天鐵高爐減少風口破損操作實踐
謝文飛
（天津天鐵冶金集團第一煉鐵廠）
摘 要 本文對天鐵第一煉鐵廠高爐風口破損嚴重的問題，通過優(yōu)化配料工作，針對循環(huán)物料，均勻配吃，防止配料波動，以自主研發(fā)的中型高爐無鐘多環(huán)布料煤氣流轉型理論，指導布料操作，突破原有操作模式，全開風口恢復爐況，使高爐風口的破損數(shù)目大幅降低，降低了設備的休風率，提升了高爐的經(jīng)濟技術指標。
關鍵詞 高爐;優(yōu)化配料;多環(huán)布料;全開風口;風口破損
1 前言
天津天鐵集團第一煉鐵廠現(xiàn)有4座700 m3高爐，每座高爐配置16個風口。2011-2013年，累計風口破損642個，低品質(zhì)料的使用，使燒結礦中的堿金屬、Zn升高，導致風口大量破損（見表1）。通過采取各種措施，2014年風口損壞68個。在鋼鐵市場形勢日趨嚴峻，進一步降低生鐵成本過程中取得較好的效果。
2 風口破損原因
2.1 有害元素含量高
在燒結礦配料方面，考慮低成本因素，混合料配用了布袋灰、燒結機頭灰,在燒結礦配礦的比例中，混合料、鋼泥配加比例較大，使燒結礦中的堿金屬、Zn含量升高，高爐堿負荷、鋅負荷較重。2011-2013年鋅負荷最高達到0.8kg/t。一方面堿金屬造成焦炭粉化，Zn在爐缸大量吸熱，使爐缸向涼，透液性和透氣性變差，造成高爐出現(xiàn)排堿、排Zn現(xiàn)象頻繁，導致風口大量破損；另一方面，堿金屬和鋅滲入爐襯中，導致磚襯膨脹，爐體長高、長胖，導致風口及二套變形、上翹。
2.2 高爐上下部調(diào)劑
由于外部條件變化，上部調(diào)整裝料制度不到位,導致中心或邊緣氣流過于旺盛或不足，造成渣皮脫落，使爐缸透液性大幅下降，爐缸的工作狀態(tài)變差，不活躍，死區(qū)較多，爐缸堆積現(xiàn)象較為頻繁，易造成風口大量破損。
2.3 高爐休風恢復爐況
高爐生產(chǎn)中60天左右需要一次10-12小時的定修，在恢復爐況過程中，均采取花堵3～4個風口。目的是為了維持適宜的風速及鼓風動能，保證吹透中心，以快速恢復爐況。每次爐況恢復的過程中，都出現(xiàn)堵泥風口兩側的風口損壞，每次破損風口3-5個，甚至出現(xiàn)風口二套燒壞，需要組織休風更換。
2.4 渣皮脫落
由于原燃料質(zhì)量變化或大量使用焦丁后，使高爐煤氣流發(fā)生變化，導致爐墻渣皮脫落，富集在局部風口處，使風口燒壞。
3 采取的措施
3.1 優(yōu)化配料工作
3.1.1 燃料控制
由于焦炭入庫后存放時間較長，沒有及時使用，造成強度降低，造成爐況波動風口損壞。根據(jù)入庫時間，季節(jié)特點，合理安排出庫。及時了解焦炭配煤比的變更情況，加強熱強度、水分的監(jiān)控。及時調(diào)整焦比、煤比，確保爐況穩(wěn)定。
針對部分酸性球團含鈦偏高，造成渣鐵粘稠，類似爐缸堆積的情況，采取要求供應商提供的球團鈦含量小于0.04%。在給高爐取料時，將含鈦偏高的球團與含鈦低的球團各取50%，進行混合后供給高爐，同時將高爐球團的配加比例控制在10-15%，降低了渣鐵的粘度，提高了渣鐵的流動性。
第一煉鐵廠長期使用南非塊礦，由于南非塊礦冶金性能較好，但堿金屬含量較高，鉀含量在0.25-0.35%，鈉含量0.13%左右。針對塊礦長期使用南非塊礦，品重單一的情況，采取拓寬塊礦的品種，配加了麥克塊、紐曼塊、恰那塊、PB塊等有害元素含量低的塊礦品種。塊礦配加比例控制在17%左右，既確保了高爐爐況穩(wěn)定順行，又減少了堿金屬的帶入量。
通過配料技術控制有害元素的含量，要求鋅負荷＜0.5kg/t，堿負荷K2O+Na20≤3.5kg/tFe。針對堿金屬含量高的燒結機頭灰不再直接配吃，與鋅含量高的布袋除塵灰合并流程，經(jīng)脫除鋅、鉀、鈉等有害元素后再回混勻料堆，根據(jù)循環(huán)物料的產(chǎn)量，均勻配吃，防止配料波動。對含鋅高的干鋼泥的配加由5%調(diào)整到3%，既保持了經(jīng)濟料的使用，又降低了高爐爐料的鋅負荷，避免了干鋼泥集中配加帶來的鋅負荷急劇升高，造成的爐況失常；燒結礦的白云石的配加量由8%提高到8.5%，高爐爐渣的鎂鋁比由0.63%提高到0.65-0.68%的范圍，鎂鋁比提高以后，使高爐的排堿、排鋅的能力得到提高，穩(wěn)定的堿負荷、鋅負荷使高爐爐況平穩(wěn)，降低了風口的破損。
3.2 通過爐況調(diào)劑，保持合理的操作爐型
在焦丁的使用上，我們對配加焦丁發(fā)展邊緣氣流的作用沒有得到充分的重視，配加焦丁后3-5天后出現(xiàn)爐墻渣皮脫落，造成爐涼，爐缸渣鐵透液性急劇下降，造成焦比上升，風口頻繁損壞。因此在使用焦丁時，裝料制度采用適度加重邊緣的措施。向邊緣加一圈礦或減一圈焦，或布料角度調(diào)整0.5°等措施，使高爐布料平臺中心和邊緣的礦焦比保持穩(wěn)定，確保了中心和邊緣氣流的穩(wěn)定，進而穩(wěn)定了爐墻渣皮。確保了爐況的長周期穩(wěn)定順行，減少了風口的損壞。采用此項措施后，未再出現(xiàn)吃焦丁后渣皮脫落、風口損壞情況的發(fā)生。
通過調(diào)劑布料制度，在邊緣氣流過旺的情況下，采取向邊緣增加布礦的環(huán)數(shù)或減少布向邊緣焦炭的環(huán)數(shù)，增加布向中心的焦炭比例；情況較嚴重時，調(diào)整布礦或布焦的角度0.5-1度；根據(jù)焦炭質(zhì)量和落地礦的多少調(diào)整礦石和焦炭的批重。3-5個冶煉周期煤氣流轉型后，再鞏固效果。以自主研發(fā)的中型高爐無鐘多環(huán)布料煤氣流轉型理論，指導布料操作。通過以上的調(diào)劑手段，使中心氣流狹長而銳利，邊緣氣流通暢，形成一個狹窄的邊緣通路，使中心氣流強于邊緣，達到合理的煤氣流分布，煤氣利用率由36%-39%提高到42-44%，使操作爐型規(guī)整，使爐墻渣皮保持相對穩(wěn)定，保持爐缸工作正常活躍，爐缸的透液性良好，使風口的工況條件改善，避免局部窩渣、窩鐵現(xiàn)象。
在下部調(diào)劑中，由于第一煉鐵廠高爐風口布局，原來為直徑120mm×3＋110mm×13配置，風口面積0.1574m2，配置不夠理想。后來逐步調(diào)整到直徑110mm×16個，面積0.1520m2，配置較為均勻但風口面積又相對偏小，爐缸邊緣存在死區(qū)；經(jīng)過計算、研究、探討、比對，根據(jù)各高爐不同的風機能力，擴大風口面積，三高爐風口面積由0.1520m2擴大到0.1573m2，其中6個風口直徑由100mm擴大到115mm；一、二高爐風口面積由0.1520m2擴大到0.1555 m2，各有4個風口直徑由100mm擴大到115mm，風量提高了100-150m³/min。風口面積適度擴大后，減少了爐缸死區(qū)，活躍了爐缸邊緣，使得渣鐵的流動性得到較大改善。
爐缸熱制度不穩(wěn)定，化學熱和物理熱波動較大。通過高爐日常操作中嚴格控制生鐵含硅[Si]在0.25％-0.45％之間，爐溫的穩(wěn)定率（0.25％-0.45％之間）由56%提高到80%左右，鐵水物理熱保持在1480℃左右，爐缸的熱制度充沛穩(wěn)定。
3.3 采用快速恢復爐況技術
經(jīng)過研究，在高爐長期休風后的恢復過程中，根據(jù)渣鐵環(huán)流理論和操作實際，針對現(xiàn)有的工況條件，對原有的操作方式，進行了大膽革新，采用全開風口作業(yè)，快速提高風量，依靠大風量增大鼓風動能。保證了爐況恢復過程中初始煤氣流分布合理，避免了由于高風壓條件下，堵風口作業(yè)造成的對爐缸圓周渣鐵環(huán)流的阻斷作用，基本杜絕了此種情況下風口的熔燒破損。
復風初期，為確保料動，且盡快形成煤氣流，抓住時機，積極穩(wěn)妥用風。送風后根據(jù)壓量關系在30～60分鐘左右將風壓加至160kPa左右，壓差維持在90～100kPa。在風量偏大時，壓差控制在80～90kPa。用較低的壓差，提高高爐煤氣流的穩(wěn)定性，減少崩塌料、懸料的產(chǎn)生，縮短恢復時間。下料后逐步趕料線。
風量加至正常風量的80％，則放緩加風節(jié)奏，一方面穩(wěn)定氣流；另一方面，防止爐溫大幅下跌，進而影響料尺正常動作，形成崩、懸料。隨煤粉作用，熱量回升，逐步加全風量。復風初，由于重建煤氣流，尤其在O／C比較高的高爐，前期風壓高，風量小，透氣性差，不吃風。而對于大型高爐，風量達不到一定水平，風口前料不動，而此時，不能因為憋壓、高壓就不加風。
優(yōu)化操作前后送風曲線和送風風壓、風量、頂壓變化見圖1、圖2。
該技術推廣后，每次長期休風爐況恢復時間由2-3天縮短到7小時左右；風口基本無損壞。通過表2、表3、表4，優(yōu)化后（如2013年8月28日）三高爐計劃休風及恢復期間與優(yōu)化前（如2013年3月28日）三高爐計劃休風及恢復期間指標對比，綜合焦比降低66.78kg/t，減少焦炭量360.58t，產(chǎn)量增加近1955t。2013年3月28日三高爐計劃休風及恢復期間損壞風口3個，二套1個，二次休風即30日8:35～11:50更換損壞的風口及二套，直到30日風口全開，爐況恢復正常，增加了爐況恢復到正常的時間。
4 實施效果
通過優(yōu)化配料工作，爐況調(diào)劑保持合理的操作爐型，快速恢復爐況技術等措施，燒結礦堿金屬K2O含量由0.15%下降到0.10%，Na2O含量由0.05%下降到0.04%。重力除塵灰堿金屬K2O含量由0.58%下降到0.33%，Na2O含量由0.79%下降到0.14%，Zn含量由1.8%下降到0.43%。高爐經(jīng)濟技術指標得到了大幅提升（見表5），2014年綜合焦比下降到511.43kg/t，休風率由3.59%下降到2.82%，風口破損數(shù)目由2012年的273個（月平均損壞22.75個）,2013年的202個（月平均損壞16.83個），下降到2014年68個（月平均損壞5.67個），取得顯著效果。
5 參考文獻
[1] 由文泉．實用高爐煉鐵技術[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2004．350-351．
[2] 周傳典．高爐煉鐵生產(chǎn)技術手冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2008．443-451．