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(yùn)行了11年和9年，本文總結(jié)了兩座高爐歷次長時(shí)間失常的原因和應(yīng)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(dá)近32個(gè)月穩(wěn)定生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞 高爐 順穩(wěn)生產(chǎn) 爐況失常
1 前言
首秦?zé)掕F共有兩座高爐。一高爐2004年6月投產(chǎn)，二高爐2006年5月投產(chǎn)。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(shí)沒有建造自己的焦化廠，因此首秦?zé)掕F生產(chǎn)100%使用外購焦炭。外購焦炭種類繁多，焦炭質(zhì)量的穩(wěn)定性不可控，各品種焦炭月供應(yīng)量由于受運(yùn)輸影響到達(dá)也不穩(wěn)定。焦炭質(zhì)量和數(shù)量的不穩(wěn)定給高爐穩(wěn)定生產(chǎn)帶來很大困難。2004年首秦一座高爐投產(chǎn)，高爐焦炭負(fù)荷最高達(dá)到6.0，一高爐2006年焦比最低達(dá)到278.87kg/t，煤比201.18kg/t，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)指標(biāo)。2006年5月二高爐投產(chǎn)，自2008年以后伴隨鋼鐵行業(yè)不景氣，焦炭供應(yīng)出現(xiàn)問題，兩座高爐時(shí)常出現(xiàn)波動(dòng)，兩座高爐很難保持長時(shí)間穩(wěn)定生產(chǎn)。通過不斷總結(jié)高爐波動(dòng)原因，總結(jié)波動(dòng)應(yīng)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(dá)近32個(gè)月穩(wěn)定生產(chǎn)。
2 首秦高爐歷年生產(chǎn)情況簡介
2.1 綜合指標(biāo)歷年完成情況
首秦一高爐2004年投產(chǎn)后指標(biāo)逐步攀升，2006年達(dá)到最好水平。首秦二高爐2006年投產(chǎn)，2007年初兩座高爐出現(xiàn)大的波動(dòng)，指標(biāo)急劇下滑，經(jīng)過近一年治理，2008年達(dá)到正常水平。2010年兩座高爐再次出現(xiàn)波動(dòng)，2010年、2011年兩座高爐都處于不穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)，高爐指標(biāo)完成較差，2011年底兩座高爐逐步進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)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(biāo)完成不是歷年最好，但是實(shí)現(xiàn)了外界條件不斷變差情況下的長時(shí)間穩(wěn)定生產(chǎn)。
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(jié)生產(chǎn)盡可能的使用低價(jià)礦，燒結(jié)礦品位逐步降低，高爐綜合入爐品位逐步下降，2014年達(dá)到入品位最低時(shí)55.3%。高爐入爐品位逐步降低，導(dǎo)致高爐渣比逐步升高，2014年渣比最高曾達(dá)到450kg/t。渣比升高帶來高爐煤氣分布、爐內(nèi)壓差、燃料消耗等一系列變化，對高爐重負(fù)荷生產(chǎn)帶來較大的不利影響。
首秦焦炭質(zhì)量從2009年開始也出現(xiàn)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(shí)候焦炭種類達(dá)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(dòng)都會(huì)給高爐帶來影響，多種焦炭使用必然導(dǎo)致焦炭質(zhì)量波動(dòng)頻繁。首秦焦炭種類多，并且各種焦炭供應(yīng)情況不穩(wěn)，高爐必須根據(jù)焦炭庫存情況及時(shí)調(diào)整焦炭使用比例，以保證不必大幅度調(diào)整焦炭使用比例，從而帶來高爐焦炭使用比例經(jīng)常調(diào)整。焦炭質(zhì)量不穩(wěn)，對高爐穩(wěn)定生產(chǎn)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(nèi)兩座高爐爐況失常共計(jì)6次，每次爐況失常治理時(shí)間都很長，都是經(jīng)過長時(shí)間治理后爐況才能得到控制，四年時(shí)間爐況處于穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)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(hào)高爐爐況相繼發(fā)生波動(dòng)。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(fēng)雪，導(dǎo)致外部電網(wǎng)故障，1號(hào)鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)停機(jī)，其間2號(hào)風(fēng)機(jī)撥風(fēng)，慢風(fēng)時(shí)間達(dá)12小時(shí)。由于月初焦炭質(zhì)量變差，同時(shí)雨雪天氣，焦炭水分急劇升高，水分高達(dá)28.4%。因此導(dǎo)致兩座高爐穩(wěn)定性急劇變差，高爐頻繁懸料。由于恢復(fù)爐況期間焦炭質(zhì)量不能夠改善，爐況較長時(shí)間不能得到有效改善，長時(shí)間低全風(fēng)率，低產(chǎn)能生產(chǎn)，導(dǎo)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(jīng)過12小時(shí)慢風(fēng)后爐況穩(wěn)定性變差，爐內(nèi)邊緣管道、塌料頻繁，爐內(nèi)采取退負(fù)荷、調(diào)整裝料治理。裝料制度對邊緣進(jìn)行疏導(dǎo)、抑制都沒有取得較好效果，最終結(jié)合二高爐投產(chǎn)后發(fā)生兩次爐身結(jié)瘤判斷爐身有粘結(jié)。5月份，在裝料制度上采取適當(dāng)疏導(dǎo)，降低焦炭負(fù)荷，保證爐缸不出現(xiàn)堆積，同時(shí)通過降低軟水流量、提高軟水溫度等措施降低爐身冷卻強(qiáng)度，逐步改善原燃料質(zhì)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(yīng)緊張，質(zhì)量差的焦炭使用比例開始增加，最終全部使用質(zhì)量差的焦炭。由于焦炭質(zhì)量差導(dǎo)致從1月4日開始爐內(nèi)氣流不穩(wěn)，爐溫波動(dòng)范圍大，壓量關(guān)不穩(wěn)，塌料頻繁，高爐采取退負(fù)荷適應(yīng)，但由于8日中班爐內(nèi)爐溫嚴(yán)重不足造成氣流不穩(wěn)，連續(xù)塌料，爐內(nèi)被迫大幅度退負(fù)荷。負(fù)荷逐步退到3.8。爐內(nèi)通過大幅度退負(fù)荷配以及疏導(dǎo)邊緣的裝料調(diào)整，爐況沒有進(jìn)一步惡化，經(jīng)過9日、10日兩天爐內(nèi)全力保爐溫保全風(fēng)操作，爐況得以扭轉(zhuǎn)，爐內(nèi)逐步恢復(fù)負(fù)荷到4.62。由于焦炭質(zhì)量一直沒有改善，因此1月下旬至2月中旬爐內(nèi)在輕負(fù)荷狀況下維持爐內(nèi)順行狀況。2月10日8：16-16：10高爐進(jìn)行計(jì)劃檢修，檢修后恢復(fù)困難，爐內(nèi)連續(xù)塌料，壓量關(guān)系緊，爐內(nèi)被迫大幅度退負(fù)荷及裝料，但是爐內(nèi)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(zhì)量突然發(fā)生波動(dòng)，焦炭水分升高、粒度變碎，加上天氣劇冷，焦炭粉末凍結(jié)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(xiàn)為壓差高、指數(shù)偏低，吃風(fēng)能力降低，風(fēng)量略高時(shí)氣流不穩(wěn)定。11月前期裝料采取疏導(dǎo)方式保風(fēng)量和順行，到月底裝料調(diào)整已無法確保全風(fēng)，11月28日爐內(nèi)采取退負(fù)荷措施，焦炭負(fù)荷從5.3逐步退到5.0，在爐內(nèi)采取措施確保順行時(shí)候焦炭質(zhì)量持續(xù)下滑，爐內(nèi)狀況不能得到改善，焦炭負(fù)荷逐步退卻，至12月16日爐內(nèi)焦炭負(fù)荷退至3.7，同時(shí)緊急采購優(yōu)質(zhì)焦炭，爐內(nèi)狀況得到基本穩(wěn)定。由于爐內(nèi)一個(gè)月時(shí)間全風(fēng)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(dǎo)致爐缸中心堆積。12月下半月爐內(nèi)一直低負(fù)荷冶煉，至2010年1月6日爐內(nèi)為盡快恢復(fù)爐況，進(jìn)行降料面噴涂，以新的操作爐型進(jìn)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(fēng)，13日爐內(nèi)全風(fēng)，焦炭負(fù)荷恢復(fù)到4.0,產(chǎn)量恢復(fù)到4000噸/天水平，16日后逐步減少干焦用量，21日爐內(nèi)由于改用質(zhì)量較差焦炭，爐況出現(xiàn)反復(fù)。1月22日～2月16日進(jìn)入全焦冶煉期，爐內(nèi)再次治理，至3月1日爐內(nèi)焦炭負(fù)荷穩(wěn)定恢復(fù)到4.1，冶煉系數(shù)達(dá)到2.46，基本達(dá)到正常爐況狀態(tài)且具備進(jìn)一步進(jìn)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(xiàn)嚴(yán)重塌料，爐況順行狀態(tài)受到破壞，爐缸嚴(yán)重虧熱，在采取大幅退負(fù)荷、加集中焦、堵風(fēng)口等措施后，風(fēng)量逐漸得以恢復(fù)。之后隨著負(fù)荷的恢復(fù)，爐況出現(xiàn)反復(fù)，表現(xiàn)為周期性的氣流、塌料，操作上采取疏導(dǎo)、抑制、組合裝料等手段，但負(fù)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(fù)荷一直在4.0-4.5之間，直到9月1日爐內(nèi)降料面處理爐喉下部16段水箱部位粘結(jié)后爐況逐步穩(wěn)定，9月到11月爐內(nèi)穩(wěn)定后產(chǎn)量水平逐步提高，但爐內(nèi)負(fù)荷因多種因素最高達(dá)到4.68，直至2012年初焦炭負(fù)荷逐步達(dá)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(jié)束送風(fēng)后，初期恢復(fù)較為順利，焦炭負(fù)荷達(dá)到5.0 以上。由于對焦炭市場變化認(rèn)識(shí)不足，缺乏與用戶、專業(yè)的有效溝通，反應(yīng)遲緩，焦炭總量下降、質(zhì)量下滑，4 月27 日后焦炭配比多次調(diào)整，5 月10 日爐況順行狀態(tài)遭到破壞，爐內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)氣流、管道、塌料現(xiàn)象，爐內(nèi)被迫采取退負(fù)荷、疏導(dǎo)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(shí)間月平均焦炭負(fù)荷僅能達(dá)到4.4左右，直到12月焦炭負(fù)荷達(dá)到5.0。
4 首秦2012年至2014年8月生產(chǎn)情況
4.1 高爐主要指標(biāo)參數(shù)情況
從兩座高爐2012年至2014年8月焦比、系數(shù)曲線可見，兩座高爐焦比一直比較穩(wěn)定運(yùn)行，焦比水平330Kg/t左右。兩座高爐系數(shù)保持在2.3左右運(yùn)行。2012年初一高爐處于爐況2011年失常后恢復(fù)正常后逐步加重負(fù)荷狀態(tài)，一高爐2012年初焦比水平略高。焦比曲線中個(gè)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(zhì)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(nèi)先進(jìn)水平尚有差距。系數(shù)根據(jù)公司計(jì)劃，按照市場需要控制產(chǎn)能沒有達(dá)到較高水平。
高爐全風(fēng)是高爐順行的主要標(biāo)志，高爐能否保持穩(wěn)定的全風(fēng)率是衡量高爐是否處于穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)的主要參數(shù)。從2012年至14年8月，除高爐長時(shí)間檢修外，兩座高爐月平均風(fēng)量水平保持了平穩(wěn)運(yùn)行趨勢。一高爐風(fēng)量水平在2700M3/Min左右，二高爐風(fēng)量水平在3700M3/Min左右。
4.2 生產(chǎn)中特殊情況應(yīng)對
在近兩年生產(chǎn)中，首秦面臨的生產(chǎn)壓力比過去更大，外界提供的生產(chǎn)條件比過去更差，在生產(chǎn)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(nèi)影響高爐生產(chǎn)，高爐能夠很快扭轉(zhuǎn)被動(dòng)局面恢復(fù)到正常生產(chǎn)狀態(tài)。
（1）高爐生產(chǎn)以順行、穩(wěn)定為第一準(zhǔn)則。在原料變化或有突發(fā)事故時(shí)候，爐內(nèi)果斷退守，以便爐內(nèi)全風(fēng)率得到有效保障，事故恢復(fù)盡快全風(fēng)。
2013年4月11日、2014年1月13日一高爐兩次發(fā)生風(fēng)機(jī)突然停機(jī)造成大灌渣，兩次灌渣恢復(fù)都僅用一天恢復(fù)全風(fēng)，兩天恢復(fù)到檢修前負(fù)荷水平。2013年5月10日一高爐由于停風(fēng)更換風(fēng)口時(shí)水箱管破裂，處理損壞水箱管時(shí)間過長造成爐內(nèi)漏水過多導(dǎo)致爐冷，高爐用時(shí)一周恢復(fù)全風(fēng)，并焦炭負(fù)荷達(dá)到5.0。三次突發(fā)事故都因事故突發(fā)后爐內(nèi)果斷附加集中焦炭、大幅度退焦炭負(fù)荷，每次意外事故發(fā)生焦炭負(fù)荷都退到3.5，輕負(fù)荷對爐內(nèi)快速恢復(fù)風(fēng)量極其有利，風(fēng)量恢復(fù)快，意外事故對爐缸造成影響大大降低，對保證高爐長時(shí)間穩(wěn)定至關(guān)重要。
日常生產(chǎn)中遇到原料變化導(dǎo)致影響高爐全風(fēng)，爐內(nèi)以退負(fù)荷為第一適應(yīng)手段，通過對過去總結(jié)，針對不同原料變化情況制定相應(yīng)退負(fù)荷方法及退卻程度，生產(chǎn)中出現(xiàn)變化則及時(shí)退守，條件改善則逐步恢復(fù)。如果短期原料變差后無扭轉(zhuǎn)趨勢則配以煤氣調(diào)整。
（2）面對原料條件變差，用合適的裝料制度適應(yīng)原料條件變化。裝料制度在爐內(nèi)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(shí)現(xiàn)良好經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(jiān)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(dǎo)致中心過吹，對降低燃料消耗產(chǎn)生不利影響，嚴(yán)重時(shí)容易導(dǎo)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(dǎo)致造成爐內(nèi)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(qiáng)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(dǎo)致爐墻粘結(jié)。邊緣氣流發(fā)展對爐體保護(hù)不利，容易導(dǎo)致水箱侵蝕嚴(yán)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(guān)重要。在首秦高爐生產(chǎn)過程中，對邊緣要有效控制保護(hù)水箱，又不能控制過重造成粘結(jié)。在近兩年生產(chǎn)中，高爐嚴(yán)格做好預(yù)判工作，在高爐煤氣變化趨勢可能影響高爐穩(wěn)定時(shí)及時(shí)調(diào)整裝料制度適應(yīng)，盡可能確保高爐指標(biāo)，通過微調(diào)裝料制度保障煤氣兩條通路順暢。二高爐2013年全年調(diào)整裝料78次，主要調(diào)整方向?yàn)榭刂七吘墯饬靼l(fā)展確保中心開度。
（3）提高高爐外圍生產(chǎn)組織保障能力。高爐外圍事故對高爐穩(wěn)定生產(chǎn)破壞巨大，影響深遠(yuǎn)。外圍事故頻繁必然導(dǎo)致高爐波動(dòng)頻繁，加強(qiáng)外圍保障能力對高爐穩(wěn)定生產(chǎn)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(fù)到正常狀態(tài)，但每次波動(dòng)都給高爐帶來巨大損失，在目前煉鐵生產(chǎn)形勢下，高爐彌補(bǔ)事故損失難度巨大，因此，首秦高爐加大設(shè)備日常巡檢維護(hù)力度，減少設(shè)備事故發(fā)生。
近兩年首秦逐步深入“經(jīng)料”生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)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(shí)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(zhì)量，提高爐前工操作水平等措施提高出鐵質(zhì)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(shí)候適當(dāng)加大鐵口鉆頭方法保證了渣鐵排放干凈。
（4）高爐長壽護(hù)爐與打產(chǎn)矛盾的把控。伴隨首秦高爐的長期穩(wěn)定順行，產(chǎn)能的持續(xù)釋放，首秦兩座高爐在2014年3月份后先后出現(xiàn)爐門水溫差升高，爐缸側(cè)壁溫差升高現(xiàn)象。爐門水溫差及爐缸側(cè)壁溫差最高達(dá)到0.8℃，爐內(nèi)必須采取加鈦?zhàn)o(hù)爐措施。爐缸維護(hù)與高爐打產(chǎn)處于矛盾對立關(guān)系，加鈦?zhàn)o(hù)爐必然導(dǎo)致產(chǎn)能降低，產(chǎn)能提高對護(hù)爐不利，為了能夠在爐缸得到有效維護(hù)情況下不過多影響產(chǎn)能，首秦在爐缸溫差升高時(shí)候采取過量加鈦方法，使得鐵水含鈦短時(shí)間內(nèi)得到較大提高，鐵水中鈦在0.2-0.25%水平，爐缸側(cè)壁及爐門溫差在上升趨勢短時(shí)間內(nèi)得到抑制，得到抑制后逐步下調(diào)鐵水中含鈦水平，使得爐缸側(cè)壁及爐門溫差有下降趨勢為止，避免過度護(hù)爐影響爐缸活躍程度導(dǎo)致順行破壞，首秦高爐鐵水含鈦0.1-0.15%處于維持爐缸側(cè)壁溫差及爐門溫差穩(wěn)定水平。在生產(chǎn)過程中密切監(jiān)測溫差及爐缸側(cè)壁溫度變化情況，有升高跡象及時(shí)提高鐵水含鈦量，溫差及側(cè)壁溫度下降較快時(shí)及時(shí)降低鐵水含鈦，控制溫差及側(cè)壁溫度避免出現(xiàn)陡升陡降現(xiàn)象出現(xiàn)，在不降低產(chǎn)能前提下達(dá)到爐門溫差及側(cè)壁溫度小幅度回歸正常目的。
4.3 首秦?zé)掕F生產(chǎn)存在的困難
（1）伴隨經(jīng)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(fù)荷最高到0.33kg/t。堿金屬及鋅在爐內(nèi)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(shí)影響高爐長壽。為了降低堿金屬循環(huán)富集，燒結(jié)間斷性停用高爐除塵灰減少堿金屬循環(huán)富集，燒結(jié)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(jīng)常因下道工序要求低硫鐵水而無法進(jìn)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(jīng)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(jīng)濟(jì)爐料能夠降低原料成本，但同時(shí)必然導(dǎo)致冶煉成本的提高。如何在經(jīng)濟(jì)爐料條件下通過技術(shù)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(jié)語
高爐煉鐵是連續(xù)性大型化生產(chǎn)模式，高爐生產(chǎn)指標(biāo)效益好壞不能以一時(shí)指標(biāo)的好壞來評價(jià)。在當(dāng)今鋼鐵生產(chǎn)形勢下，高爐煉鐵要有長期的好指標(biāo)才能創(chuàng)造好的效益，因此，保持高爐長期穩(wěn)定對高爐產(chǎn)出高效益至關(guān)重要。把握影響高爐生產(chǎn)中的宏觀因素，注意影響高爐的細(xì)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(shí)間穩(wěn)定，正是得益于生產(chǎn)管理的逐步精細(xì)化。