劉寶洋

（河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司煉鐵廠，河北 宣化 075100）

河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司（全文簡稱宣鋼）4 號高爐有效容積1 800 m3。宣鋼4 號高爐建設(shè)應(yīng)用了一系列新技術(shù)：如日本NDK 炭磚+瑞爾(法國)陶瓷杯爐缸結(jié)構(gòu)、薄壁爐墻+銅冷卻壁+鑄鐵冷卻壁+軟水密閉循環(huán)的冷卻結(jié)構(gòu)、新嘉恒渣處理技術(shù)、國產(chǎn)竄罐無料鐘爐頂，環(huán)縫洗滌煤氣清洗工藝等先進(jìn)技術(shù)，為宣鋼4 號高爐創(chuàng)造先進(jìn)水平，實現(xiàn)高效、長壽、節(jié)能、環(huán)保奠定了堅實基礎(chǔ)。

1 高爐現(xiàn)狀

宣鋼4 號高爐的特點是較大爐缸容積，采用矮胖型爐型，較小爐身及爐腹角，加深死鐵層深度等方面技術(shù)。高爐一共26 個風(fēng)口，分東西方向2 個出鐵口，沒有渣口。高徑比Hu/D=2.41。高爐為矮胖型，這種爐型由于爐缸直徑較大，高爐中心不易吹透，而邊緣氣流卻極易發(fā)展。并且宣鋼4 號高爐入爐原料條件較差，長期大量配吃外購焦，外購球團(tuán)，塊礦，這些原料的物理及化學(xué)冶金性能極不穩(wěn)定，使得邊緣氣流不易控制，爐體溫度波動幅度較大，宣鋼4 號高爐根據(jù)上料設(shè)備特點和原燃料的物理及化學(xué)冶金性能以及其在高爐內(nèi)分布狀況特點，選擇合理適合宣鋼4 號高爐裝料制度是保證高爐爐況穩(wěn)定順行基礎(chǔ)。

2 高爐送風(fēng)調(diào)整過程

風(fēng)速是重要的鼓風(fēng)參數(shù)之一，而決定風(fēng)速的主要是風(fēng)量和風(fēng)口面積，風(fēng)速又是對高爐風(fēng)口前的循環(huán)區(qū)沿爐缸直徑方向的延伸程度起重要作用因素。宣鋼4 號高爐按以下公式計算標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速：

標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速：v標(biāo)=風(fēng)量/（風(fēng)口面積×60）

為了確定合適風(fēng)速，宣鋼4 號高爐全體技術(shù)人員多年來做了大量工作。在此期間也走過很多彎路，表1 和表2 為宣鋼4 號高爐風(fēng)口面積調(diào)整過程以及一些重要指標(biāo)。

表1 宣鋼4 號高爐風(fēng)口面積調(diào)整 m2

通過表1 和表2 可以看出風(fēng)口面積調(diào)整過程分為以下階段，第一階段逐步擴(kuò)大風(fēng)口面，第二階段因冷卻設(shè)備大量損壞逐步縮小風(fēng)口面積，第三階段中修后恢復(fù)至0.290 4 m2，第四階段進(jìn)一步縮小風(fēng)口面積。

第一階段擴(kuò)大風(fēng)口面積爐況表現(xiàn)：

宣鋼4 號高爐風(fēng)口面積原為0.290 4 m2，即均勻?qū)ΨQ風(fēng)口布局，22 個風(fēng)口直徑為120 mm 風(fēng)口和4個風(fēng)口直徑為115 mm 風(fēng)口，4 個115 mm 風(fēng)口布局在東西兩個鐵口上方，這樣基本實現(xiàn)每個風(fēng)口進(jìn)風(fēng)量相等，有利于高爐圓周工作均勻。2010 年2 月為進(jìn)一步提高產(chǎn)量，思路上采取大風(fēng)口大風(fēng)量提高高爐產(chǎn)量，在換大風(fēng)口初期得到了較好的效果產(chǎn)量由4 274 t/d 提高到4 455 t/d。但隨著風(fēng)口面積逐步擴(kuò)大，導(dǎo)致邊緣氣流發(fā)展，爐體壁體溫度大幅波動熱負(fù)荷由16 000 kcal/h 左右上升至21 000 kcal/h 左右。當(dāng)氣流波動較大時，瞬時熱負(fù)荷最高上至35 000kcal/h，形成邊緣管道，燒壞冷卻設(shè)備，嚴(yán)重影響高爐順行。爐身邊緣溫度迅速上升破壞爐墻渣皮導(dǎo)致爐皮發(fā)紅燒壞冷卻設(shè)備從而導(dǎo)致高爐壽命縮短。

表2 宣鋼4 號高爐風(fēng)口面積調(diào)整期間重要參數(shù)

擴(kuò)大風(fēng)口面積后的爐況表現(xiàn)：邊緣氣流初期高爐入爐風(fēng)量自動增加，高爐熱風(fēng)壓力下降并低于正常水平，透氣性指數(shù)較正常偏大，高爐爐喉、爐頂煤氣溫度升高，爐頂煤氣壓力曲線經(jīng)常出現(xiàn)向上的尖峰，煤氣利用率下降較大燃料比升高，到后期出現(xiàn)下料料速不勻，有停滯和滑落現(xiàn)象，風(fēng)口工作不均勻，個別風(fēng)口有大塊生降，爐缸溫度不足，物理熱較低，高爐生鐵含硫升高，爐腹及以上區(qū)域冷卻壁水溫差較正常值有所升高，爐況出現(xiàn)波動。導(dǎo)致焦比大幅升高由380 kg/t 左右上升至400 kg/t 左右，大大增加高爐煉鐵成本。

這段時期由于長期邊緣氣流不穩(wěn)，熱負(fù)荷較高，導(dǎo)致高爐冷卻設(shè)備大量損壞，每隔幾天便發(fā)現(xiàn)一處漏水，給高爐日常生產(chǎn)帶來較大隱患，經(jīng)常出現(xiàn)無計劃休風(fēng)。經(jīng)過長時間實踐與經(jīng)驗總結(jié)，大風(fēng)口不適合宣鋼4 號高爐。

第二階段冷卻設(shè)備大量損壞后逐步縮小風(fēng)口面積爐況表現(xiàn)：

在認(rèn)識到大風(fēng)口面積沒有有效增加入爐風(fēng)量反而使邊緣氣流發(fā)展的危害后，風(fēng)口面積由0.296 9 m2逐步縮小至0.283 0 m2。邊緣氣流略有規(guī)整，熱負(fù)荷由21 000 kcal/h 左右下降至18 000 kcal/h 左右。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了較大改善，焦比逐步由400 kg/t 左右降到至375 kg/t 左右。但由于大風(fēng)口面積時期燒壞大量冷卻設(shè)備且操作爐型發(fā)生變化，雖然邊緣氣流有所規(guī)整，但損壞的冷卻設(shè)備已無法修補(bǔ)，公司決定2011 年10 月進(jìn)行計劃中修，更換冷卻設(shè)備。

第三階段中修后恢復(fù)至0.290 4 m2爐況表現(xiàn)：

2012 年 4 月 6 日 18:00，4 號高爐順利點火開爐，12 日高爐日產(chǎn)達(dá)到 4 228 t、焦比 351 kg/t、煤比143 kg/t。此次開爐，我們是按照爐缸凍結(jié)來處理的，在操作制度進(jìn)行大膽突破和嘗試大礦批技術(shù)，尤其是去掉中心注焦和采用大礦批，效果顯著。此次4 號高爐開爐是宣鋼歷史上首次大高爐在沒有放殘鐵的情況下中修開爐，并實現(xiàn)快速達(dá)產(chǎn)，焦比降低幅度快，開爐第四天高爐計算焦比降至360 kg/t 以下。開爐前兩個月經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好，2012 年5 月和6 月焦比分別為360 kg/t 和363 kg/t，但產(chǎn)量較低分別為4 132 t 和4 007 t。邊緣氣流不穩(wěn)，爐體各段溫度波動較大，熱負(fù)荷維持在19 000 kcal/h 左右。爐況順行有一定保障。

第四階段進(jìn)一步縮小風(fēng)口面積爐況表現(xiàn)：為進(jìn)一步穩(wěn)定邊緣氣流，2013 年1 月24 日風(fēng)口面積調(diào)整為0.288 5 m2進(jìn)一步縮小風(fēng)口面積，邊緣氣流逐步走穩(wěn)，爐體各段溫度波動幅度減小。為了進(jìn)一步適應(yīng)當(dāng)時經(jīng)濟(jì)狀況降低煉鐵成本，宣鋼4 號高爐2014 年前半年開始配吃一定比例搗固焦。搗固焦質(zhì)量波動大，冷熱強(qiáng)度均較低，且搗固焦長期露天存放，粉化十分嚴(yán)重，特別是趕上雨季水份升高，由正常值的7%左右能上至15%，并且含粉較多。這些搗固焦，化學(xué)反應(yīng)性較高，搗鼓焦入爐后粉化嚴(yán)重，影響高爐料柱透氣性。使?fàn)t缸活躍性降低，導(dǎo)致煤氣流分布失常，高爐參數(shù)控制難度加大，高爐難以穩(wěn)定順行。其焦炭分析如表3。

表3 宣鋼4 號高爐各種焦炭分析對比 %

為了吹透爐缸中心，2014 年5 月09 日風(fēng)口面積調(diào)整為 0.283 9 m2，2014 年 06 月 24 日風(fēng)口面積調(diào)整為0.283 0 m2，并逐步縮小風(fēng)口面積至今風(fēng)口面積調(diào)整為0.277 4 m2，通過表2 可以看出，隨著風(fēng)口面積的不短縮小直到現(xiàn)在的合理水平，使得爐缸工作均勻活躍風(fēng)口明亮耀眼，爐溫充沛穩(wěn)定物理熱充足，高爐煤氣流分布均勻合理穩(wěn)定，下料沒有崩懸料而是均勻順暢。邊緣氣流逐步穩(wěn)定，爐體各段溫度波動幅度減小，熱負(fù)荷由19 000 kcal/h→16 000 kcal/h→13 000 kcal/h。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了較大改善，焦比逐步由380 kg/t 左右降到至355 kg/t 左右。燃料比也降到505 kg/t 左右，降低了煉鐵成本，實現(xiàn)了高爐高效低能，節(jié)能減排為宣鋼可持續(xù)發(fā)展增添了活力。

增強(qiáng)用風(fēng)意識，前幾年高爐用意識較差，風(fēng)量水平一直維持在3 600 m3/min 左右，壓差140 kPa 左右，近幾年風(fēng)量逐步提高至在3 800 m3/min 左右，壓差150～165 kPa，在原料條件較差時，大風(fēng)量有利于吹透爐缸中心，改善爐缸活躍性，有利于爐況順行，下一步目標(biāo)逐步用風(fēng)至3 850 m3/min 左右，進(jìn)一步強(qiáng)化高爐冶煉，增加高爐產(chǎn)量，改善高爐各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（見圖 1）。

圖1 風(fēng)量變化趨勢

3 結(jié)語

宣鋼4 號高爐送風(fēng)制度選擇體系確定，高爐風(fēng)口面積調(diào)整為0.277 4 m2，合理的風(fēng)速控制在225 m/s，風(fēng)量3 800 m3/min 左右，動能達(dá)到11 000～12 000 kg·m/s，是保證爐缸工作活躍的關(guān)鍵，它決定著煤氣流的初始分布狀況。4 號高爐通過不斷的探索，總結(jié)出適合4 號高爐送風(fēng)制度，高爐順行狀況得到明顯改善，技術(shù)指標(biāo)得到優(yōu)化，燃料比大幅度降低，有效降低了生鐵成本。