周建云  宋文明  罗  霄

（昆钢安宁公司本部炼铁厂）

摘  要  本文介绍昆钢6号高炉两座热风炉工作期间，低风温下的生产实践，通过采取积极有效的应对措施，保障了高炉的稳定顺行，燃料消耗大幅升高情况得到缓解，各项技术经济指标合理稳定。

关键词  高炉  低风温  喷煤比  风口

风温是高炉冶炼最经济、最廉价的能源，提高风温是促进提煤节焦工作开展的有效手段，风温的提高能够降低燃料消耗的同时，其带来的理论燃烧温度升高，能够与提高喷煤比互为补偿，因而高风温一直以来是炼铁从业者所不断追求的目标之一，又随着炼铁装备水平的不断进步和不断完善，即使事故状态导致的低风温生产情况也已不多见，尤其是2000m3级高炉的低风温生产更是少之又少。

1  低风温的产生原因

昆钢6号高炉于1998年12月25日点火开炉，期间2011年4月7日～2011年7月22日大修，开始第二代炉役；最初配有三座内燃式热风，2009年9月25日新建4#热风炉后有四座内燃式热风炉，正常生产条件下高炉风温1130℃左右，然而，近两年以来，热风炉工作状态大幅度下降，风温逐步下降至1100℃以下。

2018年11月和2019年3月计划检修期间打开3#热风炉火井人孔和炉基人孔后发现：靠蓄热室一边的火井墙烧穿了两个直径约600mm的一个洞、蓄热室与火井墙之间已经烧穿窜气，造成短路，且火井顶部靠蓄热室侧存在不同程度倾斜掉砖，隔墙有一条宽约3～5cm竖缝直达火井顶部，燃烧器堵塞严重，靠火井墙的多块炉箅子已经烧坏融化并垮塌部分蓄热格子砖。两次检修期间分别对上述情况进行碎砖清理及简易喷涂后维持使用，于2019年7月计划检修，将3#热风炉从送风系统脱开，开始进行凉炉和修复，使用3座热风炉生产。由于在对3#热风炉进行脱开检修的同时，将新改造完成的双预热器投入使用，风温不降反升，由休风之前的1060～1070℃升高至1130～1140℃，随后热风炉系统出现热风支管膨胀节发红的情况，外部采取空气冷却，又于9月21日上午8：00左右发现4#热风炉拱顶法兰盘密封垫破损漏风（拱顶塞头砖掉落），在打开更换密封垫的过程中发现热风炉拱顶砖大面积垮塌，且大部分处于火井上方，经专家研究讨论后确认短期修复方案不适用，只能凉炉后对拱顶进行重新砌筑，因此，从9月21日起六高炉进入只有2座热风炉工作的生产状态。

2  低风温下稳定生产措施

当高炉确认进入只有2座热风炉工作维持生产的状态后，迅速制定了《本部6号高炉两座热风炉维稳保顺工作方案》，从保障用于生产的2座热风炉的安全可靠、稳定风温和控制合理的操作方针等方面，进行严格要求，为确保生产的稳定创造了条件。在其后的低风温生产过程中，通过理论结合实际，保障了炉况的稳定和生产的顺利。

2.1  严格烧炉稳定风温

以往3座热风炉时的热风炉操作制度为二烧一送，2座热风炉后变为一烧一送，烧炉座数下降1/2，相同燃烧条件下，热风炉系统热收入只有之前的1/2，因而最初预计，在相同送风条件下，风温将由以往的1130℃下降至900℃左右。而在实际生产中，使用2座热风炉维持生产初期，高炉风温逐步下降，小时平均风温最低降至750℃，且仍然呈现继续降低的趋势，威胁高炉生产的稳定顺行。通过组织进行相关分析讨论后，认为烧炉方式以及烧炉时间控制不合理，是导致风温明显低于预计水平的主要原因。为此，通过特别指定人员加强烧炉管理，提高操作责任心，优化烧炉工艺，改变三座热风炉时期的烧炉模式，控制合理的空气煤气用量以提高烧炉效率，并通过逐步摸索后，将烧炉时间由之前的1小时不到调整至4小时，增加有效烧炉时间，减少换炉次数对烧炉的影响和降低煤气放散次数（换炉时），通过采取上述有效应对措施，风温水平逐步得到提高，最终稳定在900℃左右，最高达到920℃，为低风温下的生产稳定创造了较为有利的条件。

2.2  理论燃烧温度降低的应对

以1135℃的正常风温水平和900℃的低风温水平而言，6号高炉理论燃烧温度由2330℃左右下降至2150℃以下。由于理论燃烧温度的大幅下降，不仅直接影响炉缸热状态的下降，还对高炉内的炉料传热、还原、造渣、脱硫等物理化学反应产生不利影响，并导致煤粉燃烧效率即喷煤置换比的降低，在理论燃烧温度过低时，将直接威胁炉况的稳定顺行。

由于不同高炉的生产条件和生产状况的不同，其适宜的理论燃烧温度范围也各不相同，因而保障炉况顺行的合理的理论燃烧温度控制没有一个绝对有效的理论控制标准，主要以各高炉的实际炉况反应为主。6号高炉主要采取的应对措施，首先是依据高炉富氧条件，将高炉富氧率由2.84%提高到3.58%，促进理论燃烧温度的提高约30℃；然后是控制适宜的矿焦负荷和合理的喷煤比，理论上计算风温下降230℃将直接导致燃料消耗提高约33kg/t，在受矿焦负荷下降焦比升高影响煤气利用率下降后，预计燃料消耗将提高40kg/t以上，因而在低风温初期，以保证相对较高的焦比稳定炉况为目的，炉将矿焦负荷尝试性调整至最低3.60倍，煤比下降至115kg/t，理论燃烧温度达到2230℃左右。

其后的矿焦负荷调整，主要以关注煤比与炉况的适应性为主，随着煤比升高，加强关注高炉煤气灰中含碳量变化情况、分析煤焦置换比变化情况以及炉况顺行性情况为依据，逐步将矿焦负荷由3.60倍提高至3.92倍。其中，高炉重力除尘灰和旋风除尘灰中含碳量变化情况如表3所示，可以看到，随着煤比的逐步升高，除尘灰碳含量无明显升高，表明限制喷煤量的因素之一未燃煤粉未出现大幅度升高，此外，由图1也可以看到，在煤比小于140kg/t时，随着煤比的逐步升高，燃料消耗先降后升，表明煤焦置换比情况呈现逐步下降趋势，当煤比接近140kg/t左右时，煤比接近在当前生产条件下保证炉况顺行和燃料消耗降低的临界水平，此时理论燃烧温度接近2200℃，随着煤比的提高，煤焦置换比下降明显，燃料消耗逐步升高，且日常生产中也开始出现压量关系波动明显、炉体水温差波动和炉温波动情况加大的情况，因而，可以认为本次负荷调整中，煤比选择在140kg/t以下，理论燃烧温度2200℃以上，能够在保证炉况稳定顺行的情况下，达到煤比相对较高的水平。

2.3  鼓风动能降低的应对

由于鼓风动能与绝对热风温度的平方成正比关系，因而鼓风动能的大幅度下降是风温大幅度下降对炉况影响的另一重要方面，又由于在风温不保的情况下，为了保障相对较高的风温，需要适当控制风量，更不利于鼓风动能的提高。鼓风动能的降低，直接影响着风口焦炭回旋区的大小，即炉缸煤气向中心的穿透能力，它更决定着高炉初始气流的分布情况。如果鼓风动能长期偏低、风速长期偏小，会导致高炉中心吹不透、边缘气流过剩、中心死料柱体积增大，造成炉缸中心堆积、煤气流分布失常。

本次风温下降中，6号高炉鼓风动能由正常水平下的80kJ/s左右最低下降至55kJ/s左右，然而考虑到6号高炉燃料消耗总体相对偏高，在降低煤比后，焦比水平远高于正常水平，料柱透气性较好，煤气穿透阻力较小，因而在结合高炉炉底3层炭砖温度情况、高炉炉顶十字测温中心温度以及炉顶料面情况，对高炉中心气流充足情况作出综合判断，由于高炉炉底3层炭砖温度由正常水平下的290℃左右反而上升至300℃左右，炉顶十字测温中心温度由正常水平下的315℃左右下降至290℃左右，炉顶料面成像显示中心气流无明显不足，且高炉炉况总体反应正常，因而，在本次低风温应对中，未采取堵风口操作，鼓风动能保持在平均60kJ/s左右、鼓风速度195m/s的水平下，炉缸工作状况及炉况顺行情况未受到明显较大的影响。

2.4  其他操作制度调整

由于风温的大幅度下降，导致炉缸温度降低，因而为了保障炉况的稳定顺行，要求高炉炉温水平控制有所提高，且由于随着燃料消耗的升高，燃料灰分中的SiO2入炉增加，使高炉入炉硅负荷提高，加之燃料消耗的升高导致高炉冶炼周期延长，冶炼进程减慢，炉内硅还原的条件转好，使相同铁水物理热下，生铁含硅水平得到提高，因而在高炉炉温控制参考中，要求以生铁物理热为主，物理热水平由以往的≥1440℃提高至≥1450℃。

随着风温的大幅度降低，高炉高度上温度分布发生炉缸温度下降、炉身和炉顶温度上升，高炉炉顶温度平均水平由之前的210℃上升至240℃，且炉身热流强度呈现整体上升的状态，炉体冷却水温差上升，尤其是由于风温水平下降后，高炉相同温度场区域位置发生变化，6号高炉实际生产冶炼中反应，冷却炉腹炉腰部位的纯水二回路一段冷却水水温差上升显著，平均水平由1.30℃左右上升至1.75℃左右，因而于10月1日增加纯水二回路一段冷却水流量由1500m3/h至1600m3/h，以提高该部位冷却强度，稳定生产。

3  生产效果

本次主要低风温生产时间段为9月21日至10月20日，期间高炉炉况总体稳定顺行，无崩滑料及挂料等失常炉况出现，且高炉主要参数均处于稳定合理的状态，低风温生产期间的部分技术经济指标如下表。其中，9月1-20日的参照期，高炉因受外围生产影响有三次共1331min的休风，进行校核后实际燃料消耗545kg/t，与正常生产中的燃料消耗接近，此外由于10月10日6：26-12日19:06计划检修休风，因而对受休风影响较为明显的10月10-13日的生产参数进行剔除。由表中可以看到，在低风温生产期间，消耗影响方面，高炉焦比较参照期提高51.98kg/t，煤比下降23.31kg/t，燃料比提高28.66kg/t，较参照期的实际燃料消耗提高35.40kg/t，与理论计算下33kg/t的燃料消耗提高较为接近；产量影响方面，由于受风温下降，燃料消耗升高影响，风口前燃烧焦炭增加，吨焦耗风量上升，高炉日均吃矿量由8492t/d下降至7985t/d；部分指标参数方面，理论燃烧温度降低、鼓风动能下降，且由于焦比的升高，风量有所上升、煤气利用率下降、顶温明显升高。

4  总结

（1）低风温造成理论燃烧温度的大幅度下降，需要结合本高炉的生产状况，控制适宜的t理，燃料比高、V缸大的高炉，t理可控制低些，反之需要控制高些。生产条件及炉况允许的前提下，适当提高富氧率对于提高理论燃烧温度和提高煤粉燃烧状况有一定的促进作用，喷煤量的控制更是极为必要，需要结合低风温生产期间不同喷煤比下实际炉况表现及除尘灰碳含量等参数，关注煤焦置换比变化情况，选定一个既最大限度提煤节焦又能保持炉况稳定顺行下的合理喷煤比； 

（2）低风温造成鼓风动能的大幅度下降，对鼓风动能的控制仍然需要结合各高炉的实际生产情况而定，燃料消耗高、焦比较高的高炉，随着风温降低后，冶炼强化程度的降低，以及焦比的进一步大幅度升高，料柱透气性较好，可酌情小幅调整风口面积或不调整；

（3）低风温对高炉经济指标影响较大，虽然通过合理控制，能够一定程度上减少其影响幅度，但在低风温生产初期，需要充分考虑其对燃料消耗的影响，保证充足的燃料比，避免出现较为明显的炉况不顺事故，且由于低风温导致高炉产量明显下降，在控制合理的矿焦负荷下，适当缩减矿石批重也是必要的；

（4）低风温对高炉技术指标也有明显的影响，随着透气性的改善，高炉受风条件将明显变好，但为了相对保障风温的稳定，高炉风量不宜有明显提高，高炉煤气利用率的明显下降、软熔带上移、炉顶温度的明显升高也将是低风温生产的主要表现之一，另外，从6号高炉实际生产来看，相同生铁含硅下高炉铁水物理热下降的情况并不明显，但操作方针上仍然需要有意识地提高铁水物理热水平，以保证炉缸热量充沛和炉况顺行。

5  参考文献

[1] 王筱留.高炉生产知识问答[M].北京：冶金工业出版社.2004.1.

[2] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社.2002.8.

[3] 尹宪伟，李晓慧.宁钢2号高炉低风温生产实践[J].山西冶金，2015（4）：77-79.