楊軍昌， 寧曉波
（首鋼長治鋼鐵有限公司， 山西長治046031）
摘要：對首鋼長鋼8 號高爐處理失常爐況進行總結。通過對失常爐況的原因、處理措施、恢復過程進行分析，為避免類似事故發生及在發生失常事故后如何避免事故擴大化提供經驗。
關鍵詞：高爐 爐況 處理
首鋼長鋼8 號高爐有效爐容1 080 m3，二代爐齡于2012 年3 月21 日點火投產。開爐以來，先后攻克了鐵口噴濺、爐缸側壁溫度升高、使用劣質礦冶煉等技術難題。形成了一套適合首鋼長鋼現有原燃料的操作體系。2015 年4 月，由于原燃料同時被調整，使得高爐出現塌料、懸料、管道行程，爐況失常，通過采取堵風口、變料制、改全焦冶煉等措施，經過為期9 d 的處理，爐況恢復正常。
1 事故經過
2015 年4 月23 日夜班接班，風量3 080 m3/min，風壓334 kPa，頂壓175 kPa，透氣性指數10.7，爐溫生鐵硅含量（質量分數）0.35%，物理熱1 502℃，渣鐵流動性好，高爐正常生產穩定運行。03：26，頂壓由175 kPa 突升至193 kPa，料線塌落，減風至2 750m3/min 控制；走2 小批料后，第二次塌料，料線塌至4.0 m。03：40，減風至2 340 m3/min 控制，減風后壓量關系不匹配，風壓由251 kPa 逐步上升至299 kPa，之后又有所下降，壓量關系波動較大。07：16，減風至1 650 m3/min。12：36，休風，更換14 號風口，處理1號、7 號、8 號風口在休風過程中的少量灌渣，堵3號、8 號、9 號、13 號、18 號風口。13：50，開風，開風后爐況難行，塌料、管道行程、懸料、頻繁發生，料線塌落超過4.6 m，從爐頂攝像儀看到料面亂翻，煤氣流極不穩定。至4 月25 日18：20，休風更換7 號風口（漏水），堵3 號、4 號、5 號、6 號、7 號、8 號、9 號、13號風口。18：55，開風，開風后爐況逐步好轉，相繼捅開3 號、13 號、4 號風口，加風至2 000 m3/min，擴礦批至18.8 t，提料線至2.2 m，上負荷至2.8。至4 月28 日16：45，休風，更換10 號風口，處理5 號、6 號、7 號、8 號、9 號風口，堵6 號、7 號、8 號風口。18：35，開風后煤氣流分布紊亂，又反復出現塌料、懸料、管道行程，爐況難行。至4 月29 日07：45，休風堵6號、7 號、8 號、13 號、18 號風口。08：25，開風后嚴把進程，以準、穩為思路，逐步緩慢恢復。至5 月3 日，恢復風量至3 050 m3/min，料線1.5 m，礦批30 t，負荷4.0，至此爐況基本恢復正常。
2 原因分析
2.1 原料質量下降
受礦粉供量影響，燒結工序于4 月13 日兩次調整配料結構。第一次調整為3.0%（巴粗）+17%（南非）+6%（澳特）+46%（FMG），第二次調整為3.0%（巴粗）+17%（南非）+51.5%（FMG）。4 月20日，調整配料結構為14.5%（南非）+56.5%（FMG）。這幾次調整都是增大FMG 礦粉的使用比例。FMG礦粉屬于高水化程度褐鐵礦，礦物組織疏松多孔，且制粒能力偏差，同化溫度在1 150 ℃左右。4 月13 日，開始配加南非粉，南非粉屬于同化溫度較低的礦種，較巴西粉同化溫度低150 ℃左右，雖然燒結過程液相流動能力較好，對提高產量有利，但對改善燒結礦強度極為不利，高配比添加會導致燒結礦軟熔性能變差，高爐軟熔帶上移，上部料柱透氣性變差。在這一階段的調整過程中，燒結內返礦率升高3%左右，高爐返礦率升高1.8%左右，轉鼓強度指數僅維持在73.5%左右（4 月10 日燒結礦堿度提高至1.6 倍后，燒結礦轉鼓指數與前期堿度為1.5 倍時相當），23 日抽查燒結礦低溫粉化指數為53.61%，較正常水平下降6%左右，燒結礦高溫冶金性能有所變差。表1 為機燒成分統計表。
從表1 中可以看出，機燒轉鼓指數低于77%的控制標準，在23 日出現了最低值72.6%，強度明顯下降。
2.2 燃料質量惡化
2.2.1 外購華太焦炭用量增大
八高爐4 月16 日燃料結構為65%自產瑞達焦炭+35%外購焦炭，調整為60%自產瑞達焦炭+40%外購焦炭。在4 月21 日中班期間將，將外購焦調整為150 t 華太配加潞寶二級焦炭。從指標上看，華太焦炭質量指標基本符合國標二級焦炭標準，但實際使用效果較差，主要表現是：在焦炭變化過程中高爐出現爐溫低退負荷現象，負荷由4.55 退至4.25；爐況出現波動，對料柱支撐作用不足，即骨架支撐能力較差；爐內壓量關系緊張，壓差升高，中心氣流逐步消失，料面過吹頻次增多，頻繁出現料線滑尺、塌料現象。
2.2.2 自產瑞達焦炭質量降低
瑞達焦化廠于4 月17 日調整配煤比例，將氣煤質量配比由3%提高至5%；4 月19 日，高爐槽下自產焦炭目測裂紋有所增加，粒度有所變小；22 日，質量監督站檢驗數據顯示-25 mm 質量分數達到7.7%，較正常水平升高3%左右；且受降雨等影響，18—20 日，高爐用焦炭水分升高（見表2）。
從表2 可以看出，自產瑞達焦炭水分較正常值5.0%升高0.2%，潞寶焦炭較正常值8.0%升高7.8%，華太焦炭較正常值8.0%升高2.5%。
2.3 爐況抵抗能力變差
本月3 月29 日，開始配加華太冶金焦（占外購焦比例17%）。至4 月23 日爐況惡化期間，高爐入爐原燃料變化，高爐一直被迫應對，尤其在試驗300 t華太焦炭時，爐況出現滑尺、鉆錘現象，爐頂攝像儀無中心氣流，爐底5.2 m 中心點溫度下降，爐缸活躍程度下降，間斷出現物理熱與硅含量不匹配現象。高爐又出現三次休風、兩次慢風情況，導致爐況本身狀態不佳，抵抗外界波動的能力變差。
3 處理措施
3.1 爐外處理思路（改善原燃料質量）
3.1.1 改善原料質量
燒結工序，降低FMG 礦粉的使用比例，提高機燒轉鼓指數，逐步調整礦粉配比為4.0%（巴粗）+20%（SSFG）+10%（澳特）+38%（FMG），機燒轉鼓指數上調至74%。
3.1.2 改善焦炭質量
4 月24 日，調整燃料結構為75%瑞達焦炭+25%外購焦炭，降低外購焦使用比例。4 月25 日，外購焦由150 t 華太配加潞寶二級焦炭調整為祥瑞干熄焦炭；4 月27 日，將外購焦調整為潞寶干熄焦炭。
3.2 爐內處理思路
1）維持一定的風量，控制風口面積（堵風口），維持風速180~220 m/s。
2）提爐溫，提熱量。采取加凈焦、退負荷、調風溫的措施保證充沛爐溫，w[Si]=1.0%~2.0%，物理熱≮1 480 ℃，風溫800~950 ℃。
3）調料制，穩定煤氣流，采取單環同位角小角度（一般24°~27°）布料，兼顧邊緣、中心兩股氣流。
4）調配比，控制適宜的爐渣堿度（1.05~1.10），保證渣鐵有良好的流動性。
5）及時排出渣鐵，縮短出鐵間隔，維護與風量匹配的鐵口深度，保證排渣鐵次數和排渣鐵量。
6）嚴格把控冶煉進程，不可貪多誤進。
4 具體對策
從4 月23 日夜班爐況出現難行開始至5 月3日24：00 恢復正常，歷時10 d 的時間，歸納起來分六個間斷。
1）第一間斷：認識期。4 月23 日夜班03：26，頂壓凸起，風壓上升，出現塌料。減風控制，并補凈焦3批，同時縮礦批至25 t，退負荷至3.5 t，縮小料的角度2°，減少氧氣量至2 000 m3/h。調劑完畢后，爐內壓量關系波動，料線依然在4.5 m，情況沒有好轉，至07：16，再次減風至1 650 m3/min，補凈焦38.8 t，縮礦批至20 t，退負荷至2.5，調料制為26°單環布料。12：36，休風，更換、處理風口灌渣，堵5 個風口。這一間斷的調控過程基本正常，從爐況出現難行征兆開始到休風堵風口，是對爐況失常嚴重程度的認識過程，從爐況及爐溫的反應來看，情況比較嚴重，要謹慎對待。在這一過程中共計補凈焦53.782 t，休風1次，燒損風口1 個。
2）第二間斷：定位期。4 月23 日13：50，開風量1 250 m3/min 使用，后逐步加風至1 700 m3/min。壓量關系不穩，風壓鋸齒狀波動，頂壓出現小的尖峰；風壓升高，透氣性指數降低；風壓與透氣性指數葫蘆狀波動。后減風至1 380 m3/min 控制。這段時間補焦75.61 t，礦批縮至16 t，料制調整為C26(7) O25(7)。23：48，休風，堵6 個風口。4 月24 日00：24 ，開風，開風后運行風量1 600 m3/min，風壓波浪形小波動，頂壓間斷性小尖峰，料線依然塌落不明，爐頂攝像儀觀察料面間斷出現翻花現象。運行3 h 后，進行試探性加風100 m3/min。加風后，風壓與透氣性指數葫蘆狀波動，又減風至1 500 m3/min 控制。待料線探住3.3 m，不斷出現懸料，渣鐵出盡后放風坐料。料線塌落后以風量1 400 m3/min 趕料線，料線探住3.4 m，加風至1 600 m3/min。料線邊走邊塌，探住的料線走勢也不好，動作緩慢、呆滯。爐頂攝像儀觀察，氣流不穩，料面亂翻，料線塌料不明，然后邊趕邊塌，如此反復。至進入4 月25 日10：58，休風，更換2 個風口，堵7 個風口。這段時間共補焦173.7 t，礦批16 t，負荷2.2，料制C28(4)24(4) O25(6)。13：32，開風，開風后頂壓趨于平穩，不長時間發現7 號風口漏水，從現場判斷漏水程度較為嚴重，加之領導組對堵風口的位置有新的思路，所以于4 月25 日18：20 休風更換7號風口，堵8 個風口，至此算第二間斷。這一間斷，擴礦批至18 t，調料制為C28(4)25(1)22(4) O25(6)，調負荷至2.4，試探性加風。通過爐況的反應及恢復進程我們對爐況惡化程度有了重新的定位。情況比預想的要嚴重，難度要大。在這一過程中共計補凈焦214.6 t，休風2 次，燒損風口3 個。
3）第三間斷：調整期。4 月25 日18：55，開風，開風后逐步加風，運行風量1 600 m3/min，礦批15 t，負荷2.2，料線2.5 m，料制C26(8) O25(6)。4 月26 日，逐步加風至1 850 m3/min，調礦批16 t，負荷2.6，料制C26(8) O24(6)；相繼捅開13 號、3 號風口。4 月27日，逐步加風至2 000 m3/min，礦批16.8 t，負荷2.8（用上焦丁），料線2.3 m，料制C25(8) O24(6)，捅開4號風口。4 月28 日，逐加風至2 100 m3/min，礦批18.8 t，負荷2.9，料線2.2 m，料制C25(8) O25(6)。至16：45，休風更換10 號風口，處理5 個風口，堵3 個風口。至此算第三間斷。在這一過程中共計補焦20.454 t，休風1 次，燒損1 個風口。
4）第四間斷：反復期。4 月28 日18：35，開風，開風后風量運至1 600 m3/min，壓量關系緊張，風壓波動，爐頂料面翻花，氣流不穩，塌料、懸料、管道行程出現，爐況惡化。至4 月29 日07：45，休風堵5 個風口，算第四間斷。在這一過程中，共計補焦60 t，休風1 次，沒有燒損風口。
5）第五間斷：恢復期。4 月29 日08：25，開風后，運行風量1 200 m3/min，礦批15 t，負荷2.5，料線2.2m，料制C25(8) O24(8)。至20：00，逐步加風至1 850m3/min，上負荷至2.8。4 月30 日，逐步加風至2 000m3/min，礦批18.8 t，料線1.8 m，料制C25(8) O25(8)。5月1 日15：00，加風至2 300 m3/min，礦批19.8 t。15：55，休風更換10 號風口，處理3 個風口，堵4 個風口。17：05，開風，開風后逐步加風至2 400 m3/min，礦批22.8 t，負荷2.9，料線1.5 m，料制C26(8) O26(8)，捅開8 號風口。5 月2 日03：00， 加風至2 600m3/min，負荷3.3，料批23.8 t，料線1.5 m，料制C26
(9) O26(9)。08：00，開始噴煤。16：25 時休風，更換19號風口，處理18 號風口，堵兩個風口。17：56，開風，開風后至23：00 恢復風量2 750 m3/min，風壓255kPa，頂壓110 kPa，透氣性指數13.1，礦批25.8 t，料線1.5 m，負荷3.5。這一過程共計補焦12.4 t，休風2次，燒損風口2 個。
6）第六間斷：鞏固期。5 月3 日，逐步恢復風量3 050 m3/min，擴礦批30 t，料制C29(4)28(3)26(3) O28
(7)27(3)，上負荷4.0，生鐵硅含量（質量分數）0.70%，物理熱1 490 ℃，至此爐況恢復正常。
5 經驗教訓
5.1 抓住時機，全面考慮
爐況發生失常后，要及時進行分析、研究，判斷原因及危害程度，及時采取控制措施，避免事故擴大化。在處理失常過程中，要結合高爐近期的工作狀況及本次失常征兆綜合判斷，要充分考慮到潛在的不利因素，同時要保證設備運行正常、鐵水罐運行正常，不能因設備問題出現休風、減風的情況，不能因出不了渣鐵而影響爐內恢復進程。
5.2 建立預警機制
對外，與焦化廠建立動態質量反饋體系，不再只關注焦炭的檢化驗數據，而是以高爐使用效果為評價依據。對內，當一座高爐爐況出現難行征兆，對另一座高爐要謹慎、保守操作。在繼續使用低價原燃料生產時，尤其是質量性能偏差的原燃料，要在通過優化高爐參數，實現爐況可控的最大限度內對配用比例、爐況及操作調整進行摸索，積累必要的經驗。
5.3 思路統一，精準控制
處理爐況期間，要有處理小組。人員在交接時要交清接明，確保處理恢復過程統一、有序。在恢復過程中，對每一步操作、每一個指令，都要充分考慮。要通過理論計算、綜合判斷，在把握不準的情況下，寧可適當推遲動作，避免造成爐況反復難行。
5.4 強化爐外管理
必須合理安排爐前人員。爐前操作人員要及時清理出現場、安全打開鐵口、排凈查鐵，為爐內恢復打好基礎。在處理爐況過程中，爐前崗位交叉作業多，在清理積查鐵、更換風口二套和煤氣區域作業時，都極易發生安全隱患。因此，越是在這種忙、亂的情況下，越要搞好安全工作，絕不能出現說起來重要、忙起來不要的狀況。
6 結語
要樹立事故是最大浪費的理念，加強對原燃料檢測。一方面要認真對質量檢化驗數據進行統計分析，另一方面要提高高爐操作者對所用原燃料質量變化的判斷能力，要把目測原燃料表觀性能與檢化驗數據進行結合，及時掌握和反饋變化趨勢，確保提供真實的參考數據，指導高爐生產。