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如何保持高炉长期稳定顺行

发表时间：2020/9/3 来源：《基层建设》2020年第10期作者：樊卧东

[导读] 摘要：高炉冶炼是逆流式连续过程。炉料进入高炉上部即逐渐受热并参与诸多化学反应，在上部预热及反应的程度对下部工作状况有极大影响。

        阳春新钢铁有限责任公司 529600
        摘要：高炉冶炼是逆流式连续过程。炉料进入高炉上部即逐渐受热并参与诸多化学反应，在上部预热及反应的程度对下部工作状况有极大影响。通过控制操作制度可维持操作的稳定，这是高炉生产高效、优质与低耗的基础。高炉炼铁仍然占据着炼铁行业的绝对主导地位，然而近年来以熔融还原为主的非高炉炼铁技术得到了越来越高的重视，非高炉炼铁技术亟待进一步发展。本文主要对如何保持高炉长期稳定顺行做论述。希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。
        关键词：高炉；长期稳定；顺行
        引言
        高炉的锌主要来源是自产的低品位的铁矿石，锌在高炉炼铁原燃料中的含量很低，在烧结矿和球团矿生产的焙烧过程中只能去除一少部分。锌瘤破坏炉料和煤气的正常分布，导致炉顶压力和炉况失常，影响高炉正常冶炼，锌瘤滑落时又会引起风口灌渣和烧坏，另外，高温区的锌蒸气还可穿过炉尘与炉壳中的铁形成合金，导致炉壳开裂。另一方面，不断的循环富集氧化，锌会使烧结矿、球团矿和焦炭的冶金性能变差，恶化高炉料层的透气性。因此，控制好高炉的锌含量，对高炉的正常生产甚至长寿都有着重要的意义。
        1锌在高炉中的行为机理
        首先是高炉内的循环。铁矿石中的锌少量主要以铁酸盐、硅酸盐及硫化物的形式存在。其锌硫化物先转化为复杂的氧化物，然后再在大于1000℃的高温区被CO还原为气态。沸点为907℃时，加热为蒸汽，随煤气上升，到达温度较低的区域（580℃）时冷凝而再氧化。再氧化形成的锌氧化细粒附着于上升煤气的粉尘时就被带出炉外，附着于下降的炉料时就再次进入高温区。如此周而复始，就形成了在高炉内的富集现象。其次是在烧结、高炉系统间的循环　　富含锌元素的高炉煤气除尘灰被回收，用于烧结配料，含锌的烧结作为炼铁主原料重新进入高炉，形成了锌在烧结、高炉系统间的循环。
        2影响高炉顺行的因素
        蒸汽在高炉中上部冷凝后，黏附在炉墙和炉料上，易形成炉瘤，堵塞炉料气孔，恶化料柱透气性，影响高炉顺行；蒸汽在料块表面冷凝，形成的金属或氧化物的薄膜，会弱化焦炭和矿石的冶金性能，降低料块的强度和还原性。
        3保持高炉长期稳定顺行举措
        3.1布料溜槽结构对料流轨迹及高炉顺行影响
        高炉无钟炉顶布料操作是影响炉内煤气分布、煤气利用率的重要因素，是确保高炉顺行、高效的重要手段。无钟炉顶设备参数、溜槽结构参数、布料过程中溜槽倾角及转速的变化，都会使料流轨迹发生变化。对于不同的炉料、焦炭与矿石的落点存在很大差异，即使相同的炉料，粒径不同，料流轨迹也大不相同。同时，不同溜槽槽面形状直接影响了矿料在槽内运行的速度以及运行轨迹。为更好地满足炼铁工艺要求的精准布料，从矩形溜槽以及半圆型溜槽两种结构，以及目前存在的料打料和光面合金复合层两种溜槽过料面形式进行料流轨迹研究。溜槽内矿料运动直接影响抛出溜槽时的料流宽度。溜槽长度、溜槽倾动距以及溜槽转速等都会对矿料的运动速度产生影响，最终影响料流宽度。选择溜槽参数时，需要考虑各参数之间的协同性。对比半圆型溜槽和矩形溜槽矿料运动，炉料矿料在矩形溜槽内不能做切线运动，科氏力增加炉料的摩擦阻力，布料过程中的料流宽度比半圆形溜槽小。料线增加会增加炉料矿料运行落点半径，不同料线高度、落点半径增加不同，高炉操作时，料线越深，料线高度变化时造成的落点增量越小。光面溜槽布料炉料矿料运行冲击能量折损较少，稳定的溜槽槽面获得相对稳定的矿料落料半径，益于高炉布料操作。实践证明，与带筋板隔网料打料溜槽相比，平底方形溜槽布料更加稳定，利用高炉长期稳定顺行，为技经指标的逐步提升创造良好的条件。
        3.2严把原料质量关
        含铁原料的进厂和入炉把关是控制各种有害元素最有效的办法。

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在原料的采购过程中，应按供货质量标准要求对原料中的Zn含量进行严格控制，以降低进厂原料中的含量。对入炉料的选用依据高炉铁料含量差异不同，通过优化配矿来稳定炉料限制的入炉量。
        3.3提高入炉矿的冶金性能
        通过优化生产工艺和配料结构，提高烧结矿、球团矿的强度，加强原燃料筛分，减少粉沫入炉，能缓解对高炉原料的破坏作用，为改善高炉料柱透气性和炉况顺行提供了物质基础，有利于高炉减轻害。根据在高炉内的行为及排出特点，及时调整高炉操作思路，以稳定炉况顺行为中心，控制煤气流及炉顶温度分布，确保炉缸活跃、热量充沛，提高高炉排能力，降低对高炉的危害。
        3.4加强基础管理，建立多级监控制度
        有害元素经过多级、多品种的入炉原料而带入到炉内，要实现有效控制需要做各级别的监控：一是原料场和各种烧结熔剂、循环杂料的监控，此级别的监控用来实现对烧结矿、球团矿元素的控制；二是对烧结矿、球团矿和高炉用燃料的监控，用来控制铁水有害成分水平；三是对高炉铁水、炉渣、除尘灰成分的监控。以上三个级别的监控贯穿成一套较为严密的监测系统。
        3.5料线
        料线要选择在炉料与炉墙碰撞点以上，低料线会造成煤气利用率下降、炉料加热不足。因此在长时间低料线或频繁低料线时要防炉凉，通过加焦炭补充热量。加焦炭的具体数量根据料线的深度和时间确定。因此出现低料线要尽快赶齐料线，高炉常用料线为1．0m。
        3.6风口制度调整
        在对过去所用风口布局与炉体运行状态分析总结的基础上，对比外部运行指标较好的高炉所用风口制度，按操作参数制定高炉生产过程中适宜的风口制度。对高炉圆周方向不同区域的风口，采用实验室试验结合数值模拟的方法建立送风系统模型，对近年所用不同结构尺寸（包括面积、长度等）风口对热风速度、流量和鼓风动能等的影响进行分析，模拟出不同风口制度进风特点，建立不同的操作参数与风口优化选择的数学关系。对高炉风口面积进行优化计算后，发现高炉存在风口面积偏小的现象，一定程度上制约着高炉产能的释放。自2018年底以来，高炉通过增加直径为130mm风口的数量，提升了原有风口面积。近两年风口面积的变大，使得热风在炉内利用效率更好，产能也有较大幅度增加。与此同时，针对下部热风围管进风量不均匀问题，在进风量薄弱处适当缩小风口长度，使得周向各个风口进风量尽量均匀，以保证炉内煤气流分布稳定。
        结语
        综上所述，高炉危害可通过调节原料得到控制，关键是稳定入厂原料的源，限制使用含量高的原料，富集链中要特别注意冶金尘泥的输人。冶金尘泥内部消化闭路循环须区别对待，综合考虑其利弊，对含较高的冶金尘泥从长远考虑应采用合适的脱手段后，方可进入烧结工序配料而消化。建议将所有的除尘灰通过压球高炉主沟、铁罐、混铁炉、转炉进行熔化或高炉主沟、铁罐、混铁炉、转炉进行喷吹避免循环富集，对高炉的炉缸危害性和安全问题及高炉寿命影响。
        参考文献
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