宣鋼1號高爐風溫降低原因及處理實踐

呂志敏

（河北鋼鐵集團宣鋼公司煉鐵廠， 河北 宣化 075100）

1 概況

宣鋼1號2 500 m3高爐于2008年3月15日開爐投產(chǎn)，配套3座高溫內燃式熱風爐，配置矩形陶瓷燃燒器，燃料為高爐干法除塵后的煤氣，煤氣、空氣預熱采用熱管式煙氣余熱回收裝置，設計預熱后溫度大于180℃。熱風爐壽命可達30年左右，設計風溫為1 200℃。熱風爐技術參數(shù)如表1。

表l宣鋼1號2 500 m3高爐熱風爐技術參數(shù)

2 風溫降低原因

2016年下半年開始，宣鋼1號高爐熱風爐燒爐用煤氣含塵量較高，2017年開始熱風爐燒爐時阻力過大，吃煤氣能力下降，高爐風溫水平持續(xù)降低，最低降至980℃左右，對高爐產(chǎn)量和技術指標造成很大影響。技術人員經(jīng)過分析確認，一致認為是煙氣或熱風通道堵塞，根據(jù)熱風爐結構特點來看，由于煤氣含塵升高導致熱風爐格子磚堵塞、渣化嚴重，格子磚孔洞堵塞是風溫降低的根本原因。

3 提高風溫技術措施

為了控制持續(xù)下降的風溫，煉鐵廠與技術中心迅速成立風溫攻關組，定期召開風溫攻關會，制定并實施了一系列針對性的技術與管理措施，控制了風溫持續(xù)下滑趨勢，為穩(wěn)定高爐生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。

3.1 降低煤氣含塵

通過加大對高爐煤氣除塵設備的改造與管控，煤氣含塵量由之前的9～10 mg/m3降低至目前的5 mg/m3左右，如圖1所示，從根源上杜絕新產(chǎn)生雜質堵塞熱風爐格子磚。

同時隨著持續(xù)使用含塵量較低的煤氣，之前舊塵渣受到長時間氣流沖刷而脫落，在燒爐煤氣壓力不變的前提下，熱風爐易于接受煤氣量，煤氣量由60 000 m3/h高至80 000 m3/h，為遏制風溫降低，提高風溫提供了決定性條件。

3.2 應用自動燒爐技術

圖1 高爐煤氣含塵的變化

原有自動燒爐程序為公司自主研發(fā)，運行之初可滿足高爐高風溫生產(chǎn)需要，隨著設備日趨老化，原系統(tǒng)已不能滿足需求。通過應用自動燒爐技術，實現(xiàn)對燒爐參數(shù)包括壓力、流量、溫度、閥位、殘氧等的優(yōu)化控制，從而達到提高風溫的目的，同時也降低了工人勞動強度，提高安全生產(chǎn)水平，實現(xiàn)了燃燒裝置的經(jīng)濟穩(wěn)定運行。經(jīng)聯(lián)合測試和實地運行一段時間后，得到如下結論：

1）1號高爐3座熱風爐煤氣、空氣控制回路自動調整最佳空燃比均實現(xiàn)全自動優(yōu)化運行；熱風爐整體運行工況較之前更加平穩(wěn)，極大地降低了崗位操作人員的勞動強度。

2）BCS優(yōu)化控制系統(tǒng)的安全控制技術（安全聯(lián)鎖、安全限幅、智能語音報警等），能夠及時診斷及預警熱風爐故障，保障了熱風爐的安全穩(wěn)定運行。

3）BCS優(yōu)化控制系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，較人工操作狀態(tài)下空燃比控制更佳；實際煤氣消耗較人工操作狀態(tài)下節(jié)省高爐煤氣3.15%[2]。

3.3 提高高爐富氧率

隨著降焦提煤工作的深入，高爐煤比由145 kg/t提高至165 kg/t，理論燃燒溫度降低40～50℃，為補償風口前理論燃燒溫度的下降，富氧率由4.2%提高至5.0%，可以提高風口前理論燃燒溫度28～36℃，減緩風口前理論燃燒溫度的下降幅度，高爐理論燃燒溫度保持在2 150℃左右。

富氧率提高后，不僅提高了高爐冶煉強度及煤粉燃燒率，煤氣發(fā)生量提高，煤氣熱值也得到改善，提升了熱風爐燒爐效果，對比提高富氧率前，風溫升高5℃左右。

3.4 換熱器定期清灰

熱風爐煙氣余熱回收預熱助空氣和煤氣不僅可以回收余熱提高熱效率，也可以提高風溫[3]。1號高爐采用分離式熱管換熱器系統(tǒng)，由3臺換熱器組合而成，熱風爐來的煙氣經(jīng)煙氣總管進入分離式熱管換熱器的加熱段，并在其內自然分流，分別通過煤氣側熱管加熱段和空氣側熱管加熱段，放出熱量后經(jīng)煙囪排空。煙氣放出的熱量由熱管加熱段吸收后，分別被傳送到布置在煤氣箱體和空氣箱體中熱管的冷凝段，將空氣和煤氣預熱，預熱后的煤氣和空氣送熱風爐燃燒。

由于設備老化等原因，目前1號高爐熱風爐預熱后助燃空氣溫度和煤氣溫度只能保持在100℃以上，換熱器主要性能參數(shù)見表1。特別規(guī)定每次利用定期計劃休風時機，對煙氣換熱器進行清灰處理，保證助燃空氣與煤氣預熱效果。

3.5 規(guī)范化操作

在自動燒爐系統(tǒng)運行情況下，同時要求崗位工協(xié)助控制，為了規(guī)范工藝操作，制定合理的工藝操作參數(shù)：拱頂溫度不大于1 380℃，煙氣溫度控制在最高不超過350℃；換爐期間風壓波動不大于15 kPa；燒爐煤氣壓力不小于7 kPa；空氣過剩系數(shù)在1.05～1.10之間；換爐前與高爐工長，換爐次數(shù)正常情況下每天24次，特殊情況下例外。

表1 換熱器性能參數(shù)

3.6 強化職工日常巡檢工作

嚴格落實設備區(qū)域包保制度及點巡檢，借助PM點檢系統(tǒng)，充分調動崗位操作人員、作業(yè)區(qū)設備管理人員、設備能源部專職設備管理人員等全面參與到設備管理中來，立足設備隱患早發(fā)現(xiàn)、早解決，在PM點檢中形成專業(yè)報警，閉環(huán)控制，消除了過去點檢靠劃勾、憑自覺的弊端，使設備管理更加精準到位，全面推進設備管理基礎，降低事故率，為實現(xiàn)設備穩(wěn)定運行夯實基礎。

3.7 穩(wěn)定高爐操作

風溫降低后，軟融帶位置升高，高爐能耗升高，產(chǎn)量下降。低風溫冶煉會造成風速、鼓風動能大幅度降低；低風溫時邊緣氣流易發(fā)展，由于爐腹煤氣量不足，會造成中心氣流不足，風口前的理論燃燒溫度下降，爐缸熱量降低[4]。低風溫對高爐操作影響很大，若高爐應對不妥當，可能造成爐況波動，爐況波動反過來影響煤氣量，從而造成風溫水平的進一步降低。1號高爐通過上下部制度調整，保證了低風溫條件下高爐爐況的穩(wěn)定。

3.7.1 縮小風口面積，采用長風口

高爐風溫水平降低可導致的高爐鼓風動能降低，嚴重者可影響爐缸活躍度。2017年12月開始1號高爐風口面積由0.330 3m2逐漸縮小至0.326 6 m2，同時風口長度由585 mm全部調整為615 mm，見下頁表2。

調整后，高爐在低風溫條件下，高爐鼓風動能不但沒有降低，反而比之前略有提高，實現(xiàn)高爐初始煤氣流和溫度場合理分布，保證了爐缸活躍度。

3.7.2 上部裝料制度調整

合理的裝料制度既能保證順行，又能提高煤氣的有效利用。隨著風溫下降，邊緣煤氣流發(fā)展，為保證一定的中心氣流，上部裝料制度可采用發(fā)展中心氣流、保持一定的邊緣氣流的制度，可以通過擴大漏斗深度、縮小礦批等方法來放開中心。邊緣氣流不能過分抑制，但也不可過分發(fā)展，否則極易造成爐墻粘結，需密切關注壁體溫度和水溫差的變化，加強爐型管理，及時予以調整[5]。

在下部調劑的基礎上，進一步優(yōu)化上部制度，1號高爐上部布料矩陣由礦石5環(huán)改為4環(huán)，角差由10°調整為7°，邊緣礦石布料圈數(shù)由3.5圈增加至4.5圈，中心小焦角由27°縮小至25°，適當加深了中心漏斗深度，實現(xiàn)了邊緣氣流的穩(wěn)定和中心氣流的加強。

表2 宣鋼1號高爐風口調節(jié)統(tǒng)計表

4 實踐效果

通過采取一系列技術措施，遏制住了熱風爐風溫進一步下降的趨勢，并且風溫水平逐步提高，由年初的980℃左右提高至目前的1 020℃左右，為保證高爐長期穩(wěn)定順行與節(jié)焦降耗創(chuàng)造了的條件。各項經(jīng)濟技術指標變化見表3。

表3 宣鋼1號高爐2018年1月—12月主要技術經(jīng)濟指標

5 結論

1）燒爐用煤氣含塵高導致熱風爐格子磚堵塞、渣化是宣鋼1號高爐熱風爐工況惡化，風溫持續(xù)降低的直接原因，必須對煤氣含塵進行密切監(jiān)控，防止煤氣含塵超標長時間對熱風爐格子磚造成損害。

2）降低煤氣含塵，不斷沖刷堵塞部位，消除格子磚孔堵塞的舊塵渣，是遏制風溫下降，提高風溫的基礎。

3）采用自動燒爐技術，可實現(xiàn)對燒爐參數(shù)包括壓力、流量、溫度、閥位、殘氧等的優(yōu)化控制，可在一定程度上提高風溫。