸料坐料，料線深 5．4 m，集中附加 2 批凈焦，并循環(huán)加焦每隔 5 批料加 1 批凈焦。
10: 33 時第 3 次懸料坐料，料線深 8．3 m，集中附加 4 批凈焦，并循環(huán)加焦每隔 5 批料加 2 批凈焦。
12: 00 時風壓偏高，料線偏深，集中附加 4 批凈焦改善透氣性，并循環(huán)加焦每隔 5 批料加 2 批凈焦，下降燒結比 2%，調(diào)節(jié)降低爐渣堿度，改善渣鐵流動性。
13: 40 時第 4 次懸料坐料，料線深 12．3 m，集中附加 8 批凈焦，下降燒結比 2%，調(diào)節(jié)爐渣堿度。上5 批正常料后視高爐不透氣，料線深再次集中附加 6批凈焦，并循環(huán)加焦每隔 5 批料加 2 批凈焦。
17: 10 時第 5 次懸料坐料，料線深 9．6 m，集中附加 6 批凈焦，并循環(huán)加焦每隔 5 批料加 2 批凈焦，19: 00 時高爐透氣，爐況逐步恢復。22: 00 時循環(huán)加焦改成每隔 5 批料加 1 批凈焦，下降 2%的燒結比調(diào)節(jié)爐渣堿度。11 日 4: 00 時夜班循環(huán)加焦改每隔 7批料加 1 批凈焦。12 日 00: 00 時加錳礦 500 批/kg 洗爐，12: 00 取消循環(huán)加焦，高爐恢復正常。
3 爐況恢復的教訓
高爐在一天內(nèi)共有 5 次懸料屬于惡性懸料事故，爐況處理及恢復耗時 24 h。坐料后高爐不透氣，壓差異常高，恢復困難，料線最深達 12．3 m。在前期懸料處理過程中處理不得當，后期處理恢復時嚴格控制好壓差和頂溫操作，逐步恢復爐況，同時裝料制度和礦批調(diào)整合理、及時，集中加焦增熱量足，給后期爐況恢復縮短時間，風量恢復到正常水平耗時10 h，對本次事故進行總結如下:
⑴10 月 9 日在邊緣氣流局部過盛時，對裝料制度壓邊優(yōu)化調(diào)整過快，制度優(yōu)化壓邊后料線未做出相應的調(diào)整，夜班操作上未控制好壓量關系導致連續(xù)出現(xiàn)管道，是此次異常爐況事故的誘因。
⑵第 2 次懸料恢復過程中，在高爐透氣性差和壓差偏高時強行快速加回風量，造成第 3 次懸料的形成，加劇爐況惡化。
⑶本次惡性懸料異常爐況恢復時，不管料線有多深，高爐總不透氣，風壓異常偏高，但未按控風壓和壓差操作，強行加大風量來達到吹透高爐，可效果不佳，造成了第 4、5 次懸料的形成，爐況繼續(xù)惡化，增加后續(xù)爐況恢復的困難。
4 結語
⑴每次懸料坐料后首先要看風壓、壓差及料柱透氣性情況，在控制以較低的風壓和合理的壓差平穩(wěn)回風，切記勿急躁回風快，同時避免嘗試強行加大風量的操作思路［5］。此次事故已證明高爐不受風時強行加風操作只會繼續(xù)惡化高爐爐況。
⑵此次事故因長時間的慢風和小角度放料，造成中心死料柱透氣性大幅度降低。強制開中心、加風量，導致中心氣流不通，邊緣氣流被壓制，煤氣通路受阻，只會再次加劇高爐的惡化。只有先打開邊緣，保持足夠的邊緣氣流通道，才能為恢復爐況創(chuàng)造條件［6，7］。當風量加大，動能和風速提高后才能逐步引導中心氣流。實踐證明在爐況恢復期，發(fā)展中心氣流不可取。
⑶在此次惡性懸料異常恢復過程中，用發(fā)展邊緣的裝料制度和快速退有足夠的負荷，集中加凈焦4～6 批，并附加循環(huán)焦，既能改善高爐透氣性又能確保有足夠的爐溫是可取［8］。本次處理爐況過程一直未出現(xiàn)爐溫偏低的情況，爐前鐵口工作正常，能及時排凈渣鐵，為高爐恢復創(chuàng)造了有利的條件。
⑷在恢復爐況中，當?shù)V焦、角度還未恢復到接近正常水平時，兩個料尺又存在偏析，可適當附加焦炭往邊緣布料，有利于消除偏尺問題又能改善邊緣氣流，為高爐快速恢復爐況提供有力的保障。
⑸在本次爐況恢復過程中，及時爐料結構，燒結礦比下調(diào) 6%，爐渣堿度由 1．19 倍下調(diào) 1．13 倍，改善渣鐵流動性，為爐況恢復創(chuàng)造有利的條件。同時，因慢風時間長，配用錳礦 500 kg /批，改善爐缸活躍性。
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