摘  要  2017年10月以來宣鋼2#高爐熱風爐持續惡化，雙預熱退出熱風爐系統，送風溫度大幅下降，本文分析了熱風溫度下降的原因。在低風溫條件下，研究高爐操作制度，優化送風參數，調整上部裝料制度，實現了高爐穩定順行，指標優化。

關鍵詞  高爐  熱風爐  低風溫  操作制度研究

1  前言

河鋼集團宣鋼公司2#2500m3高爐自2010年9月建成投產，配備使用3座改進型高溫內燃式熱風爐，預留第四座熱風爐位置，使用單一高爐煤氣作為燃燒介質，19孔高效格子磚，配置高溫板式預熱器。熱風爐采用雙預熱裝置，設置高溫煙氣+高溫燃燒爐+板式空氣、煤氣雙預熱裝置。高爐煤氣利用熱風爐廢煙氣，通過板式換熱器預熱到180～200℃；助燃空氣利用熱風爐廢煙氣和燃燒爐產生的高溫煙氣，通過板式換熱器預熱到450～500℃，達到高風溫要求的拱頂溫度。熱風爐球頂溫度1400℃，煙道溫度<350℃，高爐煤氣壓力＞7kPa，凈高爐煤氣含塵量質量標準≯10mg/m3，助燃空氣壓力＞7kPa，確保在燃燒全高爐煤氣的條件下實現1250℃高風溫的目標。熱風爐結構特點是懸鏈線形拱頂，“眼睛”型燃燒室，采用組合磚及高溫耐磨剛玉澆注料結構自立式隔墻，內襯設置合理的滑動結構和膨脹結構，矩型陶瓷燃燒器。熱風爐主要技術參數見表1。

2  熱風爐風溫下降原因分析

2#高爐開爐后，熱風爐初期使用煤氣量單爐在100000 Nm3/h ~120000Nm3/h，空氣量90000 Nm3/h左右，在煤氣壓力定8Kpa時煤氣調節閥全開，熱風爐能夠提供較高的風溫。2016年6月公司轉爐煤氣有富余量，考慮全公司煤氣平衡，減少煤氣放散，2#高爐熱風爐開始配加轉爐煤氣10000Nm3/h左右。配加轉爐煤氣后，風溫呈下降趨勢，此時風溫1060℃~1100℃，基本上能滿足高爐生產要求，2017年9月份后，熱風溫度顯著下降，冬季時風溫只有950℃~1000℃，對高爐操作影響較大。開爐后熱風溫度見表1。

分析熱風溫度下降的原因：

（1）2017年10月熱風爐因煤氣換熱器因換熱板之間積滿灰塵、腐蝕，換熱效率下降，不能正常工作，退出熱風爐系統后，熱風溫度熱風溫度呈下降趨勢。造成換熱器積灰、腐蝕的原因是轉爐煤氣含塵較高，轉爐煤氣回收標準是含塵≤30mg/m3，遠遠高于高爐煤氣低于10mg/m3的標準。換熱器損壞情況見圖1。

（2）轉爐煤氣熱值偏低，不穩定，階段性不能配加燒爐。轉爐煤氣熱值見圖2。

（3）熱風爐工況表現為不接受大煤氣量燒爐，超過一定量后，助燃風量會自動降低，拱頂溫度升高塊，煙道溫度上升慢，送風壓差升高，由原來在冷熱壓壓差10kPa升高至15kPa，熱風爐不接受煤氣量。3座熱風爐主要操作參數見表3、表4。結合煤氣含塵情況，由此判斷熱風爐格子磚出現渣化現象，格孔堵塞。

（4）冬季生產期間，煤氣用戶、用量增加，熱風爐燒爐用的高爐煤氣壓力降低，流量下降，熱風爐不能正常燒爐，影響熱風溫度的供給。

為提高熱風溫度，高爐煤氣壓力提高至11kPa~17kPa，轉爐煤氣壓力高于高爐煤氣2 kPa -5 kPa，冬季期間鏈篦機-回轉窯停一條生產線，2018年4月雙預熱改為管式換熱器并投入使用，盡力提高風溫。

3  低風溫對高爐操作的影響

高風溫操作是現代高爐生產的突出特點之一，是高爐降低成本、增加產量的保證[1]。提高熱風溫度是高爐進行強化冶煉的重要手段之一，提高風溫能降低高爐軟融帶高度，擴大間接還原區，降低高爐壓差，提高煤氣利用率，降低高爐燃耗。提高風溫后，爐缸溫度升高，渣鐵物理熱充沛，提高風溫與噴吹技術相結合，相得益彰，相互促進，而且還是提高煤粉置換比的重要手段之一[2]。經驗表明，熱風溫度每提高100℃可降低焦比4%~ 7%，增產3% ~5%。熱風溫度在高爐內能100%的利用。

但是如果對高爐操作影響很大。風溫降低后，軟融帶位置升高，高爐能耗升高，產量下降。低風溫冶煉會造成風速、鼓風動能大幅度降低；低風溫時邊緣氣流易發展，由于爐腹煤氣量不足，會造成中心氣流不足，風口前的理論燃燒溫度下降，爐缸熱量降低[3]。

4  低風溫條件下高爐操作制度研究

熱風爐風溫降低后，短期內難以提高。從低風溫對高爐的影響出發，研究、調整高爐送風制度，合理上下部制度調整，應對低低風溫對高爐生產的影響。

4.1  加長風口長度，縮小風口面積

風溫能提高鼓風動能，風溫低則鼓風動能下降。2017年11月29日為提高鼓風動能，縮小風口面積，風口面積由0.3321m2縮小至0.3248m2，在保持風量不變或略有增加的情況下，鼓風動能達到了11000kg/m?s-12000 kg/m?s。2017年12月至2018年3月鼓風動能趨勢見圖3：

風溫降低后，高爐風速、鼓風動能隨之降低，風口燃燒帶縮短，促使高爐邊緣煤氣流發展，中心氣流減弱。為此，增加風口長度，風口長度由L585mm加長至L615mm，2017年11月29日使用10個長風口，2018年4月19日再次使用18個長風口，使風口前回旋區深度向爐缸中心延伸，有利于發展中心氣流。

按照有關文獻資料介紹，風口回旋區的長度和鼓風動能噴吹燃料比、風口數存在一定的關系，其經驗公式為為[4]：

D=0.88+0.0029E-0.176M/n

式中：D——風口回旋區長度，m

E——鼓風動能，kJ/s

M——煤比，kg/t

n——風口數量，個

風口回旋區高度的經驗公式為[4]：

H=70.865（ /9.8 ）-0.404/D0.286

式中：H——回旋區高爐，m

V——風速，m/s

 ——裝入焦炭平均粒度，m

D——風口回旋區長度，m

按照上述經驗公式計算，宣鋼2#高爐回旋區長度1.10m~1.15m之間，回旋區高度0.7m左右。按照文獻資料[5]，2#高爐回旋區截面積占爐缸面積的40.45%，處于合理范圍內。

4.2  風口前理論燃燒溫度控制研究

適宜的理論燃燒溫度應能滿足高爐正常冶煉所需的爐缸溫度和熱量。風溫的下降，造成了風口前理論燃燒溫度的降低，爐況表現出渣鐵熱量不足[6]。每100℃風溫影響風口前理論燃燒溫度約80℃，2#高爐風溫下降了約100℃~120℃，風口前理論燃燒溫度下降80℃~100℃。為補償風口前理論燃燒溫度的下降，富氧率由3.8%提高至4.5%，可以提高風口前理論燃燒溫度25℃~32℃，減緩風口前理論燃燒溫度的下降幅度。目前風口前理論燃燒溫度2200℃~2280℃，同時限制煤比的增加，達到了大型高爐正常冶煉的下限要求[7]，對高爐操作影響降低至最低限度。富氧率的增加還能提高煤粉的置換比，減少未燃煤粉對高爐的影響。富氧率的增加能縮短風口前回旋區的長度，可以長風口補償其缺陷。風口前的理論燃燒溫度見圖4。

4.3  熱制度、造渣制度的研究

由于風口前理論燃燒溫度和鼓風動能下降，爐缸熱量將會降低，影響初始氣流的分布，進而影響高爐穩定順行[8]。因此為保證充沛的爐缸溫度和穩定的初始煤氣流, 爐溫控制由0.20%-0.40%提高至0.25%-0.45%，并按照中上限控制，鐵水溫度按照1500℃~1510℃控制，嚴禁低爐溫操作。生鐵[Si]、鐵水溫度見圖5。

4.4  上部裝料制度研究

合理的裝料制度既能保證順行，又能保證煤氣的有效利用。隨著風溫下降，邊緣煤氣流發展，為保證一定的中心氣流，上部裝料制度可采用發展中心氣流、保持一定的邊緣氣流的制度，具體可通過擴大漏斗、縮小礦批等方法來放開中心。邊緣氣流不能過分抑制，但也不可過分發展，否則極易造成爐墻粘結，需密切關注爐體溫度和熱負荷的變化情況，及時予以調整。在下部調劑的基礎上，通過不斷的研究、探索，礦批61t~63t，班料速54批~56批，利用較快的料速抑制邊緣，布料矩陣 ，維持較多的中心焦量，保障中心氣流。

4.5  檢查原燃料質量情況

加大原燃料檢查力度，檢查槽下原料篩分情況，減少入爐含粉，發現問題及時協調解決，為高爐順行穩定創造條件。

5  效果

通過不斷的研究、探索，宣鋼2#高爐保持了穩定順行，而且技術經濟指標有所改善，效果良好，見表5：

6  結語

宣鋼2#高爐風溫低，通過調整上下部制度，保證了風口前理論燃燒溫度和鼓風動能在合理范圍內，避免了爐況的波動，保持了爐況穩定順行，并維持了較高的產量、較低的燃耗，為其它情況相似情況的高爐提供了借鑒經驗。

7  參考文獻

[1] 秦偉，陶新婭.熱風爐高風溫操作影響因素分析[J].鞍鋼科技，2009（2）：35-37.

[2] 吳司飛.高風溫技術在新鋼高爐的應用[J].應用科技，2012（21）：69.

[3] 尹憲偉，李曉慧.寧鋼2號高爐低風溫生產實踐[J].山西冶金，2015（4）：78-79.

[4] 賀學兵.酒鋼高爐上下部調劑研究,20.

[5] 劉云彩.高爐生產知識問答.冶金工業出版社，北京，第2版：257.

[6] 孫建設,張紅啟,馬振軍,田遠峰.低風溫條件下提升高爐技術經濟指標的分析與實踐[J]. 技術論壇,2013年(04期):24-25.

[7] 胡先等. 高爐熱風爐操作技術.北京.冶金工業出版社.2008.

[8] 劉斌，李俊輝. 攀鋼二高爐低風溫操作實踐[J].四川冶金，1999（1）：14-16.