天鐵高爐減少風(fēng)口破損操作實(shí)踐
謝文飛
（天津天鐵冶金集團(tuán)第一煉鐵廠）
摘 要 本文對(duì)天鐵第一煉鐵廠高爐風(fēng)口破損嚴(yán)重的問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化配料工作，針對(duì)循環(huán)物料，均勻配吃，防止配料波動(dòng)，以自主研發(fā)的中型高爐無(wú)鐘多環(huán)布料煤氣流轉(zhuǎn)型理論，指導(dǎo)布料操作，突破原有操作模式，全開(kāi)風(fēng)口恢復(fù)爐況，使高爐風(fēng)口的破損數(shù)目大幅降低，降低了設(shè)備的休風(fēng)率，提升了高爐的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。
關(guān)鍵詞 高爐;優(yōu)化配料;多環(huán)布料;全開(kāi)風(fēng)口;風(fēng)口破損
1 前言
天津天鐵集團(tuán)第一煉鐵廠現(xiàn)有4座700 m3高爐，每座高爐配置16個(gè)風(fēng)口。2011-2013年，累計(jì)風(fēng)口破損642個(gè)，低品質(zhì)料的使用，使燒結(jié)礦中的堿金屬、Zn升高，導(dǎo)致風(fēng)口大量破損（見(jiàn)表1）。通過(guò)采取各種措施，2014年風(fēng)口損壞68個(gè)。在鋼鐵市場(chǎng)形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，進(jìn)一步降低生鐵成本過(guò)程中取得較好的效果。
2 風(fēng)口破損原因
2.1 有害元素含量高
在燒結(jié)礦配料方面，考慮低成本因素，混合料配用了布袋灰、燒結(jié)機(jī)頭灰,在燒結(jié)礦配礦的比例中，混合料、鋼泥配加比例較大，使燒結(jié)礦中的堿金屬、Zn含量升高，高爐堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷較重。2011-2013年鋅負(fù)荷最高達(dá)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?fàn)t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(dǎo)致風(fēng)口大量破損；另一方面，堿金屬和鋅滲入爐襯中，導(dǎo)致磚襯膨脹，爐體長(zhǎng)高、長(zhǎng)胖，導(dǎo)致風(fēng)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(dǎo)致中心或邊緣氣流過(guò)于旺盛或不足，造成渣皮脫落，使?fàn)t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(fēng)口大量破損。
2.3 高爐休風(fēng)恢復(fù)爐況
高爐生產(chǎn)中60天左右需要一次10-12小時(shí)的定修，在恢復(fù)爐況過(guò)程中，均采取花堵3～4個(gè)風(fēng)口。目的是為了維持適宜的風(fēng)速及鼓風(fēng)動(dòng)能，保證吹透中心，以快速恢復(fù)爐況。每次爐況恢復(fù)的過(guò)程中，都出現(xiàn)堵泥風(fēng)口兩側(cè)的風(fēng)口損壞，每次破損風(fēng)口3-5個(gè)，甚至出現(xiàn)風(fēng)口二套燒壞，需要組織休風(fēng)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(dǎo)致?tīng)t墻渣皮脫落，富集在局部風(fēng)口處，使風(fēng)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(kù)后存放時(shí)間較長(zhǎng)，沒(méi)有及時(shí)使用，造成強(qiáng)度降低，造成爐況波動(dòng)風(fēng)口損壞。根據(jù)入庫(kù)時(shí)間，季節(jié)特點(diǎn)，合理安排出庫(kù)。及時(shí)了解焦炭配煤比的變更情況，加強(qiáng)熱強(qiáng)度、水分的監(jiān)控。及時(shí)調(diào)整焦比、煤比，確保爐況穩(wěn)定。
針對(duì)部分酸性球團(tuán)含鈦偏高，造成渣鐵粘稠，類(lèi)似爐缸堆積的情況，采取要求供應(yīng)商提供的球團(tuán)鈦含量小于0.04%。在給高爐取料時(shí)，將含鈦偏高的球團(tuán)與含鈦低的球團(tuán)各取50%，進(jìn)行混合后供給高爐，同時(shí)將高爐球團(tuán)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(dòng)性。
第一煉鐵廠長(zhǎng)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(duì)塊礦長(zhǎng)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(guò)配料技術(shù)控制有害元素的含量，要求鋅負(fù)荷＜0.5kg/t，堿負(fù)荷K2O+Na20≤3.5kg/tFe。針對(duì)堿金屬含量高的燒結(jié)機(jī)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(dòng)。對(duì)含鋅高的干鋼泥的配加由5%調(diào)整到3%，既保持了經(jīng)濟(jì)料的使用，又降低了高爐爐料的鋅負(fù)荷，避免了干鋼泥集中配加帶來(lái)的鋅負(fù)荷急劇升高，造成的爐況失常；燒結(jié)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(fù)荷、鋅負(fù)荷使高爐爐況平穩(wěn)，降低了風(fēng)口的破損。
3.2 通過(guò)爐況調(diào)劑，保持合理的操作爐型
在焦丁的使用上，我們對(duì)配加焦丁發(fā)展邊緣氣流的作用沒(méi)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(fēng)口頻繁損壞。因此在使用焦丁時(shí)，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(tái)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(jìn)而穩(wěn)定了爐墻渣皮。確保了爐況的長(zhǎng)周期穩(wěn)定順行，減少了風(fēng)口的損壞。采用此項(xiàng)措施后，未再出現(xiàn)吃焦丁后渣皮脫落、風(fēng)口損壞情況的發(fā)生。
通過(guò)調(diào)劑布料制度，在邊緣氣流過(guò)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(yán)重時(shí)，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(gè)冶煉周期煤氣流轉(zhuǎn)型后，再鞏固效果。以自主研發(fā)的中型高爐無(wú)鐘多環(huán)布料煤氣流轉(zhuǎn)型理論，指導(dǎo)布料操作。通過(guò)以上的調(diào)劑手段，使中心氣流狹長(zhǎng)而銳利，邊緣氣流通暢，形成一個(gè)狹窄的邊緣通路，使中心氣流強(qiáng)于邊緣，達(dá)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?fàn)t墻渣皮保持相對(duì)穩(wěn)定，保持爐缸工作正常活躍，爐缸的透液性良好，使風(fēng)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(fēng)口布局，原來(lái)為直徑120mm×3＋110mm×13配置，風(fēng)口面積0.1574m2，配置不夠理想。后來(lái)逐步調(diào)整到直徑110mm×16個(gè)，面積0.1520m2，配置較為均勻但風(fēng)口面積又相對(duì)偏小，爐缸邊緣存在死區(qū)；經(jīng)過(guò)計(jì)算、研究、探討、比對(duì)，根據(jù)各高爐不同的風(fēng)機(jī)能力，擴(kuò)大風(fēng)口面積，三高爐風(fēng)口面積由0.1520m2擴(kuò)大到0.1573m2，其中6個(gè)風(fēng)口直徑由100mm擴(kuò)大到115mm；一、二高爐風(fēng)口面積由0.1520m2擴(kuò)大到0.1555 m2，各有4個(gè)風(fēng)口直徑由100mm擴(kuò)大到115mm，風(fēng)量提高了100-150m³/min。風(fēng)口面積適度擴(kuò)大后，減少了爐缸死區(qū)，活躍了爐缸邊緣，使得渣鐵的流動(dòng)性得到較大改善。
爐缸熱制度不穩(wěn)定，化學(xué)熱和物理熱波動(dòng)較大。通過(guò)高爐日常操作中嚴(yán)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(fù)爐況技術(shù)
經(jīng)過(guò)研究，在高爐長(zhǎng)期休風(fēng)后的恢復(fù)過(guò)程中，根據(jù)渣鐵環(huán)流理論和操作實(shí)際，針對(duì)現(xiàn)有的工況條件，對(duì)原有的操作方式，進(jìn)行了大膽革新，采用全開(kāi)風(fēng)口作業(yè)，快速提高風(fēng)量，依靠大風(fēng)量增大鼓風(fēng)動(dòng)能。保證了爐況恢復(fù)過(guò)程中初始煤氣流分布合理，避免了由于高風(fēng)壓條件下，堵風(fēng)口作業(yè)造成的對(duì)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(fēng)口的熔燒破損。
復(fù)風(fēng)初期，為確保料動(dòng)，且盡快形成煤氣流，抓住時(shí)機(jī)，積極穩(wěn)妥用風(fēng)。送風(fēng)后根據(jù)壓量關(guān)系在30～60分鐘左右將風(fēng)壓加至160kPa左右，壓差維持在90～100kPa。在風(fēng)量偏大時(shí)，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(fù)時(shí)間。下料后逐步趕料線。
風(fēng)量加至正常風(fēng)量的80％，則放緩加風(fēng)節(jié)奏，一方面穩(wěn)定氣流；另一方面，防止?fàn)t溫大幅下跌，進(jìn)而影響料尺正常動(dòng)作，形成崩、懸料。隨煤粉作用，熱量回升，逐步加全風(fēng)量。復(fù)風(fēng)初，由于重建煤氣流，尤其在O／C比較高的高爐，前期風(fēng)壓高，風(fēng)量小，透氣性差，不吃風(fēng)。而對(duì)于大型高爐，風(fēng)量達(dá)不到一定水平，風(fēng)口前料不動(dòng)，而此時(shí)，不能因?yàn)楸飰骸⒏邏壕筒患语L(fēng)。
優(yōu)化操作前后送風(fēng)曲線和送風(fēng)風(fēng)壓、風(fēng)量、頂壓變化見(jiàn)圖1、圖2。
該技術(shù)推廣后，每次長(zhǎng)期休風(fēng)爐況恢復(fù)時(shí)間由2-3天縮短到7小時(shí)左右；風(fēng)口基本無(wú)損壞。通過(guò)表2、表3、表4，優(yōu)化后（如2013年8月28日）三高爐計(jì)劃休風(fēng)及恢復(fù)期間與優(yōu)化前（如2013年3月28日）三高爐計(jì)劃休風(fēng)及恢復(fù)期間指標(biāo)對(duì)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(jì)劃休風(fēng)及恢復(fù)期間損壞風(fēng)口3個(gè)，二套1個(gè)，二次休風(fēng)即30日8:35～11:50更換損壞的風(fēng)口及二套，直到30日風(fēng)口全開(kāi)，爐況恢復(fù)正常，增加了爐況恢復(fù)到正常的時(shí)間。
4 實(shí)施效果
通過(guò)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(fù)爐況技術(shù)等措施，燒結(jié)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(jì)技術(shù)指標(biāo)得到了大幅提升（見(jiàn)表5），2014年綜合焦比下降到511.43kg/t，休風(fēng)率由3.59%下降到2.82%，風(fēng)口破損數(shù)目由2012年的273個(gè)（月平均損壞22.75個(gè)）,2013年的202個(gè)（月平均損壞16.83個(gè)），下降到2014年68個(gè)（月平均損壞5.67個(gè)），取得顯著效果。
5 參考文獻(xiàn)
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