王效東 唐瑞峰
（首秦金屬材料有限公司）
摘 要 首秦兩座高爐分別運行了11年和9年，本文總結了兩座高爐歷次長時間失常的原因和應對措施，不斷改善操作水平和高爐操作理念，自2011年底至2014年8月兩座高爐保持了長達近32個月穩(wěn)定生產。
關鍵詞 高爐 順穩(wěn)生產 爐況失常
1 前言
首秦煉鐵共有兩座高爐。一高爐2004年6月投產，二高爐2006年5月投產。一高爐有效容積1200m3，二高爐有效容積1780m3。由于環(huán)保限制，首秦建廠時沒有建造自己的焦化廠，因此首秦煉鐵生產100%使用外購焦炭。外購焦炭種類繁多，焦炭質量的穩(wěn)定性不可控，各品種焦炭月供應量由于受運輸影響到達也不穩(wěn)定。焦炭質量和數量的不穩(wěn)定給高爐穩(wěn)定生產帶來很大困難。2004年首秦一座高爐投產，高爐焦炭負荷最高達到6.0，一高爐2006年焦比最低達到278.87kg/t，煤比201.18kg/t，達到國內先進指標。2006年5月二高爐投產，自2008年以后伴隨鋼鐵行業(yè)不景氣，焦炭供應出現問題，兩座高爐時常出現波動，兩座高爐很難保持長時間穩(wěn)定生產。通過不斷總結高爐波動原因，總結波動應對措施，不斷改善操作及管理理念，自2011年底至2014年8月兩座高爐保持了長達近32個月穩(wěn)定生產。
2 首秦高爐歷年生產情況簡介
2.1 綜合指標歷年完成情況
首秦一高爐2004年投產后指標逐步攀升，2006年達到最好水平。首秦二高爐2006年投產，2007年初兩座高爐出現大的波動，指標急劇下滑，經過近一年治理，2008年達到正常水平。2010年兩座高爐再次出現波動，2010年、2011年兩座高爐都處于不穩(wěn)定生產狀態(tài)，高爐指標完成較差，2011年底兩座高爐逐步進入穩(wěn)定生產狀態(tài)，2012年后兩座高爐受市場壓力影響，外界條件不斷變差，指標完成不是歷年最好，但是實現了外界條件不斷變差情況下的長時間穩(wěn)定生產。
2.2 首秦原料變化情況
首秦高爐在2009年以后，由于成本壓力，燒結生產盡可能的使用低價礦，燒結礦品位逐步降低，高爐綜合入爐品位逐步下降，2014年達到入品位最低時55.3%。高爐入爐品位逐步降低，導致高爐渣比逐步升高，2014年渣比最高曾達到450kg/t。渣比升高帶來高爐煤氣分布、爐內壓差、燃料消耗等一系列變化，對高爐重負荷生產帶來較大的不利影響。
首秦焦炭質量從2009年開始也出現明顯下降，入爐平均焦炭灰份從2009年開始逐步升高，焦炭灰份2012年以后比2009年之前平均升高1%。首秦焦炭由于全部是外購焦炭，每年高爐使用焦炭種類在8-10種，高爐日常采用幾種焦炭混搭使用，焦炭種類最少3種，一般使用焦炭種類4種，最多時候焦炭種類達到5種。由于首秦沒有焦炭混勻料場，每種入爐焦炭成分波動都會給高爐帶來影響，多種焦炭使用必然導致焦炭質量波動頻繁。首秦焦炭種類多，并且各種焦炭供應情況不穩(wěn)，高爐必須根據焦炭庫存情況及時調整焦炭使用比例，以保證不必大幅度調整焦炭使用比例，從而帶來高爐焦炭使用比例經常調整。焦炭質量不穩(wěn)，對高爐穩(wěn)定生產帶來很大的不利影響。
3 首秦幾次爐況失常
首秦高爐自2007年至2011年四年內兩座高爐爐況失常共計6次，每次爐況失常治理時間都很長，都是經過長時間治理后爐況才能得到控制，四年時間爐況處于穩(wěn)定生產時間較短。
3.1 2007年一高爐失常
2007年3月中旬開始，首秦一、二號高爐爐況相繼發(fā)生波動。2007年3月1日和2日連續(xù)下雨，3月3日秦皇島發(fā)生歷史罕見的暴風雪，導致外部電網故障，1號鼓風風機停機，其間2號風機撥風，慢風時間達12小時。由于月初焦炭質量變差，同時雨雪天氣，焦炭水分急劇升高，水分高達28.4%。因此導致兩座高爐穩(wěn)定性急劇變差，高爐頻繁懸料。由于恢復爐況期間焦炭質量不能夠改善，爐況較長時間不能得到有效改善，長時間低全風率，低產能生產，導致爐缸不活，爐況失常。
3.2 2007年二高爐失常
首秦二高爐2007年3月4日經過12小時慢風后爐況穩(wěn)定性變差，爐內邊緣管道、塌料頻繁，爐內采取退負荷、調整裝料治理。裝料制度對邊緣進行疏導、抑制都沒有取得較好效果，最終結合二高爐投產后發(fā)生兩次爐身結瘤判斷爐身有粘結。5月份，在裝料制度上采取適當疏導，降低焦炭負荷，保證爐缸不出現堆積，同時通過降低軟水流量、提高軟水溫度等措施降低爐身冷卻強度，逐步改善原燃料質量，爐況逐步穩(wěn)定，6月份爐況得到改善。
3.3 2010年一高爐失常
2010年1月初，一高爐由于焦炭供應緊張，質量差的焦炭使用比例開始增加，最終全部使用質量差的焦炭。由于焦炭質量差導致從1月4日開始爐內氣流不穩(wěn)，爐溫波動范圍大，壓量關不穩(wěn)，塌料頻繁，高爐采取退負荷適應，但由于8日中班爐內爐溫嚴重不足造成氣流不穩(wěn)，連續(xù)塌料，爐內被迫大幅度退負荷。負荷逐步退到3.8。爐內通過大幅度退負荷配以及疏導邊緣的裝料調整，爐況沒有進一步惡化，經過9日、10日兩天爐內全力保爐溫保全風操作，爐況得以扭轉，爐內逐步恢復負荷到4.62。由于焦炭質量一直沒有改善，因此1月下旬至2月中旬爐內在輕負荷狀況下維持爐內順行狀況。2月10日8：16-16：10高爐進行計劃檢修，檢修后恢復困難，爐內連續(xù)塌料，壓量關系緊，爐內被迫大幅度退負荷及裝料，但是爐內仍然沒有避免失常。
3.4 2009年和2010年二高爐爐況失常
首秦二高爐2009年11月焦炭質量突然發(fā)生波動，焦炭水分升高、粒度變碎，加上天氣劇冷，焦炭粉末凍結在焦炭表面無法篩除，入爐后造成爐缸死焦堆透氣、透液性差，爐況表現為壓差高、指數偏低，吃風能力降低，風量略高時氣流不穩(wěn)定。11月前期裝料采取疏導方式保風量和順行，到月底裝料調整已無法確保全風，11月28日爐內采取退負荷措施，焦炭負荷從5.3逐步退到5.0，在爐內采取措施確保順行時候焦炭質量持續(xù)下滑，爐內狀況不能得到改善，焦炭負荷逐步退卻，至12月16日爐內焦炭負荷退至3.7，同時緊急采購優(yōu)質焦炭，爐內狀況得到基本穩(wěn)定。由于爐內一個月時間全風率低，爐芯溫度持續(xù)下行，表明爐缸活躍程度逐步降低，最終導致爐缸中心堆積。12月下半月爐內一直低負荷冶煉，至2010年1月6日爐內為盡快恢復爐況，進行降料面噴涂，以新的操作爐型進行開爐。噴涂后使用較好的干熄焦炭開爐，開爐順利，1月8日送風，13日爐內全風，焦炭負荷恢復到4.0,產量恢復到4000噸/天水平，16日后逐步減少干焦用量，21日爐內由于改用質量較差焦炭，爐況出現反復。1月22日～2月16日進入全焦冶煉期，爐內再次治理，至3月1日爐內焦炭負荷穩(wěn)定恢復到4.1，冶煉系數達到2.46，基本達到正常爐況狀態(tài)且具備進一步進攻條件。
3.5 2011年一高爐失常
2011 年3 月2 日中班，一高爐出現嚴重塌料，爐況順行狀態(tài)受到破壞，爐缸嚴重虧熱，在采取大幅退負荷、加集中焦、堵風口等措施后，風量逐漸得以恢復。之后隨著負荷的恢復，爐況出現反復，表現為周期性的氣流、塌料，操作上采取疏導、抑制、組合裝料等手段，但負荷仍不能在高水平穩(wěn)定。之后到9月份爐況一直不穩(wěn)定，氣流頻繁，負荷一直在4.0-4.5之間，直到9月1日爐內降料面處理爐喉下部16段水箱部位粘結后爐況逐步穩(wěn)定，9月到11月爐內穩(wěn)定后產量水平逐步提高，但爐內負荷因多種因素最高達到4.68，直至2012年初焦炭負荷逐步達到5.0。
3.6 2011年二高爐失常
首秦2高爐在2011 年4 月18 日噴涂檢修結束送風后，初期恢復較為順利，焦炭負荷達到5.0 以上。由于對焦炭市場變化認識不足，缺乏與用戶、專業(yè)的有效溝通，反應遲緩，焦炭總量下降、質量下滑，4 月27 日后焦炭配比多次調整，5 月10 日爐況順行狀態(tài)遭到破壞，爐內連續(xù)出現氣流、管道、塌料現象，爐內被迫采取退負荷、疏導煤氣等措施，最終通過控制邊緣、打開中心的方法使煤氣得到初步穩(wěn)定，之后持續(xù)半年時間月平均焦炭負荷僅能達到4.4左右，直到12月焦炭負荷達到5.0。
4 首秦2012年至2014年8月生產情況
4.1 高爐主要指標參數情況
從兩座高爐2012年至2014年8月焦比、系數曲線可見，兩座高爐焦比一直比較穩(wěn)定運行，焦比水平330Kg/t左右。兩座高爐系數保持在2.3左右運行。2012年初一高爐處于爐況2011年失常后恢復正常后逐步加重負荷狀態(tài)，一高爐2012年初焦比水平略高。焦比曲線中個別升高為高爐檢修月份。自12年開始首秦加大降低原料成本力度，因此，原料質量比過去逐步下降，對高爐降低焦比比較不利，因此，兩座高爐焦比水平比國內先進水平尚有差距。系數根據公司計劃，按照市場需要控制產能沒有達到較高水平。
高爐全風是高爐順行的主要標志，高爐能否保持穩(wěn)定的全風率是衡量高爐是否處于穩(wěn)定生產狀態(tài)的主要參數。從2012年至14年8月，除高爐長時間檢修外，兩座高爐月平均風量水平保持了平穩(wěn)運行趨勢。一高爐風量水平在2700M3/Min左右，二高爐風量水平在3700M3/Min左右。
4.2 生產中特殊情況應對
在近兩年生產中，首秦面臨的生產壓力比過去更大，外界提供的生產條件比過去更差，在生產中多次發(fā)生意外事故，但是每次意外事故發(fā)生僅僅在短期內影響高爐生產，高爐能夠很快扭轉被動局面恢復到正常生產狀態(tài)。
（1）高爐生產以順行、穩(wěn)定為第一準則。在原料變化或有突發(fā)事故時候，爐內果斷退守，以便爐內全風率得到有效保障，事故恢復盡快全風。
2013年4月11日、2014年1月13日一高爐兩次發(fā)生風機突然停機造成大灌渣，兩次灌渣恢復都僅用一天恢復全風，兩天恢復到檢修前負荷水平。2013年5月10日一高爐由于停風更換風口時水箱管破裂，處理損壞水箱管時間過長造成爐內漏水過多導致爐冷，高爐用時一周恢復全風，并焦炭負荷達到5.0。三次突發(fā)事故都因事故突發(fā)后爐內果斷附加集中焦炭、大幅度退焦炭負荷，每次意外事故發(fā)生焦炭負荷都退到3.5，輕負荷對爐內快速恢復風量極其有利，風量恢復快，意外事故對爐缸造成影響大大降低，對保證高爐長時間穩(wěn)定至關重要。
日常生產中遇到原料變化導致影響高爐全風，爐內以退負荷為第一適應手段，通過對過去總結，針對不同原料變化情況制定相應退負荷方法及退卻程度，生產中出現變化則及時退守，條件改善則逐步恢復。如果短期原料變差后無扭轉趨勢則配以煤氣調整。
（2）面對原料條件變差，用合適的裝料制度適應原料條件變化。裝料制度在爐內起到改善上部煤氣分布作用，合理、合適的裝料制度能夠保證高爐穩(wěn)定順行，是高爐實現良好經濟指標的重要手段。裝料制度合適，能夠在一定程度上消化原料變差給高爐帶來的不利影響。首秦高爐面對高爐外界原料條件變差，高爐堅持保證高爐煤氣分布的兩條通路。首先，確保煤氣中心合適開度，控制中心十字測溫溫度450-650℃，中心開度大容易導致中心過吹，對降低燃料消耗產生不利影響，嚴重時容易導致氣流過剩造成塌料，影響高爐穩(wěn)定。中心過低對高爐活躍爐缸中心不利，容易造成爐缸死焦堆變大，導致造成爐內壓差過高。其次，控制合適邊緣煤氣，邊緣十字測溫溫度控制80-150℃，首秦高爐采用薄壁鑲磚水箱，爐體冷卻強度較大，邊緣穩(wěn)定控制過重，在原料條件不好情況下容易導致爐墻粘結。邊緣氣流發(fā)展對爐體保護不利，容易導致水箱侵蝕嚴重造成漏水。因此，首秦高爐邊緣控制對高爐順穩(wěn)及長壽至關重要。在首秦高爐生產過程中，對邊緣要有效控制保護水箱，又不能控制過重造成粘結。在近兩年生產中，高爐嚴格做好預判工作，在高爐煤氣變化趨勢可能影響高爐穩(wěn)定時及時調整裝料制度適應，盡可能確保高爐指標，通過微調裝料制度保障煤氣兩條通路順暢。二高爐2013年全年調整裝料78次，主要調整方向為控制邊緣氣流發(fā)展確保中心開度。
（3）提高高爐外圍生產組織保障能力。高爐外圍事故對高爐穩(wěn)定生產破壞巨大，影響深遠。外圍事故頻繁必然導致高爐波動頻繁，加強外圍保障能力對高爐穩(wěn)定生產極其重要。雖然首秦高爐近兩年突發(fā)事故后很快能夠恢復到正常狀態(tài)，但每次波動都給高爐帶來巨大損失，在目前煉鐵生產形勢下，高爐彌補事故損失難度巨大，因此，首秦高爐加大設備日常巡檢維護力度，減少設備事故發(fā)生。
近兩年首秦逐步深入“經料”生產，經濟爐料帶來高爐巨大變化，最明顯變化為渣比變化，高爐渣比由兩年前為330Kg/t左右，近兩年最高時450Kg/t，目前410Kg/t左右，高爐渣比升高給爐外渣鐵排放工作帶來巨大壓力，首秦通過逐步改善炮泥質量，提高爐前工操作水平等措施提高出鐵質量。兩年前爐前日鐵次平均在12-13次，隨著逐步改善，雖然渣量提高較多，但日鐵次下降到11-12次，鐵次降低減少爐前泥量消耗，并且在高渣比時候適當加大鐵口鉆頭方法保證了渣鐵排放干凈。
（4）高爐長壽護爐與打產矛盾的把控。伴隨首秦高爐的長期穩(wěn)定順行，產能的持續(xù)釋放，首秦兩座高爐在2014年3月份后先后出現爐門水溫差升高，爐缸側壁溫差升高現象。爐門水溫差及爐缸側壁溫差最高達到0.8℃，爐內必須采取加鈦護爐措施。爐缸維護與高爐打產處于矛盾對立關系，加鈦護爐必然導致產能降低，產能提高對護爐不利，為了能夠在爐缸得到有效維護情況下不過多影響產能，首秦在爐缸溫差升高時候采取過量加鈦方法，使得鐵水含鈦短時間內得到較大提高，鐵水中鈦在0.2-0.25%水平，爐缸側壁及爐門溫差在上升趨勢短時間內得到抑制，得到抑制后逐步下調鐵水中含鈦水平，使得爐缸側壁及爐門溫差有下降趨勢為止，避免過度護爐影響爐缸活躍程度導致順行破壞，首秦高爐鐵水含鈦0.1-0.15%處于維持爐缸側壁溫差及爐門溫差穩(wěn)定水平。在生產過程中密切監(jiān)測溫差及爐缸側壁溫度變化情況，有升高跡象及時提高鐵水含鈦量，溫差及側壁溫度下降較快時及時降低鐵水含鈦，控制溫差及側壁溫度避免出現陡升陡降現象出現，在不降低產能前提下達到爐門溫差及側壁溫度小幅度回歸正常目的。
4.3 首秦煉鐵生產存在的困難
（1）伴隨經料的深入，高爐入爐堿金屬等有害元素逐步增加，2014年入堿金屬最高增加到7.1kg/t，鋅負荷最高到0.33kg/t。堿金屬及鋅在爐內破壞作用較大，破壞高爐順行，加劇爐缸、爐墻侵蝕，不但破壞高爐順行，同時影響高爐長壽。為了降低堿金屬循環(huán)富集，燒結間斷性停用高爐除塵灰減少堿金屬循環(huán)富集，燒結配料上控制堿金屬含量。高爐雖制定了定期排堿措施，但是由于經常因下道工序要求低硫鐵水而無法進行排堿。有效控制堿金屬入爐及排堿是首秦目前及以后需要面對的困難。
（2）經料條件下降低燃料消耗是首秦需要不斷研究的課題。使用經濟爐料能夠降低原料成本，但同時必然導致冶煉成本的提高。如何在經濟爐料條件下通過技術手段降低高爐燃料消耗、降低冶煉成本需要不斷探索研究。
5 結語
高爐煉鐵是連續(xù)性大型化生產模式，高爐生產指標效益好壞不能以一時指標的好壞來評價。在當今鋼鐵生產形勢下，高爐煉鐵要有長期的好指標才能創(chuàng)造好的效益，因此，保持高爐長期穩(wěn)定對高爐產出高效益至關重要。把握影響高爐生產中的宏觀因素，注意影響高爐的細節(jié)變化，高爐才能得到穩(wěn)定順行。首秦高爐近兩年之所以能夠保持長時間穩(wěn)定，正是得益于生產管理的逐步精細化。