魯儉，李鑠

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司煉鐵部，河北唐山063200)

摘要: 高爐冷氣流是爐況異常的重要特征。高爐一旦出現(xiàn)冷氣流，未及時(shí)妥善調(diào)整，冷氣流長期不能消除，將會(huì)給高爐帶來頻繁崩料、頑固性懸料、高爐結(jié)瘤等惡性事故。針對首鋼京唐公司1#高爐冷氣流處理案例，從高爐冷氣流形成、冷氣流的危害、冷氣流的處理等進(jìn)行了分析與總結(jié)，提出了處理高爐冷氣流的調(diào)整思路和應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞: 高爐;冷氣流;處理

0 引言

2017 年5 月23 日首鋼京唐公司1#高爐計(jì)劃休風(fēng)檢修16 h，停風(fēng)后發(fā)現(xiàn)N1 皮帶前驅(qū)動(dòng)滾筒壞，更換時(shí)間長，送風(fēng)推遲至24 日05∶ 35，累計(jì)休風(fēng)21 h53 min。24 日送風(fēng)后，N1 皮帶連續(xù)跑偏并多次停機(jī)處理，造成深尺。24 日13∶ 25 ～ 13∶ 49 上料系統(tǒng)皮帶及振動(dòng)篩掉電停機(jī)，無法正常上料，期間高爐減風(fēng)最低至5 450 m³ /min，停氧，料線深至3． 46 m，爐內(nèi)附加1 批焦炭適應(yīng)。在后期復(fù)風(fēng)過程中，由于對爐況判斷和操作上的失誤，造成爐溫持續(xù)下行，出現(xiàn)冷氣流現(xiàn)象，塌料、管道頻繁，氣流無法控制^［1］。在采取減風(fēng)、減氧、加附加焦無效的情況下被迫退負(fù)荷適應(yīng)，直至爐內(nèi)輕負(fù)荷料下達(dá)，爐溫恢復(fù)正常后才消除冷氣流，爐況恢復(fù)正常。

1 爐況波動(dòng)前生產(chǎn)狀態(tài)

1． 1 休風(fēng)檢修前生產(chǎn)狀態(tài)

檢修前，高爐順行狀態(tài)良好，爐內(nèi)關(guān)系平穩(wěn)，頂溫料尺工作好，停風(fēng)前8 h 主要冶煉技術(shù)參數(shù):風(fēng)量8 397 Nm³ /min，透氣性指數(shù)4 413，風(fēng)溫1 251 ℃，燃料比500 kg /t，綜合負(fù)荷3． 19，富氧率6． 53%。主要裝料參數(shù):礦批171 t，焦炭干基29． 9 t，負(fù)荷5． 72，配落地焦10%，布料制度O {2⁵3⁶4⁷5³ } 和C{1⁶2³3²4²5²6¹7¹8³}。停風(fēng)前爐溫水平0． 42%、鐵溫1 520 ℃、爐渣(Al2O3) = 14． 8%，(MgO) = 14． 8%，R2 =1． 16。

1． 2 復(fù)風(fēng)過程

休風(fēng)前8 h 負(fù)荷退至5． 36，并加入4 整批附加焦，全爐焦炭負(fù)荷4． 79，焦比330 kg /t。24 日05∶ 35開始送風(fēng)，初始透氣性指數(shù)4 360。逐步加風(fēng)至3 150 Nm³ /min，料尺開始自由活動(dòng)，透氣性指數(shù)回頭。風(fēng)量加至5 450 Nm³ /min 時(shí)，開始噴煤30 t /h;風(fēng)量加至7 300 Nm³ /min 時(shí)，開始富氧2%;13 ∶ 05風(fēng)量加至8 000 Nm³ /min(時(shí)間約為7． 5 h)，富氧率3． 5%;16 批減焦炭1 t /p，負(fù)荷從5． 36 加到5． 53 。

從整個(gè)恢復(fù)進(jìn)程看，料尺活動(dòng)正常，爐內(nèi)壓差關(guān)系平穩(wěn)，氣流穩(wěn)定，回風(fēng)順利，首次鐵爐溫0． 56%，鐵溫1 420 ℃。

2 冷氣流形成經(jīng)過

24 日13∶ 25，由于上料系統(tǒng)掉電無法上料，被迫減風(fēng)(最低至5 450 m3 /min)，停氧(富氧由3． 5%減至0)，煤粉由70 t /h 減至45 t /h，料線最深3． 46 m(正常料線1． 3 m)，受影響時(shí)間約1 h。故障解除后，趕料線到正常，爐內(nèi)附加1 批焦炭適應(yīng)。高爐快速回風(fēng)回氧，17∶ 00 風(fēng)量恢復(fù)到8 100 m3 /min，富氧4． 7%;18∶ 00 富氧5． 3%，壓量關(guān)系變緊;到18∶ 20爐內(nèi)出管道，減富氧至3． 5%;至23∶ 00 風(fēng)量平衡至8 300 m3 /min，富氧4． 6%。期間由于設(shè)備故障造成深尺熱量損失、同時(shí)也耽誤了復(fù)風(fēng)進(jìn)度，綜合負(fù)荷偏離正常值比較多，出管道也加劇了熱量損失，爐溫水平持續(xù)走低。

25 日00∶ 25，沖渣系統(tǒng)1 － 1B 皮帶故障，4#攪籠下料口堵死，高爐4#出鐵口于00∶ 26 被迫堵口處理故障，3∶ 30 恢復(fù)正常出鐵，對爐內(nèi)造成一定影響，出現(xiàn)憋風(fēng)現(xiàn)象。1∶ 00 以后爐內(nèi)指數(shù)下降，吃風(fēng)能力變差，于2∶ 40 停富氧，4∶ 00 出管道，爐溫持續(xù)下行，處于嚴(yán)重虧熱狀態(tài)。在此期間，于19 批加焦炭1 t /p，負(fù)荷退至5． 36，40 批加焦炭1 t /p，礦批減5 t /p，負(fù)荷退至5． 05，但為時(shí)已晚，冷氣流已形成，煤氣流不穩(wěn)，伴隨滑尺、塌料、管道行程，爐內(nèi)被迫減風(fēng)、加集中焦等措施來恢復(fù)爐況。

3 冷氣流的特征

25 日白班接班以后爐溫水平持續(xù)下行到0． 1%以下，物理熱最低1 409 ℃，大量涼渣鐵聚集于軟熔帶，堵塞焦窗煤氣通道，煤氣向中心滲透困難，邊緣氣流不穩(wěn)定，連續(xù)崩塌料、管道，透氣性指數(shù)劇烈波動(dòng)，頂溫、頂壓冒尖多( 見圖1)，爐身靜壓力波動(dòng)大［2］，爐腹及爐腰段銅冷卻壁溫度持續(xù)下行，軟水溫差波動(dòng)大( 見圖2)，爐內(nèi)接受風(fēng)量困難，煤氣不穩(wěn)定、煤氣利用率低，造成爐溫進(jìn)一步下滑。

4 治理過程

25 日爐溫持續(xù)下行，出現(xiàn)冷氣流現(xiàn)象，爐內(nèi)適當(dāng)減小風(fēng)量，風(fēng)溫從1 140 ℃逐步提高到1 200 ℃，冷氣流無法消除;于11∶ 20 停止富氧，第40 批扒5 t礦批，加入1 t /p 焦炭，負(fù)荷由5． 36 退到5． 05，但效果不明顯，期間料尺工作差，多次出管道，透氣性指數(shù)上下劇烈波動(dòng)。到25 日13 ∶ 00 風(fēng)量減到6 500m3 /min(圖3)，仍然無法穩(wěn)定住氣流，煤氣利用率由平均49% 下降到46%，爐溫［Si］= 0． 03%，［S］= 0． 2%。爐內(nèi)嚴(yán)重虧熱，渣鐵粘稠，爐外出渣鐵困難，爐渣從渣溝兩側(cè)溢出，鐵口出鐵過程中被涼渣自動(dòng)糊死。爐前工用河沙加高渣溝兩側(cè)，防止?fàn)t渣溢出，并縮短出鐵間隔，及時(shí)把爐內(nèi)涼渣鐵排出。為了改善渣鐵流動(dòng)性，于49 批加螢石1 t /p，同時(shí)于59批扒16 t /p 礦，負(fù)荷退到4． 56，進(jìn)一步穩(wěn)定煤氣。但輕負(fù)荷料未下達(dá)爐缸前，爐內(nèi)冷氣流無法消除，爐溫仍無回頭趨勢，被迫減風(fēng)控制煤氣流，至22∶ 00 風(fēng)量已減至3 800 m3 /min^［3］。

26 日發(fā)現(xiàn)退負(fù)荷效果不明顯，爐內(nèi)氣流仍無法控制，管道、塌料頻繁，料尺工作差，爐溫低，開始加集中焦處理爐況。分別于第5 批料附加2 批焦炭，第10 批開始每隔5 批附加1 整批焦炭，實(shí)際焦炭負(fù)荷3． 8，隨著附加焦的逐步作用，爐內(nèi)關(guān)系明顯見好，管道、塌料現(xiàn)象減少，料尺工作好轉(zhuǎn)，爐溫逐漸上行，爐缸工作狀態(tài)好轉(zhuǎn)。爐內(nèi)開始向上逐步平衡風(fēng)量，至26 日23∶ 00，風(fēng)量已平衡到6 900 m³ /min，透氣性指數(shù)4 000，風(fēng)溫1 000 ℃，爐溫0． 42%，鐵水物理熱1 524 ℃(圖4)，爐內(nèi)冷氣流基本已消除，軟熔帶煤氣分布恢復(fù)正常，爐缸熱制度達(dá)到正常水平。于27 日38 批開始取消附加焦，每批焦炭從32． 9 t /p增加到35． 9 t /p，負(fù)荷為4． 16;60 批焦炭從35． 9 t /p降到34． 9 t /p，礦批150 t /p 增至155 t /p，負(fù)荷4． 56，爐內(nèi)關(guān)系平穩(wěn)，料尺工作好; 至27 日13∶ 00，風(fēng)量8 200 m³ /min，透氣性指數(shù)4 190，富氧率2%，風(fēng)溫1 135 ℃，爐內(nèi)關(guān)系平穩(wěn)，爐況基本恢復(fù)正常，操作參數(shù)見圖5。

5 冷氣流產(chǎn)生原因分析

分析此次爐況的波動(dòng)，主要原因是計(jì)劃檢修送風(fēng)恢復(fù)過程中多次爐外設(shè)備故障影響了復(fù)風(fēng)過程，爐溫持續(xù)下滑，但未引起技術(shù)人員的足夠重視，采取手段不及時(shí)和果斷，造成冷氣流事故。形成爐內(nèi)冷氣流有以下原因:

(1)23 日計(jì)劃檢修16 h，但檢修拖期，實(shí)際檢修21 h 53 min，對爐內(nèi)熱損失造成一定影響。送風(fēng)后應(yīng)適當(dāng)補(bǔ)加焦炭，但實(shí)際未增加。

(2)24 日13∶ 25 在復(fù)風(fēng)過程中上料系統(tǒng)掉電造成無法上料，被迫減風(fēng)( 最低至5 450 m³ /min)，停氧(富氧由3． 5% 減至0)，煤粉由70 t /h 減至45 t /h，料線最深3． 46 m(正常料線1． 3 m)，受影響時(shí)間約1 h。這次事故造成爐內(nèi)熱損失比較大，在爐缸熱制度儲(chǔ)備不足的情況下，應(yīng)及時(shí)減輕爐料焦炭負(fù)荷，適當(dāng)補(bǔ)加凈焦來補(bǔ)充爐內(nèi)損失的熱量，但實(shí)際爐內(nèi)只附加了1 批焦炭來適應(yīng)。在設(shè)備故障之前13∶ 05于16 批減焦炭1 t /p，負(fù)荷由5． 36 加到5． 5 是造成后續(xù)爐溫大幅下降的根本原因。

(3)設(shè)備故障消除以后，爐內(nèi)恢復(fù)進(jìn)程過快，未足夠重視爐溫的持續(xù)下降以及爐內(nèi)煤氣的接受能力，17∶ 0風(fēng)量加到8100 m³ /min，富氧4． 7%，18∶ 00富氧5． 3%。由于爐內(nèi)熱損失大，渣鐵粘稠，爐內(nèi)軟熔帶和爐缸死焦堆透氣、透液性差，壓量關(guān)系變緊，到18∶ 20 爐內(nèi)出管道，加劇了爐內(nèi)的熱損失。

6 經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)

通過對此次高爐冷氣流的形成原因和處理過程進(jìn)行總結(jié)和分析，得出以下經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。

(1) 在計(jì)劃檢修拖期和復(fù)風(fēng)過程中，由于設(shè)備故障造成慢風(fēng)、減風(fēng)、減煤時(shí)，對爐內(nèi)的熱損失是非常大的。同時(shí)由于檢修停爐，爐缸熱儲(chǔ)備不足，容易造成冷氣流和爐涼事故發(fā)生，需成倍的補(bǔ)足焦炭來補(bǔ)充爐內(nèi)熱量損失。

(2) 在復(fù)風(fēng)過程中大幅減風(fēng)、減氧或二次停風(fēng)會(huì)對爐內(nèi)軟熔帶的形狀帶來很大的影響，從而影響煤氣二次分布，爐內(nèi)熱制度失衡后極易造成煤氣流不穩(wěn)定，管道或塌料頻繁。二次復(fù)風(fēng)過程中在補(bǔ)充焦炭的同時(shí)，需減緩加風(fēng)節(jié)奏，停止富氧，待輕料下達(dá)爐腹后，爐溫回到正常水平方可加快復(fù)風(fēng)節(jié)奏。

(3) 發(fā)生冷氣流事故后必須停氧，大幅減風(fēng)到控制住氣流為止。在減風(fēng)的同時(shí)適當(dāng)減輕焦炭負(fù)荷。采用加集中焦的方式來恢復(fù)爐內(nèi)熱制度，爐外縮短出鐵間隔時(shí)間，盡量多排出爐內(nèi)涼渣鐵，待爐內(nèi)熱制度正常后方可加風(fēng)。

(4) 在減風(fēng)難以控制煤氣流或難行時(shí)，需要大幅調(diào)整焦炭負(fù)荷，并調(diào)整裝料制度等措施處理爐況。

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