摘要 主要介绍了汉钢公司1号高炉投产以来冷却壁的运行情况，通过优化高炉操作、强化炉型管理和实施精料管理，有效延长了冷却壁的寿命，确保了高炉安全生产，同时对进一步延长高炉寿命提出了解决方向。
关键词 冷却壁 高炉寿命 优化操作 炉型管理精料
1 前言
汉钢公司1号高炉投产于2011年12月23日，该高炉设计采用了闭路循环冷却系统、陶瓷杯炉缸结构、在线温度监测等一系列高炉长寿设计技术。经过4年多的生产运行，1号高炉冷却壁出现了异常，2015年2月10日因冷却壁损坏停炉修复和喷涂造衬护炉，3月20日高炉恢复生产，4月份开始增加富氧强化冶炼，到了11月上旬1号高炉9号、53号、75号冷却壁相继发生漏水事件，被迫改工业水运行，期间多次压入造衬处理。2015年11月中旬以后，通过优化高炉操作，强化炉型管理和加强冷却壁的维护工作，并实施精料管理等一系列措施，有效延长了冷却壁寿命，维护了高炉安全生产，取得了良好效果。本文结合1号高炉实际，分析了1号高炉自建成投产以来的运行情况，找出了导致冷却壁损坏的主要原因，以及适合1号高炉延长寿命的对策。
2 冷却壁损坏的原因分析
2.1 低质量原燃料对炉衬的影响
2012年以来为了节省生产成本，高炉长期以二级焦炭为主要燃料，焦炭质量较差，主要表现在焦炭的反应性较强，反应后强度较低（见表1）。同时为了扩大矿石供应来源，先后使用包括铅锌矿在内的多种矿石，质量良莠不齐，一些矿石中不但Pb、Zn等有害元素含量较高，而且碱金属（Na、K）含量也较高，入炉碱负荷有时可达到3.0kg/t以上水平，这进一步造成入炉焦炭质量下降，当然这也对炉衬造成了一定影响。主要表现在：一是焦炭质量降低后引起炉况不顺行，高炉时常在炉温、碱度合适，原燃料筛分良好，铁口工况正常的情况下发生滑尺、崩料、炉况难行等现象，而且炉温波动较大，渣皮难以长期稳定，剥落频繁，有时炉衬上一些测温点的温度大幅度不规律升降，温度高时可达900℃以上；二是钾、钠等碱金属在炉内循环富集，以及Pb、Zn等重金属侵入炉衬和炉墙砖衬，导致炉衬受到一定程度的侵损，进而影响冷却壁正常工作。1号炉除尘灰碱金属含量见表2。
表1 1号炉焦炭性能指标，%
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日期 |
6月28日 |
7月15日 |
8月1日 |
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品名 |
汇丰二级 |
陕焦二级 |
汇丰一级 |
陕焦二级 |
汇丰二级 |
陕焦一级 |
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CRI |
36.45 |
38.39 |
34.27 |
35.76 |
34 |
35.16 |
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CSR |
50.47 |
45.9 |
52.96 |
51.5 |
55.61 |
51.69 |
2013年8月首次发现9号冷却壁（2号风口上方第六段）漏水，后来又发现75号冷却壁（11号风口上方第六段 ）漏水，均改工业水运行。
表2 1号炉除尘灰碱金属含量，%
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日期 |
名称 |
K2O |
日期 |
名称 |
K2O |
日期 |
名称 |
K2O |
Na2O |
日期 |
名称 |
K2O |
Na2O |
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7-28 |
重力灰 |
1.972 |
8-4 |
重力灰 |
3.207 |
8-11 |
重力灰 |
0.86 |
0.814 |
8-18 |
重力灰 |
0.75 |
0.67 |
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布袋灰 |
3.652 |
布袋灰 |
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布袋灰 |
1.79 |
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布袋灰 |
1.93 |
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7-31 |
重力灰 |
1.635 |
8-7 |
重力灰 |
3.669 |
8-14 |
重力灰 |
0.76 |
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8-25 |
重力灰 |
1.19 |
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布袋灰 |
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布袋灰 |
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布袋灰 |
1.94 |
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布袋灰 |
2.672 |
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由于碱金属在炉内的循环富集，侵入炉衬和炉墙砖衬，炉腹冷却壁的损坏程度进一步加剧。2013年下半年高炉炉衬、冷却壁温度时常异常波动，冷却系统水温差持续偏高，有时达到6℃以上，炉腹、炉腰冷却壁上先后有多个温度监测点相继烧坏。2014年这一情况越演愈烈，7月份9号冷却壁根部发红，后又发生53号冷却壁（8号风口上方第六段 ）漏水。冷却壁一旦发生漏水，炉衬和砖衬的侵蚀将进一步加剧。1号高炉炉衬侵蚀见图1。
图1 1号高炉炉衬侵蚀图
2.2 提高冶强对冷却壁的影响
2014年下半年制氧二期设备投运，为高炉大幅提高富氧率，增加产量，降低焦比和燃料比创造了良好条件。9月份高炉检修后于23日复风恢复炉况，28日中班将富氧增加到6000m³/h（富氧率3.l%），29日18：36高炉第六段冷却壁及其周围炉壳（北侧）发红并烧穿，大量煤气喷出，高炉紧急休风，压入造衬和焊补修复处理。此次事件已严重威胁到高炉安全生产，引起了公司高度关注。
2015年2月份高炉降料面停炉后发现炉腹、炉腰部位冷却壁不同程度裸露，尤其是炉腹北侧部位炉衬大量脱落，冷却壁损坏严重。3月20日高炉经过冷却壁修复和喷涂造衬以后恢复生产，4月份再次大富氧冶炼，富氧量最高增加到7000m³/h（富氧率3.7%），矿批增加至38.5t/批，日产量最高突破4000t/d，燃料比降至510kg/t以下水平。但是在这种高冶炼强度之下，到10月份53号、75号冷却壁又再次破损，这与增加富氧冶炼后边缘气流相对发展有很大关系。11月5日3号至9号风口上方炉腹、炉腰部位环水槽与炉壳夹缝处开裂漏煤气，此次事件再次引起了公司关注，11月7日休风再次对该部位压入造衬处理。按照1号高炉日利用系数2.8t/m³.d的设计要求，日产铁量在3000t/d比较合适，而在这种大富氧的高冶炼强度之下，虽然取得了较好的经济技术指标，但从长远角度来看是非常不利于高炉经济寿命的。
3 优化操作和强化管理延长冷却壁寿命
3.1 定产控氧护炉
合适的冶炼强度既要有利于高炉经济技术指标的提升，又要兼顾高炉寿命的延长，否则一味追求高强度冶炼，只顾攻产量，而忽视了对高炉本体的维护，赢得的将是短暂的效益，损失的是长远利益。为了吸取前车之鉴，高炉将日产量目标确定在3200t/d-3400t/d，以此确定合适的矿批大小。控制风量2400m³/min～2500m³/min，煤比140kg/t，并将富氧量由7000m³/h降低至3500m³/h以下，稳定料速7批/h，确定适合1号炉当前产量目标的矿批为34t/批。由于大幅度降低富氧率，冶炼强度由1.9t/m³.d降至1.6t/m³.d左右，基本消除了亏料线作业，为进一步稳定炉况，稳定炉型创造了良好条件，目前炉身各点温度基本稳定，不再大幅度波动。
3.2 控制边缘气流发展
3.2.1 缩小风口直径
1号高炉共有20个风口，2015年11月1号高炉进一步缩小风口直径，把风口直径为120mm的直管全部更换为115mm，同时又将炉腹、炉腰冷却壁破损和炉衬侵蚀严重部位下方的直径为115mm的风口缩小为110mm（见表3），从而将风速由187m/s提高到204m/s，由于鼓风动能的增大，有效抑制了边缘气流的过分发展，适当扩大了中心气流，有利于减少煤气流对炉衬的侵蚀，截至目前高炉炉腰、炉腹部位侵蚀大幅减缓，炉衬温度得到有效控制。
表3 1号炉风口布局
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调整前 |
11*Φ115mm |
9*Φ120mmm |
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调整后 |
14*Φ115mm |
6*Φ110mmm |
(责任编辑：zgltw)
