柳鋼1#A高爐采用串罐式無料鐘爐頂設計，有效容積為1500m3，共設有22個風口，2個鐵口，配有4座大型頂燃球式熱風爐，采用陶瓷杯爐缸，高爐本體采用三段式銅冷卻壁和爐身鋼冷卻壁的薄壁爐襯技術，全干法除塵等先進技術和設備。由于煤價持續上漲，焦化煤場庫存低、來煤極不均衡、來煤及質量不穩定等，2021年9月，柳鋼焦化自產焦炭質量惡化（如圖1所示），柳鋼煉鐵廠生產高爐同期出現大面積爐況波動，懸料塌料次數大幅度提升，9月全廠高爐懸料24次，如圖2所示，從波動時間來看，2021年9月13日~14日，柳鋼在產高爐的爐況波動最為嚴重，5座高爐均有懸料、塌料情況；從單座高爐來看，1#A高爐整體表現優于其它高爐，出現塌料2爐次，而1#B高爐爐況波動最嚴重，懸料9爐次、塌料1爐次。其它高爐表現分別為：3#高爐懸料5爐次、塌料1爐次，4#高爐懸料2爐次以及5#高爐懸料4爐次。累計出格鐵水18爐次，出格鐵量共計2995.18t。

柳鋼長期采取低成本戰略，因煤價持續上漲，焦化煤場庫存低、來煤極不均衡、來煤及質量不穩定等，各品種煤的配用量也較被動，配合煤G、Y值均未達到控制范圍；骨架煤1級主焦煤進廠量大幅度降低，庫存僅1天左右；2級1/3焦煤、2級主焦煤和2級瘦焦煤庫存5天左右。

2021年9月中旬柳鋼煉鐵廠生產高爐集體出現爐況波動，主要原因是原燃料質量變差，爐內操作調整不及時。首先是焦炭熱強度變差（如圖1所示）；其次是噴吹煤粉質量變差，限電控氧下，富氧量大幅下降導致煤粉燃燒不好；再次是有害元素持續偏高。

從圖1可知，一焦至四焦熱強度整體上均呈現下降趨勢，尤其是二焦和三焦反應后強度下降嚴重，9月中旬焦炭熱強度、機械強度及工業分析結果如下1~表3所示：

9月中旬焦炭熱強度檢測達標率為46.25%，二焦CSR最低為49.57（2號爐檢修期間，二焦分供其他高爐），三焦CSR最低為51.99。（具體見表2和趨勢圖1）。焦炭熱強度是反映焦炭熱態性質的一項焦炭機械強度指標，焦炭高溫性能包括反應性CRI和反應后強度CSR，兩者有較好的相關關系，它表征焦炭在使用環境溫度和氣氛下，受到外力作用時，抵抗破破碎和磨損的能力[1]。

一般情況下，正常使用的冷態強度好的冶金焦，特別是M10指標好的焦炭，其熱轉鼓強度和CO2反應后強度也好[1]。然而，9月中旬全廠焦炭M10達標率兩周分別完成89.29%、63.1%，三焦四焦較差（1#A高爐主要吃三焦四焦焦炭）。（底限要求：一、二焦M10≤6.7%，三、四焦M10≤7.0%）。

焦炭工業分析結果如表3所示，從以上數據看，各焦焦炭成分差異小，其中灰分Ad略高，可劃為二級焦炭；揮發分Vdaf方面，滿足國家標準要求；硫分St.d方面，焦炭含硫相對不高，其中一焦與二焦可以列為一級，三焦與四焦含硫略微上升，屬于二級焦炭中較好的品類。整體上看，三焦與四焦性能相對較差。

噴吹煤進口煤配比降低幅度大，國內好煤配比不穩定。近期噴煤結構：10%進口煤+50%潞安煤+40%混合煤（含5%焦粉），發熱值下降449.63J/g，9月13日進廠的“建工華盈”混合煤發熱值偏低，僅為28923 J/g，可磨性為82。

受限電控產影響，部分制氧機組停機，控氧限產操作（1#A高爐富氧量由10000m3/h減至5000m3/h以下），高爐以焦定產，焦炭供應緊張，控氧下大噴煤操作，煤粉燃燒不充分，未燃煤粉增加，大量固相的未燃煤粉卷入爐渣中，在爐渣中形成非均勻相，從而強烈地影響了爐渣的黏度。高爐軟熔帶透氣透液性變差，渣鐵在滴落帶及爐缸中流動性變差，也是導致此次爐況波動的一個原因。

（1）燒結檢修，燒結礦平衡困難，高爐配用地燒粉末多；

（2）燒結礦平衡困難堿度波動較大；

（3）毛粉品位下降，堿金屬上升。

最近高爐使用高硫煤噴吹，入爐硫負荷增加；焦化煉焦煤供需失衡，多批次焦炭檢測含硫量St.d＞0.9%，St.d最大達到1.01%；塊礦配用2%屯丘礦，也一定程度造成入爐有害元素上升。近期入爐有害元素含量（見表4）。

針對焦炭熱強度惡化、爐內壓量關系緊張、高爐走料變差，高爐及時采取保證穩定順行措施，在批重、焦炭負荷、礦焦料流、布料矩陣等布料制度上做出了調整（見表5），縮小礦批重，減小礦石料流，減輕中心及邊緣的負荷，要求礦石料罐尾料控制在1.3 m ~1.5m，焦炭料罐尾料控制在1.4 m ~1.6m，保證中心布焦量。制度調整后，從爐頂成像儀顯示，中心氣流明顯變大，邊緣氣流也得到了保證（見圖3），穩順得以保證，同時，暢通的中心氣流，也有利于煤氣流排堿。

由于近期入爐S負荷與堿金屬負荷同時升高，易造成爐渣排堿與保證鐵水質量操作上相矛盾。入爐S負荷的上升，為了保證生鐵質量，通常有2種方法，一是保證爐渣堿度，提爐溫；二是維持爐溫，提爐渣堿度。

實行高堿度、低硅冶煉的操作制度在冶煉條件較好的情況下易取得較好的經濟技術指標，但在原燃料條件不好，理化性能變化大，高爐頻頻變料，堿度過高會引起高爐爐渣黏度增大，一旦熱制度遭到破壞，爐渣流動性變差會造成爐況難行。

高爐內約30%堿金屬由煤氣流排出，70%堿金屬由爐渣排出，較高的爐渣堿度，不利于爐渣排堿。高爐本身具有一定的排堿能力，堿金屬在控制范圍內對高爐影響不大，但入爐堿負荷太高，超過了高爐排堿能力，就會形成堿金屬富集，而較高的爐渣堿度，將會降低爐渣排堿能力，在堿負荷偏蓋時，堿金屬不能有效排出，在爐內循環富集的堿金屬催化焦炭氣化反應、加劇燒結礦還原粉化、引起球團礦異常膨脹、破壞高爐內襯，劣化爐料，導致料柱透氣透液性下降、煤氣流分布失調，引起爐況不順，嚴重時導致爐墻結厚或爐缸堆積[2]。

針對S負荷與堿負荷同時上升，為保證生鐵[S]及有利高爐排堿，車間制定了適當提高爐溫、降低爐渣堿度的排堿排硫措施，規定[Si]控制在0.5%左右，高爐爐渣堿度控制在1.18左右。

（1）調好料序，穩中顧邊

調整好燒結倉與焦炭的放料順序，確保好的燒結礦和好的焦炭放在邊緣與中心，減少邊緣與中心粉末入爐，穩定邊緣與中心兩道氣流，改善料柱透氣性。通過混料實踐統計，找到合理的原燃料放料順序，降低焦丁斗放料速度，焦丁放在礦石中使焦丁盡量與礦石混合均勻。

（2）抓好槽下篩分，減少入爐粉末

①裝入原燃料粉率規定：燒結礦小于5mm<5%，焦炭小于15mm<2%，根據取樣（1次/班）結果判斷、調整篩網的給料速度；

②篩網管理：當裝入粉率不能滿足目標管理值時，進行篩網的更換；大于8mm的燒結礦被篩下時，要及時更換篩網；篩網被粉末堵塞超過30%時必須清理篩網，通過燒結倉振料前空振3s，振料后延遲10s停止振動篩，燒結篩增加自動清篩裝置等措施，保持燒結振動篩不積料，以確保燒結礦的篩分效果；

③篩網點檢：1次/班，目視點檢焦炭及燒結礦篩下粉的產生情況，并拍照上傳至車間生產微信群反饋；1次/班，點檢焦炭及燒結礦篩網的磨損、破損情況。降低入爐粉末，減少入爐粉末對爐況的影響。

2021年9月11日周六上午9點配管工點檢發現西北角3#4#5#中套與大套接觸面出氣泡，仔細查漏中小套都無漏水，判斷是冷卻壁漏水，立即匯報組織技術力量進行冷卻壁查漏，10點40檢出11號冷卻壁漏水，11號冷卻壁立即改通工業水冷卻，減少水進入爐內，并加強工業水排水情況監控(見圖4)，為下步分出漏水冷卻壁及處理方案提供依據。爐內從配管匯報發現中套與大套接觸面有漏水出來開始持續分批附加焦炭11噸，保證了高爐爐溫。為保證冷卻強度，11點軟水進水流量由3500m3/h加至3600m3/h，并加強軟水補水量及爐型的監控。1#A高爐于2010年建成投產，至2021年9月，爐齡已達11年，基本達到銅冷卻壁的使用壽命，對此，車間制定了針對冷卻壁破損的操作方針：

（1）精細操作，保證鐵水物理熱和爐溫，保證爐況長期穩定順行；

（2）視原燃料質量，適當壓邊，穩定爐墻掛渣；

（3）穩定邊緣，打開中心，適當降低煤比；

（4）以風為綱，全風操作，吹活吹透爐缸，增強中心煤氣流，減少邊緣煤氣流對爐墻沖刷，穩定爐墻掛渣情況；

（5）加強監控軟水補水量，加強冷卻壁的點檢。

（1）適當降低爐頂壓力。頂壓由190kPa降至180kPa，適當降低爐頂壓力，引導出邊緣中心煤氣流，能一定程度上防止懸塌料。同時，降低頂壓也有利于發展中心煤氣流，一定程度上加強煤氣流排堿。通過總結，改進了處理風壓突起的操作方法，通過使用此方法，大大降低了懸料事故的發生。具體做法是：遇到風壓突起，壓量關系緊張，有懸料的征兆時，在不減風、適當控氧情況下果斷卸部分爐頂壓力，給煤氣創造通道，在壓量關系好轉，料塌后，及時恢復頂壓，這樣即保證了爐內冶煉環境的穩定，又避免了懸料，為爐況穩定順行創造了極好的條件。

（2）降低工藝休風率。主要是減少風口小套的燒損率，確保爐內穩定的氣流來保障，尤其注重邊緣氣流穩定性和強度的控制。重視布料制度的調節，布料制度要找平料面，減少偏料及塌料，減少小套的燒損；重視在氣流調節階段風氧的調控，尤其爐型不好塌料前嚴格控氧，避免氣流波動期間造成小套燒損。此外，要避免長期放開邊緣的冶煉。調整好爐況及氣流，減少小套燒損，減少休風，也是促進爐況穩定順行的重要的一環。

（3）限電控氧情況下，為保證煤粉的燃燒，爐內適當減少風量提高風溫，風機靜葉開度由69.2%減至64%~65%，盡量用盡風溫，保證煤粉的燃燒。

（4）抓好爐前出鐵，實行無間隔出鐵，及時排盡爐內渣鐵，減少渣鐵對高爐料柱及壓量關系的影響，跑好料也能改善高爐料柱的透氣性。

（5）創新設備點檢，設備長期安全穩定運行。創新制作設備二維碼，使用安全云系統掃碼按照設備點檢任務完成設備點檢工作，只需這“一碼”，高爐點檢插上“云翅膀”，“云”點檢的實施帶來的效果具體體現在：一是設備標識牌的懸掛，清晰地標注某設備的點檢責任單位、責任人、聯系方式以及日常點檢注意事項，是工作規范化的體現；二是通過在設備標識牌上添加二維碼并進行掃碼排查的操作，排查后只能拍照上傳不可上傳留存圖片，實現了風險隱患排查閉環管理，全程“留痕”可追溯，大大提高了職工點檢設備的準確性，是標準化的體現；三是“智慧安全云”APP系統可以查看各崗位設備點檢完成情況和隱患上報與處理情況，動態掌握設備點檢與運行情況，車間管理者能夠及時知曉員工是否按時按質按量履行好安全排查點檢工作職責，進一步強化安全監督，是便捷化的體現；四是點檢掃碼排查，隱患情況電子表單一目了然，減輕了員工手動記錄的工作強度，減少紙質材料使用，是環保化的體現。

針對當前原燃料質量惡化，1#A號高爐通過實施“放開中心為主、適當疏松邊緣”的布料制度，提高爐溫、降低爐渣堿度的排堿排硫措施、提升槽下管理、治理冷卻壁漏水、抓好爐前出鐵等措施，1#A號高爐在原燃料質量惡化下實現高爐穩順優質生產，2021年9月1#A號高爐鐵水合格率100%，鐵水優質率94.7%，獲得了相對較好的指標（見表6）。

（1）高爐穩定順行和原燃料質量及穩定性息息相關，經濟爐料冶煉需以能保證高爐爐況順行為前提。

（2）原燃料的管控，觸角還需前移，原燃料數據的及時性、準確性對高爐爐況的調整有很重要的指導意義。

（3）高爐爐況的監控，工長的及時有效調節、實時匯報，合理對爐況預判預調也是避免爐況波動的一道屏障。

（4）中心加焦保證中心氣流暢通是原燃料質量惡化下實現高爐穩定順行的一個重要手段。

（5）后期爐役冷卻壁的高效維護也是爐況順行中很重要的一環。