王光亮 曾 旺 鄭 文 鄒德勝 寇明銀

1.概述

北營(yíng)新2號(hào)高爐公稱容積3200m3，設(shè)有4個(gè)鐵口，32個(gè)風(fēng)口。采用大碳磚結(jié)合陶瓷杯結(jié)構(gòu)；串罐無料鐘爐頂；軟水密閉循環(huán)系統(tǒng)；薄壁爐身結(jié)構(gòu)，爐腹?fàn)t腰及爐身下部采用銅冷卻壁；冷INBA法爐渣處理系統(tǒng)；配置三座頂燃式熱風(fēng)爐及兩座預(yù)熱爐；干法除塵結(jié)合TRT余壓發(fā)電技術(shù)。2019年8月28日大修后順利投產(chǎn)，投產(chǎn)后高爐各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)超過設(shè)計(jì)水平，利用系數(shù)達(dá)到2.5t/m3.d以上，風(fēng)溫1200℃，焦比370kg/t，燃料比515kg/t。2022年2月，由于溜槽角度嚴(yán)重偏差（比實(shí)際角度小1.8°）及磨損，爐料反彈偏離了正常的布料軌道，造成大部分爐料布在偏離爐墻靠近中心位置，特別是中心無焦炭，致使中心氣流堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致爐況波動(dòng)。2月15日休風(fēng)更換溜槽，在復(fù)風(fēng)后順利出渣鐵、36小時(shí)爐況基本恢復(fù)穩(wěn)定，3天各項(xiàng)指標(biāo)恢復(fù)至正常水平，避免了因溜槽角度嚴(yán)重偏差及磨損造成的爐涼、爐缸凍結(jié)事故發(fā)生，將事故損失降到了最低。

2.爐況波動(dòng)及原因分析

2.1 爐況波動(dòng)前高爐運(yùn)行狀態(tài)

2022年2月前高爐運(yùn)行狀態(tài)：風(fēng)量5550m3/min、風(fēng)壓0.395 MPa、壓差165kpa～170kpa、風(fēng)速235m/s、鼓風(fēng)動(dòng)能13500kg.m/s，頂壓0.235Mpa、富氧率3.0%、風(fēng)溫1200℃；氣流穩(wěn)定，煤氣利用率47%～48%、十字測(cè)溫邊緣溫度100±10℃ 、中心溫度520±30℃、上部靜壓18kpa～20kpa、下部靜壓38kpa～42kpa；礦批96t/批，焦批18.6t/批，負(fù)荷5.10；利用系數(shù)2.485 t/m3.d，焦比370kg/t；渣鐵物理熱充沛，大于1490℃。

2.2 爐況波動(dòng)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)

2 月1 4 日11：0 0 左右出現(xiàn)料尺現(xiàn)象，尺深2.5m，滑尺后風(fēng)壓波動(dòng)，減風(fēng)200m3/min，壓差降至165kpa。滑尺后高爐氣流發(fā)生大幅變化：十字測(cè)溫中心溫度由550℃左右突然降至300℃左右，煤氣利用率由47%左右大幅升高至50%以上，上三批料后，下料不暢，高爐風(fēng)壓劇烈波動(dòng)，操作上采取大幅減風(fēng)至4500 m3/min、停氧等措施，但仍然發(fā)生難行懸料。懸料后采取大幅輕負(fù)荷(礦批由96t/批減至70t/批，負(fù)荷由5.16輕至3.76，提高焦比至500kg/t）；停氧、降壓差；調(diào)整布料矩陣（焦、礦整體角度外揚(yáng)1°，增加中心焦比例5%）抑制邊緣，發(fā)展中心操作，但煤氣利用率仍然高達(dá)50%～51%，并且十字測(cè)溫中心溫度持續(xù)降低至150℃以下，邊緣溫度最高時(shí)高達(dá)500℃以上，上、下部靜壓波動(dòng)超過10kpa，爐腹、爐腰壁體溫度個(gè)別點(diǎn)由60℃升高至180℃，水溫差由3.0℃升高到6.0℃，熱負(fù)荷由45000MJ/h升高到100000MJ/h，爐況始終處于懸料、塌料、趕料線、懸料循環(huán)過程中，高爐操作困難。至15日8：16休風(fēng)前，高爐爐況始終處于波動(dòng)狀態(tài)。

2.3 爐況波動(dòng)原因分析

爐況出現(xiàn)難行懸料后，操作人員馬上從氣流變化方面對(duì)原燃料質(zhì)量、高爐操作制度、設(shè)備等查找原因，最后從爐頂成像發(fā)現(xiàn)，在布中心焦炭時(shí)沒有按預(yù)定位置布焦。結(jié)合正常爐況的操作參數(shù)及布料狀況分析，十字測(cè)溫中心溫度大幅萎縮，靜壓波動(dòng)，邊緣氣流不斷，壁體溫度及水溫差、熱負(fù)荷大幅升高，以及煤氣利用率大幅升高，加上溜槽超期服役（運(yùn)行14個(gè)月，過料量690萬t），在采用常規(guī)操作、減輕焦炭負(fù)荷及調(diào)整矩陣抑制邊緣、發(fā)展中心的措施，仍不能導(dǎo)出中心氣流。經(jīng)綜合判定，這是由于溜槽磨損嚴(yán)重變形或?qū)嶋H布料角度發(fā)生變化所致。最終決定休風(fēng)更換溜槽。

3.爐況恢復(fù)

3.1 休風(fēng)更換溜槽

2月15日8:16北營(yíng)新2號(hào)高爐休風(fēng)更換溜槽，發(fā)現(xiàn)溜槽實(shí)際角度與設(shè)定角度偏差1.7°（正常偏差小于0.5°），另外在爐頂中心爐喉管落點(diǎn)位置正對(duì)溜槽部位，發(fā)現(xiàn)了直徑約400mm深度5mm的凹坑。見表1。

表1 北營(yíng)新2號(hào)高爐溜槽角度偏差情況

通過現(xiàn)場(chǎng)看，此溜槽運(yùn)行14個(gè)月，末端1/3中心落料點(diǎn)位置有磨損凹坑，使布料焦礦落點(diǎn)位置發(fā)生改變，不能按預(yù)定位置布料，不能發(fā)揮實(shí)際矩陣的作用，進(jìn)而引起氣流改變。另外由于實(shí)際角度偏小，相當(dāng)于焦礦角度同退1.7°，在氣流調(diào)整上相對(duì)發(fā)展邊緣氣流，尤其是在布中心焦時(shí)，中心焦不規(guī)律灑落在次中心環(huán)圈上（中心焦有效角度為13°），致使高爐中心幾乎無焦，中心氣流萎縮，導(dǎo)致高爐頻繁懸、崩、塌料事故的發(fā)生。見圖1。

圖1 北營(yíng)新2號(hào)高爐十字測(cè)溫前后溫度變化情況

3.2 爐況恢復(fù)

3.2.1 高爐復(fù)風(fēng)后操作方針

復(fù)風(fēng)后以小風(fēng)量、小批重恢復(fù)爐況，重新形成軟熔帶形狀，倒出爐內(nèi)空尺料及亂料，確保爐料連續(xù)下降，杜絕懸料現(xiàn)象；集中加焦補(bǔ)充熱量損失，大量堵風(fēng)口，確保合適的風(fēng)速及鼓風(fēng)動(dòng)能；縮小礦批重，減小料層厚度，提高爐料透氣性；調(diào)整裝料制度，抑制邊緣，發(fā)展中心，確保中心氣流通道順暢。

3.2.2 復(fù)風(fēng)后具體操作

2月15日21:56，高爐24個(gè)風(fēng)口送風(fēng)，風(fēng)量1200m3/min，壓差小于60kpa；礦批70t/批，焦比595kg，并集中加入凈焦150t；調(diào)整布料矩陣，采取礦檔位大于焦一個(gè)檔位，并且最外環(huán)礦增加一圈，中心焦增加5%，最內(nèi)環(huán)礦檔位減礦50%：

由于休風(fēng)前爐況波動(dòng)長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)，全爐空尺料及亂料、直接還原增加，以及沒經(jīng)過預(yù)熱的生料直接進(jìn)入了爐缸。隨著渣鐵物理熱差（1400℃左右）、慢風(fēng)低壓差的恢復(fù)，正常料的逐漸下達(dá)，氣流開始穩(wěn)定。邊緣溫度100±10℃ 、中心溫度600±50℃、煤氣利用率40%。在凈焦下達(dá)后，爐溫逐步回升至1.0%，物理熱大于1490℃，操作參數(shù)控制正?；謴?fù)。至17日11點(diǎn)，風(fēng)量達(dá)到5200m3/min，礦批重增加至85t/批，堵風(fēng)口1個(gè)，爐況基本穩(wěn)定。

3.2.3 強(qiáng)化階段

隨著氣流的穩(wěn)定，煤氣利用率、十字測(cè)溫趨勢(shì)、上下部靜壓趨勢(shì)逐漸正常。在逐步調(diào)整負(fù)荷的同時(shí)，分四步調(diào)整矩陣：增加最外環(huán)焦檔位、調(diào)整最外環(huán)礦負(fù)荷、增加最內(nèi)環(huán)礦負(fù)荷、減少中心焦比例。至19日全風(fēng)口作業(yè)，高爐各項(xiàng)操作參數(shù)及指標(biāo)達(dá)到正常水平。

3.2.5 經(jīng)驗(yàn)及防范措施

裝料制度是整個(gè)高爐冶煉的核心，如出現(xiàn)問題，則會(huì)使整個(gè)冶煉過程受到極大影響，造成很大的破壞。特別是布料角度出現(xiàn)偏差時(shí)，整個(gè)氣流分布被打亂，很難維持高爐順行。布料角度出現(xiàn)偏差主要體現(xiàn)在：

①?gòu)氖譁y(cè)溫趨勢(shì)看，中心溫度反應(yīng)最敏感。中心溫度超出正常值，會(huì)出現(xiàn)明顯趨勢(shì)性變化。調(diào)整過程氣流變化見圖2。

圖2 高爐十字測(cè)溫變化趨勢(shì)

②壁體溫度能夠直接反應(yīng)氣流分布狀態(tài)。壁體溫度過高、過低，都是氣流分布異常的體現(xiàn)。調(diào)整過程壁體溫度變化見圖3。

③調(diào)整布料制度如對(duì)上述情況沒有任何作用，可以考慮布料溜槽或者布料角度的問題。

4.結(jié)語(yǔ)

（1）由于高爐中心無礦區(qū)域被嚴(yán)重破壞，爐內(nèi)軟熔帶需要二次形成。高爐復(fù)風(fēng)后，縮小礦石批重、輕負(fù)荷，有利于高爐透氣。調(diào)整裝料制度后，進(jìn)一步疏導(dǎo)中心，達(dá)到快速恢復(fù)爐況的目的。

（2）復(fù)風(fēng)后集中加凈焦，以補(bǔ)充氣流變化、煤氣利用率下降、直接還原增加等造成的爐缸熱量損失，避免爐涼、爐缸凍結(jié)事故的發(fā)生，避免事故的擴(kuò)大。

（3）大量堵風(fēng)口操作，保證風(fēng)速及鼓風(fēng)動(dòng)能，有利于導(dǎo)出中心氣流。

（4）加風(fēng)節(jié)奏與開風(fēng)口時(shí)機(jī)。凈焦沒下達(dá)時(shí)，爐溫及物理熱不回升至正常水平。緩慢加風(fēng)，可以保證料面均勻下降，不出現(xiàn)懸料、連續(xù)崩塌料的情況。待集中加焦下達(dá)，爐缸熱量損失得以補(bǔ)充，爐溫及物理熱不回升至正常水平，要提高開風(fēng)口及加風(fēng)節(jié)奏。

（5）判斷溜槽角度偏差及磨損時(shí)，必須果斷休風(fēng)更換，避免造成爐涼、爐缸凍結(jié)事故，將損失降到最低。