鄧超群

(福建羅源閩光鋼鐵有限公司，福建 羅源 350600)

羅源閩光二期1號(hào)高爐于2021年1月16日點(diǎn)火投產(chǎn)，設(shè)24個(gè)風(fēng)口，兩個(gè)鐵口，采用先進(jìn)的串罐無料鐘爐頂設(shè)備，煤氣均壓回收系統(tǒng)、軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，開爐初期因后道工序原因，產(chǎn)量按3500 t組織生產(chǎn)，堵5個(gè)風(fēng)口，5月份以后全風(fēng)口送風(fēng)，高爐日產(chǎn)4700 t，燃料比519 kg/t左右，煤比160±5 kg/t·Fe，高爐中心氣流時(shí)有時(shí)無，煤氣利用率僅44%左右，三鋼、馬鋼等同級(jí)別高爐煤氣利用率達(dá)49%，2022年3月高爐發(fā)現(xiàn)爐喉結(jié)瘤，影響爐況順行，高爐走料不穩(wěn)，時(shí)快時(shí)慢，量壓關(guān)系波動(dòng)大，7月份瘤脫落后爐況有所恢復(fù)。高爐作業(yè)區(qū)組織技術(shù)人員對(duì)1號(hào)開爐以來的生產(chǎn)進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)為長期邊緣過重、原燃料質(zhì)量差，風(fēng)速不足無法打穿中心，是導(dǎo)致煤氣利用率低的要因，必須改善爐內(nèi)煤氣流分布，才能實(shí)現(xiàn)爐況長期順行穩(wěn)定，高產(chǎn)、低耗。

1 高爐煤氣流治理

1.1 強(qiáng)化原燃料管理

(1)精料是高爐煉鐵的基礎(chǔ)，是高爐生產(chǎn)順行、指標(biāo)先進(jìn)、節(jié)約能耗的基礎(chǔ)和客觀要求[1]。原燃料的質(zhì)量好壞直接影響到高爐的爐內(nèi)煤氣流的分布，羅源閩光無焦化廠，高爐焦炭全部外購，焦炭采購種類多、質(zhì)量參差不齊，造成爐況波動(dòng)較大。2022年8月以來高爐改善入爐原燃料質(zhì)量，穩(wěn)定焦炭種類，采用日本搭配東義、山焦焦炭(成分如表1所示)，以日本為主焦搭配另兩種焦炭使用，做好優(yōu)劣搭配。

表1 焦炭質(zhì)量指標(biāo) 單位：%

(2)當(dāng)班工長接班前、班中每2小時(shí)做好槽下原燃料的質(zhì)量、粒級(jí)、水分檢查工作，加強(qiáng)槽下篩分，槽下使用400 t/h的下振式高效直線振動(dòng)篩，燒結(jié)礦分級(jí)粒度為5 mm，透篩率可達(dá)95%以上。由于燒結(jié)粉率較高，在振動(dòng)篩給料機(jī)電機(jī)加裝變頻器，主控設(shè)定料流速度，焦炭料流小于15 kg/s，燒結(jié)礦料流<30 kg/s，塊礦料流<50 kg/s。大大提高了入爐原料質(zhì)量(燒結(jié)粒級(jí)、轉(zhuǎn)鼓如表2所示)。

表2 入爐燒結(jié)指標(biāo) 單位：%

1.2 送風(fēng)制度的調(diào)整

高爐風(fēng)口為爐內(nèi)煤氣的發(fā)源地，送風(fēng)制度決定了煤氣流的初始分布，因此在調(diào)整氣流分布時(shí)，首先應(yīng)考慮送風(fēng)制度(風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)溫、風(fēng)口面積、長度、斜度)，通過合理的風(fēng)量和富氧，匹配相適應(yīng)的風(fēng)速，保證合理的鼓風(fēng)動(dòng)能和風(fēng)口回旋區(qū)深度。羅源閩光煉鐵廠通過長時(shí)間地探討研究，針對(duì)局部邊緣氣流較盛方向風(fēng)口加長、適當(dāng)縮小風(fēng)口面積，(表3為調(diào)整后的風(fēng)口配置圖)，穩(wěn)定風(fēng)壓420±5 kPa，富氧12 000 m3/h，控制風(fēng)量3 100～3 150 m3，壓差不大于200 kPa，保證風(fēng)速大于250 m/s等措施，活躍爐缸，打穿中心氣流。

表3 風(fēng)口配置圖

1.3 裝料制度的調(diào)整

高爐結(jié)瘤以前的裝料制度以大礦角壓邊思路為主，布料角度如表4所示。通過與其他鋼廠的交流分析后發(fā)現(xiàn)高爐裝料制度要結(jié)合原燃料條件、冶強(qiáng)等情況綜合分析，一味的加大礦角壓制邊緣氣流反而得不到想要的效果。

表4 高爐裝料制度 單位：°

高爐上部裝料制度直接影響高爐爐料的分布，高爐煤氣利用率主要受塊狀帶的傳熱和礦石的還原影響，煤氣流的分布直接受到實(shí)際裝料的影響。通過長期的布料理論研究和實(shí)踐分析發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)中心發(fā)展、邊緣穩(wěn)定的煤氣流分布控制，在日常調(diào)整布料矩陣時(shí)，應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

在布料過程中，應(yīng)保證中心無礦區(qū)而并非多加焦炭，內(nèi)圈適當(dāng)使用大的礦石角度，使最小礦角落點(diǎn)大于焦炭次內(nèi)圈角度落點(diǎn)，保證一定的空焦角位比。

布料調(diào)整時(shí)盡量保持焦層穩(wěn)定，通過調(diào)整礦石圈數(shù)、角度等來實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣流分布的控制，如焦炭批重增加過多，易造成爐喉區(qū)域料層較厚，造成煤氣不穩(wěn)定，通過礦批的大小和礦石平臺(tái)的寬度實(shí)現(xiàn)煤氣的逐漸過渡。

在平衡兩股煤氣過程中要上、下部調(diào)劑兼顧，布料制度的調(diào)整和風(fēng)量、富氧、動(dòng)能等要匹配好，為了實(shí)現(xiàn)中心氣流發(fā)展，邊緣氣流適度，同時(shí)提高煤氣利用，應(yīng)采取的方式應(yīng)是以對(duì)煤氣流疏導(dǎo)為主，疏堵結(jié)合，而非過于壓邊，因?yàn)闅饬髟谶\(yùn)動(dòng)過程中會(huì)向阻損小的地方走，所以如果過于壓邊可能反而導(dǎo)致氣流沿爐墻發(fā)展，向中心穿透能力差。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)煤氣流的疏導(dǎo)，應(yīng)增加礦石檔位，拉開礦角，進(jìn)而減薄礦層厚度，如果礦石環(huán)位過少，礦角差過小，會(huì)導(dǎo)致礦層厚度較大，對(duì)煤氣流阻力較大，且煤氣流不易控制。

通過布料模擬軟件計(jì)算得到：

(1)礦石最大角對(duì)應(yīng)的外落點(diǎn)到爐墻的距離(L)應(yīng)在0.1～0.25 m左右(根據(jù)爐內(nèi)氣流和下部操作制度變化選取合適的距離L)；

(2)為了保證中心氣流的穩(wěn)定，礦石最小角對(duì)應(yīng)的外落點(diǎn)半徑占爐喉半徑的比例應(yīng)控制在70%左右；

(3)空焦角位比(小于最小礦角的焦炭檔位布料圈數(shù)與所有的焦炭圈數(shù)之比)在30%左右；

(4)保證8.5°以上的礦石角差。

通過上述設(shè)定，將有利于中間平臺(tái)區(qū)煤氣流分布相對(duì)均勻穩(wěn)定，煤氣利用提高。

實(shí)際布料矩陣還需根據(jù)實(shí)際爐況具體而定，在后續(xù)的布料調(diào)整建議把握以下幾點(diǎn)：(1)發(fā)展中心需要盡量在中心營造無礦區(qū)而非過多地中心加焦，同時(shí)在將氣流向中心引導(dǎo)時(shí)要注重流動(dòng)路徑上徑向上阻力分布的合理性；(2)是否采用中心加焦取決原燃料條件和爐況反應(yīng)，并非刻意追求取消中心加焦，應(yīng)在保證高爐順穩(wěn)的前提下，應(yīng)科學(xué)利用中心加焦手段平穩(wěn)過渡原燃料質(zhì)量波動(dòng)；(3)布料調(diào)整時(shí)最大角度，角差，圈數(shù)，環(huán)位數(shù)需兼顧；(4)調(diào)整過程應(yīng)上、下部調(diào)劑匹配，布料制度的調(diào)整和風(fēng)量、風(fēng)溫、動(dòng)能等要匹配好；(5)在判斷透氣性指數(shù)和壓差的變化對(duì)爐況影響的好壞時(shí)，需具體問題具體分析，如當(dāng)邊緣過于發(fā)展時(shí)，隨風(fēng)量增加，透氣性指數(shù)的增加反而可能是由于煤氣更多地沿爐墻上升，煤氣利用下降.當(dāng)氣流由邊緣發(fā)展向中心發(fā)展過渡時(shí)，在爐內(nèi)的分布和利用更加合理，通過料柱的路徑更長，阻損增加，可能反映到透氣性指數(shù)下降、壓差上升，但如果是在不引起下料不順的可控范圍內(nèi)，則對(duì)高爐冶煉是有利的。

通過布料仿真模擬關(guān)注布料矩陣在軟件中模擬的料面形狀，徑向不同位置的礦焦比分布，確保合理的礦焦比分布：中間區(qū)域最小，平臺(tái)位置最大，邊緣較平臺(tái)小。結(jié)合高爐爐內(nèi)實(shí)際氣流分布以及原燃料的質(zhì)量情況，高爐實(shí)行雙料線下料，礦1.4 m，焦1.3 m，最大礦角不超過40°，裝料制度如表5所示。

表5 裝料制度表 單位：°

1.4 杜絕頻繁虧料線作業(yè)

我廠高爐上料主皮帶寬1.4 m，有上下兩層托輥，單個(gè)托輥重45 kg，更換托輥時(shí)把葫蘆掛在皮帶通廊屋頂?shù)牡鯍禳c(diǎn)，然后將皮帶吊起再將壞的托輥從卡槽中取出，換上新的托輥。皮帶通廊場地狹小，主皮帶離地80 cm，皮帶又重，用手拉葫蘆將壞托輥處皮帶吊起費(fèi)時(shí)費(fèi)力，更換一個(gè)托輥需機(jī)修加崗位人員5人，平均需要15～30 min，由于初期承包商使用的托輥質(zhì)量不佳，頻繁損壞，更換托輥經(jīng)常造成高爐虧料線深，造成長時(shí)間減風(fēng)趕料線。

為了解決更換托輥用時(shí)長，導(dǎo)致高爐虧料線長時(shí)間減風(fēng)以及上料工勞動(dòng)量大，需要人員多的問題，作業(yè)區(qū)自己制作了一種實(shí)用的更換皮帶輥工裝(如圖1所示)，該裝置利用液壓千斤頂作為動(dòng)力裝置進(jìn)行升降，結(jié)合活動(dòng)托舉支架等組件，利用杠桿將一定重量的皮帶頂起來，使皮帶與托輥之間有足夠的空間距離，保證舊托輥能夠順利從卡槽中取出更換。通過套筒、套管來調(diào)節(jié)高度，托舉支架可360°旋轉(zhuǎn)，滿足各位置、各角度的托輥更換，采用該裝置后更換托輥時(shí)間縮短至7 min左右。

1-M18螺栓；2-鏈接板；3-固定螺桿；4-5T千斤頂；5-底座；6-套筒；7-底座；8-套管；9-托舉支架；10-螺帽；11-高度調(diào)節(jié)孔；12-M14螺栓；13-底座

具體實(shí)施方式為：

(1)該產(chǎn)品由以下幾個(gè)部分組成:①活動(dòng)的托舉支架②、鏈接板、5T液壓千斤頂(頂部焊接一塊帶2 cm孔洞的鋼板、配M18螺栓、螺帽)、固定螺桿③、直徑40 cm的帶上下底座的套筒(帶三個(gè)高度調(diào)節(jié)孔、螺栓)④直徑30 cm的高度調(diào)節(jié)套管(帶一個(gè)固定孔)帶底座。

(2)各組成部分的特征及其作用如下:①、活動(dòng)的托舉支架可360°旋轉(zhuǎn)用來支撐皮帶；②、千斤頂提供動(dòng)力使托舉支架托舉起皮帶，鏈接板置于千斤頂上部，通過固定螺桿將千斤頂固定；③、套筒帶有3個(gè)高度調(diào)節(jié)孔可調(diào)節(jié)高度；④、高度調(diào)節(jié)套管與套筒連接調(diào)節(jié)高度。

斤頂上部，通過固定螺桿將千斤頂固定，套管帶有3個(gè)高度調(diào)節(jié)孔，套筒插入套管內(nèi)，用M14螺栓鎖緊來調(diào)節(jié)高度。

(3)該產(chǎn)品的操作過程或工作原理如下：該裝置利用液壓千斤頂作為動(dòng)力裝置進(jìn)行升降，結(jié)合活動(dòng)托舉支架等組件，利用杠桿將一定重量的皮帶頂起來，使皮帶與托輥之間有足夠的空間距離，保證舊托輥能夠順利從卡槽中取出更換。通過套筒、套管來調(diào)節(jié)高度，托舉支架可360°旋轉(zhuǎn)，滿足各位置、各角度的托輥更換。

1.5 強(qiáng)化爐內(nèi)、外操作

對(duì)外加強(qiáng)與煉鋼廠、運(yùn)輸部的溝通協(xié)調(diào)，及時(shí)配罐，保證堵口間隔10min即可開口出鐵；對(duì)內(nèi)一方面穩(wěn)定爐況、爐溫、高風(fēng)溫、大富氧、大噴吹、低硅冶煉；另一方面加強(qiáng)爐前管理，規(guī)范操作，杜絕堵口漏泥、開口卡釬等問題，保證鐵水流速≥4 t/min，及時(shí)出凈渣鐵。同時(shí)要求加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的點(diǎn)檢，提前處理好設(shè)備問題，減少對(duì)爐外出鐵的影響。

2 治理效果

通過加強(qiáng)對(duì)入爐原燃料的質(zhì)量管理、調(diào)整送風(fēng)制度和裝料制度以及強(qiáng)化爐內(nèi)、爐外操作，做到“下穩(wěn)上活”，高爐料線平穩(wěn)，煤氣流分布得到顯著改善(如圖2所示)，高爐煤氣利用率在49%以上(如表6所示)，爐缸工作活躍，中心溫度達(dá)到531℃。

表6 煤氣利用率

圖2 煤氣分布

3 結(jié)語

(1)通過加強(qiáng)原燃料的質(zhì)量管理、上部裝料制度和下部送風(fēng)制度相結(jié)合，做到“上穩(wěn)下活”，杜絕頻繁虧料線作業(yè)、加強(qiáng)爐外出鐵等能夠有效的改善煤氣流的分布，煤氣利用率達(dá)49%以上。

(2)通過高爐無料鐘布料模型及仿真模擬系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際爐況調(diào)整上部裝料制度，有較好的效果。

(3)高爐裝料制度不是礦角越大越好，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際適時(shí)的調(diào)整操作思路，逐步摸索出合理的煤氣流控制標(biāo)準(zhǔn)，才能實(shí)現(xiàn)爐況長期穩(wěn)定順行。