黃愷，陳生利，于美晨
( 廣東韶鋼鋼鐵有限公司煉鐵廠，廣東韶關(guān)512123)
摘要： 根據(jù)高爐生產(chǎn)實(shí)踐，結(jié)合頂燃式熱風(fēng)爐的操作特點(diǎn)，對(duì)如何提高風(fēng)溫措施進(jìn)行歸納總結(jié)。通過(guò)強(qiáng)化熱風(fēng)爐操作管理、提高燒爐自動(dòng)化水平、穩(wěn)定高爐爐況、提高高爐富氧率等措施，實(shí)現(xiàn)了高爐平均風(fēng)溫1 200 ℃的目標(biāo)，達(dá)到國(guó)內(nèi)風(fēng)溫使用先進(jìn)水平。
關(guān)鍵詞：高爐；熱風(fēng)爐；高風(fēng)溫
1 引言
韶鋼煉鐵廠6 號(hào)高爐于2015 年4 月大修投產(chǎn)，高爐有效容積1 050 m3，三座頂燃式熱風(fēng)爐，高爐使用風(fēng)溫達(dá)1 180 ℃。2017 年初，高爐開(kāi)展強(qiáng)化冶煉攻關(guān)，高爐入爐風(fēng)量由2 280 m3 /min 逐步增加至2350 m3 /min，隨風(fēng)量的增加，入爐平均風(fēng)溫水平逐步降低至1 170 ℃。為了進(jìn)一步提高風(fēng)溫使用，采用了一系列有效措施來(lái)提高風(fēng)溫，經(jīng)過(guò)半年的技術(shù)探索，高爐入爐平均風(fēng)溫提高至1 200 ℃水平。
2 熱風(fēng)爐技術(shù)參數(shù)
三座旋切球頂燃式熱風(fēng)爐，設(shè)計(jì)風(fēng)溫大于1 150 ℃。為了提高熱風(fēng)爐燒爐熱能，設(shè)置一臺(tái)空氣預(yù)熱器、一臺(tái)煤氣預(yù)熱器。利用熱風(fēng)爐燒爐煙氣加熱預(yù)熱器，將助燃空氣、煤氣加熱至200 ℃水平。燃燒器安裝在熱風(fēng)爐拱頂上端，燒爐煤氣采用旋流式進(jìn)入燃燒器，助燃空氣采用噴射式進(jìn)入燃燒器，煤氣與空氣在預(yù)燃室旋流切割，確保安全燃燒。熱風(fēng)爐蓄熱室高度為21．84 m，內(nèi)砌7 孔格子磚，上部為高鋁質(zhì)，下部為黏土質(zhì)，以增強(qiáng)蓄熱能力。燒爐全部采用高爐煤氣，設(shè)置兩臺(tái)助燃風(fēng)機(jī)，熱風(fēng)爐系統(tǒng)閥門全部采用液壓傳動(dòng)方式。熱風(fēng)爐主要性能參數(shù)見(jiàn)表1。
3 提高風(fēng)溫采取的技術(shù)措施
風(fēng)溫是高爐最廉價(jià)、最具有利用率的能源，每提高100 ℃風(fēng)溫可降低20～30 kg 焦比，可增加理論燃燒溫度60～ 80 ℃［1］。在高爐鐵水成本居高的嚴(yán)峻形勢(shì)下，高風(fēng)溫是高爐實(shí)現(xiàn)大噴煤，低燃料消耗最有效的途徑。但高風(fēng)溫的使用受一定的限制，一方面是熱風(fēng)爐本身的蓄熱能力; 另一方面是高爐接受高風(fēng)溫的能力［2］。只有高爐穩(wěn)定順行，才能最大限度使用高風(fēng)溫。
3．1 優(yōu)化高爐操作制度
長(zhǎng)期穩(wěn)定順行的爐況是使用高風(fēng)溫的先決條件，高風(fēng)溫又是高爐強(qiáng)化冶煉的重要措施，因此，優(yōu)化高爐操作，制定合理的高爐操作制度，才能為使用高風(fēng)溫創(chuàng)造條件［2］。
在強(qiáng)化冶煉初期，高爐入爐風(fēng)量增加70 m3 /min，逐步表現(xiàn)出風(fēng)量、風(fēng)壓、頂壓不匹配現(xiàn)象，爐內(nèi)煤氣流穩(wěn)定性變差，出現(xiàn)滑料現(xiàn)象，料速開(kāi)始不均勻，雖然日產(chǎn)量增加約100 t，燃料比由520kg /t 增加至525 kg /t，同時(shí)由于風(fēng)量增加，風(fēng)溫不耐送，平均風(fēng)溫降低至1 170 ℃。2017 年3 月，進(jìn)入調(diào)整期，隨著入爐風(fēng)量的增加，爐內(nèi)邊緣氣流指數(shù)升高明顯，操作上采取了逐步壓制邊緣的布料制度。布料制度優(yōu)化過(guò)程見(jiàn)表2。
視采用壓制邊緣的布料制度效果不理想，2017年4 月初采取增加礦石批重的措施，入爐礦石批重由33．9 t 增加至34．99 t。增加礦石批重后，爐內(nèi)氣流穩(wěn)定性增加，煤氣利用率由46． 5%逐步提高至48．5%水平，最高時(shí)可達(dá)49%。隨著爐內(nèi)煤氣流的溫度，高爐爐缸活躍性增強(qiáng)，為接受高風(fēng)溫創(chuàng)造了條件。
3．2 提高富氧率
為了彌補(bǔ)風(fēng)量增加導(dǎo)致的風(fēng)溫不耐送引起的燃料消耗升高現(xiàn)象，采取提煤比的措施，煤比由138 kg /t逐步提高至145 kg /t。在提煤比階段，理論燃燒溫度降低明顯，考慮到這一變化因素，操作上進(jìn)一步采取提高富氧率的措施，富氧量由3 500 m3 /h逐步提高主6 000 m3 /h 以上，富氧率由2．0%提高3．0%以上，同時(shí)將入爐風(fēng)量退守至2 310 m3 /min 水平。增加煤比后，以氧換風(fēng)，成功將理論燃燒溫度穩(wěn)定在2 150 ～ 2 200 ℃區(qū)間。由于富氧率的提高，煤粉燃燒更加充分，以煤代焦的效果逐步得到體現(xiàn)，焦比下降約10 kg。
富氧率提高后，煤氣熱值得到改善，熱風(fēng)爐燒爐顯得更加容易，此階段，熱風(fēng)爐拱頂溫度很容易燒至1 380 ℃，對(duì)比提高富氧率前，風(fēng)溫升高20 ℃。加上以氧代風(fēng)，隨風(fēng)量的降低，熱風(fēng)爐風(fēng)溫耐送得到了體現(xiàn)。
3．3 充分發(fā)揮助燃空氣預(yù)熱作用
為了提高熱風(fēng)爐的熱效率，利用燒爐煙氣余熱來(lái)加熱兩臺(tái)熱管式換熱器，用以預(yù)熱助燃空氣與煤氣，預(yù)熱后助燃空氣溫度高達(dá)200 ℃以上，最高可達(dá)250 ℃。為了保證預(yù)熱器熱效應(yīng)，利用每3 個(gè)月一次的計(jì)劃休風(fēng)時(shí)間，安排對(duì)預(yù)熱器進(jìn)行清灰處理。
通過(guò)預(yù)熱助燃空氣及煤氣，熱風(fēng)爐理論燃燒溫度進(jìn)一步提高，燒爐更加容易，風(fēng)溫增加近10 ℃。熱風(fēng)爐空氣、煤氣預(yù)熱器性能參數(shù)見(jiàn)表3、表4。
3．4 規(guī)范工藝操作
為了規(guī)范工藝操作，制定合理的工藝操作參數(shù)，要求在自動(dòng)燒爐系統(tǒng)運(yùn)行情況下，人工協(xié)助控制: 拱頂溫度不大于1 380 ℃，煙氣溫度控制在380 ℃，最高不超過(guò)400 ℃; 換爐期間風(fēng)壓波動(dòng)不大于10 kPa;燒爐煤氣壓力不小于6 kPa; 空氣過(guò)剩系數(shù)在1．05 ～1．10 之間。增加熱風(fēng)爐換爐次數(shù)，縮短熱風(fēng)爐送風(fēng)周期，可以提高風(fēng)溫水平［1］。生產(chǎn)實(shí)踐證明，熱風(fēng)爐送風(fēng)周期縮短1 h，可以提高風(fēng)溫10 ～ 20 ℃，但熱風(fēng)爐的燃燒能力與煤氣受限，不能用提高燃燒強(qiáng)度來(lái)彌補(bǔ)燒爐時(shí)間縮短引起的熱量損失，這樣會(huì)導(dǎo)致風(fēng)溫水平降低［2］。所以，在一定的條件下，要有一個(gè)合適的熱風(fēng)爐燒爐及送風(fēng)周期，為此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，確定本熱風(fēng)爐系統(tǒng)每小時(shí)換爐一次，如熱風(fēng)溫度低于1 160 ℃，可考慮提前換爐。
在熱風(fēng)爐操作上，要求熱風(fēng)工燒爐期間勤觀察、勤調(diào)節(jié)，根據(jù)拱頂溫度及煤氣壓力等參數(shù)將熱風(fēng)爐燒爐調(diào)至最近狀態(tài)。強(qiáng)化熱風(fēng)工技能培訓(xùn)，提高操作人員技術(shù)水平。強(qiáng)化職工日常巡檢工作，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決問(wèn)題。嚴(yán)格執(zhí)行熱風(fēng)爐安全管理規(guī)定，在高風(fēng)溫技術(shù)應(yīng)用上設(shè)計(jì)考核方案，確保風(fēng)溫得到最有效的使用。
4 效果分析
通過(guò)采用一系列技術(shù)措施，高爐強(qiáng)化冶煉與高風(fēng)溫使用均取得了較好的效果，風(fēng)溫逐步升高，尤其是進(jìn)入2017 年7 月后，日均風(fēng)溫高度1 200 ℃，風(fēng)溫提高后，高爐噴煤比也得到了進(jìn)一步提高，煤比逐步提高至145 kg /t 水平，實(shí)現(xiàn)了節(jié)焦降本的目的。同時(shí)，在高爐強(qiáng)化冶煉過(guò)程中，以氧代風(fēng)，對(duì)高風(fēng)溫的使用有良好的促進(jìn)作用。強(qiáng)化冶煉與高風(fēng)溫相結(jié)合，2017 年下半年，高爐平均日產(chǎn)提高至3 550 t 水平，最高日產(chǎn)3 720 t，高爐燃料比逐步降低至510 kg /t水平。主要生產(chǎn)指標(biāo)見(jiàn)表5。
5 結(jié)語(yǔ)
⑴通過(guò)在高爐強(qiáng)化冶煉過(guò)程中探索合理的操作制度，結(jié)合大富氧、大噴吹技術(shù)，可以充分發(fā)揮熱風(fēng)爐的熱能效應(yīng)，為合理利用熱風(fēng)資源創(chuàng)造條件。
⑵風(fēng)溫是最經(jīng)濟(jì)的熱量來(lái)源，強(qiáng)化熱風(fēng)爐操作管理，對(duì)提高風(fēng)溫有明顯的促進(jìn)作用。如何進(jìn)一步提高風(fēng)溫使用水平，是高爐操作者今后長(zhǎng)時(shí)間探索的方向。
⑶隨著熱風(fēng)爐風(fēng)溫的提高，熱風(fēng)爐的耐材使用壽命會(huì)受到相應(yīng)的影響，如熱風(fēng)爐管道溫度升高，閥門變形，熱風(fēng)爐冷卻水溫差升高等，因此，在提高風(fēng)溫的過(guò)程中，關(guān)注熱風(fēng)爐的安全，杜絕熱風(fēng)爐事故的發(fā)生。
參考文獻(xiàn):
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