管控合理的初始煤氣流分布，從而為維護(hù)合理的操作爐型打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。鼓風(fēng)動(dòng)能決定回旋區(qū)的大小，而風(fēng)口循環(huán)區(qū)的大小決定了中心氣流和邊緣氣流的分布狀況。風(fēng)口循環(huán)區(qū)長(zhǎng)度增加，初始煤氣流將趨向于中心且在徑向上趨于均勻，爐缸狀態(tài)趨向于活躍。

1.1.1下部調(diào)劑基本原則

初始煤氣流在圓周方向上分布的均勻性將會(huì)嚴(yán)重影響高爐周向上的溫度場(chǎng)分布，從而影響操作爐型的均勻性?？刂坪侠淼某跏济簹饬鞣植嫉闹饕椒ㄊ沁\(yùn)用下部調(diào)劑措施，主要是風(fēng)口布局和風(fēng)口面積選擇，使初始煤氣流分布合理，爐缸工作均勻活躍，熱量充沛、穩(wěn)定。

按照產(chǎn)能與風(fēng)口面積匹配程度，回旋區(qū)面積等于爐缸面積1/2的原則，確定不同產(chǎn)能時(shí)的風(fēng)口面積。風(fēng)口面積過(guò)大，則風(fēng)速和鼓風(fēng)動(dòng)能不足，邊緣氣流發(fā)展，中心氣流不足，死料柱增大，爐芯溫度下降；風(fēng)口面積過(guò)小，增大鼓風(fēng)動(dòng)能，風(fēng)速過(guò)高，焦炭在回旋區(qū)內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)互相碰撞，發(fā)生嚴(yán)重粉化，影響爐缸透氣性和透液性。風(fēng)口面積及布局對(duì)高爐產(chǎn)能和燃料消耗具有重要影響作用。因此，根據(jù)高爐特點(diǎn)和原燃料條件下制定11高爐風(fēng)口面積、鼓風(fēng)動(dòng)能控制標(biāo)準(zhǔn)。

表1  11高爐風(fēng)口面積、鼓風(fēng)動(dòng)能控制標(biāo)準(zhǔn)

1.1.2爐缸工作狀態(tài)判斷方法

作為表征高爐爐缸工作狀況的重要參數(shù)，爐芯溫度在反映爐缸工況上雖然有滯后性，有針對(duì)性地進(jìn)行爐芯溫度的分析和管理，對(duì)指導(dǎo)高爐生產(chǎn)有一定的意義。

爐芯溫度是反映爐缸工況的重要參數(shù)。由于爐底構(gòu)造的不同，以及熱電偶位置的差異等因素，爐芯溫度大相徑庭?？紤]到侵蝕等因素，一般隨著高爐爐役的延長(zhǎng)，爐芯溫度呈上升趨勢(shì)。對(duì)于爐況良好（爐缸活躍）的高爐，在一定的時(shí)間段內(nèi)，爐芯溫度保持相對(duì)穩(wěn)定。

應(yīng)用爐芯溫度和爐底溫度變化趨勢(shì)判斷爐缸工作狀態(tài)。當(dāng)爐況正常時(shí)特征，爐芯溫度>次中心溫度>中間溫度>邊緣溫度分布。中心不活特征時(shí)爐芯溫度<次中心溫度>中間溫度>邊緣溫度分布。中心堆積特征時(shí)爐芯溫度<次中心溫度<中間溫度>邊緣溫度分布。

高爐日常生產(chǎn)中有關(guān)煤氣流分布的核心工作是確保邊緣氣流和中心氣流的合理分布比例。中心氣流不通暢，邊緣氣流不均勻，高爐就容易產(chǎn)生邊緣氣流管道，這樣時(shí)間長(zhǎng)了就容易導(dǎo)致?tīng)t墻局部地方黏結(jié)，導(dǎo)致高爐操作爐型在圓周方向上的不均勻，進(jìn)而使高爐下料不均勻、出現(xiàn)崩滑料、懸料等，煤氣利用率也會(huì)隨之波動(dòng)。當(dāng)邊緣氣流過(guò)重時(shí)，使通過(guò)邊緣的煤氣流過(guò)少，嚴(yán)重時(shí)易導(dǎo)致高爐爐墻黏結(jié)。而當(dāng)邊緣過(guò)輕時(shí)，由于軟熔帶上移較多，特別是在低負(fù)荷操作時(shí)，也會(huì)造成爐墻的黏結(jié)，使操作爐型變化，影響高爐的穩(wěn)定順行。局部管道行程，造成生料下降，造成粘結(jié)。

在風(fēng)口面積和分布位置固定之后，下部送風(fēng)制度就基本上沒(méi)有多大的調(diào)劑空間了，高爐日常生產(chǎn)中主要依賴上部調(diào)劑。上下調(diào)劑要配合好，才能保證氣流的穩(wěn)定，維護(hù)好操作爐型。尤其要控制好軟熔帶上部區(qū)域的結(jié)厚問(wèn)題，以免出現(xiàn)問(wèn)題很難處理，上部調(diào)劑主要通過(guò)布料制度調(diào)整來(lái)進(jìn)行。

1.2.1確定溜槽布料參數(shù)

開(kāi)爐裝料過(guò)程進(jìn)行測(cè)試，針對(duì)高爐設(shè)計(jì)參數(shù)及爐頂設(shè)備構(gòu)成，對(duì)高爐爐體及爐內(nèi)料面、溜槽傾角、懸掛點(diǎn)高度等關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)進(jìn)行掃描和校核。通過(guò)對(duì)關(guān)鍵基本參數(shù)的檢測(cè)和分析，提出適合本高爐的裝料矩陣以及其他建議。

11高爐料面實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)，溜槽傾角42°焦炭打在鋼磚上部1/3位置，溜槽傾角40°打在鋼磚偏下1/3位置。

焦炭最外環(huán)傾角可以在39.8°左右選擇，最內(nèi)環(huán)位29.1～31.4°之間選擇，焦炭平臺(tái)保證在1.3m左右。中心漏斗寬度2.8m左右，焦炭角差8.4～10.7°。

礦石最外環(huán)傾角可以在39.8°，最內(nèi)環(huán)位31.4°，礦石平臺(tái)1.1m左右，礦石角差8.4°。

1.2.2布料溜槽傾角與平臺(tái)寬度、中心加焦面積對(duì)應(yīng)關(guān)系參數(shù)

（1）焦炭平臺(tái)寬度與溜槽傾角對(duì)應(yīng)關(guān)系

以11高爐為例角位差不變，隨傾動(dòng)角度逐漸外移，焦炭平臺(tái)寬度逐漸縮小，反之亦然。

圖1 礦石起始角度與焦炭平臺(tái)寬度

圖2 礦石起始角度與中心加焦面積

（2）中心加焦面積變化

以11高爐為例角位差不變，隨傾動(dòng)角度逐漸外移，中心加焦面積逐漸增大、反之亦然。平臺(tái)過(guò)窄，氣流不穩(wěn)定，煤氣利用率差，平臺(tái)過(guò)寬，較難生成混合層，中心易堵塞。經(jīng)驗(yàn)表明，順行的高爐，一般平臺(tái)寬度在爐喉半徑的1/3左右。

1.2.3焦炭平臺(tái)寬度和礦石落點(diǎn)位置對(duì)熱負(fù)荷影響

（1）礦石落點(diǎn)位置對(duì)熱負(fù)荷影響

以11高爐為例對(duì)礦石落點(diǎn)位置與熱負(fù)荷及方差進(jìn)行線性回歸分析。

圖3 熱負(fù)荷與礦石落點(diǎn)位置

礦石落點(diǎn)位置距爐墻越遠(yuǎn)，熱負(fù)荷及方差波動(dòng)區(qū)間越大，邊緣氣流弱、易出現(xiàn)邊緣重甚至結(jié)厚現(xiàn)象。應(yīng)控制100mm-120mm為宜。

（2）焦炭平臺(tái)寬度對(duì)熱負(fù)荷影響

以11高爐為例對(duì)焦炭平臺(tái)寬度與熱負(fù)荷及方差進(jìn)行線性回歸分析。

圖4 熱負(fù)荷與焦炭平臺(tái)寬度

焦炭平臺(tái)寬度1.4m左右時(shí)，熱負(fù)荷及方差較穩(wěn)定，邊緣氣流穩(wěn)定。應(yīng)控制焦炭平臺(tái)寬度占爐喉半徑比1/3左右。

高爐爐腹、爐腰、爐身下部處于軟熔帶生成范圍內(nèi)，受到高溫高速煤氣流沖刷，熱流強(qiáng)度大，溫度變化大，銅冷卻壁熱面渣皮容易發(fā)生變化，一是渣皮結(jié)厚，二是渣皮脫落，破壞操作爐型，造成爐況波動(dòng)。根據(jù)長(zhǎng)期對(duì)爐況跟蹤調(diào)查分析，除設(shè)備和原燃料原因外，80%的爐況波動(dòng)與操作爐型變化有關(guān)，尤其是渣皮大面積、頻繁脫落造成爐溫不可控制波動(dòng)；而渣皮結(jié)厚造成煤氣流分布失常、進(jìn)而出現(xiàn)管道、崩料等現(xiàn)象，即使采用疏松邊緣的布料制度也沒(méi)有效果；如果結(jié)厚嚴(yán)重即使采用洗爐措施短時(shí)間內(nèi)也不會(huì)有明顯效果。

1.3.1渣皮厚度與爐身8點(diǎn)水溫差管控

在高爐爐腹和爐腰等高溫區(qū)域，渣皮是最好的爐襯。在實(shí)際生產(chǎn)中，渣皮是冷卻壁和高溫爐氣相互作用的結(jié)果，其厚度隨著冷卻制度、氣流分布及冷卻壁結(jié)構(gòu)參數(shù)等因素改變而變化。

（1）渣皮厚度

適宜渣皮厚度范圍：30-50mm；

警戒渣皮厚度：＞70mm；

結(jié)厚渣皮厚度：＞100mm；

渣皮脫落：<10mm。

（2）渣皮厚度與爐身8點(diǎn)水溫差

以11高爐為例對(duì)渣皮厚度與爐身8點(diǎn)水溫差進(jìn)行線性回歸分析（見(jiàn)圖所示）：水溫差：3-5℃時(shí)，渣皮厚度30-50mm；小于2.6℃時(shí)，渣皮厚度大于70mm；小于2.0℃時(shí)，渣皮厚度大于100mm。爐身8點(diǎn)水溫差可以表征爐身圓周渣皮厚度分布情況。

圖5 爐身水溫差與熱負(fù)荷對(duì)應(yīng)關(guān)系

1.3.2溫度場(chǎng)管控標(biāo)準(zhǔn)

溫度場(chǎng)管控重點(diǎn)在于均勻性，即在同一高度、不同方位的壁體溫度應(yīng)該基本相近，各方向的水溫差也基本接近。

表2  11高爐溫度場(chǎng)控制范圍

（1）水溫差低、熱負(fù)荷大幅下降、壁體溫度局部或大面積下降，結(jié)厚部位的熱流強(qiáng)度明顯降低。

（2）爐況順行變差，煤氣利用率下降，崩滑料增多，高爐燃料消耗上升、產(chǎn)量下降。

（3）局部結(jié)厚會(huì)出現(xiàn)探尺、邊緣氣流偏差增大，邊緣氣流難以控制、管道征兆出現(xiàn)等。

（4）風(fēng)口圓周工作不均勻，結(jié)厚部位風(fēng)口不活躍。

（5）爐缸工況變差、圓周工作不均勻，鐵口間出鐵量偏差大、渣鐵溫度和鐵水含硅量偏差大。

冷卻制度要與生產(chǎn)條件和氣流分布相適應(yīng)。冶煉強(qiáng)度大，產(chǎn)生的熱量多，冷卻強(qiáng)度要相應(yīng)地加大；冶煉強(qiáng)度小，產(chǎn)生的熱量少，冷卻強(qiáng)度要相應(yīng)地減小。邊緣氣流強(qiáng)，熱流強(qiáng)度較大，冷卻強(qiáng)度相應(yīng)地要增強(qiáng)；邊緣氣流弱，熱流強(qiáng)度較小，冷卻強(qiáng)度相應(yīng)地要減弱?？刂圃瓌t為以壁體溫度是否在合理范圍為基礎(chǔ)。

處理爐墻結(jié)厚方法有化學(xué)洗爐和熱洗爐。熱洗爐主要遵循以下步驟,確保順行。

（1）嚴(yán)格按照壓差操作，風(fēng)壓或頂壓冒尖也必須減風(fēng)避讓。

（2）下部送風(fēng)制度,增大爐腹煤氣量，確保下部送風(fēng)制度的合理性。

（3）上部裝料制度,確保穩(wěn)定充沛的中心氣流和適當(dāng)?shù)倪吘墯饬?，結(jié)厚期間保證中心氣流，高爐溫和過(guò)度放邊會(huì)出現(xiàn)向上黏結(jié)的危險(xiǎn)。

（4）確保持續(xù)充沛的爐溫和適當(dāng)?shù)脑煸贫?/span>

保證燃料比，通過(guò)足夠量的煤氣把足夠的熱量傳遞給黏結(jié)的爐墻，熔化爐墻黏結(jié)物，鐵水溫度保證1520±10℃，鐵水[Si]保證0.55±0.05%，爐渣堿度控制1.15～1.18，適當(dāng)下控，有利高硅時(shí)的渣鐵分離。

（5）爐前作業(yè)管理,必須強(qiáng)化出渣鐵，出好渣鐵,見(jiàn)渣時(shí)間要求小于30min，否則重疊出鐵。如果出渣鐵速率低于渣鐵生成速率，則重疊出鐵。

（6）控制爐體冷卻器水量

水量適當(dāng)減少，降低冷卻強(qiáng)度是處理結(jié)厚的輔助手段，水量要保證在出現(xiàn)脫落時(shí)冷卻器的安全，單方向溫度低可進(jìn)行局部減水，整體偏低降低閉路水量，總體要求按照熱負(fù)荷上限控制壁體溫度和水溫。

（1）控制下部煤氣流分布

主要是保持適宜的風(fēng)口面積和鼓風(fēng)動(dòng)能，使初始煤氣流及中心氣流初始分布合理、匹配，保證回旋區(qū)工作面積達(dá)到爐缸截面積1/2，爐缸工作均勻活躍，熱量充沛、穩(wěn)定。

（2）控制上部煤氣流分布

主要是開(kāi)爐前的布料測(cè)試工作，為日常工作的基礎(chǔ)，根據(jù)爐喉直徑和料流寬度，確定檔位分布及其角度；根據(jù)料流軌跡和落點(diǎn)位置，確定布料檔位。

（3）控制中部煤氣流分布

主要是確定適宜的熱負(fù)荷管理標(biāo)準(zhǔn)，穩(wěn)定操作爐型。重點(diǎn)關(guān)注爐腰及爐身下的熱負(fù)荷，根據(jù)爐墻粘接情況，對(duì)應(yīng)調(diào)整水量、水速、水溫差，冷卻制度要根據(jù)生產(chǎn)條件和氣流分布調(diào)節(jié)。

高爐操作爐型合理控制，將會(huì)有利于爐況的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，為高爐實(shí)現(xiàn)低燃料比生產(chǎn)和提高利用系數(shù)提供保證。

11高爐從2018年開(kāi)始，根據(jù)原燃料條件，開(kāi)發(fā)分段式操作爐型管控技術(shù)。通過(guò)管控高爐上部、中部、下部三次煤氣流分布，達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一、相互配合，控制管理各段冷卻壁體溫度、熱負(fù)荷、渣皮厚度及穩(wěn)定性，防止渣皮結(jié)厚和頻繁脫落。

2019年開(kāi)始分段式操作爐型管控模式逐漸在高爐得到應(yīng)用，高爐順行狀態(tài)得到明顯改善，初步實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)模式，高爐平均日產(chǎn)量穩(wěn)定在6000t/d以上、利用系數(shù)超過(guò)2.3t/（m3.d）。

圖6 高爐日產(chǎn)量推移圖

      高爐生產(chǎn)的目標(biāo)是：安全長(zhǎng)壽、穩(wěn)定順行、指標(biāo)優(yōu)化。高爐爐型穩(wěn)定是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的有力保證。通過(guò)分段式管控高爐下部調(diào)劑風(fēng)口面積，保證吹透中心、活躍爐缸工作狀態(tài)。通過(guò)管控上部布料制度參數(shù)，確定合理的布料邊緣平臺(tái)寬度和中心加焦面積，穩(wěn)定爐墻熱負(fù)荷。通過(guò)管控各段冷卻壁體溫度、冷卻水量，保證熱負(fù)荷、渣皮厚度及穩(wěn)定性，防止渣皮結(jié)厚和頻繁脫落。為高爐爐況的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行，為高爐實(shí)現(xiàn)低燃料比生產(chǎn)和提高利用系數(shù)提供保證。