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TECHNOLOGICAL ACHIEVEMENTS

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大型高爐合理操作爐型如何控制？

發(fā)布時(shí)間：

2017-05-08 13:10

　　太鋼現有2座4000m³級的大型高爐（5號、6號），分別于2006年10月13日和2013年11月7日投產(chǎn)。高爐在生產(chǎn)一段時(shí)間后，有一個(gè)從設計爐型向操作爐型轉變的過(guò)程。設計爐型趨于合理，爐內煤氣流和料流運動(dòng)順利、接觸良好，煤氣的化學(xué)能和熱能利用程度高，爐襯侵蝕均勻，爐襯溫度分布合理，高爐生產(chǎn)指標好且高爐長(cháng)壽，即為合理操作爐型。太鋼從爐內煤氣流分布、爐體各段溫度和熱負荷分布、冷卻水溫差，以及爐況穩定性表征參數等，來(lái)分析影響其大高爐操作爐型的因素及合理操作爐型的特點(diǎn)，并提出調整操作爐型的措施。太鋼大高爐主要設計參數見(jiàn)表1。

　　大型高爐爐喉面積大（太鋼大高爐爐喉面積為86.59m²），在煤氣流控制上對爐頂布料要求高，在生產(chǎn)過(guò)程中一般將槽下排料、裝料制度和送風(fēng)制度結合起來(lái)進(jìn)行調整，以實(shí)現較為理想的爐喉料面形狀，達到煤氣流合理分布的目的。爐腰面積一般是爐喉截面積的2.3倍～2.4倍（太鋼大高爐爐腰面積為201.06m²），大型高爐在爐腰直徑變大和爐料軟熔后，煤氣流速在該區域變慢，或是高爐熱制度不穩定，易導致?tīng)t腰區溫度和熱負荷的趨勢下行。其低到一定程度，將影響到高爐煤氣流和操作爐型的穩定性，太鋼2座大高爐均曾出現過(guò)這種情況。
　　合理操作爐型的表征及參數
　　通過(guò)控制合理的煤氣流分布，在設計爐型的基礎上，結合相應的冷卻制度和熱制度等來(lái)實(shí)現操作爐型的合理控制，是高爐生產(chǎn)操作中的一項重要任務(wù)。太鋼一般從以下幾個(gè)方面來(lái)對操作爐型的合理性進(jìn)行評判：
　　一是爐內風(fēng)壓穩定，壓量關(guān)系適應性強，風(fēng)壓波動(dòng)值在15kPa以?xún)取?br /> 　　二是壓差在10kPa以?xún)炔▌?dòng)，透氣性指數在0.10～0.25范圍內波動(dòng)。
　　三是煤氣利用率能穩定在50.5%以上。
　　四是爐頂十字測溫，總體21點(diǎn)十字測溫槍溫度分布穩定且呈有規律性的波動(dòng)，中心溫度能維持在580℃～700℃，次中心溫度在220℃～300℃，中心氣流暢通且穩定，邊緣4點(diǎn)溫度在80℃～130℃，且收斂性較好。
　　五是爐頂溫度，爐頂煤氣上升管4點(diǎn)溫度平均值在200℃以下，不超過(guò)220℃，且4點(diǎn)溫度偏差小于20℃。
　　六是探尺，3個(gè)爐頂探尺下降均勻，料尺偏差在0.5m以?xún)?，料速均勻，正常生產(chǎn)時(shí)爐頂打水2次/班～3次/班。
　　七是爐缸物理熱充沛，爐溫水平穩定，各鐵口爐溫均衡穩定，同一爐鐵前、后期鐵水測溫偏差≤40℃，出鐵后期鐵水測溫≥1500℃。
　　八是爐體各層溫度能合理分層，相互之間不交叉，溫度不呆滯，并與爐內冶煉五帶相匹配。
　　九是爐體各段熱負荷分布適宜，在正常生產(chǎn)時(shí)能將各段熱負荷穩定在較低值，從而降低熱損失和燃料比。
　　十是高爐能保持1年以上不出現退全焦負荷的爐況波動(dòng)的情況。

　　操作爐型的管理重點(diǎn)
　　1.爐體各段溫度
　　太鋼對爐體溫度進(jìn)行分段式管理，并追求其圓周方向的均勻性和下限值管理。太鋼控制爐體各段溫度為：爐腹至爐身下部控制在60℃～80℃，爐身下部至爐身上部控制在50℃～80℃較好。須要關(guān)注的是，在爐腰區，溫度低于50℃、熱負荷低于6GJ/h、冷卻水溫差低于1.0℃時(shí)，往往會(huì )伴隨出現壓差和透氣性指數K值升高，以及偏尺或崩料的現象，壓量關(guān)系適應性變差，爐頂4點(diǎn)煤氣溫度發(fā)散，煤氣利用率下降，燃料比升高，爐況順行度變差。從2011年1月開(kāi)始，5號高爐通過(guò)休風(fēng)定檢對爐體溫度波動(dòng)最頻繁的爐身中上部進(jìn)行硬質(zhì)壓入、爐襯再造處理，有利于穩定邊緣煤氣流和爐襯溫度，規整爐型。

　　2.爐體各段熱負荷和水溫差的分布
　　對爐體熱負荷進(jìn)行分段式管理，是大型高爐生產(chǎn)操作中須要重點(diǎn)關(guān)注的地方。太鋼2座大高爐爐腹至爐身上部均為銅冷卻板結構。這在一定程度上容易使形成的操作爐型不平滑、不規整。根據太鋼大高爐生產(chǎn)經(jīng)驗，要特別控制好爐腰和爐身下部這兩個(gè)區域的熱負荷，其有利于穩定操作爐型和提高爐況接受能力。太鋼大高爐爐況較好時(shí)爐體各段熱負荷及水溫差分布情況見(jiàn)表2。
　　表2 太鋼大高爐路況較好的爐體各段熱負荷及水溫差情況
　　由表2可知，太鋼高爐爐況較好時(shí)，爐體總熱負荷控制在90GJ/h～110GJ/h、水溫差控制在2.5℃～3.5℃較好。太鋼高爐經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐摸索，爐體各層熱負荷的控制得到加強。太鋼認為，對爐身中上部的熱負荷控制，主要是通過(guò)調整布料時(shí)的邊緣焦炭負荷來(lái)完成，爐腰區熱負荷控制須要配套調整送風(fēng)制度、熱制度和造渣制度來(lái)進(jìn)行。

　　調整操作爐型的太鋼經(jīng)驗
　　1.對爐體溫度的調整和控制
　　送風(fēng)制度對爐缸工作狀態(tài)和高爐順行起主導作用，裝料制度是高爐操作的核心技術(shù)。在一定原燃料質(zhì)量的基礎上，通過(guò)優(yōu)化裝料制度，并與送風(fēng)制度相結合，使高爐獲得順行及相對較高的煤氣利用率，從而獲得穩定的熱制度，是實(shí)現操作爐型穩定的基礎。
　　太鋼對爐體溫度的調整措施包括：一是通過(guò)調整焦炭負荷來(lái)改善料柱透氣性，緩和爐內壓量關(guān)系；二是確保穩定、充沛的渣鐵物理熱量，出鐵后期鐵水測溫≥1500℃，并要重點(diǎn)防止爐腹、爐腰溫度持續低下情況的出現；三是減輕邊緣焦炭負荷，增強邊緣煤氣流和適當降低爐渣堿度；四是控制合理的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，通過(guò)維持一定的爐腹煤氣量來(lái)維持適宜的煤氣流速和透氣性指數K值等，都有利于合理操作爐型的建立。
　　根據太鋼經(jīng)驗，爐腰溫度控制在60℃～80℃比較適宜。對操作爐型進(jìn)行管理，主要是在中心煤氣流穩定暢通的情況下控制好邊緣煤氣流，一旦爐腰溫度低于50℃且伴隨著(zhù)透氣性指數K值和壓差異常升高的現象，就一定要注意邊緣煤氣流強弱的適當性。

　　2.對爐體熱負荷的分段式管理和調整
　　高爐5段爐型結構是與高爐煉鐵工藝原理相適應的，具體爐型尺寸比例是由高爐冶煉規律決定的。高爐在正常生產(chǎn)過(guò)程中不但要重視爐內壓量關(guān)系的適應性，而且要長(cháng)期關(guān)注爐腹至爐身上部各段熱負荷和水溫差分布情況及趨勢，尤其是爐腰區的熱負荷和水溫差情況，要將熱負荷分布及波動(dòng)情況與爐內壓差、下料和熱制度穩定性等主要爐況表征參數結合起來(lái)，判斷操作爐型的合理性。
　　太鋼高爐在爐腹、爐腰區的熱負荷和水溫差持續走低后（熱負荷最低降至8.0GJ/h，水溫差在1.0℃以下），其壓差和透氣性指數K值開(kāi)始明顯升高，并伴隨偏尺、崩料現象，爐況穩定性變差。經(jīng)分析認為，這是操作爐型發(fā)生了改變引起的，須要從煤氣流分布、熱制度、造渣制度和冷卻制度等幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行調整。一是煤氣流分布的調整，通過(guò)調整布料檔位，包括料線(xiàn)、角度和邊緣焦炭負荷來(lái)調整邊緣煤氣流強弱，改善爐內壓量關(guān)系。二是熱制度和造渣制度的調整，將鐵水含硅量由0.30%～0.50%提高到0.50%～0.70%，堅持出鐵前期鐵水測溫不低于1480℃、后期鐵水測溫不低于1510℃的爐熱控制方針，調整爐渣二元堿度由1.18～1.24降低到1.12～1.18，并改善渣鐵流動(dòng)性，著(zhù)眼于熱制度和造渣制度的長(cháng)期均衡、穩定。三是冷卻制度的調整，杜絕爐腰部位冷卻水溫差低于1.0℃，即根據爐體各段冷卻強度，適度調整爐腹至爐身中部各段冷卻水量分配和進(jìn)水溫度。四是加強爐前作業(yè)，減少憋風(fēng)次數、降低憋風(fēng)程度，加強設備和生產(chǎn)操作管理，減少減、休風(fēng)次數等，都有利于維護合理操作爐型的長(cháng)期穩定。

　　合理操作爐型的控制及探討
　　操作爐型的穩定要以原燃料質(zhì)量的穩定為基礎，操作爐型來(lái)源于設計爐型、煤氣流分布和各項操作制度的綜合作用。高爐操作和管理者只有針對各種冶煉條件的改變適時(shí)地調整煤氣流分布，才能實(shí)現操作爐型的有效控制。
　　綜合來(lái)看，對合理操作爐型的控制，可從以下幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行：一是建立合理操作爐型和爐況順行性評價(jià)標準。據此將爐體各段溫度、熱負荷和冷卻水溫差控制在一定的范圍內，使爐體熱負荷值與邊緣煤氣流的強弱相宜，并要重點(diǎn)防止爐腰結厚。太鋼大高爐在操作爐型的中長(cháng)期控制上，一般將爐腰區的溫度控制在60℃～100℃，爐身溫度控制在60℃～90℃，爐腹和爐腰熱負荷分別控制在15GJ/h～20GJ/h和8GJ/h～10GJ/h，水溫差控制在2.0℃～3.0℃。二是實(shí)現爐腰區工作狀態(tài)的活躍和穩定，是大型高爐實(shí)現操作爐型穩定的重要內容，須要維持一定的邊緣焦炭負荷和煤氣流分布，以及穩定的造渣制度及熱制度。三是既保證一定的邊緣煤氣流，使爐身中上部熱負荷穩定，又能提高爐腰區的溫度，且爐內壓量關(guān)系好，煤氣利用率高，爐頂溫度低，爐況長(cháng)期穩定順行，這是大型高爐控制操作爐型的主要內容。四是明確和控制爐內軟熔帶的位置和形狀，穩定一定的邊緣煤氣流，實(shí)現爐況的長(cháng)期穩定順行，并建立高爐的長(cháng)壽管理體系和制度，這是維系合理操作爐型的基礎。