楊蕓

（中冶賽迪工程技術股份有限公司）

摘  要  為研究高爐爐況變化情況以及其影響因素，針對1780m3高爐的爐況波動進行分析，并從原燃料條件、操作制度、出鐵管理等方面，對引起爐況波動的影響因素進行了研究。通過分析，得到了爐況波動變化規律及其影響因素，并針對性地提出了改善爐況的措施。

關鍵詞  高爐爐況  操作制度  原燃料  出鐵管理

1  引言

爐況的穩定發展是實現高爐高效低耗的基礎，然而不少高爐在實際生產中，往往難以準確評估造成爐況波動的原因，從而失去了調整爐況的最佳時期，造成不必要的損失[1-2]。因此在日常高爐生產管理中，需要實時跟蹤和掌握爐況的波動情況，并且能根據各種因素的變化及時發現造成爐況波動的原因，進而有針對性的加以解決。

根據某1780m3高爐（以下簡稱A高爐）近兩年的生產實踐，探討在爐況出現波動情況下，如何全面分析各種影響因素，從而從根本上尋找出爐況的波動原因，為穩定生產提供科學的決策。

2  爐況波動判斷

2.1  經濟指標

一般情況下，如果爐況出現波動，首先反映在經濟指標，如產量、焦比、煤比、燃料比等，即產量出現下降，燃料消耗增加，圖1和圖2分別為A高爐的產量和燃料消耗變化情況。

可以看出，產量自2013年9月份以來明顯下降，2014年7月份后有所回升，但一直存在波動。而燃料消耗也和產量的變化規律相似，當產量回升時，燃料比下降。煤比也能及時的反映出爐況的變化，當爐況不好時，一般煤比也會下降。

2.2  生產指標

生產指標主要是與高爐運行狀態緊密相關的氣流分布、透氣性、煤氣利用率等參數，這些參數能宏觀地表征出高爐內部的反應情況，為高爐生產提供監控手段。

由于A高爐沒有十字測溫，因此觀察氣流分布情況以頂溫和爐喉溫度分別代表中心氣流和邊緣氣流的波動（見圖3)。頂溫波動較大，從爐況較好時的不到150℃增加到超過250℃，2014年7月有所回落，但一直處于高位運行，說明氣流總體較旺。邊緣爐喉溫度近期也出現升高的情況，表明邊緣有所發展。

全壓差變化見圖4,作為近2000m3的高爐，全壓差基本在180kPa以上，整體壓差偏高。說明高爐透氣性較差，同時也表明高爐氣流分布不太穩定。

3  影響爐況波動的因素分析

影響爐況波動的因素很多，但歸納起來主要有設備問題、原料條件變化、高爐操作制度的變化、出鐵制度變化等[3],由于近兩年來A高爐沒有發生相關設備問題，因此以下就從原料、操作、出鐵等這幾方面對引起高爐爐況波動的原因進行全面分析。

3.1  原料變化的影響

3.1.1  爐料結構

熟料率自2015年4月份后有所降低，但整體基本保持在90%左右，見圖5。從入爐品位看，從51%持續增加到55%,說明入爐原料條件逐漸變好，見圖6。

3.1.2  燒結礦

由于A高爐爐料結構中主要以燒結礦為主，因此重點分析燒結礦的性能變化情況。

燒結礦品位持續提高，這直接影響入爐品位的提升。但燒結礦的堿度卻有所下降，具體見圖7。堿度的下降易引起燒結礦強度的降低，這對爐內透氣性產生不利影響。

3.1.3  焦炭

焦炭的指標主要觀察灰分、S、粒度、冷強度、熱強度等性能的變化情況。通過全面梳理焦炭指標，發現灰分和熱強度變化較大。灰分變化見圖8,波動基本在13%~14%之間，但數值偏大，這對爐況的穩定不利。

焦炭熱強度見圖9,可以看出，從指標數值上，CRI基本在27%以上波動，CSR多數小于62%,且兩者的波動較大，指標控制不太穩定。這說明A高爐在焦炭指標的控制方面還需進一步優化提升，以避免影響爐況的進一步波動。

3.2  高爐操作的影響

高爐操作主要以傳統的四大制度作為分析思路[4],從這幾個操作制度的變化情況中尋找影響規律。

3.2.1 布料制度的影響

布料制度在爐況較好時的2013年9月份，基本表現為礦焦同角，且適當的壓邊。而后續幾經調整，從2015年的幾個料制看，出現了一些變化，如最外角縮小、礦角比焦角小，這種調整增加了邊緣活躍度。

布料制度對氣流的影響比較直接，從熱負荷變化情況可以看出，放邊的布料制度引起了邊緣的大幅活躍，熱負荷波動增加了近一倍，達到9萬MJ/h,近一個月來略有下降，但依然處于8萬MJ/h的高位。邊緣波動極易影響爐身中下部冷卻壁的安全，這從該高爐的冷卻壁水管損壞加劇可以得到印證。

3.2.2 送風制度的影響

送風制度的核心是控制好適宜的鼓風動能和理論燃燒溫度，使爐缸工作狀態均勻，熱量充沛穩定。從A高爐的鼓風動能變化（見圖11)可以看出，其經歷了由下降到升高的過程，但近期鼓風動能又有所下降，易出現波動，這對爐缸活躍狀態將產生不利影響。

理論燃燒溫度（見圖12)2014年7月以來，下降了近100℃，這對爐缸熱狀態的穩定有較大的影響，分析其變化的原因，主要受煤比與富氧匹配性不好的影響，當2014年7月后煤比開始提高的情況下，富氧率卻一直未能增加，由此導致了理論燃燒溫度的下降。

3.2.3  熱制度的影響

熱制度是保證高爐順行的前提，從A高爐的鐵水溫度及爐溫變化可以看出，其爐熱狀態整體是在向熱，鐵水溫度升高了約30℃，爐溫則從0.1%左右提高到0.3%左右，這對高爐的爐況恢復具有積極作用（見圖13、14)。

3.2.4  造渣制度的影響

爐渣堿度波動較大，2015年4月份后控制在1.2左右，堿度升高對于爐缸熱穩定性有促進作用，見圖15。此外從爐渣脫硫系數變化可以看到，Ls呈上升趨勢，見圖6,表明爐渣脫硫能力有所提升，這對鐵水質量的控制有積極作用。

3.2.5 上下部調劑的匹配性分析

從操作制度變化結果分析，爐熱和造渣制度均對爐況的好轉有著積極作用，主要是提高了爐缸的熱狀態，且提高了鐵水的質量，但以布料和送風為主的上下部調劑手段則顯示出還不適應爐況的波動。為此，對上下部調劑的配合程度做進一步分析。

上下部調劑是否匹配，可以從壓量關系是否協調、風量與透氣性的關系等方面進行分析。A高爐壓量關系見圖17,壓量關系匹配性越好，兩參數之間的線性關系就越高，但觀察A高爐的壓量關系，發現其線性關系不佳，散點較多，因此表明A高爐的壓量調整方面還有改善空間。

風量與透氣性的關系見圖18,由于全壓差不能全面反映高爐透氣性的變化，因此透氣性的表征引入了“風量/全壓差”[5],從曲線變化可以看出，當風量大于3400m3/min時，其透氣性才會最佳，且保持穩定，因此A高爐應努力使風量提升至3400m3/min左右的水平，這樣才能為爐況恢復提供基礎。

3.3 出鐵管理的影響

穩定的出鐵有利于爐況的平穩發展和爐缸的安全長壽，因此分析出鐵情況的變化對于尋找爐況波動的原因至關重要。

3.3.1  出鐵偏析情況分析

為觀察A高爐東、西兩個鐵口出鐵偏析情況，統計了兩個鐵口4000個鐵次的出鐵重量，見圖19,總體而言，東西鐵口出鐵比率分配比較平衡，沒有出現長期單鐵口出鐵的情況，出鐵偏析情況較少。

3.3.2  爐缸殘余鐵量分析

對上述4000個鐵次每次出鐵的實際重量以及理論重量進行統計和計算，兩者相減得到每個鐵次爐缸的理論殘鐵量。在2015年3月以前，殘鐵量基本保持正常的上下波動情況，但從2015年05月08日以來，爐缸殘余鐵量明顯增加，見圖20,這說明爐缸可能出現堆積情況，結合上文中鼓風動能的難以提高的現象，綜合分析爐缸堆積的可能性較大。

4  結果討論

分析了A高爐的爐況波動情況，并從原料、操作、出鐵等方面對影響爐況波動的原因進行了系統的分析，得到A高爐爐況波動的原因主要在于焦炭質量的波動、上下部操作的不匹配性、以及爐缸有堆積，并提出了針對性的解決措施，具體結論如下：

(1)入爐原料條件整體向好，對爐況恢復打下了良好的基礎，但需注意解決燒結礦堿度下降造成的強度降低的問題。

(2)焦炭質量控制不佳，尤其灰分和熱強度還需進一步提升，需要加強焦炭生產控制，為爐況恢復創造有利條件。

(3)熱制度和造渣制度控制較好，對穩定爐缸熱狀態有積極作用，但上下部調劑匹配性不佳，壓量關系還有待改善，此外還需注重全風操作，控制好透氣性。

(4)從鼓風動能以及爐缸殘余鐵量的變化趨勢，可以判斷爐缸有一定的堆積，因此爐況恢復還需重點考慮如何有效解決爐缸堆積問題。

5  參考文獻

[1] 王建民，馬金芳，馬國梁.遷鋼1號高爐爐況失常恢復實踐[J].煉鐵，2013,(5):35-37.

[2] 張慶喜，劉超志.武鋼5號高爐爐況失常的分析與處理[J].煉鐵.2006(01):40-45.

[3] 張賀順，馬洪斌.首鋼調整高爐煤氣分布的生產實踐[J].鞍鋼技術，2010,(2):43-47.

[4] 周傳典，高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，2009,313-358.

[5] 項鐘庸，王餒留.高爐設計一煉鐵工藝設計理論與實踐[M].北京：冶金工業出版社，2009,164-165.