中心加焦的装料制度在唐钢2号高炉的应用

中心加焦的装料制度在唐钢2号高炉的应用

冯忠良

（唐山钢铁股份有限公司炼铁厂）

摘要：唐钢2号2000m³高炉通过对料面形状的判断，用装料制度进行调节，从而稳定达到长寿、低耗

关键字：高炉；料面形状；低耗；长寿

1 简介

唐钢2号2000 m³高炉于2002年12月31日开炉，是原1260 m³高炉大修扩容而成。大修后，采用了一定的新技术，炉容和炉型以及高径比变化很大, 新一代高炉特点为矮胖型，高径比L/D=2.4，较上一代炉龄小了很多。而且采用了薄炉衬、铸铁冷却壁和铜冷却壁相结合的冷却方式。炉腹及炉腰和炉身下部采用铜冷却壁冷却，加强该部位的冷却以求延长高炉寿命。 设计采用并罐无钟炉顶，碳砖-陶瓷杯复合炉底，霍戈文高风温长寿热风炉（三座热风炉两烧一送），水冲渣处理工艺，软水密闭循环冷却系统，两个铁口，26个风口。

高炉调剂的目的是稳定、顺行、高产、低耗、长寿。高炉调剂的主要手段是上、下部制度，单独上部制度优化和单独的下部制度优化都不能取得好的技术经济指标。下部制度调节的频率较小，在这里重点阐述装料制度。

高炉要想取得好的指标要有合理的料面形状，形成料层不互相混合的料层结构。合理的料面形状可以减少混料的发生，保持活跃的炉缸，降低炉缸侧壁温度，对提高指标起着关键作用。

2 料面形状的判断

2.1 十字测温

十字测温的数据有瞬时数据和平均数据，瞬时数据能看出温度在炉喉截面的温度分布，不能完全代表气流，而观察波幅的大小可以辅助判断气流的强弱，一般来说波幅小气流发展，波幅大气流抑制。对于平均数据的观察，需要考虑料面与十字测温测点的距离，此因素对十字测温影响比较大。以中心为例，经验表明当平均温度中心600℃，第七点400℃，第六点200℃以上，中心温度波峰与波谷之差在300℃以上，料面距离十字测温的中心测点较近，料面偏向于中心高。

以2012年10月份为例，上旬压量关系紧，综合焦比呈快速上涨趋势，冷却壁温度、静压波动大，有窜气现象，第六点、第七点、中心温度偏离正常值，处于偏高的水平，而中心波幅在400℃以上，可以判断中心料面高。对于窜气现象，本身2号高炉偏矮胖，而中心料面高，边缘下料速度快，混料多，边缘料面相对于中心较低，气流走的急，气流在边缘寻找薄弱环节呈集中释放状态，发生窜气。

2.2 顶温

顶温对料面形状判断起一个辅助作用，料面平整时，顶温低，料面形状不规则时，顶温高。料面形状不规则时，高温气流有捷径，气流与炉料的热交换差，造成热量浪费，顶温高，顶温差大。料面形状规整时，气流与炉料接触良好，顶温低，顶温差小。

2.3 压量关系

压量关系是高炉各道操作工序的集中反应，压量关系的影响因素非常多，但是诸如出铁、酸碱凉热对压量关系的影响，调整后可以很快恢复，是短期效应，利用排除法可以判断。料面形状对压量关系的影响是一个长期因素，具体表现为，风压拐动，风量萎缩。

2.4 炉前情况

出铁时间、铁口状态、打泥量等炉前情况主要反映炉缸工作状态，料面形状影响炉缸的焦炭分布，进而影响到炉缸的状态，再从铁口上反映出来。虽然对应关系不是直接的，也是一个考虑的方面。

3 料面形状的调节

料面形状的调节主要是调节炉料在高炉内下降速度与布料量同步，只有这样才能减少混料，保持料层的层状结构，实现优良的指标。

3.1 布料量的调节

布料量即调整下料圈数。

3.2 炉料（除去中心无矿区）在高炉内下降速度的调节

炉料在高炉内下降速度影响因素太多（炉型、原燃料条件、风口回旋区状况、出渣铁情况等），只能理想化去分析。

下降速度主要是以下几个方面考虑；（1）从矿石和焦炭在高炉内的变化过程特点考虑，焦炭在高炉内是一个缓慢变小的过程。矿石在软熔带以上体积增大，软熔带以下由固体变为液体，体积急剧缩小。（2）从气流方面考虑，焦炭多矿石少的地方气流盛，对下降速度是一个促进作用，增加下降速度；焦炭少矿石多的地方气流弱，下降速度会减慢。（3）从高炉形状考虑，高炉炉身部位是上小下大的形状，边缘相对来说从上到下逐渐扩散，风口燃烧带位于边缘，所以边缘下料速度相对快。根据高炉中实际测量的结果炉墙附近的炉料下降速度大约高于中心下降速度的1.5倍（《高炉内型曲线和炉料下降性能》）。（1）、（2）为相反的方向，（1）是主要矛盾，（2）是次要矛盾。笼统来讲，焦炭抑制下料速度，矿石促进下料速度。

当炉况出现波动时，首先应首先考虑料面的形状，采取相应的布料制度调节料面，从而达到低耗、顺行。

3.3 中心焦量的调节

中心区域由于没有矿石，在高炉下部有死料柱支撑，它的下降机制不同于其他地方，它是高炉的“脊柱”，它存在CO2+C=2CO-165686Kj（强吸热过程）反应。因此有必要单独研究。

（1）中心焦量与综合焦比关系密切

从图中可以看出当中心焦比例在20%以下时对应的综合焦比是最低的，所以应该尽量创造条件来减少中心焦比例。对于中心焦比例的控制：中心焦比例在20%以上，炉缸反而发死，没有起到“烟囱”的效果，中心气流弱。中心越弱中心料面下降速度就越慢，试图采用增加中心焦量的方法打开中心，中心焦量过大，高炉中心死料堆增大，边缘矿焦比相应增大，炉料下降快，混料多，气流走的急，不稳定，容易出现壁体波动。中心焦量过大时不会增强中心气流，反而会通过炉缸活跃程度变差减弱中心气流。所以在高炉出现状况时不能只依靠增加中心焦量来开中心。

（2）中心焦量对长寿（炉缸侧壁温度）有影响

唐钢几座高炉均是由于炉缸侧壁温度异常增长导致大修，2号高炉亦然。炉缸侧壁温度成为了高炉一代寿命的短板，所以重点研究炉缸侧壁温度。

2012年12月29日至2013年1月2日炉缸侧壁7.45米出现异常升高，从176℃升高到256℃。

2012年共出现四次下降过程，分别是2012年6月14日；9月24日；10月6日；10月26日。分析这几次过程后：当7.45米温度升高时，通常是多种手段共同采用，增加工业水冷却强度，提高钛负荷，提高炉温，控制冶炼强度，减少炉缸铁水环流等。这些手段是公认的，不再赘述。我认为中心焦量对炉缸侧壁温度有一定影响。

中心焦量减少炉缸侧壁温度增速放缓甚至下降。中心焦量对炉缸的这种影响是通过两个方面来实现：

1）改变焦炭在高炉内的分布状态，影响炉缸状态

   包括炉缸内的焦炭分布状态，影响炉缸的活跃程度，从而炉缸内液态渣铁的运动轨迹发生变化，铁水对侧壁的剪切作用减小。

2）中心焦量对透气性指数产生影响，影响炉缸状态

   透气性指数变化与7.45米D点温度发生变化做对比：

从图中可以看出三条曲线有明显的对应关系，这17天都有三个波峰和三个波谷，而且对应关系明确，这有两种可能：第一种：当风量水平较高，透气性较好时，炉缸活跃，7.45米D点受渣铁流冲刷所粘的渣皮有一定程度脱落或减少。第二种：当透气性指数下降，炉缸发死，炉缸中心死焦堆增大，受初始气流弱影响，中心气流受到抑制，而其他条件变化不大，边缘渣铁环流加剧，导致7.45米温度上升。用三天前的透指*10和7.45米D点温度对比做成图表：

佐以炉底4.1米、5.046米K点、6.25米及7.45米其他方向温度判断为第二种可能。

结论：当透气性指数上升7.45米D点温度是下降，当透指下降，7.45米D点温度上升。

（1）装料制度要适应炉料下降速度，保持平整的料面形状，从而炉料的层状结构在下降的过程中不被破坏。（每个高炉由于炉衬侵蚀情况，炉型尺寸，操作炉型，下部制度等不相同，所以适合的装料制度也不同，同一座高炉不同时期也不相同）。

（2）中心焦量不能太大，不能依靠加中心焦打开中心。而应该通过改善炉缸状况（炉缸内的焦炭分布）来使中心气流旺盛。

（3）提高透气性指数能使炉缸侧壁温度下降。