高炉炉缸堆积是高炉炼铁过程中一种常见的严重操作故障。它指的是炉缸(高炉下部储存铁水和炉渣的区域)内熔融物(主要是初渣和铁水)的流动性变差,甚至部分凝固,导致炉缸有效容积缩小、透气透液性恶化,从而破坏高炉下部煤气流分布和顺行,最终影响高炉产量、焦比、铁水质量,甚至威胁高炉安全运行的现象。 一,炉缸堆积通常分为几类: 1. 边缘堆积 (炉墙堆积):堆积主要发生在炉缸边缘靠近炉墙的区域。 2. 中心堆积:堆积主要发生在炉缸中心区域。 3. 混合型堆积:边缘和中心同时存在堆积。 二,炉缸堆积具体原因:
1. 原燃料质量恶化: 入炉品位下降:铁矿石品位低,脉石增多,导致渣量过大,炉缸热负荷增加。 焦炭质量差:强度低(M40低,M10高)、灰分高、反应性高。劣质焦炭在炉缸内产生大量粉末,堵塞焦炭孔隙,恶化透液性;灰分高增加渣量,也使渣变得粘稠;反应性高消耗过多热量,导致炉缸温度不足。 有害元素含量高:碱金属(K, Na)、锌(Zn)、铅(Pb)等在高炉内循环富集,侵蚀炉衬、破坏焦炭强度、降低矿石软熔温度、恶化炉渣流动性。 燃料喷吹不当:过量喷吹煤粉而未相应补充足够热量(如富氧、提高风温),或煤粉燃烧不完全,导致炉缸温度降低。 2. 操作制度不合理: 热制度失常:长期慢风操作、风温过低、富氧不足、焦炭负荷过重等导致炉缸物理热不足(铁水温度低),渣铁流动性变差。 造渣制度不当:炉渣碱度过高或过低。碱度过高(如>1.25)导致熔点升高、粘度增大;碱度过低(如<1.0)虽然熔点低,但脱硫能力差,可能被迫提高炉温,也可能因矿物组成变化导致粘度异常升高。Al₂O₃含量过高(>16%)会显著增加炉渣粘度。 长期高硅高碱度生产,铁水的黏度升高,铁水在炉缸环流速度变慢,使风量萎缩,造成炉缸堆积。 送风制度不合理:鼓风动能不足(风量小、风口面积过大),导致中心气流过弱,边缘气流发展,炉缸中心死料柱增大且不活跃,透液性差;反之,鼓风动能过大也可能破坏合理的煤气流分布。 装料制度不合理:长期边缘负荷过重或中心过重,破坏了合理的煤气流分布(边缘或中心气流堵塞),导致相应区域温度降低、渣铁滞留。 冷却强度过大:炉缸冷却壁水温差过低,过度冷却导致炉缸边缘温度过低,易形成边缘堆积。 3. 设备因素: 炉缸侵蚀监测不准或应对不足:对炉缸侵蚀状况判断失误,操作调整滞后。 冷却设备漏水:向炉内漏水,吸收大量热量,造成局部炉凉。 风口设备故障:如风口烧坏、小套漏水等,破坏送风均匀性,导致局部区域炉凉。 4. 长期慢风作业: 导致炉缸活跃程度下降,中心死料柱增大且不易更新,易造成炉缸中心堆积。 三,炉缸堆积主要表现与危害 铁水表现:铁水物理热(温度)持续下降,铁水含硅量异常波动(常偏低),含硫量升高。 炉渣表现:渣温低,流动性差,颜色发黑、发泡,渣中带铁增多。 风压与透气性: 风压升高且波动大,透。气性指数(风量/压差)变差且不稳定。 下料情况:下料不均,易出现滑料、悬料、管道行程等难行、崩料现象。 风口工作:风口工作不均,部分风口发暗、涌渣、甚至灌渣。严重时风口大量破损。 炉缸温度/水温差: 炉缸热电偶温度普遍下降或分布异常(如边缘温度过低或中心温度过低),冷却壁水温差下降。 出铁出渣:出铁困难,铁流小、黏,铁口深度不稳定,易“跑大流”或喷溅。渣铁分离不好,渣沟易凝死。 风量小,炉速慢,正常炉况如果出现风量小,料速慢,一般是炉温上升的趋势,但是在炉缸堆积时,往往出现风量萎缩,料速慢,炉温还不高的情况,是因为炉缸堆积使空间变小了,炉子难以接受风量,风量小,料速自然会变慢。 在炉子出铁堵口后,风量逐渐降低,风压逐渐升高;打开铁口后,风量逐渐增加,风压逐渐下降。如此周而复始,形成周期性的波动。在风量、风压变化的同时,下料速度也同步发生变化, 出铁时料速加快,堵口后料速渐慢。高炉越小,表现越明显,高炉憋风、憋压是共同特征,甚至出铁间隔出现憋风或风压先下行后陡升的现象。 危害:产量大幅降低,焦比升高,铁水质量恶化(高硫),频繁的炉况失常(悬料、崩料),风口大量烧坏,严重时可能发生炉缸冻结,被迫休风甚至停炉。 四,处理措施: 处理炉缸堆积的核心原则是改善炉缸热状态(补充热量)和改善炉渣流动性,同时活跃炉缸(改善透液性)。具体措施需根据堆积类型和严重程度选择: 1. 补充热量,提高炉温: 减轻焦炭负荷:最直接有效的方法,增加入炉热量。 提高风温:尽可能使用最高风温。 增加喷吹燃料:但需确保燃烧充分,否则适得其反。常配合富氧。 富氧鼓风:提高燃烧温度,补偿喷吹燃料造成的理论燃烧温度下降。 减少熔剂用量:降低渣量,减少热量消耗(需注意碱度控制)。 2. 改善炉渣流动性(洗炉): 降低炉渣碱度: 对高碱度引起的堆积有效。可短期配加硅石、均热炉渣、含SiO₂高的矿石等酸性料。但需注意脱硫能力下降,铁水含硫可能升高,必要时需配合提高炉温。 添加洗炉剂 萤石:最常用的强效洗炉剂。能显著降低炉渣熔点、粘度和表面张力,对处理顽固堆积(特别是含高Al₂O₃渣)效果显著。但用量必须严格控制,过量会严重侵蚀炉衬,且氟污染环境。 锰矿:能降低炉渣熔点、粘度,改善流动性,同时提高铁水含锰量。效果较萤石温和,对炉衬侵蚀较小。 锰矿和萤石洗炉的区别主要是锰矿洗炉的效果优于萤石,因为锰矿中的金属锰部分进入铁水,降低铁水黏度,另一部分进入炉渣,降低炉渣黏度。特别是含锰铁水能穿过炉芯带,使其中的渣铁被稀释,而萤石仅能稀释炉渣,对铁水没有直接作用。含有CaF2的炉渣一般浮在铁水表面,不可能穿透炉芯带干下部,其稀释作用远不如MnO。 由于CaF2对炉缸的侵蚀与破坏远高于MnO,从这个角度来看,萤石在处理炉缸堆积中的作用不如锰矿“平和”。但从洗炉效果看,萤石在处理严重炉缸堆积时的作用是不容忽视的。 均热炉渣/轧钢皮:含FeO,可提供热量(FeO还原放热)并改善炉渣流动性。对边缘堆积有一定效果。 调整炉渣成分:长期策略,通过优化配矿控制Al₂O₃含量在合理范围(通常<15%)。 总之,炉缸堆积表现上都是不管采用什么方法,最重要的是争取风量,没有风量一切都是空话,我们处理炉缸堆积的目的不就是为了争取更大风量吗?
大风也可以改善炉缸工作状态,活跃炉缸,有效消除炉缸堆积。一方面大风促进初始煤气分布合理,从而使炉缸工作均匀活跃,减少堆积,另一方面大风提高冶炼强度,生成较多的渣铁量冲刷炉缸,提高炉缸热量收入使炉缸热量充沛,也有利于炉缸的活跃,减少因温度不足引起的堆积。 3. 活跃炉缸,改善透气透液性:
调整送风制度 中心堆积:通常需增大鼓风动能(如适当缩小风口面积、提高风量/风压),发展中心气流,吹透中心,减少死料柱体积,改善中心透液性。 边缘堆积:通常需减小鼓风动能(如适当扩大风口面积),或通过调整装料制度适当发展边缘气流(如增加边缘焦炭比例),提高边缘温度。 优化装料制度:配合送风制度调整,确保合理的煤气流(边缘和中心两道气流)分布。 控制有害元素,加强排碱、排锌操作,减少其在炉内的循环富集。 4. 其他措施: 处理漏水:及时检查并更换漏水风口小套或冷却设备。 适当控制冷却强度: 在保证炉缸安全的前提下,避免过度冷却。 精心操作,稳定炉况:避免大的操作波动,维持炉况稳定顺行是预防和处理的基础。 出净渣铁:确保按时出净渣铁,减少炉缸内滞留量。 五,预防: 稳定原燃料质量,特别是焦炭强度、灰分和有害元素含量。 建立并维护合理的操作制度(热制度、造渣制度、送风制度、装料制度),确保炉缸热量充沛、渣铁流动性良好、炉缸活跃。 加强设备点检维护,防止漏水。 密切监控炉缸温度(热电偶、水温差)、铁水温度、铁水成分([Si],[S])、炉渣状况、风压、透气性等关键参数,及时发现异常苗头并微调。 建立完善的炉缸侵蚀监测和评估体系,指导操作。 六, 总结: 高炉炉缸堆积是影响高炉稳定、高效、长寿运行的重大故障。其成因复杂,主要是炉缸热储备不足和炉渣性能恶化导致。处理的关键在于准确判断堆积类型(边缘/中心),果断采取以补充热量(提炉温)、改善炉渣流动性(调碱度、洗炉)和活跃炉缸(调整风量、风速、风口布局)为核心的综合措施。预防则依赖于稳定的原燃料、合理的操作制度、精心的日常操作和设备维护,以及对关键参数的严密监控。 关键是处理炉缸应该多争取风量,毕竟风大治百病嘛。 处理炉缸堆积需要丰富的经验和果断的决策,有时需要付出一定的产量和成本代价。
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