李容成
（江陰興澄特種鋼鐵有限公司，江蘇 無錫 214400）
[摘 要] 本文對江陰興澄特種鋼鐵有限公司1280m3 高爐快速休復風的實踐情況進行了介紹，對高爐快速休復風的操作要點和注意事項進行了闡述，對快速休復風的難點問題進行了分析，并總結(jié)了高爐復風后的爐況恢復情況。實踐證明，通過高爐休風時取消凈焦、提高焦比，加快渣鐵排出速率，復風時加大初始風量等一系列操作措施的實施，明顯縮短了復風后高爐爐況的恢復時間，實現(xiàn)了高爐快速休復風的攻關(guān)目標?？焖倩謴秃?280m3 高爐爐況穩(wěn)定順行，降低了高爐的運行成本。
[關(guān)鍵詞] 高爐；休復風；爐況；穩(wěn)定順行；凈焦
0 引言
江陰興澄特種鋼鐵有限公司（以下簡稱興澄特鋼）1號高爐容積為1280m3 ，于2015年開爐，至今高爐運行情況相對穩(wěn)定。為配合煉鋼生產(chǎn)計劃以及高爐設備檢修和隱患處理，1 號高爐需制定 6 至 12小時的休風檢修計劃。以往高爐 6 至 12 小時的休風須使用休風料，高爐休風料由輕負荷料+凈焦+輕負荷料+正常料組成，高爐復風后2到3小時爐內(nèi)凈焦反應，導致爐溫偏高、鐵水硅含量高，增加了煉鋼的生產(chǎn)負擔。同時由于鐵水爐溫偏高，需要大幅減少噴煤量去應對凈焦反應，平衡爐溫。而凈焦到達風口燃燒反應，高爐難免會出現(xiàn)高風壓、高壓差、高爐溫，造成爐內(nèi)料柱透氣性、透液性變差，同時容易引發(fā)料柱管道或懸料事故，給高爐爐況恢復帶來困難。這不僅影響了高爐的產(chǎn)量，而且因爐前渣鐵流動性差，增大了爐前的操作難度。高爐風量、氧量、爐溫恢復至正常冶煉水平需要 6 到 8 小時，時間較長，導致高爐生產(chǎn)效率降低、運行成本升高。
本文以興澄特鋼 1 號高爐休復風實際操作情況為例，探索了高爐休風取消凈焦與復風后恢復至正常冶煉水平的相關(guān)性，并圍繞高爐休風取消凈焦的方案提出了一系列配套操作措施，并對復風后高爐爐況恢復情況及注意事項進行了歸納和總結(jié)。
1 休風對高爐生產(chǎn)的影響
高爐冶煉是按照一個長期連續(xù)、不間斷循環(huán)的一系列理化綜合反應體系進行工作的一個過程。高爐從正常生產(chǎn)到休風,再從休風到復風以及復風后的爐況恢復過程,都必然伴隨著爐內(nèi)煤氣流場和溫度場等異常變化，以及能量重新分布的過程,容易發(fā)生爐內(nèi)煤氣運行失常事故[1] 。休風對高爐生產(chǎn)的影響主要體現(xiàn)在以下幾方面：
（1）對高爐熱量的影響。高爐在休風期間,仍有大量剩余焦炭在風口區(qū)位置，這部分焦炭不能充分燃燒,高爐很快就失去了熱量補充。爐內(nèi)現(xiàn)存的熱量會隨著休風時間的延長而不斷流失，休風時間與爐內(nèi)熱量流失有著緊密的關(guān)聯(lián)性。隨著溫度的持續(xù)走低，爐內(nèi)料層滴落帶減少直至消失，軟熔帶厚度不斷增加，使得料柱整體透氣性降低，導致料層煤氣通道逐漸消失。高爐復風時煤氣通道需要再次形成。
（2）對爐缸鐵水環(huán)流的影響。高爐休風后，內(nèi)部相對靜止，受爐料重力的作用和影響,料柱會下壓，在爐缸形成囤積，這在很大程度上阻礙了爐缸內(nèi)鐵水環(huán)流，爐缸砌筑材料受侵變質(zhì)現(xiàn)象加劇，會影響到高爐使用壽命。
（3）對高爐生產(chǎn)的影響。由于休風導致爐內(nèi)熱量急劇下降，使得高爐正常的生產(chǎn)計劃被延誤，鐵水產(chǎn)量減少，給企業(yè)的生產(chǎn)組織帶來一定的影響。
綜上所述，必須要對高爐休復風操作工藝進行優(yōu)化調(diào)整，控制整體的休復風時間。在必須休風的情況下，盡量減少復風后高爐恢復到正常運行所需要的時間，降低休風整體損耗。
2 高爐復風爐況恢復的注意要點
（1）高爐休復風過程中，低風量條件下是不能噴煤的，另外休風過程中的熱量損失會造成復風后高爐內(nèi)部熱量不足，不利于噴煤效果的發(fā)揮。高爐噴煤所產(chǎn)生的熱效應并不是實時體現(xiàn)的，噴煤產(chǎn)生的熱效應需要經(jīng)過一段時間才能發(fā)揮作用，噴煤后爐內(nèi)溫度要經(jīng)過從高到低、再到高的一個過程，會增加爐溫波動幅度，這對高爐復風后的快速恢復是不利的。
（2）高爐復風時爐內(nèi)溫度比較低，為了防止爐溫完全變涼，需要結(jié)合現(xiàn)場實際對風速進行一定控制，這就難免要延長高爐復風后的恢復時間，使得高爐生產(chǎn)效率下降。
（3）高爐休復風過程需要經(jīng)歷正常冶煉→休風→送風恢復→正常冶煉幾個階段，此時爐內(nèi)煤氣氣流與料柱會發(fā)生較大變化。高爐休風期間爐內(nèi)氣流消失，爐料在重力的作用下被壓實，料柱透氣性變差，爐溫降低。因此，在高爐復風及恢復階段，需要平衡爐內(nèi)熱量、疏松料柱、重新建立合理的煤氣流分布、恢復正常的操作參數(shù)，使爐況恢復至正常狀態(tài)[2] 。焦炭是高爐冶煉的基礎，不僅起到燃料和還原劑的作用，而且還起到料柱骨架的作用。高爐休復風過程中，如果焦炭加入量和加入方式不合適，往往會引起高爐復風后的煤氣流分布失常，爐況異常波動，不利于高爐爐況的恢復。
3 高爐快速休復風的操作要點及注意事項
3.1 高爐快速休復風的操作要點
高爐實現(xiàn)快速休復風，可減少爐況恢復時間、降低鐵水含硅量、提高生產(chǎn)效率、降低運行成本。高爐實現(xiàn)快速休復風主要面臨兩大難點：一是鐵水爐溫波動，二是料柱透氣性變化。針對這兩個難點問題，興澄特鋼 1 號高爐優(yōu)化了休復風操作工藝，實現(xiàn)了1號高爐在短時間內(nèi)快速休復風操作。
3.1.1 休風操作工藝的優(yōu)化
（1）休風前的準備。休風前兩天須保持爐況順行，視爐內(nèi)氣流調(diào)節(jié)的需要，可以適當采取減輕焦炭負荷等方式保障氣流相對穩(wěn)定，并盡可能全風操作，出盡渣鐵；高爐加休風料的前一個冶煉周期，要根據(jù)入爐原燃料情況調(diào)整好渣鐵成分；爐溫要符合規(guī)定要求：鐵水物理溫度不小于 1500℃，將鐵水中Si 元素含量控制在 0.40%～0.60% 范圍內(nèi)，并確保最低不小于 0.30%，最高不大于 0.75%；爐渣二元控制在1.12，使渣鐵能順利的流動。
（2）休風負荷的調(diào)整。高爐6到12小時內(nèi)的休風取消加凈焦模式。1號高爐的冶煉周期為6小時，從休風前6小時開始，在正常冶煉焦比的基礎上每批料增加5kg/t～10kg/t焦比，這樣就可滿足高爐復風后料柱透氣性的要求和彌補休風期間損失的熱量。
（3）休風過程爐前操作。休風前最后一爐鐵采用兩個鐵口重疊出鐵，利于渣鐵出凈，出凈渣鐵可為爐況快速恢復打下基礎。1 號高爐正常風量為3500m3 /min，氧量為 7000m3 /h，頂壓為 195kPa，噴煤量為30t/h。當其中一面鐵口來風大時，高爐先減風500m3 /min，并逐步將頂壓控制在 160kPa，根據(jù)爐前鐵口大噴情況停氧，并逐步降低頂壓直到鐵口不噴為止，此時噴煤量退至 15t/h 后繼續(xù)出鐵。當鐵口第 2 次來風時，優(yōu)先堵來風大的一面鐵口，另外一面鐵口再繼續(xù)出鐵。當鐵口再次來風時，風量減至1000m3 /min，頂壓設在 30kPa，停止噴煤。根據(jù)鐵口來風和渣鐵排放情況，冷風放風閥采用點動模式將風量減至 600m3 /min，頂壓設在 15kPa，此時爐前堵鐵口。這時風壓大概在20kPa～30kPa，檢查風口狀況，如果風口沒有灌渣，可以一次放風到零。
3.1.2 復風操作工藝的優(yōu)化
高爐復風初期，由于爐內(nèi)料柱透氣性不好，風量需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行控制和調(diào)整，待氣流順暢后可逐步增加風量。同時要根據(jù)高爐實際風量，調(diào)整裝料制度，使爐內(nèi)煤氣流與爐料狀況配合合理，為進一步恢復爐況提供條件。
（1）采取不堵風口復風。送風時向冷風放風閥撥風 1000m3 /min，將最后一次送風的熱風閥、冷風閥打開后，點動關(guān)冷風放風閥至爐內(nèi)風量 900m3 / min 左右，風壓不大于 50kPa，風溫要求大于 900℃，并且視復風具體情況補加焦炭和硅石。
（2）送風后迅速進行風口檢漏，期間關(guān)閉一個爐頂大放散閥，在確認風口正常后立即進行引煤氣作業(yè)。引煤氣作業(yè)完成后立即關(guān)閉另一個爐頂大放散閥，關(guān)閉爐頂蒸汽。此時熱風爐盡快引煤氣燒爐，以保證熱風爐拱頂溫度不小于950℃。
3.1.3 恢復階段操作工藝的優(yōu)化
2021年興澄特鋼1號高爐超過6小時的休風共有 5次，最長一次休風達 12小時 10分鐘，具體高爐休風情況統(tǒng)計如表 1 所示。由表 1 統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，通過快速滿負荷風量進行復風，能有效縮短高爐恢復過程、提高高爐生產(chǎn)效率，為實現(xiàn)高爐低成本煉鐵創(chuàng)造了條件。恢復階段具體操作工藝如下：
（1）高爐恢復初始階段，應該保證風量快速滿負荷供給。由風帶來的動能可以快速沖開氣流通道，使料柱松散，有利于下一步快速提升爐溫。高爐恢復階段起始風量使用正常風量的 1/3，此時只吹料柱，不加料。待高爐頂溫上升到200℃時，料線開始活動下降，可繼續(xù)加風至正常風量的1/2，此時高爐頂壓隨風量增加逐步提高。
（2）送風20分鐘，組織爐前打開鐵口后，風量加至正常風量的1/2，目的是讓風口和鐵口上下貫通，排除部分渣鐵，改善爐缸透氣性，有利于爐缸騰出空間，使爐料順利下降，為快速加風做準備。鐵口大噴后堵口，并按工藝要求逐步加風至正常風量。
3.2 高爐快速休復風的注意事項
（1）休風前保證爐況順行。高爐實際生產(chǎn)過程中，因高爐生產(chǎn)計劃安排的不同，高爐操作參數(shù)實際控制也各不相同，這對爐況恢復后的高爐生產(chǎn)效率造成一定差異。因此，盡量在高爐工況穩(wěn)定的條件下進行快速休復風操作，來調(diào)整高爐生產(chǎn)節(jié)奏，這有利于高爐的整體恢復和生產(chǎn)順行。
（2）快速休復風操作中要嚴格把控爐體設備整體狀態(tài)。一旦出現(xiàn)爐體設備漏水事件應及時進行處理，嚴禁出現(xiàn)爐涼或爐缸凍結(jié)事故。待休風完成后，將全部出風口封堵，降低爐內(nèi)的熱量損耗。
（3）高爐復風初始階段要采用大風量送風。加大高爐復風初始階段的送風量，可有效增加由熱風帶來的動能和風速，有利于快速沖開爐內(nèi)氣流通道，使物料松散，為下一步快速全風操作創(chuàng)造條件。
（4）高爐復風后一定要及時排出渣鐵。雖然在休風期間，爐內(nèi)狀態(tài)較為穩(wěn)定，但仍有部分渣鐵會在重力作用下滴落到爐缸中。送風之后盡快打開鐵口，這樣使得爐缸空間增大，為進一步加風創(chuàng)造條件。
4 結(jié)語
高爐休復風操作在很大程度上會影響到高爐能否按照生產(chǎn)計劃順利完成任務。本文以興澄特鋼 1號爐為研究對象，對休復風高爐快速恢復爐況操作進行了具體研究，針對 1號高爐提出了快速休復風方案，該方案減少了高爐復風恢復階段中的一些不必要步驟，縮短了高爐爐況恢復時間。 經(jīng)過 1號高爐多次快速休復風實踐，基本實現(xiàn)了復風后1 個小時左右將風、氧量加全，使鐵水硅元素含量和物理熱快速恢復到正常水平。取消休風時凈焦的加入，可避免高爐復風后凈焦反應引發(fā)的爐溫波動。復風初期采用大風量送風，可迅速吹開中心氣流通道，改善料柱透氣性，有利于高爐休風后爐況的快速恢復。由于各高爐所用原燃料不同，爐型結(jié)構(gòu)和容積大小也存在差異，仍需對高爐快速休復風方案在實踐生產(chǎn)的應用方面做出進一步研究，這對高爐復風后爐況快速恢復有著重要的指導意義。
參考文獻
[1] 王筱留.高爐生產(chǎn)知識問答[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008．
[2] 周傳典 . 高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社, 2006．