大型高炉操作炉型维护

大高炉具有产能规模大、能耗低和成本低等优势，高炉发展的总体趋势是大型化；大型高炉生产主要目标是高效和经济，维护好合理的高炉操作炉型是实现高炉生产目标和任务的前提。
　　 高炉炉型分为设计炉型和操作炉型，高炉投产后，随着高炉内衬的逐步侵蚀和变化，高炉由设计炉型向操作炉型转化，基本设计炉型是形成合理操作炉型的基础。操作炉型对高炉煤气流合理分布有较大影响，高炉煤气流分布与炉缸风口布置、软熔带状态、炉料分布及原燃料的质量等因素密切相关；因此，高炉操作炉型需根据高炉工艺特点，与煤气流在炉内运动规律相匹配。操作炉型不合理将会影响高炉顺行，使高炉下料不均匀，料面偏差大，易发生崩滑料、管道和悬料等现象；炉体热负荷频繁波动、炉墙粘结不均匀、炉墙结厚是高炉操作炉型不合理的主要表现，在处理炉墙结厚的过程中，渣皮脱落易造成风口大面积曲损，对高炉正常生产影响较大。因此，控制合理操作炉型对高炉长期稳定顺行非常重要。
　　 本文就大型高炉合理操作炉型的特征，炉型维护的判断基准，高炉上、中、下不同调剂对炉型的影响进行介绍，并结合宝钢2高炉和3高炉在不同生产条件及状态下的炉型维护实际，提出气流调节和操作炉型维护的调整措施，为相关高炉维持合理的操作炉型提供参考，实现高炉的长期稳定顺行和生产目标。
　　1 大型高炉合理操作炉型的特征与判别
　　 合理操作炉型是高炉顺行、煤气流分布合理的基础，反之，高炉顺行、煤气流分布合理亦是合理操作炉型的保障；维护好高炉操作炉型是高炉一代炉龄中的核心工作。
　　1.1 设计炉型与操作炉型关系
　　 高炉设计炉型的合理与否取决于设计者的经验，设计炉型仅仅是提供转变为合理操作炉型的基础。此外，高炉内型主要与原、燃料条件和操作制度有关，合理的内型有利于高炉操作顺行、高产、低耗；高炉炉体不同冷却器配置（如冷却板、板壁结合、全铸铁冷却壁、铸铁+铜冷却壁型式），对形成合理操作炉型有不同的操作要求，因此，高炉内型的形状和主要尺寸必须适应炉料和煤气在炉内运动的规律。
　　1.2 判别炉型是否合理相关要素
　　高炉操作技术主要体现在高炉综合制度的合理性和匹配性，合理操作炉型控制的参数包括稳定顺行参数、炉体冷却控制参数和经济技术指标体现等方面。其中表现稳定顺行参数的方面主要包括：1）高炉风压曲线是否稳定，压差（包括全压差、上部压差、下部压差）是否合适；2）十字测温曲线、Z/W值、钢砖温度、顶温、封罩温度等是否均匀有规律、同步同向、无明显发散；3）不同探尺之间偏差小，料速均匀，无崩滑料、管道、悬料等；4）炉缸物理热充沛，各铁口间铁水温度和成分偏差小；5）炉腰、炉腹部水温差合理。
　　2 不同调剂对炉型的影响
　　 日常生产中，为保持合理的高炉操作炉型，高炉调剂需从下部送风制度、上部装料制度以及中部的冷却制度着手。
　　2.1下部调剂及对炉型影响
　　高炉下部调剂目的主要是保持适宜的风速、鼓风动能、理论燃烧温度（TF值）和适宜的炉腹煤气量，使初始煤气流分布合理，炉缸工作均匀活跃和热量充沛。下部调剂内容包括合适的综合送风制度（包括风量、氧量、风温、风湿和喷吹物浓度及周向分布），以及不同长短、不同面积风口在圆周方向上的分布。此外，对下部送风制度，一般有以下共识：
　　① 综合送风比在开炉时较为关键，日常操作一定风量时，可由合适的风速和鼓风动能实现稳定操作；
　　② 缩小风口面积，有利于鼓风动能增加，但是风口面积过小，会制约高炉风量的增加，引起风压上升，不利于鼓风动能提高；
　　③ 焦煤资源和焦炭劣化，风速、鼓风动能不宜过高。
　　下部调剂与操作炉型关系表现为：
　　① 中心气流充沛，软融带顶部位置升高，炉腹、炉腰热负荷相对较低；
　　② 边缘初始气流充沛，软融带根部位置抬高，炉腹、炉腰热负荷相对较高；
　　③ 初始煤气流在圆周方向上分布的均匀性将会严重影响高炉周向上的温度场分布，从而影响到操作炉型的均匀性；
　　④ 风口尺寸的大小及四个区域的均匀性也影响初始气流分布；
　　⑤ 理论燃烧温度高低影响到高炉纵向上的温度场分布，影响到高炉干区和湿区的分布比例，最终影响到操作炉型的维护。
　　　　总的来说，大高炉综合送风制度应根据厂里生产任务，结合具体高炉的特征及炉料条件，选好相关参数，使之维持合适的回旋区性状并力求稳定，这是下部调节的基本方针。
　　2.2 上部调剂及对炉型影响
　　开炉前的布料测试工作（包括料罐调查、溜槽倾角、料流开度、落料点位置、料流轨迹、料面形状、料线位置等）为日常工作的基础，上部调剂的主要内容有料批大小、布料初使倾角、角差、圈数、料线、顶压等，日常上部调剂思路是与下部调剂相匹配，结合冶炼强度、原燃料质量等，以疏导为主，维持合理料面形状。目前大型高炉炉顶布料大部分采用无料钟布料模式，无钟炉顶基本布料制度核心是“平台+漏斗”。
　　在布料控制上，宝钢高炉一般要求：
　　① 确定炉料落点位置据炉墙300-500mm；
　　② 在批重控制方面，要保证焦层在炉腰厚度>200mm,炉喉>500mm；
　　③ 还原性差和粉末多的料不宜布在边缘和中心；
　　④ 料线在碰撞点之上，要求边缘气流发展时，可适当提高料线；反之则适当降低料线；
　　⑤ 中心调剂以料面及漏斗形状控制为主，边缘调剂以矿、焦比例调剂为主。
　　　　焦炭平台宽度是合理料面形状的根本，一般控制2m左右，炉边缘矿石平台略窄于焦炭平台，一般控制1.5-2m，最终形成2m左右深度布料漏斗；针对不同高炉、炉料结构及性状变化较大时，应适当调整平台宽度和漏斗大小等，以便稳定中心气流。中心气流不通畅和边缘气流不均匀时，易产生边缘管道和导致炉墙局部粘结、煤气利用率也会随之波动，如不能及时处理，最终会导致炉型的破坏。
　　2.3 中部冷却制度管理
　　　　高炉合适的冷却制度，也是维持合理操作炉型的辅助手段和长寿重点。在日常生产中，需关注以下几点：① 确定适宜的热负荷管理标准，关注炉身静压力变化，稳定操作炉型；② 对采用冷却板冷却的高炉，关注炉体砖衬温度及变化，进行趋势管理；③ 冷却壁的高炉，宝钢采用分段式冷却管理，重点关注炉腰及炉身下的热负荷；④ 根据炉墙粘接情况，对应调整水量，使不同冷却器的水速处于安全及合适水平；控制好进水温度，使软熔带以下水温差合理。　
　　　　冷却制度与上、下部调剂相匹配，实现根部位置较低和形状近似“倒V”（或称之为"小W"）的稳定软融带分布，从而保持高炉整体温度场下降，并保持相对稳定，可有效维护高炉合理操作炉型。冷却制度的选用要根据生产条件和气流分布调节，冶炼强度大，边缘气流和热流强度大时冷却强度要相应地加大；反之，冷却强度要相应地减小。
　　3　宝钢炉型维护操作实践
　　3.1 2高炉炉型维护实践
　　　　2号高炉（第二代）炉容4706m3，于2006年12月7日投产，高炉在2011年上半年，炉况波动较大、总体欠稳定性，经历了三次结厚与脱落过程。炉墙结厚处理期间，炉况顺行差，崩滑料多，冒尖或风压拐动引起的减风次数较多，甚至出现多次难行。炉墙脱落造成较多风口曲损，高炉共有4次临时休风更换曲损风口，造成较大的产量和成本损失，表1为高炉风口曲损及临时休风情况。