興澄3200m3高爐爐況失常分析及處理

王衛(wèi)強(qiáng)，楊和祺

（江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇 無錫 214400）

0 引言

江陰興澄特種鋼鐵有限公司（以下簡稱興澄特鋼）3200m3高爐于2009年9月25日開爐投產(chǎn)，點(diǎn)火送風(fēng)較為順利，并且在短期內(nèi)迅速達(dá)產(chǎn)。經(jīng)過七年的生產(chǎn)實(shí)踐摸索，興澄特鋼3200m3高爐在操作上取得較大的進(jìn)步，高爐整體運(yùn)行狀況良好，冶煉強(qiáng)度保持在較高水平，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都達(dá)到或超過了設(shè)計(jì)指標(biāo)。但由于入爐焦炭質(zhì)量不斷變差、自產(chǎn)燒結(jié)礦成分出現(xiàn)波動，以及高爐本體設(shè)備問題等原因，2016年9月13日興澄特鋼3200m3高爐出現(xiàn)了爐況失常，主要表現(xiàn)為煤氣利用率突然急劇下降，并且長時間維持在38%左右的較低水平。期間爐內(nèi)崩料、滑料現(xiàn)象頻繁，后出現(xiàn)較大的管道行程，部分風(fēng)口生降不斷。此次3200m3高爐爐況失常對興澄特鋼正常生產(chǎn)造成了嚴(yán)重影響。

為快速控制3200m3高爐爐況失常對生產(chǎn)造成的不利影響，本文通過對此次高爐爐況失常經(jīng)過的追溯，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際操作和爐體設(shè)備情況，對爐況失常的原因進(jìn)行了分析，并提出了應(yīng)對爐況失常的處理措施。

1 高爐爐況失常經(jīng)過

此次3200m3高爐爐況失常前爐況順行良好，全風(fēng)（5950m3/min）、全氧（18000m3/h）操作，爐內(nèi)氣流較為穩(wěn)定，下料均勻順暢，煤氣利用率基本維持在49.6%左右，爐溫平穩(wěn)適中，鐵水中Si 元素含量在0.45%左右，物理熱在1490℃～1513℃范圍內(nèi)，較為充沛。表1為爐況失常前高爐各主要參數(shù)。

表1 爐況失常前高爐各主要參數(shù)

2009年9月12日夜班接班后，爐況延續(xù)白班順行狀況,基礎(chǔ)較好，但整體料速略偏快，下料速度達(dá)到6.1批/h。此時高爐工長對該爐況重視不夠，未及時校核燃料比，導(dǎo)致燃料比虧欠，高爐爐缸持續(xù)虧熱。9月13日凌晨4：00開始高爐煤氣利用率逐漸下降到47%，透氣性指數(shù)（熱風(fēng)風(fēng)量與爐內(nèi)熱風(fēng)全壓差之比）亦逐漸從正常值35 升高至42，此時爐內(nèi)已形成管道氣流。至夜班交班時鐵水中Si元素含量降至0.12%，物理熱降至1433℃，當(dāng)班理論虧鐵量87t。

9月13日白班接班后，爐況繼續(xù)惡化，熱風(fēng)壓力進(jìn)一步下降，8：25起開始出現(xiàn)崩、滑料現(xiàn)象，以料面南側(cè)崩、滑料為主，南北兩機(jī)械探尺偏差最大時達(dá)3.29m。大部分風(fēng)口暗紅、不活躍，東南及東北方位部分風(fēng)口持續(xù)出現(xiàn)大量生降，鐵水中S 元素含量迅速升高至0.103%，鐵水物理熱最低時僅為1378℃。爐前放渣時出現(xiàn)粘溝、流淌不暢等現(xiàn)象，需不斷借助挖掘機(jī)清理渣溝。

2 高爐爐況失常原因分析

2.1 操作原因分析

高爐工長操作經(jīng)驗(yàn)不足，對小時下料速度管控不力。當(dāng)下料速度明顯變快時，未綜合分析其原因并采取相應(yīng)的措施，燃料比長時間偏離基準(zhǔn)值而未及時作糾偏調(diào)整。在煤氣利用率明顯出現(xiàn)降低后，未對焦比進(jìn)行及時校正，采取增熱的措施不夠、力度不足，導(dǎo)致爐缸虧熱，爐溫下行過快，對爐內(nèi)氣流分布造成不利影響。

2.2 原料原因分析

2.2.1 焦炭

9月9日起入爐焦炭熱態(tài)性能有所下降，焦炭對CO2反應(yīng)性CRI值升高，反應(yīng)后強(qiáng)度CSR值下降。9月12日夜班入爐的銅陵一級干熄焦中含有部分落地焦，現(xiàn)場察看發(fā)現(xiàn)落地焦中泡焦、爐頭焦比例較高，焦炭粒度異常大。經(jīng)檢測這批干熄焦CRI 值為24.7%，較正常水平CRI 值（＜23%）高出1.7%，CSR 值為68.7%，較正常水平CSR 值（＞70%）下降1.3%。根據(jù)GB/T 4000-2008 要求：焦炭熱性能檢測試驗(yàn)要棄去泡焦與爐頭焦[1]。正常生產(chǎn)條件下泡焦與爐頭焦是不可避免地存在，但一般要求比例＜5%。大量試驗(yàn)表明:棄去泡焦、爐頭焦比保留泡焦、爐頭焦的試樣CRI 值低、CSR 值高[2]。興澄特鋼3200m3高爐9月12日入爐的該批焦炭泡焦與爐頭焦占比較大，約為25%，故其實(shí)際熱態(tài)強(qiáng)度較化驗(yàn)值應(yīng)有更大幅度的降低。

熱態(tài)性能差的焦炭進(jìn)入爐內(nèi)，在下降過程中粒度很快變小，并且在焦炭下降過程中產(chǎn)生的粉末量會有明顯增加，對渣皮波動及局部透氣性產(chǎn)生極大的負(fù)面影響，是產(chǎn)生管道氣流的重要原因。9月12日入爐焦炭形貌如圖1所示。

圖1 9月12日入爐焦炭形貌

2.2.2 燒結(jié)礦

9月11日起入爐燒結(jié)礦中Al2O3含量由1.81%上升至2.0%，爐渣中Al2O3也相應(yīng)有所升高，最高時達(dá)到16.26%。渣中Al2O3含量升高，將導(dǎo)致軟熔帶厚度增加，煤氣上升阻力變大，料柱透氣性變差，使?fàn)t況順行變差；高含量的Al2O3亦將導(dǎo)致爐渣黏度上升，流動性變差，渣鐵排放不易，尤其是在高爐熱量不足，爐溫偏低的情況下，高的Al2O3含量使?fàn)t渣更加難以順暢排放。

2.3 設(shè)備原因分析

3200m3高爐自9月3日休風(fēng)更換完漏水風(fēng)口小套后，至9月12日先后又有4 只風(fēng)口小套漏水，導(dǎo)致生產(chǎn)時因漏水產(chǎn)生的冷卻水進(jìn)出流量差達(dá)到1.5t/h 左右。正常生產(chǎn)時通過減少加濕蒸汽用量，該漏水量基本不會對爐況產(chǎn)生明顯影響，但在9月12日夜班爐溫向涼，爐內(nèi)壓力持續(xù)下降時，風(fēng)口小套漏水量的增加，極大地加劇了爐缸向涼的趨勢。

另外爐身冷卻壁共有6 根冷卻水管漏水。在正常生產(chǎn)時冷卻水壓與爐內(nèi)壓力保持在一定范圍內(nèi)，冷卻水管漏水量較小。當(dāng)爐內(nèi)壓力持續(xù)降低時，冷卻水管向爐內(nèi)漏水量會加大，將促使?fàn)t料粉化，惡化爐內(nèi)局部氣流分布。

3 爐況恢復(fù)處理措施

3.1 控制冶煉強(qiáng)度

停止高爐富氧并控制風(fēng)量在3900m3/min，縮減礦石批重8%至85t/批，減輕焦炭負(fù)荷10%，并集中加一定空焦，處理期間先后共加空焦340.4t（不含輕負(fù)荷料）。同時規(guī)定崩料深度大于3m 時即加空焦，先將料線趕上。視料面偏料程度采用一批定點(diǎn)布料，將10t 焦炭定點(diǎn)布于272°位置，以填平料面，料面填平后第三罐料又再次出現(xiàn)崩料，兩機(jī)械探尺偏尺較大。事后分析定點(diǎn)加焦填平料面的做法治標(biāo)不治本，氣流未穩(wěn)定的情況下即使暫時將料面填平，很快也將因?yàn)樵俅纬霈F(xiàn)崩料而導(dǎo)致料面偏斜。

3.2 調(diào)整裝料制度

調(diào)整礦石裝料制度，將礦石布料矩陣由113103938272調(diào)整至112103938272，根據(jù)爐況再調(diào)整至103938272，主要目的是在保證中心氣流的前提下盡量將邊緣氣流打開。由于本次爐況失常過程，雖從風(fēng)口可見不斷有生降，但大塊渣皮極少看到，且爐身兩段靜壓差逐漸變小，分布較為規(guī)則，故判斷邊緣存在一定程度的黏結(jié)。放出邊緣氣流，不僅對爐墻黏結(jié)物有一定的沖刷作用，并有利于后續(xù)爐內(nèi)煤氣流的合理分布和風(fēng)量的恢復(fù)。

3.3 控制爐溫上限水平

在處理失常爐況期間，將鐵水Si元素含量目標(biāo)值控制在0.7%～1.0%，以保證充足的渣鐵物理熱。同時將爐渣堿度由1.23 調(diào)低至1.14，以改善爐渣的流動性。

3.4 強(qiáng)化渣鐵排放

在失常爐況處理期間，增加出鐵次數(shù)，由正常的零間隔出鐵改為負(fù)間隔出鐵，使?fàn)t缸中化出的渣鐵能及時排放出來。

4 爐況恢復(fù)狀況

3200m3高爐經(jīng)過近30 個小時的處理及調(diào)整，失常爐況逐漸恢復(fù)至正常。至2016年9月14日白班10：12 左右，3200m3高爐各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基本接近正常值。興澄特鋼對此次3200m3高爐爐況失常的處理較為及時，找出了爐況失常的主要影響因素，措施采取到位，避免了爐況進(jìn)一步惡化，在較短的時間內(nèi)將爐況調(diào)整恢復(fù)至正常，是比較成功的一次失常爐況恢復(fù)調(diào)整。3200m3高爐失常爐況恢復(fù)后各主要參數(shù)及指標(biāo)如表2所示。

表2 3200m3高爐失常爐況恢復(fù)后各主要參數(shù)及指標(biāo)

5 結(jié)語

通過對3200m3高爐爐況失常原因的分析，以及一系列工藝調(diào)整措施的實(shí)施，在較短的時間內(nèi)將高爐爐況調(diào)整恢復(fù)至正常，爐況恢復(fù)調(diào)整措施是成功的，這為今后處理類似爐況失常情況提供了有益的借鑒。

（1）高爐日常操作中，應(yīng)避免出現(xiàn)爐況失常，最基本的應(yīng)保證爐缸有充足的物理熱。高爐工長應(yīng)掌握爐溫趨勢管理的方法，盡量保持爐溫穩(wěn)定適中，要杜絕爐溫持續(xù)大幅度下行。

（2）高爐操作應(yīng)堅(jiān)持“精料”方針，對入爐原、燃料要嚴(yán)格管理。對成分或性能不合要求的原、燃料原則上應(yīng)拒絕入爐，當(dāng)有個別批次原、燃料受其他因素影響必須入爐使用時，應(yīng)安排專倉專供，在使用時降低其入爐比例，以最大程度減小其對爐況的影響。

（3）當(dāng)爐內(nèi)有管道氣流形成、風(fēng)壓降低，煤氣利用逐步變差時，應(yīng)果斷減風(fēng)至將管道消除的水平，避免爐內(nèi)氣流進(jìn)一步惡化，同時應(yīng)視波動程度補(bǔ)足焦炭。

（4）在爐況出現(xiàn)異常征兆時，若所采取的控制措施（如減風(fēng)、減氧，加焦及輕負(fù)荷等）效果未達(dá)到預(yù)期，則應(yīng)果斷加大調(diào)整量的幅度，避免爐況進(jìn)一步惡化。

（5）高爐生產(chǎn)應(yīng)盡量穩(wěn)定各工藝參數(shù)，穩(wěn)定爐內(nèi)氣流，避免風(fēng)口燒壞。要加強(qiáng)風(fēng)口的管理力度，勤檢查風(fēng)口煤槍的煤流位置，減少甚至消除小套磨損率，避免因小套漏水造成的生產(chǎn)隱患。

（6）當(dāng)高爐冷卻設(shè)施存在較多漏水的情況下，應(yīng)主動減輕焦炭負(fù)荷，降低煤比，尤其在邊緣氣流突然長時間穩(wěn)定時，高爐工長更應(yīng)重視，減輕焦炭負(fù)荷的幅度相對要大些，以減小爐墻渣皮波動對爐內(nèi)氣流及熱量的影響程度。