罗晓岗  郎  黔  曾水根  周成林

(首钢水钢铁焦事业部）

摘  要  对水钢4号高炉炉况长期稳定顺行进行总结，通过对影响炉况稳定顺行的原因进行了分析，结合原因对上、下部制度的进行调整，经过不断探索，保证了炉缸工作均匀活跃，煤气流分布趋于稳定、合理，4号高炉炉况实现了炉况长期稳定顺行，各项经济技术指标不断提升。

关键词  高炉  制度  长期  稳定

1  引言

水钢2500m3高炉近几年来，由于受地域及采购成本影响，高炉使用原燃料频繁变料，未达到过长时间稳定的炉料结构，并且因操作炉型发生变化，高炉操作制度与原燃料条件不相适宜，高炉中心不活跃，表现出透气性差，风量偏低，管道行程频繁发生，高炉适应原燃料变化能力差，高炉不能实现长期稳定顺行，从2017年开始产量下降、燃料比上升，技术经济指标恶化，给生产经营造成了严重影响。高炉果断调整操作思路，采取了一系列有效措施，2020年2月至今，炉况实现了较长时间稳定顺行，同时冶炼得到进一步强化，技术经济指标有了较大的提高。

2  炉况难以长期稳定顺行的原因分析

4号高炉受地域限制，原燃料条件不稳定，炉况抵御外围原燃料质量波动的能力较差，加之炉型的变化，四高炉很难做到长周期的炉况稳定顺行，2017-2019年各项技术经济指标下降多（2017年-2019年4号高炉炉况指标见表1，产量、风量对比见图1）。主要表现为：炉缸工作不均匀活跃，尤其是水钢高炉长期冶炼钒钛矿，炉缸极易出现堆积现象；煤气流分布不稳定、不合理，渣皮脱落较频繁，炉体热负荷波动大，难以形成稳定的操作炉型，炉况经常出现局部管道行程、崩料、悬料现象。炉况长期不稳定，高炉经济技术指标较差。经过讨论分析，认为在现有原燃料条件下炉况难以实现长期稳定顺行的主要原因是：

（1）原料、燃料结构不稳定，烧结矿、焦炭配比不稳定,入炉有害元素偏高，特别是入炉Zn负荷，有时月均高达1400g/t。

（2）上、下部制度不匹配，下部炉缸中心不够活跃，中心煤气流未完全打开，边缘煤气流分布不均匀，影响炉缸工作活跃性及煤气流合理分布，从而导致炉况难以实现长期稳定顺行。

3  炉况调整措施

3.1  中心加焦角度、加焦比例的研究

经验表明，合理布料，将炉喉按等面分成8－11等分，固定各区对应的角度，使每一实践，都在有限的固定角度下进行，减少实验次数，提高了实践质量。奇数等分，中间的等分环带，恰是等分炉喉面积；偶数等分没有此特点。分区多少，决定于炉喉直径。巨大炉喉可多分，11等分可满足大炉布料要求。为此我们将四高炉按11个等面积进行划分，表1为开炉时测量的等面积对应的角度。中心加焦角度通常选择在1、2挡范围，即≤17.6°，可根据需求调整中心焦角度，扩大角度，中心带宽，煤气相对分散，角度小，中心煤气相对集中。在2019年11月装料制度C39337.5235.5233231.5227.52O39437.5335.52332Δа=2.48º，矿批50t水平，高炉风量4900m3/min，风量偏低，压量关系偏紧，焦炭负荷仅维持4.550t/t水平，管道行程发生5次，炉况处于异常边缘。在11月底烧结配料使用上金布巴粉后，烧结AI2O3偏高由1.99%上升至2.17%，高炉随着发生波动，频繁出气流，当时内环焦炭角度为27.5°。通过20次调整装料制度，最小焦角缩至19°，矿批缩至43t，装料制度为C36.5334.53332302272192O35.5233.5232230.5228.51Δа=1.6º，风量为4650m3/min，高炉处于失常状态。12月底采取中心加焦装料制度，中心焦角度为18.5°，中心焦比例为14.28%，布料制度为C35.5333.5331.5229.5227218.52O34.5332.5330.52282Δа=1.80º，采取加组焦，锰矿、萤石洗炉，缩矿批至43t，焦炭负荷4.010t/t，收小矿焦角，疏导边缘及中心，堵3个风口，控制加风速度，恢复取得阶段性成功，1月4日、5日堵1个风口，连续2天风量达4900m3/min水平。随着停组焦，加负荷至4.2t/t，上矿批至46t后，高炉表现负荷显重，炉温偏低，10日开风口后表现出气流不稳，不接受压差，并悬料，调整失败。1月12日取消中心加焦，调整装料制度至C39337335233230.52262O38336334231.52Δа=1.23º，频繁出气流，并悬料，调整失败。1月21日调整布料至C39338236234231.52251154O38236.53342322，中心焦比例达25%，进一步疏导边缘和中心，高炉透气性改善，风量达4780m3/min水平，炉温0.4%水平，水温差由7℃逐步下降至4.5℃。气流转稳，高炉顺行状况改善，逐步恢复风量、焦炭负荷，26日日风量达4920m3/min，氧量加至10000m3/h，焦炭负荷加至4.336t/t，矿批50t，炉况恢复正常。中心焦比例维持25%，中心焦角度小于15℃后，高炉透气性改善，中心加焦取得成功，中心加焦调整情况见表2。

3.2  焦炭、矿石平台的选择

研究表明许多高炉现将平台宽度控制在炉喉半径的三分之一水平，取得了比较好的冶炼效果。通常通过控制布焦或是布矿的角度差来控制料面平台宽度。起始布料角度和终止布料角度一起基本决定了料面的形状，随着起始角度由大到小，料面形状由深漏斗的V型向V型加平台，M型和中心略低两翼轻微扬起的碟型过渡，终止布料角度同平台宽度密切相关。根据布料测量结果（表2）结合2019年高炉布料制度，选择矿石最大角度38°，最小角度32°，矿石布料角差6°，矿石平台宽度约0.9m。焦炭选择最大角度39°，最小角度25°，焦炭布料角差14°，充分考虑稳定边缘，边缘轻微发展，中心通畅的装料制度，形成基本架构为C39338236234231.52251154O382362342323料线:1.5m↑的装料制度。并以此为基础，根据气流分布情况适当调整布料。随着高炉透气性改善，风量水平上升，进一步调整装料制度，外移矿焦角的同时，收小中心焦角度，稳边缘，收窄中心，进一步改善煤气利用。布料制度调整情况见表3，通过对比矿石平均角度与焦炭平均角度差明显扩大，稳定了边缘气流、打开了中心气流，高炉透气性明显改善，风量水平上升，气流稳定。

通过平台调整配合中心加焦，气流分布趋于合理，在中心温度由390℃上升至549℃，边缘温度由77℃上升至149℃，中心边缘均放出煤气通道，高炉气流稳定、透气性改善。

通过以上一系列的调整，2020年11月份四高炉矿批突破了60t/批。

3.3  下部调剂，活跃炉缸工作、优化初始煤气流的分布

下部送风参数决定了风口回旋区的形成，风口回旋区的工作情况将直接影响炉缸工作的均匀性和活跃性，同时也影响了高炉下部煤气流的分布以及整个高炉内的传热传质过程。回旋区中燃料中的碳素与鼓风中的氧进行燃烧而产生煤气，所以风口回旋区的深度对高炉下部气流影响相当大，过大或过小会造成中心或边缘气流的过分发展，合适的回旋区的深度是稳定煤气流的重点。结合4号高炉生产实际情况可初步判断为风口回旋区偏小，不利于初始煤气流向中心渗透，不利于炉缸的活跃，初始煤气流难以向中心发展，边缘气流不稳定。为了进一步摸索下部送风制度的合理性，通过分阶段的对下部送风制度进行相应的调整。在2019年上半年风口布局的基础上，逐步缩小风口面积，短风口改为长风口。第一阶段：2019年8月2日利于休风机会将4#、8#、18#、24#、28#调整为长风口，变为610 mm（长度）*120 mm（直径），风口面积由0.3452m2↘0.3393m2，缩小风口面积提高鼓风动能；第二阶段：11月4日休风将2#、6#、10#、12#、14#、16#、20#、22#、26#、30#风口调整为长度610 mm风口；调整后，第三阶段2020年2月28日继续将剩余的单风口（1#、3#、5#、7#、9#、11#、13#、15#、17#、19#、21#、23#、25#、27#、29#）调整为610 mm的长风口，同时将30#风口直径调整为115 mm,风口面积由0.3393m2↘0.3382m2。第一阶段调整后，炉况的稳定性有所增强，边缘局部气流有所好转；但从10月中旬，配比使用精布巴粉的烧结矿入炉，由于冶金性能变差，上部制度不适应，炉况出现大幅度变化，局部管道频繁，19年10月-20年1月共出现125次局部气流；由于炉况不顺，第二阶段调整幅度较第一阶段稍大，同时调整上部制度，使之上下部制度向匹配，炉况从1月中旬，逐步向好，各项经济技术指标改善较明显,风量较之前不断增加，进一步坚定了调整方向；第三阶段进一步调整，更换15个长风口，进一步缩小风口面积，提高鼓风动能，极大活跃炉缸。4号高炉风口调整情况见表5。

4  取得的效果

通过对上、下部制度的调整，优化基本操作制度，实施大风量、大矿批、高风温、高顶压、高煤比等强化手段，4号高炉炉缸工作均匀性、活跃性有了明显改善（主要经济技术指标见表4），同时煤气流分布合理且稳定性较好，形成了相对稳定的操作炉型，基本消除了管道气流、崩料、悬料现象，各项经济技术指标稳步提高，重点指标基本达到2016年的水平。

5  结语

（1）4号高炉在当前原燃料条件下，采取长风口、缩小风口面积、中心加焦的措施，使得上、下部制度相匹配，炉况抵御外部因素波动的能力得到提高，是炉况实现较长时间稳定顺行的基础。

（2）4号高炉虽然实现了炉况较长时间的稳定顺行，但仍然要加强原燃料的质量管理，着重于改善筛分效果、严格槽位管理等措施，同时完善基础管理工作，达到规范化、精细化操作的要求，实现炉况更长时间的稳定顺行。

（3）在炉况实现稳定顺行的基础上，仍然要继续摸索并优化现有条件下的操作制度，优化下部送风制度及中心加焦技术，实现大风量、大矿批、高风温、提高煤比的适合4号高炉的强化冶炼措施，提高煤气利用率，降低燃料消耗，实现更好的经济技术指标。

6  参考文献

[1] 周传典. 高炉炼铁生产技术手册.冶金工业出版社，1999.