邯鋼1#、2#高爐爐頂采用圓弧形布料溜槽，特點是爐料的料流均勻、范圍寬、比較分散。生產(chǎn)實踐中，兩座高爐同時不順行，采取調(diào)整料制的方法效果均不明顯。休風后檢查料面發(fā)現(xiàn)，實際料面和設定料面偏差很大，實際料面又寬又薄、且不規(guī)則，高爐生產(chǎn)過程中頂壓為225kPa左右，在高壓氣流的吹動下，使用圓弧形布料溜槽布料，爐料容易發(fā)生偏移，料面不平整使調(diào)節(jié)爐況難度增加。為此，將高爐布料溜槽由圓弧形改為方形，優(yōu)點是布料的料面較窄，料面厚度也能增加，通過計算，使用方形布料溜槽的料面厚度比圓弧形布料溜槽厚30%左右。

在高壓條件下，爐料的偏移情況大大改善，提高了高爐布料的準確性，即有助于高爐工長調(diào)節(jié)控制煤氣流分布，還有利于提高高煤氣利用率。

此外，為進一步使得布料均勻、平整，爐喉的十字測溫裝置縮短了40%，避免高速料流經(jīng)過十字測溫的臂面發(fā)生碰撞、反彈的情況，保證了料面的完整性，也有利于煤氣流的均勻穩(wěn)定，間接提高了高爐的煤比。

高爐噴煤的穩(wěn)定性對高爐操作有著重要的意義。噴煤速率由罐壓控制，正常噴吹時速率較為穩(wěn)定，當噴煤進行倒罐作業(yè)時，速率波動較大，瞬時實際噴煤量和設定噴煤量至少相差10t/h，甚至出現(xiàn)不走煤的情況。研究發(fā)現(xiàn)，從噴煤罐到混合器的距離約10m，管道屬于濃相輸送，煤粉沉積容易出現(xiàn)不走煤、停煤問題。為解決此問題，在噴煤罐的出煤手閥和出煤閥之間安裝1個加速裝置，該加速裝置放置于金屬軟連接內(nèi)部，如圖1所示。該加速裝置長500mm，兩端直徑為100mm，中間直徑為50mm，在噴煤過程中，先打開出煤閥再打開出煤手閥，能起到加速煤粉流動的作用，解決了不走煤的問題。因加速裝置是耐磨合金材質(zhì)，也保護了金屬軟連接設備，避免磨漏造成漏煤，影響生產(chǎn)、污染環(huán)境。

在倒罐過程中，出煤閥和給煤閥之間容易沉積煤粉，再次噴吹時，經(jīng)常出現(xiàn)速率波動的情況，為此，在出煤閥與給煤閥之間，靠近出煤閥處安裝1個氮氣反吹管，朝出煤閥方向，主要有兩個作用：①在倒灌過程中，先打開給煤閥，反吹氮氣，將管道內(nèi)積煤吹掃進噴煤主管道，再打開出煤閥，解決了出煤閥和給煤閥之間不走煤的問題；②充壓過程中，打開出煤閥，關閉給煤閥，反吹氮氣進入噴吹罐內(nèi)，進行充壓作業(yè)，由于反吹氮氣與噴煤罐的底部流化氮氣、錐部流化氮氣都不對稱，可以使罐內(nèi)的煤粉流化均勻，有利于提高噴煤過程的穩(wěn)定性，提高煤粉的燃燒率，進而提高高爐的煤比。

邯鋼3200m3高爐配備3座熱風爐，采用“兩燒一送”的方式進行送風，現(xiàn)場留有第4座熱風爐位置。2016年發(fā)現(xiàn)，兩高爐的2#熱風爐最先出現(xiàn)問題，一方面是送風后期不吃風量，頂溫低，最高也不到1050℃；另一方面是換爐過程中風溫波動大，格子磚嚴重堵塞。因此，開始建立第4座熱風爐，2018年投入運行，風溫由1050℃提升至1200℃，后續(xù)仍可提高。在“換爐”過程中的風溫波動明顯減小，高爐的燃料比也大幅度降低，煤比升高，經(jīng)濟效益顯著。據(jù)統(tǒng)計，2019年和2020年，兩高爐的煤比由135kg/t上升至150kg/t左右，焦比335kg/t下降至305kg/t，燃料比由530kg/t改善至510kg/t左右。

為提高高爐噴煤的穩(wěn)定性，對高爐噴煤罐進行改造，改造前如圖2（a）所示。罐體、安裝于罐體頂部的進煤管道、大放散管道和小放散管道，進煤管道中安裝進煤閥，大放散管道中安裝大放散閥、小放散管道中安裝小放散閥；罐體下部兩側(cè)分別設有錐部流化閥和出煤閥，底部設有底部流化閥。

改造后如圖2（b）所示。改進之處為：罐體頂部安裝有新小放散管道，新小放散管道下端與罐體頂部連接，上端與大放散管道連接，新小放散管道內(nèi)部安裝有新小放散閥；罐體上安裝有進氣管道，進氣管道上安裝穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥，穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥與PID控制器連接。安裝新小放散管道和穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)噴煤罐罐壓的自動穩(wěn)定調(diào)節(jié)，大幅提升了噴煤罐罐壓的穩(wěn)定性，保證了噴煤速率的穩(wěn)定，為高爐長期穩(wěn)定順行創(chuàng)造了條件。在噴煤過程中，新小放散閥和穩(wěn)壓切斷閥不必頻繁開關，減少閥門球面的磨損，有效地提高了閥門的使用壽命，高壓氮氣的消耗量也明顯減少。此外，耐磨金屬板可防止發(fā)生因大放散管道磨漏而造成的漏煤情況。

邯鄲鋼鐵集團有限公司兩座3200m3高爐原布料矩陣為：

此料制的優(yōu)點是增強中心氣流，抑制邊緣氣流；缺點是高爐的邊緣效應偏重，對外圍變化比較敏感，高爐煤氣利用率不高，經(jīng)常維持在45%~46%之間，高爐燃料比高達530~535kg/t。為了優(yōu)化布料工藝，邯鄲鋼鐵集團有限公司2#高爐嘗試采用去除中心焦，采用大礦批、低料速和平臺+漏斗的布料模式。首先，將礦石的布料圈數(shù)和焦炭的布料圈數(shù)均從中心向外部偏移，目的是將漏斗深度加深，以此來開放整個爐料的中心通道。然后，根據(jù)礦石與焦炭安息角的不同，測算出平臺的寬度，爐喉的半徑為4.5m，平臺度為1.5m左右，漏斗深度2m左右，因此高爐的布料矩陣逐步調(diào)整為：

經(jīng)過4-8個冶煉周期后，觀察發(fā)現(xiàn)爐身靜壓逐漸平穩(wěn)，邊緣氣流穩(wěn)定發(fā)展，爐況整體朝著穩(wěn)定、向好的方向發(fā)展。此外，爐體水溫差緩慢下降，最終穩(wěn)定到3~4℃之間，高爐煤氣利用率大幅度提升至49%~50%之間，煤比從120kg/t提高至140kg/t以上。

送風對煤氣流的分布有著重要的影響，首先，必須選擇與高爐匹配的入爐風量。其次，要確定適宜的實際風速、標準風速以及鼓風動能。邯鋼3200m3高爐共32個風口，風口直徑為120mm，風口面積為0.3619m2，風口面積偏小，爐內(nèi)邊緣氣流不宜發(fā)展，穩(wěn)定性差。因爐況波動，煤氣利用率經(jīng)常降至48%以下。為了提高進風量，保證壓差穩(wěn)定和高爐順行，采取增加風口面積的措施：將風口直徑增加為130mm，風口面積增加至0.4247m2。通過增加風口面積，高爐壓差下降明顯，再逐漸增加風量、氧量和噴煤量，可以提高高爐產(chǎn)量，降低燃料比。風量由5800m3/min提高至6000m3/min，富氧率由3%提高至4.5%左右，煤比由130kg/t提高至150kg/t。

此外，通過增加風口長度達到活躍中心氣流的目的，風口長度增加后，回旋區(qū)向爐缸中心推移，標準風速為240~245m/s，實際風速為260~270m/s，鼓風動能達到160kJ/s左右。通過配置部分長風口，不僅使爐缸狀態(tài)得到改善，而且邊緣氣流也得到合理控制，爐體水溫差由3.5~4℃穩(wěn)定到3℃左右，高爐煤比進一步提高。

高爐噴吹煤粉屬于氣固兩項輸送，噴煤罐到混合器之間為濃相輸送，煤粉的“載體”為氮氣；混合器到高爐煤槍為稀相輸送，煤粉的“載體”為氮氣和壓縮空氣，壓縮空氣的使用量占90%以上，可見壓縮空氣的調(diào)節(jié)對噴煤速率的穩(wěn)定有著重要的意義。

根據(jù)高爐噴煤量的不同，逐漸調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量，整體趨勢為隨著噴煤量的增加，壓縮空氣呈減少趨勢。具體為：①高爐剛送風時，單系列10t起噴，壓縮空氣流量按1200m3/h設定；②高爐要煤量20t時，改雙系列噴煤，每個系列壓縮空氣流量按1200m3/h設定；③單系列噴煤量為15t時，壓縮空氣流量按1000~1100m3/h設定；④單系列噴煤量為20t時，壓縮空氣流量按950~1000m3/h設定；⑤單系列噴煤量為25t時，壓縮空氣流量按900~950m3/h設定。以上情況是在沒有停煤槍情況下的操作，高爐停1桿煤槍按壓縮空氣流量減少20m3/h設定。

此外，高爐遇有特殊情況，不得不大幅度減風、減氧、減煤，甚至停煤，噴煤必須采取“手動”操作。首先，將罐壓設置為“手動”調(diào)節(jié)，避免噴煤速率大幅度波動。然后，打開小放散閥、關閉錐部流化閥、減小底部流化閥的開度，逐步降低罐壓，同時提高壓縮空氣流量。若高爐停煤，壓縮空氣加至1500m3/h。

噴煤罐的給煤閥、出煤閥、大放散閥、中放散閥、小放散閥、底部流化調(diào)節(jié)閥、錐部流化調(diào)節(jié)閥、穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥均為氣動球閥，可以遠程控制。設定以下3道連鎖程序：①根據(jù)高爐要煤量的不同，依次設定底部流化調(diào)節(jié)閥、錐部流化調(diào)節(jié)閥和穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥的開度，噴煤量越大，開度逐漸增大。②根據(jù)噴煤罐的實際壓力跟蹤設定壓力按程序進行調(diào)節(jié)，當罐壓的實際值高于設定值6kPa時，打開小放散閥，進行卸壓操作；實際值等于設定值后，關閉小放散閥；當罐壓的設定值高于實際值6kPa時，打開穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥進行補壓，穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥的開度隨著壓力的增長而減小，實際值等于設定值后，穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥開度降低為零。③增加報警程序，給煤閥、出煤閥沒有正常打開會造成高爐停煤，放散閥打不開會造成罐壓升高，影響噴煤速率穩(wěn)定性，因此，以上閥門均增加報警程序，5s打不開報警，通過手動干預可以保證高爐正常噴煤。正常生產(chǎn)時，高爐熱風的壓力控制為390kPa左右，給煤閥設定連鎖程序，罐壓低于400kPa時，閥門不能打開，即可防止熱風倒流燒壞煤槍，避免事故發(fā)生。

通過對邯鋼3200m3高爐進行設備改造和優(yōu)化工藝操作，高爐布料精度有了較大提高，送風量可以維持在6000m3/min左右，富氧量保持在15000~18000m3/h之間，頂壓提高至230kPa，高爐噴煤的穩(wěn)定率達到99.5%以上，高爐煤比達到了150kg/t左右，取得了較好的經(jīng)濟效益。