楊軍昌， 寧曉波
（首鋼長治鋼鐵有限公司， 山西長治046031）
摘要：對首鋼長鋼8 號高爐處理失常爐況進行總結。通過對失常爐況的原因、處理措施、恢復過程進行分析，為避免類似事故發(fā)生及在發(fā)生失常事故后如何避免事故擴大化提供經驗。
關鍵詞：高爐 爐況 處理
首鋼長鋼8 號高爐有效爐容1 080 m3，二代爐齡于2012 年3 月21 日點火投產。開爐以來，先后攻克了鐵口噴濺、爐缸側壁溫度升高、使用劣質礦冶煉等技術難題。形成了一套適合首鋼長鋼現(xiàn)有原燃料的操作體系。2015 年4 月，由于原燃料同時被調整，使得高爐出現(xiàn)塌料、懸料、管道行程，爐況失常，通過采取堵風口、變料制、改全焦冶煉等措施，經過為期9 d 的處理，爐況恢復正常。
1 事故經過
2015 年4 月23 日夜班接班，風量3 080 m3/min，風壓334 kPa，頂壓175 kPa，透氣性指數(shù)10.7，爐溫生鐵硅含量（質量分數(shù)）0.35%，物理熱1 502℃，渣鐵流動性好，高爐正常生產穩(wěn)定運行。03：26，頂壓由175 kPa 突升至193 kPa，料線塌落，減風至2 750m3/min 控制；走2 小批料后，第二次塌料，料線塌至4.0 m。03：40，減風至2 340 m3/min 控制，減風后壓量關系不匹配，風壓由251 kPa 逐步上升至299 kPa，之后又有所下降，壓量關系波動較大。07：16，減風至1 650 m3/min。12：36，休風，更換14 號風口，處理1號、7 號、8 號風口在休風過程中的少量灌渣，堵3號、8 號、9 號、13 號、18 號風口。13：50，開風，開風后爐況難行，塌料、管道行程、懸料、頻繁發(fā)生，料線塌落超過4.6 m，從爐頂攝像儀看到料面亂翻，煤氣流極不穩(wěn)定。至4 月25 日18：20，休風更換7 號風口（漏水），堵3 號、4 號、5 號、6 號、7 號、8 號、9 號、13號風口。18：55，開風，開風后爐況逐步好轉，相繼捅開3 號、13 號、4 號風口，加風至2 000 m3/min，擴礦批至18.8 t，提料線至2.2 m，上負荷至2.8。至4 月28 日16：45，休風，更換10 號風口，處理5 號、6 號、7 號、8 號、9 號風口，堵6 號、7 號、8 號風口。18：35，開風后煤氣流分布紊亂，又反復出現(xiàn)塌料、懸料、管道行程，爐況難行。至4 月29 日07：45，休風堵6號、7 號、8 號、13 號、18 號風口。08：25，開風后嚴把進程，以準、穩(wěn)為思路，逐步緩慢恢復。至5 月3 日，恢復風量至3 050 m3/min，料線1.5 m，礦批30 t，負荷4.0，至此爐況基本恢復正常。
2 原因分析
2.1 原料質量下降
受礦粉供量影響，燒結工序于4 月13 日兩次調整配料結構。第一次調整為3.0%（巴粗）+17%（南非）+6%（澳特）+46%（FMG），第二次調整為3.0%（巴粗）+17%（南非）+51.5%（FMG）。4 月20日，調整配料結構為14.5%（南非）+56.5%（FMG）。這幾次調整都是增大FMG 礦粉的使用比例。FMG礦粉屬于高水化程度褐鐵礦，礦物組織疏松多孔，且制粒能力偏差，同化溫度在1 150 ℃左右。4 月13 日，開始配加南非粉，南非粉屬于同化溫度較低的礦種，較巴西粉同化溫度低150 ℃左右，雖然燒結過程液相流動能力較好，對提高產量有利，但對改善燒結礦強度極為不利，高配比添加會導致燒結礦軟熔性能變差，高爐軟熔帶上移，上部料柱透氣性變差。在這一階段的調整過程中，燒結內返礦率升高3%左右，高爐返礦率升高1.8%左右，轉鼓強度指數(shù)僅維持在73.5%左右（4 月10 日燒結礦堿度提高至1.6 倍后，燒結礦轉鼓指數(shù)與前期堿度為1.5 倍時相當），23 日抽查燒結礦低溫粉化指數(shù)為53.61%，較正常水平下降6%左右，燒結礦高溫冶金性能有所變差。表1 為機燒成分統(tǒng)計表。
從表1 中可以看出，機燒轉鼓指數(shù)低于77%的控制標準，在23 日出現(xiàn)了最低值72.6%，強度明顯下降。
2.2 燃料質量惡化
2.2.1 外購華太焦炭用量增大
八高爐4 月16 日燃料結構為65%自產瑞達焦炭+35%外購焦炭，調整為60%自產瑞達焦炭+40%外購焦炭。在4 月21 日中班期間將，將外購焦調整為150 t 華太配加潞寶二級焦炭。從指標上看，華太焦炭質量指標基本符合國標二級焦炭標準，但實際使用效果較差，主要表現(xiàn)是：在焦炭變化過程中高爐出現(xiàn)爐溫低退負荷現(xiàn)象，負荷由4.55 退至4.25；爐況出現(xiàn)波動，對料柱支撐作用不足，即骨架支撐能力較差；爐內壓量關系緊張，壓差升高，中心氣流逐步消失，料面過吹頻次增多，頻繁出現(xiàn)料線滑尺、塌料現(xiàn)象。
2.2.2 自產瑞達焦炭質量降低
瑞達焦化廠于4 月17 日調整配煤比例，將氣煤質量配比由3%提高至5%；4 月19 日，高爐槽下自產焦炭目測裂紋有所增加，粒度有所變??；22 日，質量監(jiān)督站檢驗數(shù)據顯示-25 mm 質量分數(shù)達到7.7%，較正常水平升高3%左右；且受降雨等影響，18—20 日，高爐用焦炭水分升高（見表2）。
從表2 可以看出，自產瑞達焦炭水分較正常值5.0%升高0.2%，潞寶焦炭較正常值8.0%升高7.8%，華太焦炭較正常值8.0%升高2.5%。
2.3 爐況抵抗能力變差
本月3 月29 日，開始配加華太冶金焦（占外購焦比例17%）。至4 月23 日爐況惡化期間，高爐入爐原燃料變化，高爐一直被迫應對，尤其在試驗300 t華太焦炭時，爐況出現(xiàn)滑尺、鉆錘現(xiàn)象，爐頂攝像儀無中心氣流，爐底5.2 m 中心點溫度下降，爐缸活躍程度下降，間斷出現(xiàn)物理熱與硅含量不匹配現(xiàn)象。高爐又出現(xiàn)三次休風、兩次慢風情況，導致爐況本身狀態(tài)不佳，抵抗外界波動的能力變差。
3 處理措施
3.1 爐外處理思路（改善原燃料質量）
3.1.1 改善原料質量
燒結工序，降低FMG 礦粉的使用比例，提高機燒轉鼓指數(shù)，逐步調整礦粉配比為4.0%（巴粗）+20%（SSFG）+10%（澳特）+38%（FMG），機燒轉鼓指數(shù)上調至74%。
3.1.2 改善焦炭質量
4 月24 日，調整燃料結構為75%瑞達焦炭+25%外購焦炭，降低外購焦使用比例。4 月25 日，外購焦由150 t 華太配加潞寶二級焦炭調整為祥瑞干熄焦炭；4 月27 日，將外購焦調整為潞寶干熄焦炭。
3.2 爐內處理思路
1）維持一定的風量，控制風口面積（堵風口），維持風速180~220 m/s。
2）提爐溫，提熱量。采取加凈焦、退負荷、調風溫的措施保證充沛爐溫，w[Si]=1.0%~2.0%，物理熱≮1 480 ℃，風溫800~950 ℃。
3）調料制，穩(wěn)定煤氣流，采取單環(huán)同位角小角度（一般24°~27°）布料，兼顧邊緣、中心兩股氣流。
4）調配比，控制適宜的爐渣堿度（1.05~1.10），保證渣鐵有良好的流動性。
5）及時排出渣鐵，縮短出鐵間隔，維護與風量匹配的鐵口深度，保證排渣鐵次數(shù)和排渣鐵量。
6）嚴格把控冶煉進程，不可貪多誤進。
4 具體對策
從4 月23 日夜班爐況出現(xiàn)難行開始至5 月3日24：00 恢復正常，歷時10 d 的時間，歸納起來分六個間斷。
1）第一間斷：認識期。4 月23 日夜班03：26，頂壓凸起，風壓上升，出現(xiàn)塌料。減風控制，并補凈焦3批，同時縮礦批至25 t，退負荷至3.5 t，縮小料的角度2°，減少氧氣量至2 000 m3/h。調劑完畢后，爐內壓量關系波動，料線依然在4.5 m，情況沒有好轉，至07：16，再次減風至1 650 m3/min，補凈焦38.8 t，縮礦批至20 t，退負荷至2.5，調料制為26°單環(huán)布料。12：36，休風，更換、處理風口灌渣，堵5 個風口。這一間斷的調控過程基本正常，從爐況出現(xiàn)難行征兆開始到休風堵風口，是對爐況失常嚴重程度的認識過程，從爐況及爐溫的反應來看，情況比較嚴重，要謹慎對待。在這一過程中共計補凈焦53.782 t，休風1次，燒損風口1 個。
2）第二間斷：定位期。4 月23 日13：50，開風量1 250 m3/min 使用，后逐步加風至1 700 m3/min。壓量關系不穩(wěn)，風壓鋸齒狀波動，頂壓出現(xiàn)小的尖峰；風壓升高，透氣性指數(shù)降低；風壓與透氣性指數(shù)葫蘆狀波動。后減風至1 380 m3/min 控制。這段時間補焦75.61 t，礦批縮至16 t，料制調整為C26(7) O25(7)。23：48，休風，堵6 個風口。4 月24 日00：24 ，開風，開風后運行風量1 600 m3/min，風壓波浪形小波動，頂壓間斷性小尖峰，料線依然塌落不明，爐頂攝像儀觀察料面間斷出現(xiàn)翻花現(xiàn)象。運行3 h 后，進行試探性加風100 m3/min。加風后，風壓與透氣性指數(shù)葫蘆狀波動，又減風至1 500 m3/min 控制。待料線探住3.3 m，不斷出現(xiàn)懸料，渣鐵出盡后放風坐料。料線塌落后以風量1 400 m3/min 趕料線，料線探住3.4 m，加風至1 600 m3/min。料線邊走邊塌，探住的料線走勢也不好，動作緩慢、呆滯。爐頂攝像儀觀察，氣流不穩(wěn)，料面亂翻，料線塌料不明，然后邊趕邊塌，如此反復。至進入4 月25 日10：58，休風，更換2 個風口，堵7 個風口。這段時間共補焦173.7 t，礦批16 t，負荷2.2，料制C28(4)24(4) O25(6)。13：32，開風，開風后頂壓趨于平穩(wěn)，不長時間發(fā)現(xiàn)7 號風口漏水，從現(xiàn)場判斷漏水程度較為嚴重，加之領導組對堵風口的位置有新的思路，所以于4 月25 日18：20 休風更換7號風口，堵8 個風口，至此算第二間斷。這一間斷，擴礦批至18 t，調料制為C28(4)25(1)22(4) O25(6)，調負荷至2.4，試探性加風。通過爐況的反應及恢復進程我們對爐況惡化程度有了重新的定位。情況比預想的要嚴重，難度要大。在這一過程中共計補凈焦214.6 t，休風2 次，燒損風口3 個。
3）第三間斷：調整期。4 月25 日18：55，開風，開風后逐步加風，運行風量1 600 m3/min，礦批15 t，負荷2.2，料線2.5 m，料制C26(8) O25(6)。4 月26 日，逐步加風至1 850 m3/min，調礦批16 t，負荷2.6，料制C26(8) O24(6)；相繼捅開13 號、3 號風口。4 月27日，逐步加風至2 000 m3/min，礦批16.8 t，負荷2.8（用上焦丁），料線2.3 m，料制C25(8) O24(6)，捅開4號風口。4 月28 日，逐加風至2 100 m3/min，礦批18.8 t，負荷2.9，料線2.2 m，料制C25(8) O25(6)。至16：45，休風更換10 號風口，處理5 個風口，堵3 個風口。至此算第三間斷。在這一過程中共計補焦20.454 t，休風1 次，燒損1 個風口。
4）第四間斷：反復期。4 月28 日18：35，開風，開風后風量運至1 600 m3/min，壓量關系緊張，風壓波動，爐頂料面翻花，氣流不穩(wěn)，塌料、懸料、管道行程出現(xiàn)，爐況惡化。至4 月29 日07：45，休風堵5 個風口，算第四間斷。在這一過程中，共計補焦60 t，休風1 次，沒有燒損風口。
5）第五間斷：恢復期。4 月29 日08：25，開風后，運行風量1 200 m3/min，礦批15 t，負荷2.5，料線2.2m，料制C25(8) O24(8)。至20：00，逐步加風至1 850m3/min，上負荷至2.8。4 月30 日，逐步加風至2 000m3/min，礦批18.8 t，料線1.8 m，料制C25(8) O25(8)。5月1 日15：00，加風至2 300 m3/min，礦批19.8 t。15：55，休風更換10 號風口，處理3 個風口，堵4 個風口。17：05，開風，開風后逐步加風至2 400 m3/min，礦批22.8 t，負荷2.9，料線1.5 m，料制C26(8) O26(8)，捅開8 號風口。5 月2 日03：00， 加風至2 600m3/min，負荷3.3，料批23.8 t，料線1.5 m，料制C26
(9) O26(9)。08：00，開始噴煤。16：25 時休風，更換19號風口，處理18 號風口，堵兩個風口。17：56，開風，開風后至23：00 恢復風量2 750 m3/min，風壓255kPa，頂壓110 kPa，透氣性指數(shù)13.1，礦批25.8 t，料線1.5 m，負荷3.5。這一過程共計補焦12.4 t，休風2次，燒損風口2 個。
6）第六間斷：鞏固期。5 月3 日，逐步恢復風量3 050 m3/min，擴礦批30 t，料制C29(4)28(3)26(3) O28
(7)27(3)，上負荷4.0，生鐵硅含量（質量分數(shù)）0.70%，物理熱1 490 ℃，至此爐況恢復正常。
5 經驗教訓
5.1 抓住時機，全面考慮
爐況發(fā)生失常后，要及時進行分析、研究，判斷原因及危害程度，及時采取控制措施，避免事故擴大化。在處理失常過程中，要結合高爐近期的工作狀況及本次失常征兆綜合判斷，要充分考慮到潛在的不利因素，同時要保證設備運行正常、鐵水罐運行正常，不能因設備問題出現(xiàn)休風、減風的情況，不能因出不了渣鐵而影響爐內恢復進程。
5.2 建立預警機制
對外，與焦化廠建立動態(tài)質量反饋體系，不再只關注焦炭的檢化驗數(shù)據，而是以高爐使用效果為評價依據。對內，當一座高爐爐況出現(xiàn)難行征兆，對另一座高爐要謹慎、保守操作。在繼續(xù)使用低價原燃料生產時，尤其是質量性能偏差的原燃料，要在通過優(yōu)化高爐參數(shù)，實現(xiàn)爐況可控的最大限度內對配用比例、爐況及操作調整進行摸索，積累必要的經驗。
5.3 思路統(tǒng)一，精準控制
處理爐況期間，要有處理小組。人員在交接時要交清接明，確保處理恢復過程統(tǒng)一、有序。在恢復過程中，對每一步操作、每一個指令，都要充分考慮。要通過理論計算、綜合判斷，在把握不準的情況下，寧可適當推遲動作，避免造成爐況反復難行。
5.4 強化爐外管理
必須合理安排爐前人員。爐前操作人員要及時清理出現(xiàn)場、安全打開鐵口、排凈查鐵，為爐內恢復打好基礎。在處理爐況過程中，爐前崗位交叉作業(yè)多，在清理積查鐵、更換風口二套和煤氣區(qū)域作業(yè)時，都極易發(fā)生安全隱患。因此，越是在這種忙、亂的情況下，越要搞好安全工作，絕不能出現(xiàn)說起來重要、忙起來不要的狀況。
6 結語
要樹立事故是最大浪費的理念，加強對原燃料檢測。一方面要認真對質量檢化驗數(shù)據進行統(tǒng)計分析，另一方面要提高高爐操作者對所用原燃料質量變化的判斷能力，要把目測原燃料表觀性能與檢化驗數(shù)據進行結合，及時掌握和反饋變化趨勢，確保提供真實的參考數(shù)據，指導高爐生產。