新钢11号高炉炸瘤生产实践

钱　堃

(新余钢铁股份有限公司，江西 新余　338000)

1　概　述

新钢11号高炉有效容积1 469 m3，设有22个风口，2个铁口，于2011年12月20日投产。开炉后不到2年高炉各项经济技术指标达到了同类型高炉的领先水平，并且在2014年，为了进一步深挖11号高炉的潜力，采取了强化冶炼的措施，富氧由8 000 m3/h提高到10 000 m3/h，顶压由0.195 MPa提高到0.210 MPa。后期出现高炉不接受风量，频繁压高的情况，于是被迫降低冶炼强度，调整装料制度并适当缩小风口面积。此时，高炉上部发现了严重的环形结厚(见图1)，位置在料线3～10 m的范围内，最厚处约1 m。这使得高炉操作的难度剧增，难以达到布料效果，煤气流混乱。对此，高炉长期采取堵一个风口操作，料线控制在2～2.5 m之间以适应当前的生产状况。由于经济技术指标下滑，采取了“热洗法”，试图用大量的高温煤气流冲刷掉结厚物，但效果并不理想。针对这种局面，制定了科学的休风降料面炸瘤方案，于2017年7月17日休风炸瘤，最终成功的去除了炉瘤。炸瘤后，高炉通过采取一系列的操作措施，炉况恢复良好，生产稳定，各项经济技术指标再现辉煌。

2　高炉上部结瘤原因

2.1　入炉原燃料质量差

1)焦炭质量下降，粉焦量增加

新钢11号高炉自产焦用量是很少的，长期在15%～30%之间，而用量大的外购焦则由于品种多、更换快、露天储存等问题，导致水分波动大，水分含量高，质量得不到保障。表1是11号高炉主要的焦炭情况。

图1　11号高炉上部结厚照片

表1　新钢11号高炉外购焦成分及强度　%

从表中可以看出，最突出的问题在于焦炭含水量高，水分波动较大。这使得焦炭表面易吸附大量的焦粉，入炉粉焦量增加时更容易出现边缘粘结。

焦炭水分的波动易引起炉温剧烈波动，导致气流不稳与软熔带的根部上下移动，容易形成粘结。高Al2O3炉渣冶炼，当炉温控制偏低时，易引起炉渣黏稠，造成炉缸不活或堆积，使风量萎缩，也会引起高炉结厚[1]。

2)有害元素循环富集

自2011年以来，钢材市场的持续低迷，使得新钢公司采取经济料冶炼，以达到降低生产成本的目的。经济料具有矿石品位低、有害元素高等特点，使高炉冶炼过程中渣量增加，料柱透气性变差。此外，对高炉影响最大的有害元素是碱金属和锌，从表2可以看出，11号高炉入炉的碱金属和锌负荷是很高的，使得碱金属化合物沉积在固体物料的表面，生成一些低熔点化合物，引起炉料过早烧结软化，导致在炉温波动时粘结在炉墙上，形成结厚或结瘤[2]。另外，碱金属也会被黏土质耐火砖吸收，生成钾霞石和白榴石等矿物，促使结厚或结瘤。炉料锌负荷高时，由于锌的浑发温度低，只有900℃，气态的锌在上升过程中遇到粉焦或粉矿并降温后变成ZnO并黏附于炉墙上，容易形成高炉上部或中上部结厚与结瘤[3]。而且，在11号高炉生产过程中，由于环形结厚的关系，炉料层状下降转变成漏斗下降，边缘矿石滚向中心，导致中心加重，中心气流出不来，而排锌排碱主要靠温度高且流速快的中心气流,使得有害元素难以从炉内排出，粘结于炉墙。

表2　新钢11号高炉历年有害元素负荷　kg/t

2.2　低料线较频繁及长期偏料

在2013-2014年期间，11号高炉由于炉顶料罐频繁漏煤气，需要时不时的停止上料做补焊处理，以及在生产中较为频繁的更换皮带托辊等，导致长时间的低料线，顶温高时炉顶打水，这使高炉上部区域温度升高或波动，容易引起高炉上部黏结。此外，炉料分布不均匀，东西两探尺长期相差0.8 m，且未得到有效地解决，导致黏结加重。

3　炸瘤实施准备

针对11号高炉结瘤原因，采取了控制炉腹煤气指数、缩小风口面积、提高软水温度及控制入炉有害元素含量等措施，基本保持了炉况稳定顺行，但未能从根本上解决问题。随后又采取了“热洗法”，极度发展边缘等措施也未能得到好的效果。11号高炉各项经济技术指标严重下滑，为了确保生产任务及指标的完成，于2017年7月17日7∶30至7月20日11∶00计划休风炸瘤。

3.1　结厚面积估算

根据休风观察和温度检测，结厚高度大致为26～33 m之间，高约7 m，厚度为0～1 m的不均匀体(见图2)。根据结厚情况估算结厚体积为60 m3，按结厚物堆比重5.4 t/m3算，重量大约324 t，需耗焦108 t。

图2　新钢11号高炉上部结瘤大致尺寸及方位

3.2　空料线操作

11号高炉炉喉上沿与底面标高为36 m，炉瘤的最低点大致在26 m，根据计算，降料面至少在10～11 m之间才能使炉瘤完全露出，并且为了能够清晰的观察到炸瘤的效果，休风后在料面补加55 t水渣压料面火，水渣的堆密度按1.5 t/m3计算，得出料面大致会上涨0.58 m，最后决定空料线到13 m。

2017年7月17日2∶00开始下休风料(见表3)，休风料采取净焦+正常料+净焦的方式，第1组净焦根据72 h休风时间确定为84 t；第2组净焦弥补结厚物料，煤气利用下降的热量损失加入134.4 t，正常料采用2.83的焦炭负荷，全焦冶炼，并且每批料加入200 kg萤石以洗刷炉墙，改善渣铁流动性。4∶30开始降料线，在降料线过程中，顶温超过300℃时靠放料、降风温及炉顶打水控制顶温，最终由风量控制休风料下降以达到空料线的目的[4](见表4)。降料线过程中共加入10批净焦。到了7∶26雷达探尺显示料面为12.8 m，此时切断煤气，解除并网，7∶30左右完成休风。为防止开人孔过早而产生爆震，休风后30 min才打开炉顶人孔点火，火点着后，加入了53.4 t水渣盖火降温，最终料线显示为12.5 m。

表3　休风料组成

注:C为焦炭，O为矿石。

表4　空料线过程中风压关系

4　炸瘤过程

4.1　炉皮打眼

炉顶煤气处理完毕后，用软探尺从炉顶人孔对结瘤部位进行测量，确定爆破孔最终位置(见图3)。

图3　新钢11号高炉爆破孔位置

爆破孔利用了22段冷却壁中部的3个探瘤孔，位于2号、12号、17号风口上方，探瘤孔的大小是固定的，钻孔深度为1 560 mm，即炉皮到砖衬内侧960 mm加上砖衬内侧到炉瘤中心600 mm，炉瘤的部分用氧气管烧开。在23段冷却壁下部与22段冷却壁交接的丁字口处开了4个孔，位于11号、15号、18号、21号风口上方，开孔大小为Φ 80 mm，深度为1 560 mm。在24段冷却壁下部与23段冷却壁交接的丁字口处又开了2个孔，位于13号、21号风口上方，大小为Φ 80 mm，深度为1 200 mm，即炉皮到砖衬内侧600 mm加上砖衬内侧到炉瘤中心600 mm。

至7月18日17∶00左右打眼工作全部完成，共开孔9个。

4.2　实施爆破

炮眼打好后，通过对炮眼进行打水冷却，测温在70℃以下方可放入炸药[5]，实测温度为50℃，具备了放入炸药的条件。炸药量根据各部位结厚的程度加入了300～600 g不等。

7月19日16∶00爆破结束，通过从炉顶人孔观察，发现成功的消除了炉身上部结厚(见图4)，炉墙较光滑，残余量很少。此时，炸瘤任务已圆满完成。

图4　新钢11号高炉炸瘤前后炉墙状况对比

5　炉况恢复

表5　复风料组成

注:C为焦炭，O为矿石，D为白云石。

6　结　语

高炉结瘤，即影响高炉稳定顺行，又增加了燃料消耗，严重影响企业经济效益。11号高炉的炸瘤是成功的，但也造成了不小的损失，我们要从中总结经验，吸取教训，尽量避免高炉结瘤的发生，做好改进、预防工作。

1)加强焦炭过筛。进厂的外购焦先经过料场过筛后再送往高炉，降低高炉槽下的过筛负荷，提高筛分效率，减少粉焦的入炉。

2)适当提高入炉品位，降低渣比。

3)停止有害元素含量高的矿石进厂，减少碱金属和锌的循环富集。在高炉操作上，以中心气流为主，适当发展边缘气流；适当降低炉渣碱度，有利于排碱。

4)严禁长时间低料线操作，当亏料较深时，要适当加入净焦，必要时，减风阻料。