孫艷麗  徐俊杰  邵久剛

（河鋼邯鋼公司）

摘  要：近年來(lái)，邯鋼高爐相繼出現(xiàn)了爐墻粘結(jié)現(xiàn)象，引起高爐出現(xiàn)了巨大爐況波動(dòng)，本文主要結(jié)合邯鋼東區(qū)高爐多次爐墻粘結(jié)處理過(guò)程，參考邯寶高爐和武鋼、寶鋼等企業(yè)粘結(jié)的處理過(guò)程，探索快速處理高爐爐墻粘結(jié)的操作，希望為其它高爐企業(yè)提供借鑒和警戒。

關(guān)鍵詞：高爐  粘結(jié)  處理

目前，隨著環(huán)保和節(jié)能的需要，鋼鐵企業(yè)費(fèi)雜灰的內(nèi)循環(huán)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。由于鋼鐵企業(yè)費(fèi)雜灰含有大量有害物質(zhì)，少數(shù)企業(yè)會(huì)經(jīng)過(guò)脫害處理配加到煉鐵原料中，多數(shù)企業(yè)因?yàn)槌杀镜仍�因，一般�?huì)直接以一定比例配加到煉鐵用燒結(jié)或球團(tuán)內(nèi)，給高爐操作帶來(lái)很大困難。國(guó)內(nèi)很多先進(jìn)企業(yè)，如寶鋼、武鋼、安鋼等都出現(xiàn)過(guò)由于煉鐵原料配加費(fèi)雜灰引起高爐爐況波動(dòng)。費(fèi)雜灰一般含有大量高堿、高鋅物質(zhì)，極易引起高爐爐墻粘結(jié)。

河鋼邯鋼有2000m³級(jí)高爐兩座，3200m³級(jí)高爐三座，由于配吃費(fèi)雜灰，近年來(lái)相繼出現(xiàn)過(guò)爐墻粘結(jié)現(xiàn)象。尤其是東區(qū)7號(hào)高爐2000m³級(jí)，從2017年1月至今，高爐爐墻嚴(yán)重粘結(jié)三次。以2018年11月的爐墻粘結(jié)處理最為困難，直到2019年1月15日降料面處理后，才逐步恢復(fù)，高爐損失慘重。本文主要結(jié)合邯鋼東區(qū)7號(hào)高爐3次爐墻粘結(jié)處理過(guò)程，結(jié)合邯寶高爐和武鋼等企業(yè)粘結(jié)的處理過(guò)程，及對(duì)寶鋼和武鋼等企業(yè)處理爐墻粘結(jié)的經(jīng)驗(yàn)，探索快速處理高爐爐墻粘結(jié)的操作。

1 結(jié)厚的分析及原理

2017年兩座2000m³高爐反復(fù)出現(xiàn)爐墻粘結(jié)，西區(qū)兩座3200m3高爐也出現(xiàn)多次粘結(jié)，與環(huán)保限產(chǎn)后配吃大量庫(kù)存料和費(fèi)雜灰的全部?jī)?nèi)循環(huán)直接相關(guān)。由于銅冷卻壁固有的特點(diǎn)，渣皮容易形成，而且較為牢固，很難處理掉，尤其在風(fēng)量小，冶強(qiáng)低的情況下，粘結(jié)很快轉(zhuǎn)變成結(jié)厚。焦炭熱強(qiáng)度差，燒結(jié)礦小粒度比例大、粉末多，是結(jié)厚現(xiàn)象的促成條件。即使經(jīng)過(guò)處理好轉(zhuǎn)，但由于原料條件未改善和上下部調(diào)劑未適應(yīng)，仍有粘結(jié)的發(fā)生。

表1  七高爐近年有害元素變化表

注：17年鋅是根據(jù)原料反算，實(shí)際取樣1-3月0.583，10月0.354。

從下述四種高爐結(jié)瘤的不同機(jī)理中可以看出，堿金屬和鋅負(fù)荷對(duì)高爐結(jié)瘤起到中心環(huán)節(jié)作用，是高爐結(jié)瘤和長(zhǎng)大的最主要的原因。

1）堿金屬是爐瘤形成的主要原因。堿金屬氰化物在不缺氧如爐身上部時(shí)易被氧化并使?fàn)t襯渣化，使?fàn)t襯表面逐漸形成粘稠的堿金屬渣，容易粘附爐料中的一些細(xì)小顆粒，形成一種粘稠的渣相吸附更多的堿金屬，并與磚襯作用結(jié)晶出硅鋁酸鉀。堿金屬蒸氣也易與爐料渣化形成稠化物，可以附著在形成的薄的鐵層上促進(jìn)了爐瘤的長(zhǎng)大。

2）煤氣中所攜帶的礦物微粒如方鎂石等是富硅酸鹽爐瘤形成的緣由。聚集在磚襯上的這些小微粒沉積物在熔渣液相的作用下粘結(jié)，促使?fàn)t瘤形成。

3）重碳酸鹽與耐火磚襯作用形成的一種初渣是爐瘤生長(zhǎng)的起因。堿金屬氧化物在高爐環(huán)境中容易形成重碳酸鹽，如每1％的K20和Na20可以分別形成2.5％和3.3％的重碳酸鹽。重碳酸鹽在780-800℃熔化，并能溶解石英和赤鐵礦而生成堿金屬硅酸鹽和鐵酸鹽。由重碳酸鹽和耐火磚襯反應(yīng)形成的初渣在重碳酸鹽熔體的作用下將高爐爐料粘結(jié)在一起，隨著熔融的重碳酸鹽在800-820℃發(fā)生熱分解作用而使高爐層狀爐瘤生成。

4）鋅的沸點(diǎn)僅907℃，進(jìn)入高爐的鋅在高爐中上部即被還原，進(jìn)入高爐煤氣中，一部分滲入爐襯，一部分進(jìn)入爐料，使?fàn)t料快速粉化，一部分隨煤氣溢出。鋅負(fù)荷升高后，滲入磚襯損壞磚襯或造成結(jié)瘤，很多高爐結(jié)瘤分析，含鋅量都很高。

為了減小高爐結(jié)瘤的可能性，應(yīng)盡量減少入爐堿負(fù)荷和鋅負(fù)荷以及提高高爐的排堿排鋅能力。爐瘤形成和長(zhǎng)大的原因很復(fù)雜，還與爐體的冷卻形式、爐料的構(gòu)成和理化性能、以及高爐操作等因素有關(guān)，而且爐瘤形成的部位、形狀及組成也是多種多樣。大量高爐結(jié)瘤研究表明，堿金屬和鋅跟高爐結(jié)瘤有著密切的關(guān)系，是爐瘤形成和長(zhǎng)大的最主要的原因。

2 結(jié)厚的處理措施

2.1布料制度調(diào)整

（1）粘結(jié)前料制調(diào)整（開(kāi)放中心、疏導(dǎo)邊緣）

表2  爐況失常前主要料制調(diào)整

14日料制調(diào)整前高爐氣流穩(wěn)定性極差，水溫差6.5℃以上，壁體溫度除標(biāo)高30.99、14.05兩層穩(wěn)定，其余各層壁體溫度偏高、穩(wěn)定性差。15日料制調(diào)整后，氣流穩(wěn)定性增強(qiáng)，水溫差降至3.5℃水平，煤氣利用率變化不大47-48%之間，穩(wěn)定性可，邊緣氣流偏弱，壁體溫度溫度整體下行趨穩(wěn)，高爐配全自產(chǎn)焦煤比達(dá)到過(guò)140kg/t以上。18日換石礦焦炭后，高爐壓量關(guān)系逐步趨緊，煤氣利用率下降46-47%之間，穩(wěn)定性差，高爐通過(guò)加焦比，基本實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，但后期全配石礦落地焦，高爐壓差再次大幅度升高，煤氣利用再次下降45.5-46.5%，最高壓差150-155kpa，抗干擾性差。1月-2月水溫差趨勢(shì)圖見(jiàn)下圖。

圖1  水溫差趨勢(shì)圖

（2）粘結(jié)期間料制調(diào)整

表3  爐況失常期間料制調(diào)整

1月29日-2月2日，邊緣氣流偏弱，中心氣流穩(wěn)定性較差，水溫差緩慢下行，在2.8-3.2℃之間，壁體溫度保持較低水平，兩鐵口間區(qū)域波動(dòng)較大，尤其23.81、27.37兩層，其余方向表現(xiàn)偏死70℃左右，高爐料制調(diào)整以疏導(dǎo)邊緣，適當(dāng)抑制中心為主，1日1：00高爐配吃自產(chǎn)球（18日生產(chǎn)的高堿金屬球團(tuán)），球團(tuán)下達(dá)后爐況開(kāi)始變差，高爐停氧持續(xù)減風(fēng)，2月1日12：13，懸料期間，渣皮大面積脫落，20.10至27.37溫度全面升高，波動(dòng)加劇，水溫差保持4℃以上，且緩慢升高趨勢(shì)，高爐料制調(diào)整以抑制邊緣為主，料制調(diào)整后，水溫差穩(wěn)定在4.5℃水平，煤氣利用率偏低42.5-43.5%水平，燃料比逐步升高到550kg/t。

（3）粘結(jié)消除后料制調(diào)整

表4  爐況趨穩(wěn)后高爐料制調(diào)整

為解決煤氣利用低、中心氣流穩(wěn)定性差問(wèn)題，料制調(diào)整，2月7日0：24中心焦由10.8°調(diào)整至20°，并適當(dāng)抑制邊緣，料制調(diào)整后煤氣利用率升高至47%至48%水平，氣流整體穩(wěn)定，表現(xiàn)中心窄而強(qiáng)，邊緣略開(kāi)。

（4）小結(jié)

在冷卻壁溫度大幅度上升后，及時(shí)優(yōu)化料制、擴(kuò)礦批，抑制邊緣，但必須放開(kāi)中心，避免長(zhǎng)時(shí)間發(fā)展邊緣，造成軟熔帶上移，形成上部結(jié)厚，增加處理難度。適當(dāng)抑制邊緣目的就是控制軟熔帶根部不超銅冷卻壁的上限位置，使其在爐腰，最好是到爐腹使渣皮不能生根�？傊�，粘結(jié)過(guò)程要及時(shí)調(diào)整布料制度，適應(yīng)爐型變化，穩(wěn)定爐況避免形成頑固結(jié)瘤，增加處理難度。

2.2休風(fēng)處理

2.3.1長(zhǎng)期休復(fù)風(fēng)處理

主要是利用休送風(fēng)后的，爐料、爐墻溫度和爐料速度變化處理爐墻粘結(jié)。休風(fēng)前加一定數(shù)量?jī)艚�，凈焦到達(dá)爐腹位置時(shí)，拉風(fēng)或休風(fēng)，靠料柱下降使結(jié)厚松動(dòng)或脫落，如此時(shí)冷卻壁溫度有明顯上升，復(fù)風(fēng)后透氣能力大改觀，適當(dāng)抑制邊緣，但防止再次粘結(jié)，逐步恢復(fù)爐況。

2.3.2 休風(fēng)降料面處理

（1）休送風(fēng)負(fù)荷情況

2019年1月13日18:28—14日2:28七高爐休風(fēng)8小時(shí)，降料面12m處理爐墻結(jié)厚。休風(fēng)前白班13批（10:10）變料見(jiàn)下表，16:10停止上料，降料面，18:28休風(fēng)，料面降至12m（爐身15m、爐喉1.8m）。堵風(fēng)口：送風(fēng)堵6#、10#、15#、16#、21#、22#、27#風(fēng)口。送風(fēng)前填6m料線，包括夜班1批JJJ*5，夜班6批加Y5.0t+X5.0t，jjj*2，2:28高爐送風(fēng)，送風(fēng)后料線長(zhǎng)期不動(dòng)懸料，9:26蹦，白班8批加jjj*1，帶1t硅石+1螢石。送風(fēng)前填料線燃料比為1942kg/t，959kg/t，送風(fēng)崩料后，全焦，燃料比603kg/t。送風(fēng)全焦比603kg/t，15日夜班22批焦比由603kg/t，減至590kg/t，白班7批減至490kg/t，開(kāi)始噴煤。16日白班28批減至473kg/t。  

表5   降料面用料

（2）參數(shù)控制情況

2:28送風(fēng)，11:50風(fēng)壓200kpa，14:00定風(fēng)量操作，17:20,風(fēng)壓235kpa，風(fēng)機(jī)風(fēng)量2670m3/min，15日3:52,27#風(fēng)口圓，風(fēng)機(jī)風(fēng)量22:00加到3450m3/min，16日12:14開(kāi)始富氧，風(fēng)機(jī)風(fēng)量3630m3/min，17日17:50,22#風(fēng)口圓，風(fēng)量加至3850m3/min。送風(fēng)后風(fēng)氧、焦比恢復(fù)較慢，恢復(fù)過(guò)程中壓差較高，穩(wěn)定性較差，氣流不穩(wěn)，邊緣時(shí)有小氣流，分析認(rèn)為與軟融帶威位置以下粘結(jié)未完全脫落有關(guān)，爐型是逐步恢復(fù)過(guò)程。東南結(jié)厚部位基本完全脫落，東南偏南、西，局部有10cm粘結(jié)未脫落。

圖2  送風(fēng)前后參數(shù)趨勢(shì)圖

2.3 熱洗高爐、錳礦洗爐、螢石洗爐和利用懸料處理

高爐熱洗。武鋼認(rèn)為處理高爐粘結(jié)，集中加焦量不宜過(guò)多，太多也沒(méi)太大作用，效果并不很理想，焦炭過(guò)后起色不大。爐溫保持在0.7%左右最多不超過(guò)1.5%，堿度1.10左右；恢復(fù)時(shí)間一周之內(nèi)。七高爐2019年初處理結(jié)瘤也多次熱洗爐，但爐溫沒(méi)有保持在0.7%以上，基本一爐鐵就恢復(fù)到正常爐溫，堿度下調(diào)的也不夠，后調(diào)整思路，加5+3+2+1罐凈焦循環(huán)熱洗，每個(gè)凈焦中間加5批正常料，兩次后2019年1月10日爐身中下部開(kāi)始波動(dòng)，上部沒(méi)有動(dòng)。

懸料和錳礦洗爐。高爐粘結(jié)后，很多都會(huì)引起高爐的爐況失常，因此，在處理爐況粘結(jié)的過(guò)程中，合理使用洗爐料，有利于爐況恢復(fù)。在2017年底高爐粘結(jié)的過(guò)程中，高爐連續(xù)懸料，爐溫長(zhǎng)期偏低，幾乎造成爐缸堆積事故，后及時(shí)配加錳礦，爐溫?zé)崃磕軌虮３肿�，利用懸料機(jī)會(huì)，不作料，加風(fēng)吹出足夠空間后作料，爐料下來(lái)后，渣皮脫落，粘結(jié)消除，后逐步恢復(fù)爐況。邯寶高爐在2019年初，處理爐墻粘結(jié)時(shí)，即利用懸料作料及時(shí)消除了爐墻粘結(jié)。

螢石洗爐。在2017年初的高爐粘結(jié)過(guò)程中，高爐爐缸熱量充沛，考慮用螢石，布料布到邊緣，來(lái)消除爐墻粘結(jié)，效果不理想，加的多，高爐鐵水熱量不好保住，加的量少不起作用。后在48小時(shí)檢修時(shí)，休風(fēng)料加了適當(dāng)多的螢石，送風(fēng)后粘結(jié)逐步消除。后再邯寶2高爐，處理爐墻粘結(jié)時(shí)，不休風(fēng)不每批料都帶螢石，而是集中加大量螢石，也處理了爐墻粘結(jié)。

2.4 中部調(diào)劑處理

高爐爐墻粘結(jié)初期，粘結(jié)物還不是很牢固時(shí)，可以采取中部調(diào)劑來(lái)消除爐墻粘結(jié)。有些專(zhuān)家學(xué)者認(rèn)為軟水密閉循環(huán)高爐應(yīng)取消中部調(diào)劑，可適當(dāng)調(diào)水溫，但水溫不能太高，應(yīng)小于50℃，否則易造成閥門(mén)密封圈失效。水量按水速不低于1.5m/s控制，否則，一旦冷卻壁破損，會(huì)大量燒壞。但是，爐墻粘結(jié)是高爐生產(chǎn)的非正常狀態(tài)，2017年10月邯鋼5、7號(hào)高爐均出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象，我們通過(guò)白班減少水量，適當(dāng)升高水溫，夜班加大水量，適當(dāng)降低水溫，經(jīng)過(guò)近兩周的處理，高爐爐墻粘結(jié)物消除，高爐爐況逐步恢復(fù)，高爐未出現(xiàn)損壞冷卻壁水管。但是爐墻粘結(jié)消除后，要逐步恢復(fù)水量、水溫，防止再次粘結(jié)，也防止大面積損壞冷卻壁。

3 各種處理爐墻粘結(jié)或結(jié)厚的措施分析

2017年初至今，河鋼邯鋼4座高爐（東區(qū)兩座2000m3級(jí)，西區(qū)兩座3200m3級(jí)）都出現(xiàn)過(guò)爐墻粘結(jié)現(xiàn)象，分析均與堿負(fù)荷和鋅負(fù)荷有關(guān)�？偨Y(jié)每次高爐粘結(jié)采取的措施主要有以上幾個(gè)方面，高爐布料制度調(diào)整、高爐休復(fù)風(fēng)處理、高爐降料面處理、高爐熱洗爐處理、高爐中部調(diào)劑以及高爐洗爐料洗爐處理等，每次都起到了一定效果，既有快速處理的成功經(jīng)驗(yàn)，又有長(zhǎng)期處理的失敗教訓(xùn)，總之，有以下幾個(gè)方面。

一是，凡是措施采取單一的時(shí)候，結(jié)厚處理就偏慢，每次快速處理都是多種手段同時(shí)作用的結(jié)果。二是，每次粘結(jié)的過(guò)程和原因，一定要認(rèn)真分析，有明確原因的首先要解決，如高爐結(jié)厚和鋅負(fù)荷高有關(guān)，就首先要降低鋅負(fù)荷。三是，不論什么原因的粘結(jié)，一定要盡量改善精料水平，有利于盡快處理結(jié)厚；四是，處理爐墻結(jié)厚的過(guò)程中，要防止?fàn)t涼、爐缸凍結(jié)等其他次生事故的發(fā)生。五是，處理爐墻粘結(jié)一定要果斷，避免粘結(jié)變?yōu)轭B固性結(jié)厚，處理非常困難，損失巨大。六是，粘結(jié)大部分與堿金屬和鋅負(fù)荷升高有關(guān)，發(fā)生粘結(jié)后首先要排查入爐料的堿負(fù)荷和鋅負(fù)荷，短時(shí)間的變化可能不會(huì)引起粘結(jié)，長(zhǎng)時(shí)間的堿負(fù)荷和鋅負(fù)荷升高，必然引起粘結(jié)。各企業(yè)由于原燃料條件、爐型和布料制度等原因影響，接受堿負(fù)荷和鋅負(fù)荷的程度略有不同，需要各企業(yè)技術(shù)人員認(rèn)真總結(jié)，一旦確定標(biāo)準(zhǔn)，就要千方百計(jì)的控制好，不要超標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）有害元素引起的爐墻粘結(jié)，處理困難，損失巨大，因此，有害元素的控制還是應(yīng)當(dāng)從源頭抓起，總的原則是高爐入爐料的堿負(fù)荷和鋅負(fù)荷不能超過(guò)企業(yè)自己制定的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）高爐布料制度調(diào)整、高爐休復(fù)風(fēng)處理、高爐降料面處理、高爐熱洗爐處理、高爐中部調(diào)劑以及高爐洗爐料洗爐處理等，都是處理爐墻粘結(jié)的手段，但最好是根據(jù)高爐情況采取綜合措施，有利于爐墻結(jié)厚的快速處理，減少企業(yè)損失。

（3）由于環(huán)保和降本的要求，鋼鐵企業(yè)費(fèi)雜灰的內(nèi)循環(huán)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。部分企業(yè)靠保留最小高爐吃雜料，部分企業(yè)靠轉(zhuǎn)底爐處理，如何處理好高爐費(fèi)雜灰，需要從成本、環(huán)保等因素綜合研究解決。

（4）認(rèn)真研究分析各種處理好高爐爐墻結(jié)厚的技術(shù)措施，發(fā)生爐墻粘結(jié)征兆時(shí)果斷采取措施處理，避免頑固性爐墻粘結(jié)造成的重大損失。