本鋼北營新1#高爐特護(hù)期間調(diào)整裝料制度降低燃耗的實(shí)踐

來源：2019年第七屆煉鐵對(duì)標(biāo)、節(jié)能降本及新技術(shù)研討會(huì)論文集|瀏覽：次|評(píng)論：0條   [收藏] [評(píng)論]

本鋼北營新1 高爐特護(hù)期間調(diào)整裝料制度降低燃耗的實(shí)踐黃波（北營煉鐵廠新1 高爐作業(yè)區(qū) 本溪市117000）摘 要：本文詳述了本鋼北營新1 高爐特護(hù)后采取長期堵風(fēng)口、降低富氧率、提高爐溫及…

本鋼北營新1#高爐特護(hù)期間調(diào)整裝料制度降低燃耗的實(shí)踐

黃波

（北營煉鐵廠新1#高爐作業(yè)區(qū) 本溪市117000）

 

摘  要：本文詳述了本鋼北營新1#高爐特護(hù)后采取長期堵風(fēng)口、降低富氧率、提高爐溫及配加釩鈦礦等護(hù)爐措施造成燃料比大幅上升時(shí)，以降低燃料比為目標(biāo)，對(duì)調(diào)整布料矩陣過程及效果進(jìn)行了總結(jié)。通過對(duì)控制冶煉強(qiáng)度后送風(fēng)制度及熱制度的改變及氣流分布前后變化的對(duì)比進(jìn)行系統(tǒng)分析，探索相應(yīng)的布料矩陣，以爐況穩(wěn)定，降低燃耗為最終目標(biāo)，通過近一個(gè)月的摸索，確定了護(hù)爐時(shí)期上下部相適應(yīng)的裝料制度，燃料比由585Kg/t降到了565Kg/t，實(shí)現(xiàn)了高爐特護(hù)期間爐況穩(wěn)定，降低燃料比的預(yù)期目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：高爐特護(hù)、燃料比

1 概述高爐特護(hù)情況
本鋼北營新1#高爐是由中冶京城設(shè)計(jì)，有效容積3200m³，共設(shè)有4個(gè)鐵口，32個(gè)風(fēng)口，爐缸結(jié)構(gòu)型式為進(jìn)口大塊碳磚(爐缸關(guān)鍵部位)＋國產(chǎn)大炭塊(爐底、爐缸上部)＋國產(chǎn)陶瓷杯形式。爐底、爐缸耐材結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案為爐底水冷封板上第1層為滿鋪國產(chǎn)高導(dǎo)熱石墨炭塊，第2層為半石墨碳磚，第3、4層國產(chǎn)微孔碳磚，第5層即爐底最上面一層碳磚為引進(jìn)SGL大塊超微孔炭磚（9RD-N），爐底共砌5層大塊炭磚，厚度2100mm。滿鋪炭磚的頂面設(shè)置二層剛玉莫來石質(zhì)小塊砌筑的陶瓷墊，高度為800mm。爐缸異常侵蝕區(qū)和爐缸中下部引進(jìn)SGL超微孔炭磚9RD-N(共10層)爐缸上部環(huán)砌4層國產(chǎn)大塊微孔炭磚。死鐵層和鐵口區(qū)域的炭磚局部加厚，爐缸炭磚內(nèi)側(cè)砌小塊剛玉質(zhì)陶瓷杯砌筑。爐底冷卻水管中心線以上至爐底密封板間以及封板上部的找平層采用導(dǎo)熱性能好、便于施工優(yōu)質(zhì)碳素?fù)v料，冷卻水管中心線以下采用CN130澆注料。爐底爐缸部位光面灰鑄鐵冷卻壁冷卻壁與大塊炭磚之間留有80mm填料縫，其間充填導(dǎo)熱率與大塊炭磚相近的炭素填料。
新1#高爐自2017年10月31日爐缸第2段45#冷卻壁與3段42#之間的TE-171002點(diǎn)熱電偶溫度達(dá)到997℃，爐缸的TE-090603點(diǎn)也達(dá)到849℃。自2018年2月13日集團(tuán)公司成立了特護(hù)小組，制定了特護(hù)方案。為確保新1#高爐安全穩(wěn)定運(yùn)行和檢修的科學(xué)合理，邀請(qǐng)了國內(nèi)部分鋼鐵企業(yè)和大專院校、設(shè)計(jì)院的煉鐵專家，于4月26日對(duì)北營新1#高爐進(jìn)行了為期一天的現(xiàn)場調(diào)查和座談，對(duì)爐缸侵蝕原因進(jìn)行了分析并制定了護(hù)爐措施如下：。
（1）第一個(gè)侵蝕原因，鐵口區(qū)域炭磚加厚，局部存在“渦流”現(xiàn)象，爐缸內(nèi)鐵水環(huán)流造成局部侵蝕加劇，局部存在異常侵蝕。
（2）第二個(gè)原因是炭磚冷面與冷卻壁之間有間隙，水蒸氣進(jìn)入后，耐材老化，導(dǎo)熱系數(shù)急速降低，造成熱負(fù)荷波動(dòng)，致使炭磚受到侵蝕。
（3）侵蝕嚴(yán)重區(qū)域的局部炭磚殘余厚度估算在430mm-600mm，按照預(yù)警、警戒、危險(xiǎn)三個(gè)階段劃分，已經(jīng)達(dá)到危險(xiǎn)階段，應(yīng)該進(jìn)行大修。
（4）改善現(xiàn)場環(huán)境，增加視頻監(jiān)控與照明，要做到全方位監(jiān)控，不留死角，增加重點(diǎn)區(qū)域單支單塊冷卻壁與冷卻強(qiáng)度監(jiān)測，可以考慮改開路高壓水，加強(qiáng)冷卻，同時(shí)增加2段、3段冷卻壁的溫度監(jiān)控密度。
（5）鐵水含鈦低，鈦負(fù)荷要達(dá)到7～8㎏，含鈦0.12-0.15%。
（6）中心焦過多，煤氣利用只有42%，為了減少環(huán)流，可以縮小風(fēng)口面積，增加風(fēng)量使用，提高鼓風(fēng)動(dòng)能，并改善中心焦焦炭粒級(jí)；
（7）加強(qiáng)水質(zhì)與水壓的管理，水質(zhì)要增加檢測，提高水速與水壓，可將供水泵改“3用0備”，對(duì)漏水風(fēng)口要及時(shí)更換，爐缸排水孔也要及時(shí)排水。
（8）加強(qiáng)對(duì)鉀、鈉、鋅等有害元素的檢測與控制，可以考慮購買承德球團(tuán)礦，或在球團(tuán)礦中直接配加鈦粉。
（9）產(chǎn)量的安排要以安全為基礎(chǔ)，應(yīng)減產(chǎn)三分之一左右。
2 布料矩陣調(diào)整前高爐各參數(shù)及燃耗情況
自2018年2月15起，北營新1#高爐開始特護(hù)生產(chǎn)，高爐冶煉強(qiáng)度大幅度下降，通過長期堵TE-171002點(diǎn)熱電偶上方對(duì)應(yīng)的30#、31#風(fēng)口，減少富氧量、配加釩鈦礦等護(hù)爐措施，有效的制止了爐缸耐火材料的進(jìn)一步侵蝕，TE-171002點(diǎn)熱電偶溫度下降并穩(wěn)定在相對(duì)安全的一個(gè)箱體內(nèi)波動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)量大幅下降，燃耗上升，相比正常生產(chǎn)時(shí)燃料比上升近30kg/t.Fe，高爐參數(shù)及燃料比具體情況見表1。鑒于此，2019年2月起，本鋼集團(tuán)北營公司決定成立由北營煉鐵廠廠長擔(dān)任組長的降耗攻關(guān)小組，對(duì)新1#高爐特護(hù)狀態(tài)下進(jìn)行降燃料比攻關(guān)工作。

表1  2018年4月-2019年1月布料矩陣調(diào)整前高爐參數(shù)及指標(biāo)

日期	4月	5月	6月	7月	8月	9月	10月	11月	12月	1月
風(fēng)量	5103.8	5234.4	5314.5	5302.7	5282.2	5054.1	5122.1	5179.7	5251.5	5153.2
氧量	3991	6554	7007	7689	14407	13843	14951	5960	6736	6867
實(shí)際風(fēng)速	257.4	256.9	260.3	259.2	256.9	260.7	256.9	254.1	254.4	251.4
熱風(fēng)壓力	350.6	359.6	365.1	365.6	360	345.6	350.3	361.2	365	364.1
爐頂壓力	199.3	204.7	205.4	209.8	206.9	194.4	201	208.2	212.3	209.8
全壓差	151.3	154.9	159.7	155.8	153	151.2	149.3	153	152.7	154.2
爐頂溫度	217.5	211.2	222.1	223.8	207.2	227	198.4	220.9	218.1	215.7
ηco	45.3	45.2	45.7	45.8	47.1	47	47.2	45	45.4	45
產(chǎn)量	5789.6	6459.3	6621.8	6804.3	7083.6	6175.6	6978.8	6377.6	6682.6	6432.5
燃料比	576.6	566.9	570.9	565.2	559.7	579.3	568	583.3	573.6	575.6

3 布料矩陣調(diào)整過程及效果

新1#爐原布料矩陣為,2019年1月23日，新1#爐計(jì)劃檢修20小時(shí)，檢修時(shí)觀察料面，料面整體圓周截面均勻，邊緣爐料局部有塌陷，焦炭平臺(tái)窄，約1.2m左右，中心漏斗小，對(duì)此進(jìn)行了客觀分析，此料面形狀因休風(fēng)時(shí)為檢修噴補(bǔ)爐頂錐段內(nèi)襯項(xiàng)目而進(jìn)行了壓料作業(yè)所形成，與生產(chǎn)時(shí)料面形狀有很大差異。生產(chǎn)時(shí)，爐喉十字測溫邊緣溫度長期在38℃左右，中心溫度在900℃以上，圓周大部分風(fēng)口均有不同程度的下沉，曲損現(xiàn)象明顯，高爐順行尚可，燃料比居高不下，長期在580Kg/t.Fe以上，根據(jù)上述情況，初步判斷邊緣負(fù)荷過重，確定調(diào)整布料矩陣方向，保持合理的中心氣流，適當(dāng)?shù)氖鑼?dǎo)邊緣氣流。具體調(diào)整過程及爐況變化情況見下表2。其間，2月13日到2月25日，因焦化廠二焦設(shè)備故障及三焦定檢定修，焦炭供應(yīng)不穩(wěn)定，以焦化廠實(shí)際生產(chǎn)情況每天做動(dòng)態(tài)平衡，主要影響為二焦化焦炭和三焦化焦炭來回轉(zhuǎn)換，二焦化的干熄焦階段性混入水熄焦。
這是本鋼北營新1#高爐特護(hù)期間因采取護(hù)爐措施改變了送風(fēng)制度而進(jìn)行的一次相應(yīng)的裝料制度調(diào)整探索，只是一個(gè)調(diào)整方向的選擇、確定，調(diào)整中，下部送風(fēng)制度是基礎(chǔ)，上部裝料制度調(diào)整是對(duì)下部送風(fēng)制度的彌補(bǔ)或補(bǔ)充下部制度變化的不足，滿足生產(chǎn)需要，提高煤氣的利用率。要形成一種穩(wěn)定的操作制度，還需要時(shí)間去修正，調(diào)整過程中遇到了焦炭質(zhì)量變化和性能不穩(wěn)定等因素的干擾，對(duì)爐況變化的判斷形成一些負(fù)面作用，經(jīng)過認(rèn)真全面的分析，最終確定了正確的調(diào)整思路，實(shí)現(xiàn)了降低燃料比的預(yù)期目標(biāo)。2019年2月高爐參數(shù)及指標(biāo)見表3。

 

表2  布料調(diào)整過程及爐況變化

調(diào)整時(shí)間	調(diào)整情況	高爐現(xiàn)象	效果	采取措施	原因分析
2019.2.01-2019.2.02	邊緣焦分別加0.5圈	風(fēng)壓波動(dòng)頻次增加，滑料，加風(fēng)困難，加減風(fēng)次數(shù)增加，風(fēng)量不穩(wěn)定，風(fēng)量5000m3/min左右	燃料比由585降到了550	中心焦加至5圈	邊緣氣流增加且不穩(wěn)定，分布不均勻
2019.2.6	中心焦加至5圈	風(fēng)量可占上5100m3/min，風(fēng)壓波動(dòng)幅度減小，波動(dòng)頻次不減，壓差上升，料柱透氣性變差，仍時(shí)有小滑料	燃料比保持550-555之間	分三次加料共3噸，礦批由72t→75t以期穩(wěn)定邊緣作用	中心邊緣焦量同時(shí)增加后改變了焦窗布局，氣流分布改變過程中，料柱透氣性變差，保持中心氣流利于風(fēng)量的恢復(fù)
2019.2.11-2019.2.13	分三次加料共3噸，礦批由72t→75t以期穩(wěn)定邊緣作用	風(fēng)量萎縮4950m3/min，風(fēng)壓穩(wěn)定性增加，滑料減少，13日出現(xiàn)塌料至4.0m	燃料比保持547左右	礦批減回，由75t→72t，中心焦加至5.5	邊緣氣流得到一定的抑制，增加批重有利于氣流的穩(wěn)定，但料柱透氣性并未得到改善，焦炭性質(zhì)和質(zhì)量不穩(wěn)定
2019.2.14	礦批減回，由75t→72t，中心焦加至5.5	風(fēng)量可加回5100m3/min，偏料：1#尺較另兩尺深0.5m，十字測溫邊緣溫度0→90方位升高波動(dòng)大	燃料比上升到575左右	控制風(fēng)量至5000m3/min，增加焦炭負(fù)荷	礦批小，負(fù)荷輕，邊緣氣流不穩(wěn)定，風(fēng)量小，爐況穩(wěn)定性尚可，加風(fēng)即可能出現(xiàn)邊緣局部氣流，引起滑料、塌料
2019.2.21	加礦批至73t，減焦批17.2t→16.9t	風(fēng)量漸加至5150m3/min，壓力壓差平穩(wěn)，爐料下降順暢	燃料比保持570-575之間	逐步增加礦批，增加焦炭負(fù)荷,并取消次中心焦炭	進(jìn)一步穩(wěn)定煤氣流，提高煤氣利用率
2019.2.26-2019.3.01	礦批加至78t，加焦批16.9t→17.5t，并取消30.5度上的1圈焦炭	風(fēng)量穩(wěn)定在5200m3/min左右，壓力壓差穩(wěn)定，爐況順行良好	燃料比保持在565左右

表3  2019年2月布料矩陣調(diào)整前高爐參數(shù)及指標(biāo)

日期	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
風(fēng)量	5064	5067	4880	4995	4834	4938	4996	5017	4910	5033
氧量	6007	6003	4912	4838	6005	6010	6007	6002	6005	6002
實(shí)際風(fēng)速	256	255	259	256	240	242	253	252	245	252
熱風(fēng)壓力	362	363	342	354	363	364	355	356	358	358
爐頂壓力	210	210	196	198	199	201	200	200	200	200
全壓差	152	152	133	156	164	163	155	156	158	158
爐頂溫度	240	223	209	213	219	192	212	192	224	181
ηco	46.31	45.25	44.77	44.61	43.94	46.23	46.99	46.62	46.68	46.75
產(chǎn)量	6252.3	6154.5	5401.4	5796.4	5865.1	6151.0	6416.5	6364.9	6141.3	6668.8
燃料比	589.6	579.5	582.3	587.3	568.6	551.1	557.6	558.9	557.9	548.4

 

 

時(shí)間	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
風(fēng)量	5026	5002	5035	4952	4992	5052	4981	5036	4975	5034
氧量	6003	6003	6005	6007	6007	6005	6007	6003	6004	6005
實(shí)際風(fēng)速	249	252	252	248	249	255	253	251	254	253
熱風(fēng)壓力	365	357	362	356	359	359	353	359	348	356
爐頂壓力	203	205	207	198	206	206	205	208	201	206
全壓差	162	152	155	157	153	153	148	152	147	150
爐頂溫度	176	201	182	182	192	199	212	196	204	224
ηco	47.09	46.45	46.30	46.98	46.21	44.55	44.66	45.63	44.87	44.57
產(chǎn)量	6547.3	6504.7	6504.9	6381.8	6500.9	6590.3	6247.2	6242.9	6190.7	6256.0
燃料比	553.9	553.2	547.1	543.2	541.2	555.3	572.7	565.7	562.3	565.2

 

 

時(shí)間	21	22	23	24	25	26	27	28
風(fēng)量	5129	5127	5144	5167	5171	5170	5178	5168
氧量	6004	6010	6008	6006	6006	6006	6000	6000
實(shí)際風(fēng)速	250	250	254	254	257	251	255	253
熱風(fēng)壓力	363	363	359	364	362	368	370	364
爐頂壓力	210	209	209	212	215	215	215	215
全壓差	153	154	150	152	147	153	155	149
爐頂溫度	213	216	220	230	221	213	212	216
ηco	45.96	46.27	45.01	45.10	45.35	45.57	45.36	45.57
產(chǎn)量	6436.0	6583.0	6365.0	6408.5	6545.2	6589.6	6567.8	6565.8
燃料比	554.5	550.3	557.2	550.3	547.0	562.4	566.1	563.2

4 總結(jié)

（1）料制調(diào)整的實(shí)質(zhì)是尋求爐料透氣性與煤氣利用的平衡點(diǎn)，中心發(fā)展型高爐在疏松邊緣氣流時(shí)應(yīng)先尋求邊緣和中心兩道氣流作為過渡，使煤氣流由中心向邊緣橫向移動(dòng)過程中，煤氣流邊緣和中心氣流存在合適的差距，既不能過分均勻也不能過分集中，中心加焦高爐可采取增加外環(huán)焦量的同時(shí)調(diào)整中心焦量，保持原中心焦量不變的方法。調(diào)整方向與調(diào)整量是否合理，其效果表現(xiàn)于煤氣利用率的高低變化及穩(wěn)定與否，結(jié)合熱風(fēng)壓力、壓差升降及是否穩(wěn)定，爐料下降順暢與否綜合判斷，壓力壓差穩(wěn)定表明氣流穩(wěn)定，壓力壓差高低表明氣流分布的差別程度。料制調(diào)整要結(jié)合送風(fēng)制度，使二者相匹配，即上下部相結(jié)合調(diào)整，使煤氣流滿足三個(gè)條件，即煤氣流要有通路，分布要有適當(dāng)差別，分布不能過于均勻或差別過大。

（2）調(diào)整料制要以原燃料質(zhì)量為基礎(chǔ)，料制應(yīng)以適應(yīng)原料條件為原則，因地域及各企業(yè)狀況不同有不同性質(zhì)和質(zhì)量的原燃料，對(duì)高爐冶煉會(huì)產(chǎn)生不同的影響，這一點(diǎn)各煉鐵廠無法統(tǒng)一，但在管理上我們要做到原燃料性質(zhì)和質(zhì)量的穩(wěn)定。這次調(diào)整料制過程中，因焦化廠設(shè)備原因?qū)е抡{(diào)整初期焦炭供應(yīng)不穩(wěn)定，頻繁改變一焦、二焦、三焦供給量，給調(diào)整料制時(shí)爐況變化原因的準(zhǔn)確判斷帶來較大干擾，使料制調(diào)整進(jìn)程受到一定的影響，所以我們?cè)趯で笠环N新的操作制度探索過程中，我們應(yīng)先做好外圍條件的保障工作，力求在一定時(shí)間內(nèi)有一個(gè)穩(wěn)定的原燃料條件下開展。

（3）料制的調(diào)整到形成一種常用的操作制度是一個(gè)漫長的過程，最終是一個(gè)操作爐型的改變。調(diào)整料制時(shí)下部調(diào)劑是基礎(chǔ)，直接決定了初始煤氣流的分布，即初始邊緣煤氣流發(fā)展或初始中心氣流發(fā)展，料制調(diào)整是對(duì)下部調(diào)劑的促進(jìn)和抑制作用，彌補(bǔ)或補(bǔ)充下部調(diào)劑的不足，滿足生產(chǎn)需要，提高煤氣的利用率。無論哪種初始煤氣流，選擇不同的裝料制度，即發(fā)展邊緣的料制，發(fā)展中心的料制，邊緣和中心兩道氣流的料制，都可以找到一個(gè)能夠保證爐況順行的操作參數(shù)，調(diào)整過程中要以保證爐況順行為前提，每一步調(diào)整應(yīng)先找出對(duì)應(yīng)的爐況順行的操作參數(shù)，針對(duì)每一步調(diào)整觀察高爐參數(shù)變化情況，對(duì)變化進(jìn)行準(zhǔn)確詳盡分析，而制定下一步措施，最終形成一種制度，實(shí)現(xiàn)我們降耗的目標(biāo)。這次調(diào)整過程中，我們通過休風(fēng)時(shí)對(duì)料面的觀察，風(fēng)口狀態(tài)的表現(xiàn)以及爐內(nèi)操作參數(shù)的分析和生產(chǎn)指標(biāo)情況，先確定的疏導(dǎo)邊緣氣流的調(diào)整方向，通過調(diào)整布料矩陣焦量分布，實(shí)現(xiàn)煤氣流穩(wěn)步地由中心向邊緣的橫移，并形成合理的分布，將燃料比由585Kg/t.Fe降到了565Kg/t.Fe，實(shí)現(xiàn)的我們的預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉云彩. 高爐布料規(guī)律－3版 北京：冶金工業(yè)出版社,2005.1

[2] 周傳典. 高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè) 北京：冶金工業(yè)出版社，2002.8

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