邯鋼五高爐爐況失常分析及快速處理

高 遠(yuǎn)

（河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司煉鐵部  河北邯鄲  056015）

摘  要：2017年2月開始出現(xiàn)頻繁氣流和頑固性懸料，恢復(fù)過程中出現(xiàn)了兩次爐墻結(jié)厚，經(jīng)過一個多月的處理終于解決了問題，高爐在爐役12年情況下繼續(xù)保持著2.65t/m3.d的利用系數(shù)，煤比145kg/t鐵，燃料比505 kg/t鐵的良好生產(chǎn)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：高爐，壁體結(jié)厚，生產(chǎn)指標(biāo)

1 概述

邯鋼煉鐵部5高爐已經(jīng)生產(chǎn)12年，開爐后高爐順行情況欠缺，2014年后高爐逐步擺脫鬧爐況的情況，到2017年1月底已經(jīng)順行31個月，高爐利用系數(shù)2.65t/m3.d，燃料比500kg/t鐵，但由于環(huán)保限產(chǎn)影響2016年12月份開始到2017年1月底共休風(fēng)8次，且都是長期休風(fēng)，休風(fēng)率、慢風(fēng)率高，導(dǎo)致爐況穩(wěn)定性下降；另外由于環(huán)保壓力原燃料供應(yīng)出現(xiàn)大的問題，無論是數(shù)量還是質(zhì)量上都有較大的退步，焦炭結(jié)焦時間從20h延長到120h，焦炭性能變化明顯，最后由于公司除塵灰、瓦斯會和布袋灰不能外排，全部內(nèi)部消化，含鐵料堿金屬、Zn負(fù)荷嚴(yán)重超標(biāo)，使得自產(chǎn)球團(tuán)礦配加大量除塵灰，高爐配吃后爐內(nèi)異常膨脹粉化，堿金屬和Zn大量增加和富集導(dǎo)致焦炭熱性能異常變差高爐出現(xiàn)氣流和懸料后爐墻出現(xiàn)結(jié)厚，高爐結(jié)厚出現(xiàn)了兩次，兩次結(jié)厚征兆都較明顯，且處理時間都沒有超過20天。

2 結(jié)厚征兆

2.1 壁體溫度

由于高爐十字測溫安裝在鋼磚上沿，距料面1.3-1.5m，對煤氣的測量結(jié)果偏差較大，特別是四根十字測溫支架使得爐料布料軌跡發(fā)生變化， 2014年將4個十字測溫全部拆除，氣流的變化監(jiān)控只能通過高爐壁體溫度來判斷。2017年2月18和3月14日高爐壁體溫度整體下降，圓周方向上出現(xiàn)溫度不均勻現(xiàn)象，溫度最低點(diǎn)甚至低于冷卻水溫度，通過判斷高爐出現(xiàn)結(jié)厚現(xiàn)象，從圖1、圖2和圖3的溫度變化趨勢看結(jié)厚結(jié)厚自下而上，基本上都是15h后上層側(cè)壁溫度點(diǎn)開始有下降趨勢，從結(jié)厚部位看都在爐身一層以上開始一直到爐喉。

2.2 高爐探尺情況

2017年2月18和3月14日高爐壁體溫度整體下降，圓周方向上出現(xiàn)溫度不均勻現(xiàn)象，同時高爐南北兩個機(jī)械探尺先出現(xiàn)偏尺，動作較差等現(xiàn)象，北尺一直偏淺，南尺偏深，偏尺由最初的0.5m到最后偏尺達(dá)到了1.5m，特別是北尺較明顯，最初左探尺動態(tài)基本正常一定的斜率下料，但隨著偏尺的增多左尺基本放下探尺后不到1m的深度，探尺動態(tài)較差，基本下到1.1m左右開始不動，然后直接掉到1.5m，1.5m后探尺動態(tài)又正常，從此可以斷定結(jié)厚部位在高爐北側(cè)，且最高部位距爐喉缸磚1.1m左右，且從南北探尺動態(tài)看基本上厚度不超過0.5m,兩個探尺情況見表1：

表1 探尺情況

2.3 頂溫及其他情況

壁體和探尺出現(xiàn)異常后由于沒有十字測溫，從爐頂成像看料面中心向南推進(jìn)，料面較不規(guī)則，出現(xiàn)了大斜坡，邊緣管道明顯，北部邊緣時常出現(xiàn)氣流，爐頂溫度異常升高，時常出現(xiàn)邊緣爐料被煤氣流吹起情況，頂部出現(xiàn)大量火星，高爐頂溫情況見圖4，高爐爐頂吹出物增多，高爐瓦斯會明顯增加，高爐瓦斯灰放灰后能清楚發(fā)現(xiàn)灰內(nèi)一部分金屬顆粒，甚至出現(xiàn)了重力除塵器放灰口堵塞情況，放開后出現(xiàn)大量的板結(jié)塊，化驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)堿金屬和鋅明顯超標(biāo)，高爐噸鐵瓦斯灰情況見圖5；

3 原因分析

3.1 堿金屬和鋅負(fù)荷

自2016年12月起由于公司環(huán)保壓力，所有除塵灰和布袋灰禁止外排，由煉鐵內(nèi)部添加到燒結(jié)礦和球團(tuán)礦內(nèi)，造成五高爐堿金屬和鋅負(fù)荷嚴(yán)重超標(biāo)，堿金屬超標(biāo)248%，鋅負(fù)荷超標(biāo)200%，由于鋅的循環(huán)富集導(dǎo)致高爐爐身出現(xiàn)結(jié)瘤情況，加上堿金屬負(fù)荷大幅度升高導(dǎo)致高爐內(nèi)焦炭異常反應(yīng)，高爐氣流不斷，邊緣逐步結(jié)厚，這是高爐結(jié)厚的主要原因，高爐配吃原料堿金屬及鋅含量情況見圖；

3.2 配吃落地料

邯鋼燒結(jié)礦一直處于緊缺狀態(tài)，邯鋼老區(qū)燒結(jié)情況見表2、表3，特別是進(jìn)入環(huán)保督查階段，公司預(yù)案最先停燒結(jié)機(jī)，因此燒結(jié)生產(chǎn)受到較大的考驗(yàn)，特別是限產(chǎn)后正常生產(chǎn)燒結(jié)機(jī)采用單風(fēng)機(jī)生產(chǎn)，燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度較低，甚至經(jīng)常出現(xiàn)60%，加上高爐長期配吃落地料，高爐槽下燒結(jié)礦粒度<5mm經(jīng)常達(dá)到50%，這些料進(jìn)入高爐后由于頂溫較高、邊緣管道氣流的存在逐步粘結(jié)在堿金屬和鋅形成的局部瘤上，形成了結(jié)厚，并且逐步增厚。

表2 邯鋼老區(qū)燒結(jié)機(jī)情況

表3 邯鋼老區(qū)燒結(jié)混勻料情況

3.3 連續(xù)虧料線和邊緣氣流

五高爐2016年 12月份五高爐休風(fēng)3次， 2017年1月份休風(fēng)5次，且長時間處于限產(chǎn)狀態(tài)，休風(fēng)率、慢風(fēng)率高， 休風(fēng)后的虧料線操作是爐墻結(jié)厚前期因素。進(jìn)入2017年后由于連續(xù)的休復(fù)風(fēng)，高爐爐缸工作已經(jīng)出現(xiàn)了問題，2月分后堿金屬和鋅含量嚴(yán)重超標(biāo)導(dǎo)致焦炭異常粉化，高爐管道氣流不斷，特別是邊緣管道明顯，局部壁體溫度最高升高到600℃以上，冷卻壁表面溫度高達(dá)900℃以上，冷卻壁表面出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象。

4 結(jié)厚的處理

兩次結(jié)厚處理采取方式不一樣，第一次結(jié)厚2017年2月18日出現(xiàn)結(jié)厚現(xiàn)象后，分析原因后采取降低入爐料堿金屬及鋅負(fù)荷、減少入爐含粉多爐料、調(diào)整料制發(fā)展邊緣氣流、冷卻制度上控制結(jié)厚部位水量、控氧逐步加風(fēng)增加頂溫、采取排堿措施的熱制度和造渣制度，通過12天的生產(chǎn)后結(jié)厚消除，恢復(fù)正常生產(chǎn)；3月14日由于又大量配吃前期儲存燒結(jié)礦和球團(tuán)礦，堿金屬又大量超出標(biāo)準(zhǔn)，再次結(jié)厚，同樣采取降低入爐料堿金屬及鋅負(fù)荷、調(diào)整料制發(fā)展邊緣氣流、冷卻制度上控制結(jié)厚部位水量、控氧逐步加風(fēng)增加頂溫、采取排堿措施的熱制度和造渣制度等措施，控制住了結(jié)厚，但沒有像預(yù)期15天處理掉結(jié)厚，29日果斷采取休風(fēng)降料線處理，通過整體計(jì)算結(jié)厚部位和厚度，將料面降到4m就能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)厚部位的脫落，休風(fēng)后料線4.2m，整個結(jié)厚部位脫落。

4.1 入爐料堿金屬、鋅負(fù)荷的降低及控制標(biāo)準(zhǔn)的制定

   自2017年3月底經(jīng)過對有害元素的排查，對燒結(jié)混勻料配加的除塵灰和瓦斯灰采取停止配吃和后期逐步緩加的措施，高爐爐料、原燃料和混勻料控制標(biāo)準(zhǔn)見表4、5、6

表4 高爐有害元素負(fù)荷控制標(biāo)準(zhǔn)

表5高爐原燃料有害元素控制標(biāo)準(zhǔn)

表6 混勻料有害元素控制標(biāo)準(zhǔn)

4.2 操作制度

4.2.1 裝料制度的調(diào)整

由于高爐結(jié)厚高爐一直偏尺，兩個機(jī)械探尺間最多偏尺2m多，期初想采用深探尺作為標(biāo)準(zhǔn)放料，但效果不佳，偏尺越來越多，邊緣氣流難穩(wěn)定；后固定時間周期放料，效果也不理想，隨即將料線定到結(jié)厚部位的最高部位，以1.2m料線為基準(zhǔn)放料，探尺偏尺基本穩(wěn)定，邊緣氣流逐步穩(wěn)定；裝料制度上采用疏松邊緣料制，邊緣錯角位增加焦炭，采用料制見表7；

表7 高爐料制焦炭布料變化情況

4.2.2 冷卻制度

由于結(jié)厚部位北半部比較嚴(yán)重，特別是高爐壁體溫度整體下降，水溫差下降到1.5℃以下，高爐將北半部冷卻壁由1組20根到4組1根供水控制，控制幅度1/3，軟水供水溫度由32℃提高到38℃，控水按階段性孔，基本上要求控水24h，然后正常供水24h。

4.2.3熱制度和造渣制度

由于壁體結(jié)厚和堿金屬負(fù)荷較高，為保證高爐正常生產(chǎn)，高爐采用增加錳礦提高鐵水流動性，將高爐爐溫鐵中【Si】由0.35-0.4%調(diào)整到0.2-0.3%，高爐爐渣堿度由1.27調(diào)整到1.2，降球團(tuán)配比由7%降低到2%，增加硅石使用，提高堿金屬排出。

4.2.4 送風(fēng)制度

   由于爐墻有結(jié)厚，高爐對煤氣量敏感性較強(qiáng)，因此高爐將風(fēng)量由4300m3/min降低到4150m3/min，氧量由2000 m3/h增加到5000m3/h，一方面保證正常的冶煉強(qiáng)度，另外富氧后對邊緣氣流由一定的發(fā)展作用。

4.3 結(jié)厚消除

  經(jīng)過近半個月的措施實(shí)施后，高爐3月29日4:35分壁體結(jié)厚脫落，隨即將控制參數(shù)恢復(fù)的正常水平，整個過程中一直保持著2.5t/m3.d以上的利用系數(shù)，煤比100kg/t鐵，燃料比505 kg/t鐵的良好生產(chǎn)指標(biāo)，結(jié)厚處理后利用系數(shù)提高到2.65t/m3.d以上，煤比逐步增加到140kg/t鐵。

結(jié)論

1）高爐堿金屬及鋅負(fù)荷嚴(yán)重超標(biāo)是高爐結(jié)厚最主要的原因；

2）長期配吃落地?zé)�結(jié)礦，特別是邊緣氣流發(fā)展情況下很容易結(jié)厚產(chǎn)生；

3）處理結(jié)厚裝料制度上應(yīng)采取放邊措施、冷卻制度上要控制一定的冷卻強(qiáng)度，熱制度和造渣制度要有一定的排堿能力、送風(fēng)制度上要保證基本的冶煉強(qiáng)度和保證煤氣的正常通路；

4）處理結(jié)厚如出現(xiàn)時間過長，應(yīng)果斷采取降料面等措施。