中心加焦的裝料制度在唐鋼2號(hào)高爐的應(yīng)用

馮忠良

（唐山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠）

摘要：唐鋼2號(hào)2000m³高爐通過對(duì)料面形狀的判斷，用裝料制度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而穩(wěn)定達(dá)到長(zhǎng)壽、低耗

關(guān)鍵字：高爐；料面形狀；低耗；長(zhǎng)壽

1 簡(jiǎn)介

唐鋼2號(hào)2000 m³高爐于2002年12月31日開爐，是原1260 m³高爐大修擴(kuò)容而成。大修后，采用了一定的新技術(shù)，爐容和爐型以及高徑比變化很大, 新一代高爐特點(diǎn)為矮胖型，高徑比L/D=2.4，較上一代爐齡小了很多。而且采用了薄爐襯、鑄鐵冷卻壁和銅冷卻壁相結(jié)合的冷卻方式。爐腹及爐腰和爐身下部采用銅冷卻壁冷卻，加強(qiáng)該部位的冷卻以求延長(zhǎng)高爐壽命。 設(shè)計(jì)采用并罐無鐘爐頂，碳磚-陶瓷杯復(fù)合爐底，霍戈文高風(fēng)溫長(zhǎng)壽熱風(fēng)爐（三座熱風(fēng)爐兩燒一送），水沖渣處理工藝，軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，兩個(gè)鐵口，26個(gè)風(fēng)口。

高爐調(diào)劑的目的是穩(wěn)定、順行、高產(chǎn)、低耗、長(zhǎng)壽。高爐調(diào)劑的主要手段是上、下部制度，單獨(dú)上部制度優(yōu)化和單獨(dú)的下部制度優(yōu)化都不能取得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。下部制度調(diào)節(jié)的頻率較小，在這里重點(diǎn)闡述裝料制度。

高爐要想取得好的指標(biāo)要有合理的料面形狀，形成料層不互相混合的料層結(jié)構(gòu)。合理的料面形狀可以減少混料的發(fā)生，保持活躍的爐缸，降低爐缸側(cè)壁溫度，對(duì)提高指標(biāo)起著關(guān)鍵作用。

2 料面形狀的判斷

2.1 十字測(cè)溫

十字測(cè)溫的數(shù)據(jù)有瞬時(shí)數(shù)據(jù)和平均數(shù)據(jù)，瞬時(shí)數(shù)據(jù)能看出溫度在爐喉截面的溫度分布，不能完全代表氣流，而觀察波幅的大小可以輔助判斷氣流的強(qiáng)弱，一般來說波幅小氣流發(fā)展，波幅大氣流抑制。對(duì)于平均數(shù)據(jù)的觀察，需要考慮料面與十字測(cè)溫測(cè)點(diǎn)的距離，此因素對(duì)十字測(cè)溫影響比較大。以中心為例，經(jīng)驗(yàn)表明當(dāng)平均溫度中心600℃，第七點(diǎn)400℃，第六點(diǎn)200℃以上，中心溫度波峰與波谷之差在300℃以上，料面距離十字測(cè)溫的中心測(cè)點(diǎn)較近，料面偏向于中心高。

以2012年10月份為例，上旬壓量關(guān)系緊，綜合焦比呈快速上漲趨勢(shì)，冷卻壁溫度、靜壓波動(dòng)大，有竄氣現(xiàn)象，第六點(diǎn)、第七點(diǎn)、中心溫度偏離正常值，處于偏高的水平，而中心波幅在400℃以上，可以判斷中心料面高。對(duì)于竄氣現(xiàn)象，本身2號(hào)高爐偏矮胖，而中心料面高，邊緣下料速度快，混料多，邊緣料面相對(duì)于中心較低，氣流走的急，氣流在邊緣尋找薄弱環(huán)節(jié)呈集中釋放狀態(tài)，發(fā)生竄氣。

2.2 頂溫

頂溫對(duì)料面形狀判斷起一個(gè)輔助作用，料面平整時(shí)，頂溫低，料面形狀不規(guī)則時(shí)，頂溫高。料面形狀不規(guī)則時(shí)，高溫氣流有捷徑，氣流與爐料的熱交換差，造成熱量浪費(fèi)，頂溫高，頂溫差大。料面形狀規(guī)整時(shí)，氣流與爐料接觸良好，頂溫低，頂溫差小。

2.3 壓量關(guān)系

壓量關(guān)系是高爐各道操作工序的集中反應(yīng)，壓量關(guān)系的影響因素非常多，但是諸如出鐵、酸堿涼熱對(duì)壓量關(guān)系的影響，調(diào)整后可以很快恢復(fù)，是短期效應(yīng)，利用排除法可以判斷。料面形狀對(duì)壓量關(guān)系的影響是一個(gè)長(zhǎng)期因素，具體表現(xiàn)為，風(fēng)壓拐動(dòng)，風(fēng)量萎縮。

2.4 爐前情況

出鐵時(shí)間、鐵口狀態(tài)、打泥量等爐前情況主要反映爐缸工作狀態(tài)，料面形狀影響爐缸的焦炭分布，進(jìn)而影響到爐缸的狀態(tài)，再?gòu)蔫F口上反映出來。雖然對(duì)應(yīng)關(guān)系不是直接的，也是一個(gè)考慮的方面。

3 料面形狀的調(diào)節(jié)

料面形狀的調(diào)節(jié)主要是調(diào)節(jié)爐料在高爐內(nèi)下降速度與布料量同步，只有這樣才能減少混料，保持料層的層狀結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的指標(biāo)。

3.1 布料量的調(diào)節(jié)

布料量即調(diào)整下料圈數(shù)。

3.2 爐料（除去中心無礦區(qū)）在高爐內(nèi)下降速度的調(diào)節(jié)

爐料在高爐內(nèi)下降速度影響因素太多（爐型、原燃料條件、風(fēng)口回旋區(qū)狀況、出渣鐵情況等），只能理想化去分析。

下降速度主要是以下幾個(gè)方面考慮；（1）從礦石和焦炭在高爐內(nèi)的變化過程特點(diǎn)考慮，焦炭在高爐內(nèi)是一個(gè)緩慢變小的過程。礦石在軟熔帶以上體積增大，軟熔帶以下由固體變?yōu)橐后w，體積急劇縮小。（2）從氣流方面考慮，焦炭多礦石少的地方氣流盛，對(duì)下降速度是一個(gè)促進(jìn)作用，增加下降速度；焦炭少礦石多的地方氣流弱，下降速度會(huì)減慢。（3）從高爐形狀考慮，高爐爐身部位是上小下大的形狀，邊緣相對(duì)來說從上到下逐漸擴(kuò)散，風(fēng)口燃燒帶位于邊緣，所以邊緣下料速度相對(duì)快。根據(jù)高爐中實(shí)際測(cè)量的結(jié)果爐墻附近的爐料下降速度大約高于中心下降速度的1.5倍（《高爐內(nèi)型曲線和爐料下降性能》）。（1）、（2）為相反的方向，（1）是主要矛盾，（2）是次要矛盾。籠統(tǒng)來講，焦炭抑制下料速度，礦石促進(jìn)下料速度。

當(dāng)爐況出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，首先應(yīng)首先考慮料面的形狀，采取相應(yīng)的布料制度調(diào)節(jié)料面，從而達(dá)到低耗、順行。

3.3 中心焦量的調(diào)節(jié)

中心區(qū)域由于沒有礦石，在高爐下部有死料柱支撐，它的下降機(jī)制不同于其他地方，它是高爐的“脊柱”，它存在CO2+C=2CO-165686Kj（強(qiáng)吸熱過程）反應(yīng)。因此有必要單獨(dú)研究。

（1）中心焦量與綜合焦比關(guān)系密切

從圖中可以看出當(dāng)中心焦比例在20%以下時(shí)對(duì)應(yīng)的綜合焦比是最低的，所以應(yīng)該盡量創(chuàng)造條件來減少中心焦比例。對(duì)于中心焦比例的控制：中心焦比例在20%以上，爐缸反而發(fā)死，沒有起到“煙囪”的效果，中心氣流弱。中心越弱中心料面下降速度就越慢，試圖采用增加中心焦量的方法打開中心，中心焦量過大，高爐中心死料堆增大，邊緣礦焦比相應(yīng)增大，爐料下降快，混料多，氣流走的急，不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)壁體波動(dòng)。中心焦量過大時(shí)不會(huì)增強(qiáng)中心氣流，反而會(huì)通過爐缸活躍程度變差減弱中心氣流。所以在高爐出現(xiàn)狀況時(shí)不能只依靠增加中心焦量來開中心。

（2）中心焦量對(duì)長(zhǎng)壽（爐缸側(cè)壁溫度）有影響

唐鋼幾座高爐均是由于爐缸側(cè)壁溫度異常增長(zhǎng)導(dǎo)致大修，2號(hào)高爐亦然。爐缸側(cè)壁溫度成為了高爐一代壽命的短板，所以重點(diǎn)研究爐缸側(cè)壁溫度。

2012年12月29日至2013年1月2日爐缸側(cè)壁7.45米出現(xiàn)異常升高，從176℃升高到256℃。

2012年共出現(xiàn)四次下降過程，分別是2012年6月14日；9月24日；10月6日；10月26日。分析這幾次過程后：當(dāng)7.45米溫度升高時(shí)，通常是多種手段共同采用，增加工業(yè)水冷卻強(qiáng)度，提高鈦負(fù)荷，提高爐溫，控制冶煉強(qiáng)度，減少爐缸鐵水環(huán)流等。這些手段是公認(rèn)的，不再贅述。我認(rèn)為中心焦量對(duì)爐缸側(cè)壁溫度有一定影響。

中心焦量減少爐缸側(cè)壁溫度增速放緩甚至下降。中心焦量對(duì)爐缸的這種影響是通過兩個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)：

1）改變焦炭在高爐內(nèi)的分布狀態(tài)，影響爐缸狀態(tài)

   包括爐缸內(nèi)的焦炭分布狀態(tài)，影響爐缸的活躍程度，從而爐缸內(nèi)液態(tài)渣鐵的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生變化，鐵水對(duì)側(cè)壁的剪切作用減小。

2）中心焦量對(duì)透氣性指數(shù)產(chǎn)生影響，影響爐缸狀態(tài)

   透氣性指數(shù)變化與7.45米D點(diǎn)溫度發(fā)生變化做對(duì)比：

從圖中可以看出三條曲線有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這17天都有三個(gè)波峰和三個(gè)波谷，而且對(duì)應(yīng)關(guān)系明確，這有兩種可能：第一種：當(dāng)風(fēng)量水平較高，透氣性較好時(shí)，爐缸活躍，7.45米D點(diǎn)受渣鐵流沖刷所粘的渣皮有一定程度脫落或減少。第二種：當(dāng)透氣性指數(shù)下降，爐缸發(fā)死，爐缸中心死焦堆增大，受初始?xì)饬魅跤绊懀�中心氣流受到抑制，而其他條件變化不大，邊緣渣鐵環(huán)流加劇，導(dǎo)致7.45米溫度上升。用三天前的透指*10和7.45米D點(diǎn)溫度對(duì)比做成圖表：

佐以爐底4.1米、5.046米K點(diǎn)、6.25米及7.45米其他方向溫度判斷為第二種可能。

結(jié)論：當(dāng)透氣性指數(shù)上升7.45米D點(diǎn)溫度是下降，當(dāng)透指下降，7.45米D點(diǎn)溫度上升。

（1）裝料制度要適應(yīng)爐料下降速度，保持平整的料面形狀，從而爐料的層狀結(jié)構(gòu)在下降的過程中不被破壞。（每個(gè)高爐由于爐襯侵蝕情況，爐型尺寸，操作爐型，下部制度等不相同，所以適合的裝料制度也不同，同一座高爐不同時(shí)期也不相同）。

（2）中心焦量不能太大，不能依靠加中心焦打開中心。而應(yīng)該通過改善爐缸狀況（爐缸內(nèi)的焦炭分布）來使中心氣流旺盛。

（3）提高透氣性指數(shù)能使?fàn)t缸側(cè)壁溫度下降。