卞衛新

(陜西鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司)

摘  要  布料矩陣是調整高爐料制的重要手段。漢鋼1號高爐通過不斷探索研究高爐布料矩陣，理論與實際相結合，制定出適合目前外圍條件的裝料制度，保證了高爐爐況順行，進而取得了技術經濟指標的提升。

關鍵詞  布料矩陣；料流軌跡；煤氣利用率；高爐經濟指標

1  引言

裝料制度是高爐四大基本操作制度之一。裝料制度目的是根據爐頂設備的特點和原燃料的物理性能，通過調整爐料在爐喉的分布狀態與上升煤氣流達到有效的配合，以實現最大限度的利用煤氣熱能和化學能（表1)。通過裝料制度的調整，可以保持合理的操作爐型，使高爐獲得高產、優質、低耗、長壽。而高爐布料矩陣的調整是調整裝料制度的重要手段，通過對布料矩陣的研究，可以科學的分析布料規律，應用布料方程計算出料流軌跡，達到最合理的裝料制度[1]。

2  漢鋼1號高爐爐頂設備參數

漢鋼1號高爐有效容積設計為1080m3,采用串罐式無鐘爐頂系統，上料系統所有閥門全液壓推動，設有自動、現場手動兩種操作模式，以時間、料罐料位兩種控制料流閥工作。

3  布料矩陣相關計算

3.1  布料軌跡理論計算

為科學研究布料，先根據理論計算出布料軌跡，再與實踐相結合，探索最合理的布料矩陣。爐喉面積等分。根據等面積同心圓的原理，將爐喉斷面11等分。

爐喉總面積S:

S=π（D/2）2=28.274m2    （1）

式中：D-1號高爐爐喉直徑，取6m。

每等分環的面積S1:

S1=S/11-2.57m2         (2)

由此可計算出每環的半徑及到中心的距離（表2),得出各環中心的位置。

3.2  布料方程

料在溜槽末端的速度

爐料離開溜槽末端，在爐喉斷面的投影：

爐料落在爐喉斷面后，距高爐中心的實際距離，即爐料在爐喉內的具體位置：

式中：a-布料溜槽角；lo-溜槽長度，取2.5m;w

-溜槽轉速，取0.125r/s;e-溜槽傾動距，取0.5m;h

-料線距溜槽垂直底部高度，h=h1+h2;h1-操作料線高度，取1.3m;h2-溜槽垂直底部到料線零點的距離，取1m;M-摩擦系數，焦炭摩擦系數取0.3,礦石摩擦系數取0.53;g-重力加速度，取0.98m/s2。

根據劉云彩布料方程[2],計算可出1號高爐的料流軌跡，再根據表2核對實際a角料流落點，便于結合實際做調整優化（表3)。

4  布料矩陣優化實踐

在以前的操作中，1號高爐強調發展中心氣流，中心無礦區過大。雖然形成了較強的中心氣流，但不穩定，并且煤氣利用不佳，造成燃料比升高。1號高爐從12月初配合送風制度開始不斷調整布料矩陣（表4)。

4.1  第一階段

由于1號高爐設計爐腹角偏大，邊緣煤氣流容易發展。由表3和表4可看出，調整之前，高爐布礦時最外檔堆角離爐喉鋼磚有25.3cm距離，距離偏大，對邊緣氣流的抑制不佳，生產中時常出現邊緣某個方向氣流過強。1號高爐通過不斷摸索實踐，計劃將礦焦檔位同時向外推一檔（距爐喉鋼磚距離縮小至11.6cm),使邊緣爐料形成一定寬度的平臺。

這樣適當加重邊緣，既可減少邊緣煤氣對爐墻的破壞作用，有利于高爐長壽，又可改善煤氣分布，提高煤氣利用率[3]。

12月初開始調整，將礦焦向外沿推一檔，疏導中心氣流，同時抑制邊沿氣流的發展。此階段爐況無較大波動，但風量較之前減少，煤氣利用稍有改善。

4.2  第二階段

12月12日，取消焦炭次中心環。原本計劃逐步減少中心焦比例，但由于此階段原燃料條件出現惡化，爐況順行不佳。主要表現出：憋壓、風量不穩、崩料，為保證高爐順行，中心焦比例加大。實踐中，往往出現不可預料的情況發生（如原燃料成分波動，外圍設備影響等）,在這種情況下，首先應保證爐況順行。

4.3  第三階段

12月15日-22日，開始逐步減少中心焦炭。

通過第二階段的調整，形成了較強的中心煤氣流，且原燃料條件好轉，于是逐步將中心焦減少至3環。

此階段爐況順行較好，從十字測溫曲線看出（圖1),中心氣流穩定維持在400℃。此階段爐溫表現出自動上行，綜合負荷多次增加。

4.4  第四階段

12月25日之后，每日通過對煤氣流變化觀察，對布料矩陣進行微調，高爐各項經濟指標不斷上升(圖2、圖3)。

5  調整布料矩陣效果分析

漢鋼1號高爐長期使用的是一級焦配加二級焦。因為焦炭質量差且成分波動大，所以煤氣利用率一直偏低。

通過高爐布料矩陣的不斷優化，1號高爐煤氣分布更趨于合理，煤氣利用率穩固提高（圖4)。爐喉紅外監控顯示中心高溫區域明顯減小，形成穩定、較強的中心氣流。從十字測溫上看，邊緣氣流得到合理抑制，中心氣流穩定；從爐身溫度曲線上看，爐身溫度波動小，操作爐型日趨合理。

在現有的原燃料條件下，1號通過對高爐布料矩陣的研究和實踐，高爐的各項經濟指標在不斷提升（表5)。

6  結語

(1)優化布料矩陣，調整裝料制度，必須理論與實踐相結合，通過計算及實踐總結，結合自身的特點進行實踐操作。

(2)布料矩陣的調整，對高爐指標的提高有一定的局限性，其中受原燃料影響較大。漢鋼1號高爐由于長期使用二級焦炭，因此從實踐的結果來看，對煤氣利用率提升效果有限，今后還需在其他方面做工作。

(3)在原料成分、外圍條件發生變化時，應視情況調整布料矩陣及裝料制度，切不可盲目追求指標。漢鋼1號高爐在調整時，受原燃料變化影響，及時改變應對策略，爐況未受影響。

(4)布料矩陣的優化必須堅持發展中心、兼顧邊沿的指導思想，促進高爐的順行和穩定。

(5)漢鋼1號高爐在布料矩陣的探索與實踐中，取得了一定的成績，下一步應結合自身原燃料特點，繼續不斷優化操作，提升各項指標。

7  參考文獻

[1] 張福.本鋼7號高爐布料矩陣的研究及應用[J].金屬世界，2011(06):10-15.

[2] 劉云彩.高爐布料規律[M].北京：冶金工業出版社，1984:22-26.

[3] 劉云彩.高爐布料與煤氣分布[J].煉鐵，2011,30(02):19-21.