李  楊  王德軍  趙  晗  高哲龍  宋小龍

（通鋼煉鐵事業部）

摘  要  優化通鋼新2號高爐熱風爐燒爐制度，對送風系統薄弱點進行在線監控，對溫度高的部位，實施管道開孔灌漿杜絕串風，摸索高風溫冶煉規律，保證高爐長期穩定順行，能接受高風溫冶煉，使新2高爐風溫達到國內先進水平，最終實現低燃料比冶煉。

關鍵詞  優化燒爐制度  加強設備維護  提高風溫  降低燃料比  

通鋼公司煉鐵事業部新2號高爐工程于2011年4月25日開工建設， 2015年7月12日正式投產，7月13日順利出鐵。投產后，熱風爐安全運行，熱風溫度穩步提升，到2016年風溫突破1250℃，達到國內先進水平，為改善技術指標、降低生產成本起到積極的推動作用。

1  工藝概況

通鋼新2號高爐設計有效爐容2680m3，高爐配有三座頂燃式熱風爐，設計3個鐵口，30個風口。高爐使用的新技術新工藝有：爐底采用大塊碳磚加陶瓷墊技術、爐缸采用大塊碳磚及鐵口區碳磚加厚設計、爐底爐缸侵蝕預報監測技術、首鋼高效旋流擴散頂燃式熱風爐、燒結礦分級入爐及焦丁回收技術、首鋼并罐無料鐘爐頂設備、聯合軟水密閉循環系統、明特法+底濾池渣處理設施（沖渣水冬季供廠區采暖余熱利用）、全干法煤氣除塵+“TRT”發電裝置、爐頂煤氣上升管球節點技術等。

2  熱風爐設計參數和主要技術特點

2.1  主要設計參數

新2號高爐設計上配置三座高效旋流擴散式頂燃式熱風爐，采用一列式布置。燃料采用低熱值的高爐煤氣，采用空、煤氣雙預熱，熱風爐采用新型19孔格子磚，采用系統的無過熱低應力管系等技術配置，確保熱風爐單燒高爐煤氣可為高爐提供1280℃風溫。新2號高爐熱風爐和預熱爐設計參數見表2。

2.2  空、煤氣雙預熱

在高爐生產鐵水的過程中熱風爐燒爐會產生大量富有熱量的煙氣，其溫度高達300℃以上。為減少熱量的排放，設計著通常會在煙氣管道上安裝余熱回收裝置[1]。由于高爐煤氣熱值很低，不預熱的情況下其理論燃燒溫度只有1250℃左右。新2號高爐熱風爐工程通過對助燃空氣、高爐煤氣進行預熱的方法提高其理論燃燒溫度，以提高熱風爐的拱頂操作溫度。高爐煤氣采用低溫熱管換熱器通過回收煙氣熱量進行預熱，預熱溫度在180℃。助燃空氣的高溫預熱通過兩座頂燃式預熱爐來實現，設計預熱溫度為600℃。預熱爐具有蓄熱能力大、預熱溫度高的特點，即使在高爐煤氣換熱器檢修時，依然能夠通過提高預熱溫度來滿足熱風爐的操作需要。

由于進入預熱爐的冷空氣溫度較低，因此預熱爐所產生的煙氣溫度為260℃，預熱爐煙氣主要輸送給噴煤干燥煤粉使用。熱風爐產生的煙氣通過換熱器進行預熱回收，煙氣溫度降低至170℃，然后部分與預熱爐煙氣混合送噴煤，其余煙氣經煙囪排放。此空、煤氣雙預熱工藝既滿足了熱風爐高風溫的要求，同時很大程度上利用了熱風爐煙氣的余熱，提高了熱風爐系統的熱效率，減少CO2的排放。新2號高爐熱風爐空、煤氣雙預熱工藝技術流程見圖1。

2.3  無過熱低應力管系設計

近年來，隨著頂燃式熱風爐大量應用，熱風出口問題逐漸暴露出來，多座熱風爐發生鋼殼過熱、砌磚坍塌、管道吹開等事故。無過熱“低熱力”熱風管系的設計理念，就是以“低英里，有序約束，可控位移，合理耐材設計”為原則[2]。低熱力”熱風管系中要重點考慮由于熱風壓力、溫度所帶來的影響。管系的受力、鋼結構的應力、波紋補償器的設置和選型、管道大拉桿的設置、砌筑結構設計等都是需要詳細考慮的問題。

在熱風管道的三岔口、熱風豎管孔口等關鍵部位，采用了組合磚砌筑結構，以保證砌筑結構穩定。膨脹縫部位則采用了異型磚迷宮結構，減少熱風高速沖刷帶來的竄風現象。

管道上設置波紋補償器的主要作用就是能夠吸收管道鋼結構由于受熱膨脹所帶來的位移變化，從而使得熱風支管三岔口、熱風豎管、高爐圍管中心都能相對固定，有利于三岔口組合磚和送風裝置的穩定。熱風總管尾端和熱風豎管的后部都設置了波紋補償器，豎管前后兩段熱風總管都設置了通長的大拉桿，這樣熱風管道就形成了平衡型波紋補償器的結構形式，從而在保證管道固定點穩定的同時，有效減少了鋼結構的受力，有利于管系的穩定。

熱風爐和管系鋼殼采用Q345-C鋼板制作，在孔口部位進行加固處理，與熱風爐爐殼相連的管道鋼殼適當加厚。利用先進的計算手段和分析方法對管道進行優化設計，確保熱風爐管道系統在高溫、高壓、高荷載的工況下，始終維持鋼結構合理的工作溫度、較少的應力集中，顯著提高管道的安全性。

2.4  爐箅子設計  

適當提高熱風爐的煙氣溫度，有利于提高風溫、減少熱風爐外形尺寸。高爐煙氣中的熱量通過換熱器進行回收，可以使熱風爐熱效率進一步的提高。理論上熱風爐燃燒煙氣最高溫度由400℃上升至450℃，風溫提高31℃。

熱風爐煙氣最高溫度受到爐箅子承受能力的制約。在設計中熱風爐和預熱爐的爐箅子均采用耐熱球墨鑄鐵RQTSi4Mo鑄造而成，能夠長期承受450℃的最高煙氣溫度，在事故狀態下可以承受600℃的沖擊溫度。由于進入預熱爐的冷助燃空氣溫度只有25℃，因此預熱爐爐箅子比熱風爐爐箅子要承受更大的溫度沖擊。為了保證系統安全，預熱爐的煙氣最高溫度設定在400℃，以降低爐箅子在受到熱震時的內應力。 

3  提高風溫措施的實施

3.1  強化送風系統的管理 

通鋼新2號高爐開爐以來，送風系統的安全性一直是制約著高爐使用高風溫的主要因素，通過對熱風爐區域和風口區域進行有計劃的處理和改造，風溫水平從初期的1180℃增加到目前的1255℃，創造全國一流的水平。主要措施有：一是逐步對熱風爐區域的熱風總管、熱風豎管等高溫部位進行灌漿處理，消除高溫隱患。從開爐初期到生產后4個月，熱風爐熱風支管波紋補償器附近、熱風豎管靠混風管道接口處鋼殼溫度一度超過150℃。利用計劃檢修的機會，共分4次進行灌漿處理，新開灌漿孔31個，使用灌漿料20t，目前整個熱風管系穩定運行，鋼殼溫度均≤100℃，為提高風溫創造了前提條件；二是在正常生產情況下對熱風爐和風口區域管道的高溫區域進行氮氣吹掃冷卻處理，確保安全生產；三是要求送風系統直吹管設備供應廠家提高設備質量，并逐步更換掉質量稍差的直吹管，以保證風溫提高后高爐安全生產。

3.2  加強熱風爐設備點檢

在熱風爐崗位中推行“主動維護”的設備管理新理念。從開爐伊始，詳細規定了點檢路線、點檢位置、點檢要點等三要素并強化落實。開爐至今，共發現熱風管系高溫、閥門潤滑不夠、閥門鏈條老化等各種設備隱患四十多項，全部在線和休風狀態下得到了有效處理，沒有發生影響高爐運行和風溫的現象。“主動維護”重點強調的是在設備開始失效（材料磨損和性能下降）之前采取的維護活動，其實質在于“護”，而不在于“修”。通過“主動維護”管理模式的推進，營造了全員參與設備管理、積極查找隱患、及時治理缺陷、確保設備平穩運行的濃烈氛圍，為高爐持續穩步提升風溫水平提供了有力保障。

3.3  降低拱頂溫度、增加換爐次數

在設計中熱風爐和預熱爐的拱頂溫度為1450℃和1350℃，但近年來國內頂燃式熱風爐相繼出現拱頂燒塌的問題。為保證熱風爐的使用壽命，新2號高爐熱風爐在實際運行過程中，嚴格控制拱頂溫度的上限值。開爐至今，熱風爐拱頂溫度上限控制在1350℃，預熱爐拱頂溫度上限控制在1250℃。控制拱頂溫度后，為不影響風溫的提升，進一步縮小拱頂溫度和熱風溫度的差值，每班的換爐次數由6次增加到7次。目前拱頂溫度和熱風溫度的差值基本在100℃以下，后續風溫仍有提升空間。

3.4  摸索高風溫冶煉規律保持高爐長期穩定順行，高爐接受風溫

為在生產中使用好風溫，高爐不斷為高風溫的使用創造條件。通過優化裝料制度探索合理的煤氣流分布、嚴抓入爐料篩分管理、改進高爐煤粉噴吹、探索合理的理論燃燒制度、采用零間隔出鐵、規范高爐工長操作、減少風溫波動和浪費等措施，為穩步提升高爐風溫水平創造了良好的條件。

通鋼新2號高爐從2014年7月投產，到2016年12月，高爐一直處于長期穩定順行狀態，主要經濟指標處于國內較好水平。

4  結語

2015年風溫完成1239℃，較2014年風溫提高21℃，風溫每提高100℃，降低燃料比2.5%，2015年新2號爐燃料比完成546.15kg/t，每立方米高爐煤氣0.07元/立，噸鐵燃料成本968.12元/t，2015年產量為211.86 萬噸。

燃料比降低增加效益：546.15*（21/100*2.5%）*968.12/1000*211.86=588.09萬元

提高風溫多消耗高爐煤氣增加成本：（788.30-785.52）*211.86*0.07=41.23萬元

2015年較2014年創效：588.09-41.23=546.86萬元