摘  要  本文主要介紹，2017年1月底和10月初兩次高爐由于配吃高堿、高鋅燒結礦或球團礦，引起高爐出現的巨大爐況波動的處理過程，探索快速處理爐況異常的操作，希望為其它高爐企業提供借鑒和警戒。

關鍵詞  高爐  有害元素   爐況

Abnormal furnace operation caused by harmful elements and dealing methods for 7# blast furnace of Hangang Steel

YANG Zhanhai  ZHANG Zerun  XU Junjie  SHAO Jiugang

(Han Dan steel group Ltd. )

Abstract  Abstract: Dealing methods were introduced in this paper for abnormal operation due to smelting of high alkali and high zinc iron ores for 7# blast furnace of Hangang Steel during January and October in 2017, hoping to offer reference and alert for other furnace with similar situation.

Key words  blast furnace  harmful elements  abnormal furnace operation

2017年1月底、10月初七高爐經歷了近12年來最大的2次爐況波動，2017年1月底由于環保運輸原因，邯鋼大量高堿、高鋅除塵灰不能外排，被迫做為燒結和球團原料配加，高爐爐況開始波動，到3月中旬高爐爐況才走出困境，逐步恢復指標；10月初，由于環保原因，燒結停產，高爐被迫配加1月底生產的燒結礦，高爐爐況再次出現問題，直到10月中下旬，燒結復產后，才逐步恢復。兩次爐況波動，高爐損失慘重。

1  爐況失常期間原燃料變化

1.1  入爐焦炭變化

1-3月入爐焦炭均為自產濕焦+石礦搗固濕焦，失常爐況期間自產濕焦比例穩定性較差，最高配75%，最低配25%，石礦搗固濕焦消耗落地存焦8000多噸。10月焦炭品種和成分變化不大，主要是四礦搗鼓濕焦+裕泰搗鼓濕焦，各50%。

1.2  鐵料變化

入爐燒結礦品種較多，三個燒結車間直過料，中心倉、緩倉、回取料，球團以自產直過、中心倉為主，生礦為澳礦，2017年1月27日始為自產直過球（高鋅），生礦為澳礦，燒結礦受環保影響生產穩定性較差，堿度超高2.2，質量變化較大，球團印度球、自產球質量差異較大，且自產球、燒結礦配吃機頭灰，堿金屬、鋅含量超標嚴重，2月計算入爐鋅負荷最高900g/t，堿負荷4.05g/t；10月入爐鋅負荷最高580g/t，堿負荷2.76g/t。寶鋼對鋅負荷的管控上限150g/t[1]。

注：17年鋅是根據原料反算，實際取樣1-3月0.583，10月0.354。

2  第一階段，1月29日到2月15日高爐爐況失常階段

階段特點：高爐水溫差劇烈波動，懸料頻繁，不能保持正常風氧，且波動頻繁。

1月29日-2月15日高爐爐況失常，主要表現為頻繁懸料，出氣流、出管道，29日6:58、7:01、7:16調壓，30日2:26、3:27、9:43調壓，31日18:12調壓，2月1日11:19-15:52期間高爐3次頑固懸料，2月3日10:55、13:05出小氣流，2月5日7:33出大氣流，2月6日12:10出大管道，爐溫控制困難，高爐不接受風氧。1-9日高爐配吃硅石洗爐，2月6日中心焦由10.8度變為20度后開始好轉，后整體爐況趨穩，12-15日高爐產量達到5000t以上。

2.1   爐況失常期間變化

失常爐況期間參數對比。

2.2  爐況失常前爐況基礎

12月19日檢修48小時，1月3日檢修66小時。2016年12月29—2017年1月2日日限產4700t，1月6-9日限產4700t，10-13日限產5000t,14-17日限產4500t，18日-29日限產5000t。

2.3  料制調整爐況變化

（1）爐況失常前料制調整：（開放中心、疏導邊緣）

14日料制調整前高爐氣流穩定性極差，水溫差6.5℃以上，壁體溫度除標高30.99、14.05兩層穩定，其余各層壁體溫度偏高、穩定性差。15日料制調整后，氣流穩定性增強，水溫差降至3.5℃水平，煤氣利用率變化不大47-48%之間，穩定性可，邊緣氣流偏弱，壁體溫度溫度整體下行趨穩，高爐配全自產焦煤比達到過140kg/t以上。18日換石礦焦炭后，高爐壓量關系逐步趨緊，煤氣利用率下降46-47%之間，穩定性差，高爐通過加焦比，基本實現穩定，但后期全配石礦落地焦，高爐壓差再次大幅度升高，煤氣利用再次下降45.5-46.5%，最高壓差150-155kpa，抗干擾性差。1月-2月水溫差、壓差趨勢圖見下圖。

（2）爐況失常期間料制調整。

1月29日-2月2日，邊緣氣流偏弱，中心氣流穩定性較差，水溫差緩慢下行，在2.8-3.2℃之間，壁體溫度保持較低水平，兩鐵口間區域波動較大，尤其23.81、27.37兩層，其余方向表現偏死70℃左右，高爐料制調整以疏導邊緣，適當抑制中心為主，1日1：00高爐配吃自產球（18日生產的高堿金屬球團），球團下達后爐況開始變差，高爐停氧持續減風，2月1日12：13，懸料期間，渣皮大面積脫落，20.10至27.37溫度全面升高，波動加劇，水溫差保持4℃以上，且緩慢升高趨勢，高爐料制調整以抑制邊緣為主，料制調整后，水溫差穩定在4.5℃水平，煤氣利用率偏低42.5-43.5%水平，燃料比逐步升高到550kg/t。

（3）爐況趨穩后料制調整。

為解決煤氣利用低、中心氣流穩定性差問題，料制調整，2月7日0：24中心焦由10.8°調整至20°，并適當抑制邊緣，料制調整后煤氣利用率升高至47%至48%水平，氣流整體穩定，表現中心窄而強，邊緣略開。

3  第二個階段，2月16日到3月11日高爐局部粘結及爐墻結厚階段

階段特點：高爐前期壁體溫度差別巨大，局部溫度很低，溫度低的方向頻繁更換，同期其余方向表現可，判斷為局部粘結；3月4日配吃大量中心倉料后，水溫差急劇下行，壁體全部溫度低，高爐結厚。

3.1  爐墻粘結過程

高爐集中大量配吃中心倉料，落地焦，入爐粉末量增多，造成爐況失常， 26日開始配吃干焦，爐況逐步恢復向好，但仍有小蹦料、煤氣跑現象。3月6日-12日，二燒無脫硫劑頻繁停車，高爐大量配吃緩倉、中心倉燒結礦，8#中心倉落地庫存石礦焦，爐況惡化，12日受料罐下密膠圈漏氣影響，于15：15-22：23無計劃休風，料面降至6m，發現爐墻西側、南側有結厚，西側最厚處有800mm以上，期間指標參數變化。

從上圖可見，高爐是逐步加風過程，風氧使用穩定性差，爐況表現不吃高風壓。2月16-23日有頻繁懸料、滑尺、踏料煤氣跑現象，24日高爐加錳礦洗爐，爐況有所好轉，高爐逐步加風用氧，至3月6日風量最高加至4100m3/min，氧量加至2.km3/h，3月6-12日，爐況惡化，連續懸料，風氧萎縮，6日懸料后，水溫差急劇下行。7-12日爐況恢復階段，恢復較困難，風量保持較低水平。

3.2  料制調整

主要為了適應入爐粉末增多，防止爐前結厚対料只進行調整，詳見下表。

由上圖可見，16-17日水溫差偏高，爐墻波動劇烈，18-23日水溫差保持較低水平，在3-3.5之間，波動較頻繁，壁體溫度中上部較活躍，均勻性偏差，時有過低點溫度出現，有局部粘結嫌疑，2月24日-3月5日，水溫差保持在3.5-5℃的正常水平，壁體溫度中上部活躍，下部銅冷卻壁偏死，3月6日-3月12日，水溫差急劇下行階段，中上部壁體溫度整體偏低，基本無波動。

3.3階段分析

由風氧使用、水溫差變化看，爐體反復粘結、反復恢復，最終造成結厚。分析原因認為16-26日環保限產，高爐集中配吃了大量落地自產焦、8#中心倉石礦（庫存焦），緩倉、中心倉燒結礦。

4  第三個階段，3月13日到3月底高爐爐型恢復階段

階段特點：高爐壓量關系、水溫差、煤氣利用波動劇烈，期間反復多次，波動幅度逐步減小，到穩定，粘結物脫落，渣皮逐步形成，形成新爐型階段。

4.1  3月12日無計劃檢修，降料面送風后，粘結物大幅脫落，高爐利用原燃料有改善時機，全面恢復爐型，至3月28日爐型基本恢復正常。期間壁體溫度變化見下圖。

4.2  對應水溫差、煤氣變化

由上圖7、8可見，爐型恢復過程階段性有爐墻粘結現象，高爐采取強化措施，提高煤氣量、上部料制調整避免爐墻再次結厚，28日后爐型基本恢復正常，上部壁體溫度保持較高水平且整體穩定，下部銅冷卻壁保持相對活躍。期間參數變化情況見下圖。

12-20日27個風口生產（堵20#風口），3月21日20#風口捅開后，料速與風氧匹配較差，高爐順行變差，壓差升高，22日5:00懸料調壓，伴隨壁體溫度又一次大幅波動。

由上圖可見，高爐主要指標強化幅度較大，日產由4500t提高至5050t水平，焦比由420kg/t降至330kg/t水平，煤比由50kg/t提高至125kpa水平。基本恢復正常水平。

4.3期間料制調整。

適應壁溫度變化，避免爐墻結厚為目的進行調整，28日后調整逐步向爐況難行前的正常料制靠攏，詳見下表。

經過一段時間高爐強化措施的執行，料制的適應性調整，高爐爐型恢復接近正常，3月底壁體溫度見下圖。

5  10月初高爐爐況波動過程

10月1-4日爐況基本順行，5日開始配吃西區回取燒結礦20%下來后，爐況開始難行，白班后期，壓差急劇升高，高爐減風停氧，停煤減風溫，局面不利。后受環保影響，原料供應不足，于6日計劃休風85h。9日18：30送風后，爐況恢復困難，12日出現氣流不穩，13日出現懸料，白班后期變全焦550kg/t，夜班回取料加到100%，操作難度繼續增加，14日出氣流，風氧萎縮，爐溫難控。夜班改燒結礦為三燒直過料。15日煤氣流向好，焦比550降到480，16日持續降焦比到450，17日再次出現懸料，18日更是頻繁懸料，焦比猛增至585，爐況處于連續崩、懸料狀態。

 18日中班開始全三燒料，吸取年初經驗，料制中心焦角度18°提到30°。19日，12：30壁體沾結物開始大面積脫落，水溫差最高達到7.2℃，后氣流趨穩，20日后爐況向好并順行，料制恢復中心焦角度18°，風量恢復至4050，氧控制在2k以下，并維持到月底檢修。其中27號計劃檢修16小時，恢復爐況順利。

6  爐況波動分析

6.1  高爐對布料制度調整作用預期過高。

適當開放的中心氣流有利于增強有害元素的排出效果，尤其有利于鋅的排出[2]。本次料制調整分為三個階段，第一階段是中心焦角10.8°，高爐順行，部分干焦，指標改善。第二個階段是中心焦角10.8°，爐況不順，更換濕焦和搗鼓焦。第三個階段是中心焦角20°，勉強順行，自產濕焦+落地石礦焦，指標優化困難。

分析認為：a、一是，料制調整期間，高爐對邊緣氣流分配關注不夠，過分的強調了中心氣流作用,中心達到過800℃；b、二是，焦炭品種改變時，沒有意識到濕焦布到中心對氣流分布的影響，導致高爐煤氣利用率過低、頂溫不可控、水溫差過低、壁體溫度長期偏死、壓差升高的表現，未引起重視；c、過分強調料制的作用，原燃料變差后，高爐退守不到位。

6.2  高爐缺乏系統有效的爐況評價體系，爐況失常前未采取有效措施。

爐況失常前，高爐表現已不正常，爐況表現壓差急劇升高，由140kpa升高至155kpa,壁體溫度分叉嚴重，抗干擾性下降，受取消限產影響，高爐又被迫上冶強、提產量，而焦炭緊張，全配落地焦，吃高鋅球團，進而導致高爐爐況失常。因此，高爐應建立完善的高爐爐況評價體系（包括原、燃料條件、高爐基本參數情況、產量等指標），對高爐進行長周期監控，綜合評價高爐順行狀態，當原燃料變差或爐況變化時，能及時發現問題，及時解決問題，在短時間問題不能解決或改善時，要求高爐及時退守到位，避免爐況波動，造成更大損失。

6.3  兩次爐況調整共損壞冷卻壁19根，給高爐后期生產和指標改進帶來巨大困難。

7  結語

（1）兩次爐況波動，根本原因是高爐對高堿、高鋅鐵料的巨大危害的認識、應對不夠，并且都伴隨著焦炭質量的變差，延長了高爐的恢復時間。

（2）由于頻繁的環保響應，高爐休復風多，焦化結焦時間頻繁變化，燒結由于脫硫劑影響反復停機，配低質料，公司生產平衡被打破，高爐承受打破生產平衡的惡果。

（3）通過布料制度優化，解決高堿、高鋅料引起的爐況波動，收效甚微，但通過中心加焦和適當發展邊緣氣流，提高爐頂溫度，有利于高爐排鋅、排堿。

（4）有害元素引起的爐況波動，損失十分巨大，威脅高爐長壽，因此，有害元素的控制還是應當從源頭抓起，嚴格控制高爐入爐料的堿負荷和鋅負荷。

（5）樹立高爐短期穩定不算穩定，高爐一代爐役的穩定順行才算穩定的思想，建立高爐原燃料質量跟蹤系統，原燃料變差時，及時退守，避免更大的損失。

8  參考文獻

[1] 高峰，張永忠.寶鋼1號高爐爐墻結厚的處理[J].煉鐵，2017,36（5）：15-18.

[2] 陳艷波，張賀順，鄭朋超等.首鋼京唐高爐堿金屬的危害及應對措施[J].煉鐵，2017,36（3）：37-39.