對本鋼北營煉鐵廠3200m3高爐開爐幾點認識

呂政

（本鋼集團北營煉鐵廠  遼寧  本溪  117017）

摘  要：本鋼北營煉鐵廠3200m3高爐開爐，對風口使用面積的選擇及烘爐、熱風裝料等工作都有嚴格的要求。送風制度的正確選擇和合理的烘爐、熱風裝料均有利于高爐快速達產，減少浪費，并對高爐一代壽命和高產低耗有著直接的影響。通過對北營新1#、新2#高爐的開爐實踐，產生以下幾點認識。

關鍵詞：風口面積的選擇；烘爐；裝料；達產。

Reflections on the North 3200m3 blast furnace ironmaking plant of Bengang steel

Lv Zheng

（BX Steel Group Beiying Steel Corp Iron Factory，Benxi，Liaoning，117017）

Abstract: Benxi Beiying iron making plant of 3200m3 blast furnace,Thetuyere area of choice and oven, hot charging and so on have strict requirements,send wind regime of correct selection and reasonable oven is conduction to rapid blast furnace production,reduce waste,for blast furnace,a generationg of life have direct influence and of beiying two blast furnace blow in practice,resulting in the following understanding.   

Keywords: The use of tuyere area selection 、drying、filling、production

最近十幾年我國鋼鐵工業飛速發展，大型高爐成批建設，裝備條件大幅度提升，順利開爐快速達產達標，技術水平進入世界先進行列。本鋼北營煉鐵廠也不例外，共淘汰11座500m3以下工藝設備落后的高爐，新建數座3200 m3高爐兩座。在這些新建高爐開爐過程中，我們優化了傳統的開爐操作。考慮我國還有不少新建大修高爐將要開爐，現將我們認為在大型高爐開爐中值得重視的問題提出來，與同仁們探討。

本鋼北營新1#、新2#高爐有效容積3200 m3，由中冶京城設計。設有4個鐵口，32個風口，并且采用了盧森堡PW串罐無料鐘爐頂裝料設備等十幾項國內外煉鐵新技術、新工藝。高爐采用軟水密閉循環冷卻，薄壁爐身結構，爐腹、爐腰和爐體下部采用4段銅冷卻壁；設置獨立的礦槽和焦槽，分散篩分、分散稱量；串罐無料鐘爐頂；冷INBA爐渣處理工藝；配置三座旋切頂燃式熱風爐和兩座前置預熱爐；采用高效節能的干法除塵和TRT余壓發電技術等。通過對兩座高爐的開爐實踐產生以下幾點認識。

1 對風口面積選擇的認識

本鋼北營新1#高爐點火時風口直徑為Φ120 mm×16個，Φ125mm×16個，風口面積為0.3771㎡。堵16個風口。開爐送風面積為0.1877㎡。新2#高爐風口總面積0.3850㎡，開爐堵14個風口，送風風口面積0.2170㎡。

新建高爐，選擇使用風口面積的大小，主要考慮爐容的大小、風口的個數和風口的長度、斜度；同時還要考慮風機的供風能力，熱風爐的實送風溫能力，以及原燃料的理化性能，入爐料的綜合品位及質量等。在爐容和風口個數一定的情況下，供風能力大，實送風溫高，原燃料理化性能好及人爐料綜合品位高的高爐，應選擇使用大的風口直徑。供風能力大，選擇大的風口直徑，能夠擴大回旋區的面積，提高風量，加快料速，達到提高產量的目的。熱風爐實送風溫能力高，能夠確保爐缸溫度，保證足夠的物理熱，達到降低消耗的目的。人爐原燃料理化性能好，綜合品位高，能夠有效提高料柱中焦礦比率，改善料柱的透氣性；有利于爐況順行和進一步強化冶煉，達到增產降耗的目的。

2 烘爐與試車

烘爐分為熱風爐烘爐和高爐本體烘爐，本鋼北營新1#、新2#高爐分別配置3座硅磚熱風爐和2座高鋁磚預熱爐。

（1）熱風爐烘爐前的冷試車。熱風爐試車相對比較簡單，但現在新建熱風爐大都配置了自動換爐和一定的自動燃燒功能。在管網送煤氣和能源介質前，要將各機械閥門調試好，極限位置調整固定，密封承受壓力面要做到可靠。另外，必須把自動程序調通，做到自動運行。如果這些未做好，一旦送了煤氣，很多閥門就不便再調試，再調試很容易造成安全事故。

（2）熱風烘爐時間的確定。新建熱風爐絕大多數都采用硅質耐火材料。硅磚因其高溫穩定性能好，被作為提高烘頂溫度和熱風爐壽命的首選耐材。但硅磚的體積密度低，熱容量少，升溫過程中在低中溫階段存在晶格轉變，造成體積膨脹，對此要有足夠的重視，在晶格轉換點附近要緩慢升溫。一般而言，熱風爐烘爐時間不能低于20天。

（3）熱風爐烘爐用烘烤器。關于熱風爐烘爐所用烘烤器或燒嘴，歐洲專家提供的方案既簡單又節省費用，只是烘爐時間要長一些，可做適當改進。我國的一些烘烤器制作過于繁雜，開爐以后一天左右才撤燒嘴，轉高爐煤氣由熱風爐自身燃燒器來燒爐。

（4）高爐烘爐。目前，新建的高爐都是薄爐襯，爐腹以上基本未砌耐火材料內襯，只有100～150 mm的鑲磚或噴涂料，耐火材料主要包括爐底爐缸的炭磚和陶瓷杯。炭磚的砌筑用泥漿是無水泥漿，高爐烘爐重點是烘爐缸爐底，應緩慢升溫，使之緩慢膨脹，消除應力，并烘干耐材在大氣中所吸收的水分。烘爐風管應盡量引到離死鐵層表面800～1000mm，最好在風口上方烘爐管上蓋一層鐵板，周邊留一環狀縫隙帶，氣流沿爐墻上升，以便充分烘好爐缸。爐缸爐底升溫速度不宜太快，烘爐時間應當控制在7一10天。無鐘爐頂高爐應將爐頂眼睛閥關好，且閥板上臨時加水冷卻，烘爐中后期應將重力除塵器及進布袋除塵器前管道烘干，促進這部分管道內襯耐材固化。此外還應注意：①爐頂溫度不能連續超過300℃；②測量和監控爐頂放散氣體含水量；③準確測量和監控爐體受熱膨脹情況。

（5）高爐系統氣密性檢漏和強度試驗。高爐系統是一個承受高溫高壓的反應器系統，冷卻系統裝水試漏試壓應在砌磚之前完成。近些年，有的高爐為搶進度，試水在砌筑爐缸耐材之后才進行結果有的高爐試水時爐內漏水，這對安全生產和壽命帶來很大隱患。投產前的氣密性檢漏和強度試驗，一般企業都在高爐及熱風爐烘爐結束后結合煤氣處理系統共同進行檢漏。經過烘爐，升溫過程中部分應力可得到消除。查出漏點，及時焊補，反復檢漏，在無漏后再進行強度試驗，強度試驗要以高爐等設備的設計最高壓力且在系統內部最低壓力為試壓值，不宜做破壞性試壓。

3 對裝料的認識

3.1 爐料的計算

正常生產中的料柱，軟熔帶以下除滴落中的渣、鐵水和爐缸的渣鐵層外，都是焦炭。因此，計算爐料時，軟熔帶以下應全部裝凈焦，不應該配加爐渣和白云石等。此段凈焦可計算全爐焦比，但不考慮此段的堿度，此段稱凈焦區。爐腰部位帶料，但負荷應輕。因點火后，凈焦焦炭的燃燒損耗要有上部焦炭的補充。點火后，凈焦焦炭不斷燃燒，產生的熱能要預熱和還原上部的爐料，爐腰以上料區的爐料配比，要平衡堿度，保證冶煉出的渣鐵要有充足的物理熱和良好的流動性。爐身中上部爐料的堿度、負荷應逐步恢復到常爐料水平。考慮的問題：一是【si】素控制范圍的堿度負荷的調劑；二是新開高爐裝料過程中由于落差大，裝入的料分布失控，或不能布到理想的方位。

3.2 開爐重點參數選擇

（1）開爐總焦比。開爐配料焦比一般根據爐容大小、原燃料條件、風溫高低、設備狀況及技術水平等因素確定。容積大的高爐開爐焦比較低，一般2000m3高爐可取2.5。本鋼北營3200m3開爐焦比3.5t/t，正常料焦比0.75t/t。

（2）開爐配料的渣堿度。傳統的高爐開爐為保證生鐵質量合格，配料計算中CaO／SiO：做得較高，一般控制在1．0～1．05左右。其結果往往是爐渣黏度大，鐵水[si]高，[s]很低，流動性差，鐵溝掛鐵嚴重，爐前工作強度增大。1998年以來，我們十余次高爐開爐大膽地將CaO／SiO：降到0．9～0．95，實際生產中生鐵含硫沒有一次號外，且爐渣流動性很好，開爐的第一次渣鐵分離很好，紅渣走水沖渣，鐵水走魚雷罐，為快速達產創造了良好的條件。北營新1#爐堿度0.95.

（3）取消空料段。過去高爐開爐配料計算中，在爐腹、爐腰、爐身中下部要裝入一定批數的空料段，空料=凈焦+石灰石，主要是考慮高爐下部燃燒大量凈焦，而焦炭灰分中主要成分是SiO：，為平衡堿度，在凈焦批中加入一定量的石灰石組成空料批。因為有了高堿度燒結礦，就把這些石灰石的用量折算成高堿度燒結礦，不再加石灰石而加高堿度燒結礦，命名為平衡料段。這樣既平衡了爐內的堿度，也增加了開爐的鐵水產量，有利于開爐。但由于本鋼北營3200m3高爐原燃料中Al2O3含量偏高，開爐料配加石灰石和硅石。

（4）開爐料總渣比的確定。20世紀50—80年代，入爐鐵礦石的綜合品位低，開爐配料計算中渣比較高。隨著精料水平的提高，綜合入爐品位都在59％以上，開爐配料中總鐵量增加，相應渣比在降低。目前，有的高爐開爐為提高渣比，把渣比提到1100～1200kg／t，加之平衡渣中A1，0，含量高，又加入大量的石灰石、硅石、白云石，有的甚至加了一定量的螢石來稀釋高AI：O，，應該說完全沒有必要。這部分非鐵礦石在爐內分解要耗大量熱量，而且開爐裝料時不容易一次用凈，留在雜礦槽內長期占用礦槽很不經濟。如果改為用燒結礦和球團礦或天然塊礦開爐，只要保證總的液態產物量，開爐是可以順利的。

4 點火操作

高爐開爐裝料完成后，就進入點火開爐程序。提出以下幾點建議供參考：

（1）大修或新建高爐開爐，送風風口可選擇全部風口送風點火，也可均勻花開風口點火送風，花開風口比率應大于60％。但是，不應集中開風口送風開爐，這樣易造成一開爐高爐就出現爐料偏行， 開風口送風主要用在年修悶爐或爐缸未出殘鐵檢修后的開爐。

（2）第一次出鐵時間的掌握。一般是在鐵口煤氣引出管由噴吹煤氣轉到自動噴渣鐵，將其堵住后3—4h打開鐵口出第一次鐵。有的高爐過去開爐的習慣是急于第一次開鐵口，噴渣鐵堵口后2—3 h就打開，結果渣鐵量少。出來的渣鐵都黏在鐵溝上，增加爐前的勞動強度。最近幾年的做法是，鐵口噴渣鐵堵口后4—5h再出第一次鐵，如果開爐風量風壓偏低或不足，再適當延長開鐵口時間。一般也可選取點火送風后高爐下料25—35批料，使得第一次鐵出來渣鐵較多。這樣第一次鐵就走撇渣器(砂口)，渣鐵分離良好，爐渣可走水沖渣。

（3）開爐煤氣的回收。對于濕法煤氣回收系統，高爐開爐煤氣回收條件是送風風口全部著火，爐頂壓力10kPa左右，煤氣檢驗合格即可回收并網。新的問題是，干法煤氣回收系統要求爐頂煤氣溫度達到一定時才能回收，以防止黏布袋。新建高爐煤氣溫度提高較慢，尤其濕料開爐，造成煤氣長時間不回收，有的長達20 h以上，產生浪費和污染。為此建議，送熱風點火前先送幾個小時冷風(100—200℃)，對料柱干燥和加熱，這樣點著火后頂溫升得較快，可加速煤氣回收。但對帶風裝料，爐頂粉塵排量大時則不宜采用。

（4）達產速度。以往高爐開爐要控制達產速度不能太快，且要冶煉一段時間的鑄造鐵，爐溫高一點，生成部分石墨碳沉積，以保護爐缸。但近些年開爐都要求快速達產，在對標或要產量的利益驅動下，開爐3天就達到2．0的利用系數，新聞上也在大肆報道。筆者認為，傳統做法過于四平八穩，現在做法又有點急功近利。高爐爐體高溫冶煉與冷卻保護，達到熱平衡是要一定時間的，新建高爐各種應力消除速度都應是緩慢一些為好，開爐速度過快不利于渣皮形成與穩定，對高爐爐襯壽命最終會帶來影響的，建議還是緩慢一點好，最好冶煉lO—15天鑄造鐵。

5 對開爐過程中【S-】素控制范圍的認識

如果原燃料條件好，開爐時[si】素沒必要定的過高，小高爐【si】素定在1．O—1．2范圍內就可以，關鍵是堿度要適應，確保渣鐵水的物理熱充足。本鋼北營3200m3高爐開爐時【si】素定在2．0，但因堿度偏低，開爐后雖然【si】素在規定范圍內，但物理熱不足，出現瀝青渣，因此，開爐[Si】素控制范圍確定后，關鍵是堿度的適應，如果堿度有變化，爐溫應先適應堿度，確保爐況穩定順行，即熱制度與造渣制度相適應。開爐點火后應減風控制風壓，因點火后一是受風溫較高和焦炭點燃后產生的熱能，使氣流受熱膨脹，影響到透氣性；二是點火后隨著溫度的提高軟熔帶形成時期影響到軟熔區間透氣性。因此，應將風壓控制在適應料柱透氣性的范圍內，當條件穩定，透氣性改善后，根據風口及爐溫的判斷，快速加風恢復，直至全風。

6 結束語

（1）開爐料的計算、送風參數的確認、熱風裝料等是開爐過程的基礎，是快速達產的關鍵，也是安全、高產、低耗、長壽、優質的關鍵。

（2）熱風裝料，揮發掉原燃料中的水分，減少點火后原燃料中水分的蒸發對料柱透氣性的影響。

（3）全風裝料既減少了因落差大造成的爐料碰撞所產生的小粒度料和粉料的產生，又因全風裝料氣體浮力大，料柱疏松性好，料柱透氣性改善，有利于爐況的快速恢復，快速達產。

參考文獻

[1] 付聰.本鋼北營新1號高爐低燃料比的實踐.第十五屆全國大高爐煉鐵學術年會論文集。