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為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的一代爐齡，湛鋼煉鐵廠從開爐投產(chǎn)就開始了高爐長(zhǎng)壽工作，緊密結(jié)合寶鋼股份煉鐵廠大型高爐長(zhǎng)壽生產(chǎn)操作管理經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)開展完善高爐穩(wěn)定生產(chǎn)的操業(yè)制度和爐體長(zhǎng)壽跟蹤維護(hù)消缺的工作。 

梁利生 賈海寧 周琦 姜曦

寶武集團(tuán)寶鋼湛江鋼鐵煉鐵廠現(xiàn)有兩座5050m3高爐，1號(hào)高爐于2013年5月17日開始打樁建設(shè)，2015年9月25日投產(chǎn)；2號(hào)高爐于2014年5月15日開始打樁建設(shè)，2016年7月15日投產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的一代爐齡，湛鋼煉鐵廠從開爐投產(chǎn)就開始了高爐長(zhǎng)壽工作，緊密結(jié)合寶鋼股份煉鐵廠大型高爐長(zhǎng)壽生產(chǎn)操作管理經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)開展完善高爐穩(wěn)定生產(chǎn)的操業(yè)制度和爐體長(zhǎng)壽跟蹤維護(hù)消缺的工作。

高爐操作管理

精料是高爐穩(wěn)定順行、強(qiáng)化冶煉、獲得良好經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和高爐長(zhǎng)壽的基礎(chǔ)，原燃料質(zhì)量的波動(dòng)必然會(huì)導(dǎo)致爐況不穩(wěn)，從而破壞爐體磚襯，影響高爐壽命。寶鋼高爐生產(chǎn)一貫堅(jiān)持精料方針，并追求原燃料的穩(wěn)定。焦炭質(zhì)量不僅影響高爐上部透氣性和爐況的穩(wěn)定，而且影響下部死料柱的透液性、爐前出渣鐵作業(yè)，以及爐缸長(zhǎng)壽。對(duì)于特大型高煤比高爐操作，保持焦炭的高質(zhì)、穩(wěn)定尤為重要。

湛鋼高爐嚴(yán)格控制焦炭質(zhì)量，要求焦炭具有較高的冷熱強(qiáng)度、較低的反應(yīng)性和較大的粒度；對(duì)高爐含鐵爐料也做出較為嚴(yán)格的要求，燒結(jié)礦必須具有足夠的冷熱強(qiáng)度和良好的還原性，在現(xiàn)有的配礦資源和物流條件下，優(yōu)化入爐爐料結(jié)構(gòu)，通過加強(qiáng)篩網(wǎng)管理和控制切出量，控制入爐礦的含粉率，改善料柱的透氣性。此外，湛鋼堅(jiān)持對(duì)勻礦技術(shù)和高堿金屬、Zn原料的使用量的嚴(yán)格控制，要求高爐入爐堿金屬（Na2O+K2O）<2.00kg/tHM，Zn<0.150kg/tHM，避免有害元素入爐量偏高對(duì)高爐爐墻造成較大破壞，也降低對(duì)爐缸碳磚的侵蝕破壞。

科學(xué)選擇合理的操作制度是寶鋼高爐生產(chǎn)長(zhǎng)期保持穩(wěn)定順行的前提，包括送風(fēng)制度、裝料制度、造渣制度和熱制度。合理的送風(fēng)制度和熱制度是保證高爐爐況穩(wěn)定順行的前提，合理的煤氣流分布是實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽的關(guān)鍵技術(shù)之一。如附圖所示，目前，湛鋼1號(hào)高爐累計(jì)產(chǎn)量達(dá)到800萬噸，2號(hào)高爐也達(dá)到了500萬噸。1號(hào)高爐在點(diǎn)火投產(chǎn)后爐況總體穩(wěn)定順行，前期受鐵鋼平衡和原燃料進(jìn)廠影響，較長(zhǎng)時(shí)間處于低利用系數(shù)冶煉階段，在原料輸入系統(tǒng)逐漸恢復(fù)后，1號(hào)高爐開始產(chǎn)量爬坡，利用系數(shù)迅速達(dá)到了2.30t/(m3·d)水平。2號(hào)高爐點(diǎn)火投產(chǎn)后產(chǎn)量快速爬坡，第3個(gè)月就實(shí)現(xiàn)了日產(chǎn)量達(dá)產(chǎn)，利用系數(shù)達(dá)到2.30t/(m3·d)水平。

投產(chǎn)初期，高爐處于低利用系數(shù)冶煉階段，由于產(chǎn)量限制，風(fēng)量也受到限制，特別是1號(hào)高爐利用系數(shù)1.6t/(m3·d)、產(chǎn)量8500t/d對(duì)應(yīng)風(fēng)量6500Nm3/min，低風(fēng)量對(duì)于爐缸直徑14.5m、有效容積5050m3的大型高爐處于來說是很難操作的。風(fēng)量低，送風(fēng)制度調(diào)劑余量小，對(duì)于剛剛投產(chǎn)的高爐，操作制度還沒有完全掌握，長(zhǎng)時(shí)間維持操作難度更大。為了消除低風(fēng)量的不利影響，湛鋼積極探索低利用系數(shù)條件下的操作制度，通過調(diào)整較小的風(fēng)口面積，并且只保持風(fēng)量而不富氧，保持較高的風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能，并結(jié)合上部布料制度調(diào)整，優(yōu)先保證充沛的中心氣流，來保證爐況穩(wěn)定順行。

當(dāng)高爐從低利用系數(shù)轉(zhuǎn)入高利用系數(shù)生產(chǎn)后，產(chǎn)量大幅度增加，主要是通過增加風(fēng)量并開始富氧來實(shí)現(xiàn)的。風(fēng)量、富氧率大幅提高后，氣流分布、溫度場(chǎng)分布、軟熔帶形狀、爐缸熱狀態(tài)等都會(huì)發(fā)生很大的變化，操業(yè)上必須做相應(yīng)的調(diào)整，否則也很難保證爐況穩(wěn)定順行。兩座高爐都采取優(yōu)先保證大風(fēng)量（7000Nm3/min~7200Nm3/min）、再提高富氧率的措施，同時(shí)利用高頂壓（260kPa~270kPa）、擴(kuò)大風(fēng)口面積來控制合適的風(fēng)速，并結(jié)合布料制度調(diào)整，改善礦石、焦炭的料面形狀，較大幅度地發(fā)展邊緣氣流，以改善高爐透氣性和穩(wěn)定爐墻熱負(fù)荷，同時(shí)選擇合適的熱制度和造渣制度，確保爐況穩(wěn)定順行。

高爐長(zhǎng)壽維護(hù)管理

湛鋼高爐在投產(chǎn)后繼承了寶鋼高爐長(zhǎng)壽維護(hù)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，并結(jié)合自身長(zhǎng)壽設(shè)計(jì)的特點(diǎn)變化開展長(zhǎng)壽維護(hù)管理工作。

穩(wěn)定的爐前作業(yè)是保證和改善爐缸側(cè)壁工作狀態(tài)的重要手段之一，爐前作業(yè)不僅保證了爐內(nèi)渣鐵出凈, 避免高爐受憋, 保持爐況順行穩(wěn)定, 而且可以通過對(duì)鐵口的維護(hù), 保持爐缸內(nèi)泥包的穩(wěn)定, 減緩渣鐵對(duì)爐缸的沖刷。湛江鋼鐵在高爐投產(chǎn)后，隨著冶煉強(qiáng)度的逐步提高，針對(duì)不同階段的渣鐵性能和出渣鐵情況，堅(jiān)持加強(qiáng)爐前操作管理，爐前要求一次開口，開口次數(shù)每天控制在10次~12次，出鐵時(shí)間保持在120min~150min，鐵口深度維持在4.0m~4.2m，打泥量根據(jù)開口情況和鐵口深度調(diào)節(jié)控制。湛鋼還根據(jù)渣鐵狀態(tài)和冶煉強(qiáng)度的變化，選擇合適性能的炮泥和與之配合的操作方法，在鐵口區(qū)域形成穩(wěn)定的泥包，保持合適、穩(wěn)定的鐵口深度，減輕鐵水環(huán)流對(duì)爐缸側(cè)壁磚襯的沖刷和侵蝕。

同時(shí)，湛鋼加強(qiáng)冷卻系統(tǒng)的檢查與維護(hù)，維持合理的冷卻強(qiáng)度，并強(qiáng)化冷卻水水質(zhì)的管理。湛鋼高爐投產(chǎn)后，受外部因素影響，冷卻水水質(zhì)在投產(chǎn)6個(gè)月后才達(dá)標(biāo)?，F(xiàn)在高爐堅(jiān)持每個(gè)工作日檢查水質(zhì)數(shù)據(jù)，每?jī)芍荛_一次水質(zhì)溝通協(xié)調(diào)會(huì)，出現(xiàn)問題及時(shí)解決。

對(duì)新建投產(chǎn)的高爐，隨著產(chǎn)能爬坡和設(shè)備熱緊固，耐材與冷卻設(shè)備均會(huì)發(fā)生一定量的熱膨脹變化，由于材質(zhì)不同，耐材和冷卻壁之間產(chǎn)生氣隙，會(huì)極大地影響冷卻效果。湛鋼根據(jù)爐體維護(hù)計(jì)劃及對(duì)爐體狀態(tài)的實(shí)時(shí)跟蹤結(jié)果，利用高爐定修實(shí)施有針對(duì)性的壓漿作業(yè)，消除氣隙對(duì)冷卻效果的影響。根據(jù)動(dòng)態(tài)傳熱學(xué)原理和爐缸溫度分布規(guī)律，湛鋼在爐缸區(qū)域確立了氣隙指數(shù)以監(jiān)視爐缸側(cè)壁傳熱狀態(tài)。只有保證爐缸傳熱和冷卻，才能穩(wěn)定爐缸磚襯溫度場(chǎng)的分布和厚度。

湛鋼高爐爐體和冷卻系統(tǒng)的熱電偶覆蓋區(qū)域較廣，通過對(duì)大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集和跟蹤管理，尤其是爐芯溫度和爐缸側(cè)壁溫度的監(jiān)視和管理，為爐內(nèi)操業(yè)調(diào)整和爐前作業(yè)調(diào)整提供了及時(shí)全面的保障。爐芯溫度和爐缸側(cè)壁溫度存在一定的關(guān)聯(lián)性，控制爐芯溫度在合理的范圍內(nèi)，有利于爐缸側(cè)壁的維護(hù)。高爐爐缸和爐底狀況是決定現(xiàn)代高爐壽命的關(guān)鍵因素，對(duì)爐缸、爐底溫度和耐材侵蝕傾向的管理，有助于及時(shí)采取維護(hù)措施。湛鋼對(duì)熱風(fēng)爐和熱風(fēng)管系采取周期管理，每3個(gè)月對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行紅外成像檢查，跟蹤長(zhǎng)期的變化趨勢(shì)。

從目前跟蹤趨勢(shì)看，湛鋼1號(hào)高爐本體爐缸和爐底區(qū)域溫度穩(wěn)定可控，熱流強(qiáng)度及冷卻水溫差在合理范圍內(nèi)，鐵口深度符合要求，爐缸、爐底耐材未發(fā)生明顯侵蝕現(xiàn)象，高爐整體趨向穩(wěn)定、良好狀態(tài)。湛鋼2號(hào)高爐根據(jù)出鐵參數(shù)和爐缸電偶溫度模型推算，爐缸狀態(tài)較活躍，鐵口區(qū)域耐材出現(xiàn)明顯侵蝕現(xiàn)象。高爐已加強(qiáng)操業(yè)調(diào)整和操作管理工作，在高爐長(zhǎng)壽和生產(chǎn)兼顧的情況下，穩(wěn)定爐缸區(qū)域的耐材侵蝕情況，爐缸側(cè)壁溫度在2017年6月份出現(xiàn)一定的波動(dòng)，爐缸耐材出現(xiàn)侵蝕。湛鋼通過采取增加打泥量及提升炮泥質(zhì)量、改善爐前作業(yè)等方式，使?fàn)t缸情況初步得到穩(wěn)定。2017年以來，湛鋼兩座高爐均處于高負(fù)荷生產(chǎn)狀態(tài)，通過對(duì)投產(chǎn)以來的爐底、爐缸電偶監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，雖然鐵口區(qū)域爐缸電偶溫度有一定波動(dòng)，個(gè)別鐵口區(qū)域開始出現(xiàn)少量侵蝕跡象，但總體而言，目前兩座高爐的長(zhǎng)壽狀態(tài)良好、受控。湛鋼高爐熱風(fēng)爐在投產(chǎn)后送風(fēng)溫度長(zhǎng)期穩(wěn)定在1250℃~1260℃。熱風(fēng)爐及熱風(fēng)管道每3個(gè)月做一次紅外測(cè)溫成像檢查，根據(jù)近期的檢查結(jié)果，兩座高爐的熱風(fēng)爐及熱風(fēng)管道內(nèi)部耐材完好，熱風(fēng)爐本體和熱風(fēng)管系溫度正常、穩(wěn)定。

高爐生產(chǎn)實(shí)績(jī)

湛鋼兩座高爐在開爐后，高爐的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷改善，燃料比逐步降至485kg/tHM~490kg/tHM的水平，噴煤比逐步提高至180kg/tHM。1號(hào)高爐開爐后由于受到初期低負(fù)荷生產(chǎn)和鐵鋼平衡的影響，噴煤比爬坡速度較慢；2號(hào)高爐在開爐后快速達(dá)到了180kg/tHM水平，燃料比也迅速降至490kg/tHM以下。兩座高爐投產(chǎn)以來的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如附表所示，目前，兩座高爐利用系數(shù)均到達(dá)了2.2t/(m3·d)以上水平，鐵水溫度基本控制在了1510℃±10℃范圍內(nèi)，[Si]含量<0.40%，[S]含量<0.030%，平均送風(fēng)溫度在1250℃~1260℃，兩座高爐的指標(biāo)實(shí)績(jī)整體逐步改善。