基于選擇合理鼓風(fēng)動(dòng)能的爐況恢復(fù)實(shí)踐

張 月

（承德釩鈦，河北 承德 067000）

1 概述

承德釩鈦某2 500 m3釩鈦礦高爐于2020 年4 月份發(fā)生惡性管道燒損干式除塵布袋后多次休風(fēng)換布袋，導(dǎo)致爐缸活躍性變差，爐況順行逐步變差，中心氣流減弱，上部占比升高，熱負(fù)荷長期高位運(yùn)行且不穩(wěn)定，高爐消耗高，產(chǎn)量低，應(yīng)變能力差，多次發(fā)生懸料事故。期間多次調(diào)整裝料制度均未達(dá)到預(yù)期效果，尤其在受雨季及環(huán)保限產(chǎn)的影響，原燃料條件進(jìn)一步變差，通過調(diào)整裝料制度實(shí)現(xiàn)爐況恢復(fù)更加困難，決定采用堵風(fēng)口提高鼓風(fēng)動(dòng)能吹透中心活躍爐缸的方式，解決長期慢風(fēng)導(dǎo)致的邊緣發(fā)展、中心氣流弱的問題。

2 釩鈦礦高爐冶煉特點(diǎn)

2.1 燒結(jié)礦性能差

釩鈦磁鐵礦硬度高、品位低，在選礦過程中需要將礦粉磨細(xì)以便于選礦，這就造成釩鈦磁鐵精粉粒度細(xì)，混勻造球效果差，導(dǎo)致燒結(jié)料層透氣性、燒結(jié)效果差。由于釩鈦鐵精粉含Si 較普通礦低，燒結(jié)過程中用于黏結(jié)的液相數(shù)量少，燒結(jié)礦強(qiáng)度差，且礦粉中的TiO2與燒結(jié)熔劑中的CaO 在高溫下形成脆性的鈣鈦礦，導(dǎo)致燒結(jié)礦的強(qiáng)度進(jìn)一步降低。

釩鈦燒結(jié)礦中含有大量鈦赤鐵礦，其中約50%呈骸晶狀菱形赤鐵礦存在，還有部分鈦赤鐵礦以網(wǎng)格狀占據(jù)與鈦鐵礦的位置上[1]，在還原成磁鐵礦時(shí)，由于晶型轉(zhuǎn)變而引起膨脹粉化，導(dǎo)致釩鈦磁鐵礦低溫還原粉化率高。

釩鈦礦燒結(jié)礦整體冶金性能較普通燒結(jié)礦差，燒結(jié)礦冶金性能的降低導(dǎo)致入爐粉末增多，軟熔帶形狀失常，易產(chǎn)生爐墻黏結(jié)及爐缸堆積等異常爐況。

2.2 渣鐵水黏度大

高爐冶煉過程中爐渣來源主要是原燃料帶入的脈石成分。高爐冶煉要求爐渣具有良好的流動(dòng)性、穩(wěn)定性及脫硫能力，以便于渣鐵分離及冶煉合格生鐵。普通爐渣的主要成分是CaO-MgO-SiO2-Al2O3，屬于典型的四元渣系，而釩鈦礦高爐冶煉的爐渣是由CaO-MgO-SiO2-Al2O3-TiO2構(gòu)成的五元渣系。TiO2在高溫下與焦炭發(fā)生還原反應(yīng)生成高熔點(diǎn)的TiN、TiC、Ti（CN）等高熔點(diǎn)礦物彌散在爐渣中，使?fàn)t渣變黏稠、易于形成泡沫渣、渣鐵分離困難、渣中帶鐵多、爐渣脫硫能力降低等問題。

TiO2還原一方面是由于爐溫過高，另一方面是由于渣鐵水在爐內(nèi)停留時(shí)間過長造成的，所以釩鈦礦高爐冶煉控制鐵水物理熱及化學(xué)熱較普通礦冶煉低，熱制度控制容易失常，進(jìn)而導(dǎo)致爐缸工作狀態(tài)失常。

鑒于釩鈦礦高爐冶煉特殊性，釩鈦礦高爐鼓風(fēng)對中心的吹透能力較差，中心氣流不穩(wěn)定，鼓風(fēng)動(dòng)能的變化對高爐運(yùn)行影響更大，相較普通礦高爐需要更高的鼓風(fēng)動(dòng)能。

3 鼓風(fēng)動(dòng)能對冶煉的影響

高爐各操作制度之間是相互影響配合的，爐缸風(fēng)口帶是高爐煤氣的發(fā)源地，決定了爐缸初始煤氣流分布。燃燒帶氣流調(diào)整是高爐下部調(diào)劑的基礎(chǔ)，燃燒帶對爐缸煤氣分布、爐溫分布和爐料下降都有較大影響[2]。鼓風(fēng)動(dòng)能對風(fēng)口燃燒帶的大小又起著決定性的作用，鼓風(fēng)動(dòng)能過大或過小都會(huì)造成爐缸煤氣流分布失常進(jìn)而影響爐況順行，因此控制合理鼓風(fēng)動(dòng)能非常重要。

3.1 有利于爐況穩(wěn)定及取得較好的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

合理的鼓風(fēng)動(dòng)能能夠確保鼓風(fēng)在風(fēng)口區(qū)域形成合理的風(fēng)口回旋區(qū)長度及形狀，以促使?fàn)t缸初始煤氣流分布合理，如果配合適當(dāng)?shù)纳喜恐贫日{(diào)整，能夠達(dá)到煤氣二次、三次分布更加合理，進(jìn)而形成中心發(fā)展兼顧邊緣的兩股煤氣流達(dá)到穩(wěn)定爐況，提高煤氣利率的效果，最終實(shí)現(xiàn)高爐穩(wěn)定、順行、優(yōu)質(zhì)、長壽、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。

3.2 有利于實(shí)現(xiàn)高爐長壽操作

隨著高爐的大型化，爐缸直徑變大，邊緣氣流易發(fā)展，因此大型高爐對鼓風(fēng)風(fēng)速及動(dòng)能提出了更高的要求，以確保高爐具有足夠克服料柱阻力吹透中心的能力，達(dá)到活躍爐缸的目的。如果鼓風(fēng)動(dòng)能過小，鼓風(fēng)不能克服料柱阻力達(dá)到中心，爐缸易產(chǎn)生堆積，爐缸死料柱區(qū)域過大，爐缸鐵水環(huán)流加劇，造成爐缸侵蝕加劇，鐵口維護(hù)困難，渣鐵滯留率高，進(jìn)而造成爐況波動(dòng)，此外還會(huì)造成邊緣氣流的繼續(xù)發(fā)展，導(dǎo)致高爐氣流對冷卻設(shè)備及耐材沖刷加劇，從而降低高爐的使用壽命，鼓風(fēng)動(dòng)能過大則會(huì)造成中心氣流分布失常。

4 堵風(fēng)口前爐況

承德釩鈦某2 500 m3高爐因?yàn)檫B續(xù)休風(fēng)及長期慢風(fēng)，導(dǎo)致使?fàn)t缸堆積，中心死料柱過于肥大，邊緣發(fā)展，具體參數(shù)見表1。

表1 恢復(fù)前高爐參數(shù)表

5 爐況恢復(fù)過程

此次爐況恢復(fù)的基本思路是利用高風(fēng)速、高動(dòng)能吹透中心，活躍爐缸以恢復(fù)風(fēng)量為主，保證較高的風(fēng)速與鼓風(fēng)動(dòng)能。

5.1 堵風(fēng)口增加鼓風(fēng)動(dòng)能吹透中心

18 日休風(fēng)堵8 個(gè)風(fēng)口，送風(fēng)前期恢復(fù)比較順利，在開風(fēng)口的過程中爐況表現(xiàn)為邊緣過輕、靜壓波動(dòng)、兩尺偏差大、透氣性降低并伴隨崩料。通過采取擴(kuò)大礦、焦角及錯(cuò)角壓制邊緣的裝料制度，同時(shí)增加中心焦疏導(dǎo)中心，后續(xù)靜壓逐步趨穩(wěn)，隨著風(fēng)量恢復(fù)至3 700～3 800 m3/min，邊緣顯現(xiàn)不穩(wěn)定，調(diào)整礦內(nèi)外環(huán)數(shù)，壓制邊緣氣流，疏導(dǎo)中心，靜壓趨穩(wěn)恢復(fù)風(fēng)量至4 000 m3/min。

堵風(fēng)口2 天后捅開第3 個(gè)風(fēng)口，風(fēng)口捅開后爐身靜壓出現(xiàn)小幅波動(dòng)，但中心氣流增強(qiáng)，煤氣利用有上升趨勢，焦比由440 kg/t 調(diào)整為420 kg/t，爐況向好，風(fēng)量加至4 300 m3/min。堵風(fēng)口3 天后捅開第4 個(gè)風(fēng)口，加風(fēng)至4 600 m3/min 以上，同時(shí)配合增加礦外環(huán)圈數(shù)，穩(wěn)定邊緣氣流。堵風(fēng)口第4 天爐況表現(xiàn)為邊緣顯重，及時(shí)減少礦石外環(huán)布料圈數(shù)，疏導(dǎo)邊緣氣流，穩(wěn)定中心。同時(shí)捅開第5 個(gè)風(fēng)口為進(jìn)一步加風(fēng)創(chuàng)造條件，維持鼓風(fēng)動(dòng)能在15 000～16 000 kg·m/s。

堵風(fēng)口后第6 日捅開第6 個(gè)風(fēng)口，同時(shí)加風(fēng)至4 700 m3/min 以上，爐況表現(xiàn)為邊緣不穩(wěn)，爐內(nèi)操作加強(qiáng)壓差控制，在爐況穩(wěn)定基礎(chǔ)上進(jìn)一步加風(fēng)，爐況基本穩(wěn)定，中心氣流得到發(fā)展，閥座比頂溫穩(wěn)定在0.5 以上，壓差占比趨于合理，上部占比由16.50%降至13.11%，下部占比由65%～66%上升至70%以上。恢復(fù)過程中參數(shù)變化見表2。

表2 爐況恢復(fù)過程中參數(shù)變化表

5.2 進(jìn)一步提高鼓風(fēng)動(dòng)能

在爐況得到基本恢復(fù)后，沒有著急恢復(fù)全風(fēng)口，而是通過長期保持堵一個(gè)風(fēng)口的基礎(chǔ)上提高風(fēng)量，并進(jìn)一步配合上部調(diào)劑抑制邊緣氣流發(fā)展來達(dá)到進(jìn)一步活躍爐缸穩(wěn)定中心的目的，具體參數(shù)變化見表3。

表3 參數(shù)變化表

6 結(jié)論

1）在處理爐缸堆積，中心氣流弱，邊緣氣流發(fā)展，加風(fēng)困難的爐況時(shí)，休風(fēng)堵風(fēng)口能夠有效解決加風(fēng)困難與高鼓風(fēng)動(dòng)能之間的矛盾。

2）堵風(fēng)口提高鼓風(fēng)動(dòng)能在恢復(fù)爐況過程中起著積極的作用，能夠保證有效風(fēng)量下吹透中心，在低風(fēng)量下活躍爐缸。

3）鼓風(fēng)動(dòng)能維持在15 500 kg·m/s 以上對恢復(fù)爐況及熱場爐況的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。

4）采取堵風(fēng)口提高風(fēng)速鼓風(fēng)動(dòng)能時(shí)要保持一定時(shí)間的高鼓風(fēng)動(dòng)能，再進(jìn)行下一步捅風(fēng)口操作，以防造成爐況反復(fù)。

5）維持合理鼓風(fēng)動(dòng)能能夠?qū)崿F(xiàn)爐況穩(wěn)定，降低高爐波動(dòng)對指標(biāo)的影響，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效果。