高炉炉况（精选四篇）
高炉炉况 篇1
涟钢7#高炉有效容积3 200m3,于2009年10月7日点火开炉。开炉以来,炉况保持了长期的稳定顺行,特别是2010年下半年,高炉取得了非常好的成绩,主要技术经济指标处于国内同类型高炉前列。然而,自2011年1月份开始,由于焦炭质量不稳,多次出现CSR较正常时低的情况;烧结矿料堆小,碱度波动大,特别是低温还原粉化率高;炉料结构也发生了较大变化:由于长期使用较好的南非块矿断档,改用伊朗、PB、吉布森等非主流块矿,而且配比达到16%～18%。上述条件的变化导致2011年1月份到2月上旬炉况不是很稳,出现了几次波动。2011年2月中旬高炉进行了60h年检,各项参数还未恢复全又要处理2座热风炉热风出口垮塌掉砖问题,导致近一周低风温作业,平均只有850℃,对炉况造成了较大的影响。自2011年2月23日开始,炉况就完全失常了,滑料不断,很容易悬料,失常期间共悬料20次,而且悬料减风难以坐下,多次靠拉风至0,甚至用开热风炉废气阀的方法才坐下。经过近20天的艰难处理,炉况失常才得以恢复。炉况失常前后指标见表1。
1 炉况失常的表现及原因
1.1 炉况失常的表现
(1) 顺行程度变差。
主要是风量萎缩,不受风,透气性差,滑料、管道不断,很容易悬料。2011年2月23日炉况开始失常,滑料不断,几乎每小时都有滑料,一个班有1～2次大的滑料,悬料总计20次。风量一上到4 800左右的水平,就开始萎缩,直至悬料,循环反复。
(2) 炉墙粘结。
炉墙5～10段温度均较以前降低,特别是8～10段,下降约30℃,水温差偏低,且不动。
(3) 炉缸出现不活。
主要表现是炉缸8.192m(炉底最上层碳砖上表面)中心温度持续下降,较正常时低了约50℃。另外,有几次坐料时风口涌渣。
1.2 炉况失常的原因
1.2.1 原燃料质量波动
原料质量波动包括几个方面:一是焦炭质量波动,CSR好时达68%,差时只有61%;二是炉料结构的变化,主要是伊朗块、吉布森块等非主流块矿取代南非块,对综合炉料的冶金性能造成了较大影响;三是烧结矿质量变差,因为矿石供应紧张,烧结被迫配小堆,总堆量降低幅度高达35%。另外配料时都存在等料配、取底子料、配比临时变更频繁等不利因素,造成烧结矿化学成分波动大,碱度波动大,质量异常性波动,特别是第7堆料低温还原粉化率差,RDI+3.15只有51%,对炉况影响很大。本次炉况失常时正是焦炭与烧结矿质量一起变差造成的。
1.2.2 炉况基础不是很好
2011年1～2月份由于原燃料质量出现波动,炉况波动大,顺行程度较以前差很多。1月上旬由于炉料结构的变化及烧结矿碱度的波动,炉温控制困难,多次被迫慢风防凉。还出现两次悬料,其中1月31日悬料达7h。炉况的波动,改变了炉内气流分布,软熔带形状、位置均发生波动,又反过来对炉况造成影响。
1.2.3 年检及风温低
2011年2月中旬高炉进行了60h年检,复风后各参数未恢复全又需处理2#、3#热风炉热风出口内衬垮塌、掉落的问题。连续一周风温较低,平均只有850℃,喷煤比低,不得不轻负荷作业,风量未全。长时间的小风量作业,鼓风动能较正常时小,造成了炉缸活跃程度降低,炉墙温度也逐步下降,这也是本次炉况失常一个诱因。
1.2.4 操作3 200m3高炉经验不足
7#是涟钢第一座3 000m3级别的高炉,开炉只有一年多的时间,是第一次出现这样大的炉况失常,操作人员还没有处理大高炉炉况失常的经验,对炉况的发展趋势判断不准,对炉况的诊断意见也不一,处理上走了弯路。
1.2.5 高炉鼓风机加减风慢
由于鼓风机控制程序和操作的因素,风机加减风不及时,特别是减风,从打电话通知一般要3～5min才能将风量减下来,对炉况影响大。当压力上升时,不能及时减风将压力降下来,致使出现悬料。后来恢复还是改用2 200m3/min风机才恢复顺利。
2 炉况失常的处理
(1) 第一阶段,炉况失常的前期(2011年2月22～26日)。
分析这次失常的起因主要是烧结矿低温还原粉化率较高,RDI+3.15只有51.5%,而之前一般都大于60%;另一原因则是焦炭质量变差,入炉焦炭CSR只有61%,较正常时的68%降低很多。由于焦炭及烧结矿质量的变差,导致高炉料柱透气性大大降低,压差升高,风量萎缩,不断出现滑料、直至悬料。
由于我们找出了引起炉况失常的原因,认为高炉本身应该没有什么问题,炉况失常是由焦炭及烧结矿质量变差引起的,因此我们要求改善焦炭质量及停用该堆料和向烧结矿表面喷洒氯化钙溶液。 根据以前的经验,只要焦炭及烧结矿质量得到改善,炉况应该可很快恢复。因此,对高炉只做了简单的调剂,将焦炭负荷由4.7t/t逐步调至4.0t/t,并变矩阵C987651332215OL9876534321OS10922为C987651332215OL9876533321OS9822松边缘气流,改善透气性,以等原燃料质量的改善。
(2) 第二阶段,2011年2月27日至3月11日。
通过向烧结矿表面喷洒氯化钙溶液后,RDI+3.15一般都在70%以上。通过调整配煤,焦炭CSR也达到并保持在68%以上,但炉况并没有好转。虽然悬料有所控制,次数大大减少,但滑料现象仍然存在,风量进一步萎缩,而且形成循环:每次坐料后,低风量、低压差下恢复尚可,但风量一上到4 700～4 800m3/min,最高一次达到了5 200m3/min时,量压关系就趋紧,风量又逐步萎缩,压差慢慢上升,直至悬料。这样一般一天一个周期反复。
根据炉底8.194m中心温度的变化情况,由正常时的700℃左右逐步下降至645℃,以及考虑连续多次的悬坐料,炉缸活跃程度降低了,还有几次坐料风口涌渣,认为炉缸有堆积。再一点就是认为大型高炉炉况恢复必须首先打通中心气流,而边缘问题应该不大,即使有粘结应该影响也不大,因此诊断为炉缸堆积,处理主要以活跃炉缸、打通中心气流为主。主要处理措施有:休风堵风口缩小进风面积,提高风速以打通中心气流;配入锰矿,以改善渣铁流动性,有助于炉缸内渣铁的排放;减少冷却壁冷却水量,提高进水温度以减少炉墙粘结的机会;缩矿批、减轻焦炭负荷,降低煤比。
经过上述处理后,2011年3月8日炉缸中心温度逐步回升到681℃,炉温也很充沛,炉缸内渣铁可排放干净,而且没有烧坏风口的现象。据此判断,炉缸问题也不大。然而滑料现象并没有消除,仍很容易悬料。
(3)第三阶段,2011年3月12～15日。
经过第二阶段的处理,炉缸问题不大,但炉况仍没有根本解决。因此, 认为炉墙存在一定程度的粘结, 而且对边缘气流造成了较大的影响, 应采取措施对炉墙进行“清洗”。主要是矩阵上松边缘, 由C987651332215OL9876523321OSundefined变为C987651332225OL9876523322,并且焦炭、矿石整体向中心移动1°。通过2011年3月12～13日调整矩阵开放边缘一个冶炼周期后,炉墙温度大部分上升,达30℃左右。一个半周期后,5～10段,各方向炉墙温度均上升了,水温差由一直不动的1.5℃左右上升到5.0℃,有炉墙粘结物掉下,达到了“清洗”炉墙的目的,而且比预想的效果要好。
经过处理炉墙后,滑料、管道情况得到控制,炉况明显好转。2011年3月15日开始恢复各项参数,炉况逐步向最佳状态迈进。
3 结论
(1) 入炉原燃料质量稳定是高炉稳定、顺行的基础。当原燃料质量出现波动时,高炉操作上应有应对调剂措施。
(2) 炉墙粘结、结厚对边缘气流的影响较大,会引起边缘管道、滑料甚至悬料。
(3) 高炉炉墙结厚特别是炉身上部结厚极难处理,普遍采用的方法是通过边缘气流来“清洗”。但边缘气流强弱难以把握:边缘气流不足则达不到效果,处理时间长;边缘气流过强,又会导致粘结物大量进入炉缸后造成炉凉及炉缸堆积。所以处理炉身结厚一是必须掌握好边缘气流的大小,二是要提前做好预防炉凉的准备。
(4) 处理炉缸不活及炉墙结厚时,炉温要适当提高,但也不能太高,太高则铁水流动性变差,影响炉缸内渣铁的排放。保持[Si]0.8%～1.0%,物理热达到1 510℃即可。
(5) 长期冷却强度大、冷却壁水温差低位运行,在原燃料质量变差时可能引起炉墙粘结、结厚。当原燃料质量变差时,涟钢7#高炉水温差应适当控制上限高3℃左右。
(6) 这次炉况失常处理过程虽然走了“弯路”,但第二阶段处理炉缸为第三阶段处理炉墙打下了较好的基础,为第三阶段炉况的快速恢复起到了一定的作用。
(7) 炉况严重失常的诊断与处理难度大,一般要很长时间,所以处理与恢复不能过急,要一步一个台阶。对每一处理措施都要充分考虑到其后果及效果。
高炉炉况 篇2
重庆钢铁股份有限公司(以下简称“重钢”)3#高炉(2500m3)于2011年9月16日开炉投产。高炉配有三座顶燃式热风炉、冷却系统采用砖壁合一、薄壁内衬结构和铜冷却壁技术、联合软水密闭循环系统,炉底采用在炉底板下埋设水冷管的形式,陶瓷杯加碳砖的工艺结构,共有30个风口,3个铁口,铁水罐采用“一罐制”运输技术。2013年3月,3#高炉顺行状况比较好,各项技术经济指标都达到公司预定目标,进入4、5月份高炉休、慢风率及次数有所增加,特别5月份休、慢风率分别为5.1%、4.05%,由此炉况顺行被打破,炉况整体表现时好时坏,而5月31日的一次炉凉事故把炉况引入了失常状态。3～5月份技术经济指标完成情况如表1所示。
1 炉况失常问题概述
5月30日早班平均风量4959Nm3/min,风温11 88℃(红外测温),热风压力371kPa,透气指数29.00,煤气利用(CO2%含量)19.7%左右。早班两次调整负荷,7:09从4.19t/t加至4.25t/t,14:48从4.25t/t加至4.31t/t,喷煤比在140kg/t·Fe左右,综合焦比505kg/t.Fe。
5月3 1日夜班接班炉温充足,接班第一炉铁(炉号06351)[Si]0.57%,物理热1518℃。夜班前6 h平均风量4930 Nm3/min左右,风温1210℃,透气性28.60左右,料批43批,喷煤比140kg/t·Fe维持,炉温充足,2:00左右冷却壁温度波动,渣皮活跃,水温差升高,煤气利用(CO2%含量)由19.8%降低至19.3%左右,3:00左右炉温开始下行至[Si]0.25%,为防止炉温继续下行,工长操作上采取增加喷煤量和分段加焦、并加入净焦一批提炉温,但措施下达后炉温没有起色,连续出现4包[Si]<0.3%,于55～60批每批加焦200kg,视炉温继续下行,7:29退负荷由4.31t/t降至4.25t/t,平均料速6.7批/h,8:00开始减风100 Nm3/min,后又连续出现2包[Si]<0.3%,同时于76～82批每批加焦1t用于提高炉温。后半班综合焦比512kg/t·Fe,料速6.5批/h,预计炉温回升未进一步减风,但早班9:00～12:00连续出现4包[Si]<0.2%低炉温,其中最低至[Si]为0.10%,物理热1452℃,此时再次减风至4500 Nm3/min,并按批次补加净焦,至早班交班时共加净焦101.lt,炉温一直到18:30左右才提至0.56%,铁水物理热在1480℃以上,低炉温时间长达15.5h。在炉温回升至正常后高炉明显不接受风量,下料状态变差,炉缸状态恶化严重。
6月1日、2日夜班各悬料一次,最终导致此次的炉况失常,损失比较大,经过半个多月时间的处理炉况才得到有效的恢复。
2 原因分析
2.1 休慢风率高
4月1～2日配合炼钢处理设备休风948min,慢风363min;19～20日受能控断电、断风影响休风573min,慢风465min,复风后炉况基本顺行,但压量关系偏紧,接受风量困难。22日观察风口发现有几根吹管前端有积渣现象,已明显影响进风,为此休风对比较严重的5、8、9、24号吹管进行更换,同时对其它风口逐个检查清理。从生产恢复看前两次较长时间的休、慢风对炉况影响都较大。
5月份休慢风进一步增多,特别是5月下旬休慢风更为频繁,其中受5月21日能控跳电事故、5月20～26日炼钢厂转炉漏渣事故、氧气厂1.8万制氧机故障等影响,3#高炉休风3次共计2169 min,因休风前负荷偏重(4.31 t/t)日.短期内无计划休风次数多时间长,复风后渣皮活动频繁、炉温不能得到有效控制,低炉温慢风提炉温次数增多,炉况抗干扰能力较差,炉缸活性状况有明显的下降。5月份具体的休、慢风情况如表2所示。
2.2 煤粉影响
由于喷煤车间磨煤机筛网破损,煤粉C系列(专供3#高炉)5月30日22:40粒级分析从76.9%下降至45.6%,造成粒度过大致煤粉堵枪严重,喷煤量瞬时值波动较大,同时低于经验下限60%,不利于煤粉燃烧,使得大量未然煤粉进入渣中,导致炉缸透气透液性变差,恶化料柱透气性,引起初始煤气流分布紊乱。
2.3 操作不当
5月31日夜班前半个班跑料43批,超过规定班料批84±1批的上限,同时燃料比为533kg/t·Fe,比5月30日早班的燃料比538kg/t·Fe低5kg/t·Fe,操作负荷过重,操作上负荷调剂略有不足。夜班2:00过后渣皮脱落,冷却壁温度升高,煤气利用下降,当炉温下行后退负荷手段不到位,且未能及时减风控制料速致使高炉出现低炉温。出现低炉温后炉内采取了加煤,提高风温,分段加焦等手段(夜班共加焦12.2t),对大量渣皮脱落及煤气分布出现较大变化估计不足,5月31日炉温情况如图1所示。
同时,5月31日夜班出现低炉温后采取的措施和手段不到位,没有把低炉温在一个冶炼周期内消除,错过处理低炉温的最佳时间。早班8点过开始减风控制炉温,开始只减风100 Nm3/min,早班第3批、8批各加净焦1批,对低炉温的处理估计过于乐观,造成处理低炉温时间偏长。
3 炉况恢复措施
由于此次炉况失常是因为低炉温且时间较长,在制定恢复措施上主要围绕处理炉缸和解决炉体温度波动大,炉身下部、炉腰、炉腹冷却壁圆周温度不均匀的问题。
3.1 提高炉缸温度
为了处理此次低炉温引起的炉缸后遗症,提高渣铁温度、改善渣铁流动性,是加快此次失常炉况恢复的重要环节之一。炉温[Si]控制0.6%～0.8%,物理热1500℃以上。从6月3日至7日开始加锰矿入炉改善渣铁流动性,加入量由初期的0.9t/批加至1.10t批,[Mn]增至1.2%左右。降低炉渣碱度,实际二元碱度降至1.10左右,三元碱度降至1.30,[S]为0.050%左右,从实际渣铁流动性看能达到处理炉况的效果。
3.2 控制加风节奏
在炉况恢复过程中加风节奏的控制尤为重要,过急容易造成炉况反复,影响恢复进度。6月1日夜班悬料,坐料后休风堵5#、12#、21#风口共计3个,炉况未有大的改善,2日夜班酌情改全焦冶炼,风量逐渐恢复。3日改喷煤料并逐步捅开5#、21#风口,压量关系紧张,炉况憋风,有风口小套烧坏现象。10日炉况出现反复,结合炉况汲取前面几天的处理经验看,由于开风口速度较快,炉缸工作状态没有得到根本改善,11日借休风更换小套机会堵4#、5#、12#、23#风口,风口面积由0.3432 m2缩至0.3092m2,操作风量按4350±50Nm3/min恢复炉况,实际风速基本上控制在275m/s,鼓风动能14000Kg.m/s。到15日风口全开,风口面积恢复至0.3432m2,风量维持在4900Nm3/min,炉况基本恢复。
3.3 开放中心
在处理炉况失常的许多生产实践经验看,降低边缘O/C,保持通畅的中心气流,有两条煤气通路,获得稳定料柱结构,是加速炉况恢复的亟要前提。因此,在上部装料制度的调整上主要围绕此目的进行微调。减轻焦炭负荷,负荷由4.3lt/t退至3.9t/t左右,为了快速恢复炉况,结合高炉接受风量的程度、料柱运行状态缩小矿石批重至52t。装料制度的调整如表3。
3.4 降低高炉冷却强度
由于此次低炉温的影响,结合炉体测温数据表征看,炉身下部、炉腰、炉腹有不同程度、不均匀性的粘结。在高炉炉况的恢复过程中,适当地调整冷却强度,水温从40±1℃调成45±1℃,不仅对炉况恢复而且对消除低炉温引起的后遗症也是有益的。
3.5 强化渣铁排放
在处理低炉温引起的炉况失常,渣铁排放的好坏至关重要,炉内渣铁排放不畅不但影响处理炉缸的进程而且易对炉内煤气第一次分布产生重大影响,因此很有必要对处理炉况期间进行强化管理,要求做到:(1)出铁间隔采取零间隔,在不影响环保的情况下最大程度采取先开后堵。(2)钻头控制主要服从铁口流速,流速控制4.2t/s～4.8t/s,钻头选用三种规格。(3)严格控制打泥量2～2.5格,打泥压20 MPa左右,以保持稳定的铁口深度,深度控制在2.8～3.1m。(4)加强泥套的维护,做到勤检查、勤修补,堵口时必须保证泥套表面无挂渣,杜绝跑泥现象。
4 处理效果
经过的16天的恢复处理,6月17日炉况逐步恢复正常,产量达到5500t/d,风量4900Nm3/min,风压363 kPa且较为稳定。炉缸的炉芯温度从427℃涨到了518℃。冷却壁19.7m～25.930m温度也比较稳定,平均温度在50～55℃。炉况恢复后3#高炉主要指标情况如表4所示。
5 结论
(1)炉况失常前连续的休、慢风,使得炉况基础不佳,抗干扰能力差,是炉况失常的潜在因素;长时间炉凉及后面的悬料,是炉缸透气透液性急剧变差的重要原因,也是加剧炉况失常的诱发因素。
(2)送风制度的不稳定极易导致高炉炉缸活跃程度、均匀性降低,在生产中难免不可抵抗的原因造成高炉长期慢风、频繁减风时,操作中应该采取行之有效的措施调理炉况。
(3)热制度是保证高炉稳定顺行的基本前提,也是保障其它制度的基础,不管何种原因导致的低炉温,都应用最短的时间提起炉温,保证炉缸有足够的热量。
(4)钢铁产业的扩张导致高炉工长年轻化,职工队伍操作经验不足,对2500m3级高炉特殊情况处理准确度把控能力不够。大型高炉操作需要精细化,加强工长技术培训,建立健全各类炉况应对和界定对重钢高炉生产和管理有一定的进步意义。
高炉炉况 篇3
高炉稳定顺行是高炉操作者努力追求的目标。广钢炼铁的装备水平为同类型高炉的一般水平, 原、燃料中有害元素含量高、波动大。在现有的条件下, 通过科学探索与实践, 我们取得了不俗的成绩, 特别是在2008年的生产实践中, 高炉炉况顺行状况得到大幅度改善, 崩、坐料总次数降到2007年的七分之一。见表1。
2 广钢高炉的生产条件简介
广钢目前有3座高炉, 炉容均在400m3左右。3#、4#高炉为双钟炉顶, 5#高炉为无料钟炉顶。三座炉均设计了排铅槽。4#高炉、3#高炉分别于2008年底、2009年初进行了中修。
2.1 高炉用原燃料状况
2007年以前, 广钢使用的铁矿石以进口矿为主。2007年以后, 由于矿产资源供应紧张, 优质铁矿资源价格飞涨。广钢股份公司为降低成本和有效利用资源, 大量采用价格和品位都较低、含有害金属钾、钠、铅、锌等较高的广东铁矿。入炉原、燃料有害元素负荷较重。见表2。
广钢使用的焦炭来源广, 约1/3为自产焦, 其余为山西、贵州、湖南等地的几十家厂的焦炭, 灰份高、质量波动大。
2.2 各项技经指标
近年炼铁总厂高炉主要技经指标见表3, 2008综合冶强统计见表4。
2008年全年的冶强较2007年有所下降, 主要是因为2008年3月份及9、10月份因降本的需要高炉减产控冶所致。其余月份均满负荷生产。就这一因素而言, 2008年的操作难度与2007年基本相当。
3 原、燃料质量状况及生产操作的主要措施
3.1 原、燃料的质量状况
3.1.1 原料品质
2007～2008年炉料结构组成见表5。
广钢高炉炉料结构不甚合理, 是由于烧结矿产能不足, 烧结矿使用率偏低造成的, 这和当时球团矿价格太高, 出于降本的考虑, 使用了较多的块矿有关。
进口块矿基本上是在澳大利亚、巴西、南非、印度等国大宗采购的。大部分种类块矿品质较稳定, 含铁品位高, 有害元素低;少部分块矿, 如南非块矿含有害金属K2O、Na2O较高, 澳大利亚块矿含Al2O3高 (见表6) 。
广钢为降低成本和有效利用资源, 采用部分品位偏低, 含有害金属钾、钠、铅、锌等较高的广东铁矿。
3.1.2 燃料品质
广钢入炉焦炭中约有35%为自产焦, 65%为外购的百家焦炭, 外购焦炭成分及热态强度等指标波动大 (见表7) 。
针对使用百家焦的特点, 我们规定必须有成份才能上仓使用;对数量较大, 成份稳定的外购焦可直接上仓使用, 减少质量波动。
3.1.3 入炉前的粉末筛除
广钢烧结工序共有35m2烧结机3台。工艺落后、设备陈旧, 烧结成品粒级组成不佳, 2007年、2008年烧结矿粒级 (mm) 组成见表8。
为了减少入炉粉末, 高炉在料仓槽下使用5mm 烧结振筛对烧结矿进行入炉前筛分, 2007年、2008年烧结矿返矿率分别为10.29%、9.59%。高炉入炉烧结矿粉末 (小于5mm) 控制在8%～10%左右。高炉使用25mm焦炭振筛对焦炭进行入炉前筛分, 2007年、2008年焦炭返粉率见表9。
3.2 高炉操作制度的改进
3.2.1 送风制度的改进
合理的送风制度不仅是风压、风温、风量的合理配置, 风口的长短、直径、角度的合理配置也十分关键。
科学合理的风口配置的原则是: 保持风口初始气流分布合理、均匀活跃;风口中心线应与大钟中心线 (或布料溜槽旋转中心线) 重合。
在生产实践中, 由于种种的因素, 使我们在探索合理的风口配置过程中颇费周折。费时最长的是4#高炉第七代炉役, 开炉后花了近一年半才基本摸索调整到位。原因是:大修施工时风口带炉壳不圆, 东西向与南北向直径相差近160mm;后期又出现了部分风口中套向上翘起的现象, 影响因素较多、较复杂。经过多年的生产实践, 我们摸索出针对不同炉型、炉况的合理风口配置, 见表10。
广钢三座高炉风口小套角度在5～13°之间, 但考虑扣除部分风口中套向上翘起的影响因素, 实际风口角度应在5～7°之间。
广钢高炉的风口风速适宜, 三座高炉目前的风口风速见表11。
3.2.2 装料制度的改进
在广钢目前的原燃料条件下, 炉墙易结厚、结瘤, 在实际操作中就要以保持双峰型煤气流为主, 装料制度的改进就显得非常重要。炉况顺时, 压制边缘煤气流, 提高煤气利用率, 改善高炉的技术经济指标;炉况不稳时, 适当疏松边缘, 通过边缘煤气流来冲刷结厚、结瘤, 确保炉况稳定顺行。
合理的装料制度是工艺调整的关键。“料线”控制是操作管理的重点。严格控制亏料线的时间, 做到超过半小时空料线就必须采取有效的控冶措施, 最长空料线时间不能超过1h, 以保证布料准确性和炉况的稳定。另外, 在可能的情况下, 尽量提高上料能力, 通过改变上料系统的程序, 如增大闸门的开度、减少受料斗的料空时间等, 进一步缩短上料时间, 提高上料速度, 增强高炉的上料能力, 从客观上减少亏料线的出现。在实践中我们总结出每座高炉不同的装料制度:
3#高炉以80%～100%正装 (4PPKK+KKPP) 为主, 料线1.5m。4#高炉以全正装为主, 料线1.6m (PPKK) 。5#高炉为无料钟炉顶, 装料制度在单环布料 (PP2581.6m↓KK2781.4 m↓) 与多环布料 (PPPundefinedundefinedundefined2321.6m↓KKKundefinedundefinedundefined1921.4 m↓) 之间。三座炉的矿批均以8～13t的中等批重为主。
3.2.3 造渣制度的改进
2007年～2008年广钢高炉主要炉渣成分见表12。
由于我们使用省内块矿较多, 有害元素硫、铅、锌及碱金属钾、钠含量高, 所以2008年我们选择了造“热酸渣”, 其目的如下:
(1) 改善炉渣流动性。广钢高炉渣中Al2O3属偏高水平, 个别时段达到15%以上, 导致炉渣的流动性变差。渣中的MgO主要来自烧结矿中的白云石, 我们认为渣中的MgO的理想含量在9%～11%。但受白云石破碎加工能力不足的限制, 渣中的MgO无法再进一步提高以改善炉渣流动性。所以, 我们选择适当降低炉渣R2以改善流动性。炉渣R2降低后, 为了满足炉渣脱硫的需要, 我们又适当提高了炉温, 因此我们称这样的渣为“热酸渣”。
(2) 高炉排碱的需要。广钢原、燃料含有害元素及碱金属高, 高炉需进行排碱。而排碱是通过造酸渣的方式来进行的。
3.2.4 热制度的改进
前些年, 广钢一直进行低硅生铁的冶炼, [Si]控制在0.4%～0.5%间, 但大量使用广东铁矿后, 脱硫的压力、排碱的压力及炉墙结厚、结瘤的压力, 使我们不得不做热制度的调整, 以确保炉况顺行, 改善技经指标。具体是提高铁水的硅含量。这主要基于:
(1) 配合造“热酸渣”改善炉渣流动性, 满足脱硫的需要。
(2) 提高炉缸温度, 改善渣铁流动性, 活跃炉缸, 消除堆积, 改善炉况。
(3) 2008年的风温较2007年有所下滑, 为保持合适的理论燃烧温度, 有必要提高[Si]。
改进后的结果见表13。
4 生产操作的难点
4.1 广钢高炉入炉原、燃料中有害元素负荷较高
广钢高炉入炉原、燃料中有害元素钾、钠、铅、锌负荷较高。见表14和表15。
碱金属钾、钠及锌负荷高, 使高炉炉身易结厚、结瘤。
(1) 碱金属负荷重。
广钢高炉碱金属负荷高达3.15kg/t 。碱金属钾、钠以复杂的硅酸盐形式进入高炉, 在高温区进行以下还原反应 (以钾为例) :
K2SiO3 (液) +C=2K (气) +SiO2+CO。
钾蒸气上升至中温区与炉料中SiO2结合, 又生成硅酸盐:
2K+SiO2+FeO= K2SiO3+Fe,
如此反复循环。同时在高温区还会形成KCN, 在中温区会形成K2CO3等。
在钾、钠循环区内, 煤气中的钾、钠浓度高会使熔融物料易于粘结在炉墙上, 形成炉瘤。
(2) 锌负荷高。
炉料中的锌被还原成锌蒸汽后上升至炉身段时, 易进入砖缝冷凝氧化成氧化锌结晶长大, 破坏炉衬;且易将炉料黏结在炉墙上, 由于炉温的波动, 导致炉身结厚、结瘤。锌蒸汽随荒煤气进入煤气上升管时, 遇冷粘结在上升管壁, 形成锌瘤, 严重时将上升管堵塞。碱金属钾、钠及锌的叠加作用加剧了炉身结厚、结瘤的形成。
广钢高炉锌负荷重高达1.44kg/t。包钢4#高炉曾有高炉锌负荷重达0.15kg/t时, 发生过比较严重的“锌害”, 造成炉墙黏结和烧风口事故。包钢4#高炉的锌负荷达1.0kg/t时, 需采取特殊方法抑制。广钢应以此为鉴, 重视处理好这一问题。
4.2 晚期炉冷却壁漏水
2008年度, 广钢3#、4#高炉冷却壁漏水严重。加大了操作难度, 炉温波动大, 炉墙易结厚。
漏水因素与碱金属钾、钠及锌的叠加作用更加剧了炉身结厚、结瘤的形成, 从而导致炉况失常。
在生产过程中, 高炉经常形成结厚、结瘤。例如:3#高炉2008年6月26休风检修时发现炉身的上部在10#～5#风口上方有环形结厚, 高1.5 m, 长5 m, 厚0.1～0.3 m。我们采取煤气流冲刷的措施, 约15天炉身结厚消除。
4#高炉2009年1月炉身上部结厚。我们采取的措施得当, 仅用了14天使炉身结厚消除, 炉况恢复顺行。
5#高炉2007年12月29日休风检修时发现炉身的上部 (第十、十一层冷却壁) 在12#～15#风口上方有一块炉瘤, 此瘤高1.5 m, 长6 m, 厚0.5 m。到2008年1月18日休风检查时发现炉瘤长大了许多, 几乎形成环形瘤, 此时瘤高2.5 m, 长20 m, 厚1.0 m。经采取系统措施后, 2008年3月5日休风检修时发现炉瘤彻底消除, 前后历时66日。
5 生产实践中值得借鉴之处
5.1 科学合理的工艺技术管理
高炉操作是一项系统工程。影响高炉顺行的因素较多, 且主次要矛盾是会变化的。在操作中我们坚持以科学的方法观察、认识高炉, 以唯物辩证的思想为指导, 调节、操作高炉, 将诸多因素进行了有机整合, 实现了高炉长期顺行。
在平衡“追求改善技经指标”与“保持高炉稳定顺行”这一矛盾时, 我们选择走独木桥, 不走钢丝绳。例如:在选择装料制度时, 我们根据自身的实际情况选择了以保持双峰型煤气流为主, 适时、适度抑制边缘煤气流的装料制度。前些年, 广钢在原燃料条件较好时, 曾使用能获得“平坦型”及“中小型”煤气流的装料制度, 以优化煤气利用效果, 改善技经指标。现在, 原燃料条件变差了, 我们就选择双峰 (偏中心) 型煤气流, 力保高炉炉况顺行。从煤气利用的角度看, 效果不是最好, 但确保了高炉顺行, 避免了炉况失常对高炉生产带来的巨大冲击。总的来看, 这种选择对技经指标的优化是最有利的。
5.2 炉况的及时判断及调节
在高炉操作中, 出现难行的征兆和迹象时, 及时判断、及时调节, 如已经形成难行, 要重视第一次挂料的处理, 调节的力度要到位。找准挂料的根源, 力争一次挂料后能及时“刹住车”, 避免连续挂料, 导致炉身结厚、结瘤现象的加剧, 或其他的原因导致炉况恶性循环的现象发生, 如炉缸堆积等。
5.3 在煤气利用上合理掌握“攻守退”的操作原则
在广钢目前的原、燃料条件下, 炉墙易结厚、结瘤, 在实际操作中以保持“双峰型”煤气流为主。原、燃料条件好, 炉况顺时, 压制边缘煤气流, 向“中心型”煤气流过渡, 提高煤气利用率, 改善高炉的技术经济指标。这就是“攻”, “攻”要及时, 努力改善技经指标。原、燃料条件不理想时, 就应该“守”, 不可贪功冒进。炉况不稳时, “退”要及时, 根据我们的经验, “退”的时候不及时, 有时迟退了一批料, 就可能导致连续挂料, 而连续两次挂料, 就可能形成结厚、结瘤。
5.4 热酸渣的实施
热酸渣极大地改善了渣的流动性, 对消除和防止炉缸堆积发挥了至关重要的作用。2008年, 广钢高炉基本上没有受过炉缸堆积的影响。我们的经验是:在一切可能导致炉缸堆积的情况发生时, 如休慢风、挂料过后, 原、燃料差时, 渣铁难流过后, 坚持做热酸渣, 清洗炉缸, 并将此形成制度。我们曾经评估过, 热酸渣本身对技经指标的影响基本是中性的, 炉温升高后会导致焦比升高, 产量下降;但渣R2下降会带来降焦增产的益处。另外, 热酸渣可极大地改善高炉炉况, 所以我们认为, 热酸渣对技经指标的改善是有利的。
6 结束语
炉况不顺, 崩、坐料频繁是钢铁行业高炉操作的大忌, 广钢高炉深受这一困扰。炉况不顺极大地影响了“高产、低耗、优质、长寿”等几乎所有技经指标。经过科学的探索与实践, 我们在2008年解决了这个难题, 大幅度地改善了炉况, 确保顺行。我们以炼铁总厂三座高炉为单位, 而不是以一座高炉为单位, 在长达一年的时间里, 均实现了稳定顺行。其经济效益是巨大的。我们的经验是在经历了多次失败后取得的, 完全值得原、燃料与我们相近的高炉借鉴。
广钢高炉原燃料品质一般, 但有害元素钾、钠、铅、锌、硫均高, 这样的原燃料, 即便是单一指标差, 在有的钢铁厂已经导致了较大的炉况失常。广钢炼铁总厂通过实践证明, 这样的原燃料是可用的。我们同样供给炼钢合格的铁水, 而自身实现了稳定顺行。通过我们的这一操作实践, 为广钢的原燃料采购扩大了选择范围, 为采购降本拓展了空间。其经济效益同样是巨大的。我们的经验, 值得炼铁行业的其他高炉借鉴。
参考文献
高炉炉况 篇4
鞍钢股份有限公司于2002 年以鞍钢11 号高炉 ( 2 580 m3) 为研究对象, 开发了包括高炉炉况评价、异常炉况诊断与预报、操作指导、高炉热状态及高炉煤气流分布识别等子系统的高炉专家系统［1］, 其中, 炉况评价及异常炉况诊断与预报两个子系统采用了遗传算法及神经元网络系统［2］。系统于2004 年投入试运行, 起初取得了令人满意的效果, 但随着炉龄增加, 一些检测点永久缺失和故障点增多, 使系统不能稳定运行。鉴于此, 鞍钢于2006 年对该系统进行了改进升级, 改造后的高炉参数监控与炉况评价系统, 通过监控高炉参数变化, 对高炉生产状况进行评价, 同时, 收集和制定高炉操作指导库, 通过查阅高炉操作指导库, 为高炉生产提出操作指导意见, 使参数监控及炉况评价方法更加透明, 增加了系统的可信性, 缺失的数据可以根据实际情况通过维护模块人工补充, 改造后的系统已在11号高炉投入使用, 并于2007 年1 月在鞍钢西区新3 号高炉 ( 3 200 m3) 投入使用, 均取得满意效果。本文以新3#高炉为例介绍高炉参数监控与炉况评价系统。
1系统组成
本系统由OPC服务器 ( 操作系统采用Win-dows2003) 、数据通信与处理服务器 ( 操作系统采用Windows2003) 、数据库服务器 ( 操作系统为Windows2003、数据库采用SQL Server2005 ) 、WEB服务器 ( 操作系统采用Windows2003、WEB服务器采用IIS6. 0) 、炼铁化验服务器 ( 操作系统采用Windows2003) 及各种客户端 ( 采用IE浏览器) 组成。开发语言为. Net2005 C#, 采用B/S结构。
炼铁厂网络系统由各高炉车间级系统网络和厂级管理网络两个独立的系统组成。系统网络负责整个高炉的生产控制, 管理网络直接连接到集团公司各部门和其他单位, 两网独立运行, 高炉上料系统、本体系统采用AB公司的控制系统, 工作在系统网络上, 原始数据通过OPC服务器与工作在管理网络上的数据通信与处理服务器进行串行 ( RS232) 通信传输数据。原始数据、处理后的数据、规则库及操作指导库都存放在数据库服务器中。炼铁化验数据由炼铁化验室荧光机采集, 并通过串行通信传输到管理网上炼铁化验服务器中。高炉监控及炉况评价系统人机画面通过前端客户机传输到炼铁控制室, 也可以在管理网络上的任何客户端授权访问。
高炉参数监控与炉况评价系统组成如图1所示。
2系统设计及实现
高炉参数监控与炉况评价系统对高炉数据进行采集和预处理以后, 对数据进行两级规则过滤, 过滤结果存储于规则库中并据此对高炉参数进行监控及炉况判断, 判断结果存储于操作指导库中并用于高炉操作指导。系统功能架构如图2所示。
2. 1数据采集及预处理
本系统监控参数包括3 类。第1 类数据是固定周期的数据序列, 包括探尺、设定料线、氧量、煤粉、风量、风温、风压、顶压、炉墙炉底温度 ( 多点) 、冷却水温差 ( 多点) 、十字测温 ( 21 点) 等, 对采集的数据按照规则库要求的采样间隔采用相应算法进行滤波、均值等数据预处理, 以满足系统要求。第2 类数据为原料 ( 按料批) 、铁水及炉渣 ( 按出铁次) 成分数据, 由化验室检验仪器实时提取。第3 类数据由原始数据经过各种模型［2-5］换算为本系统关注的数据, 包括风口理论燃烧温度、铁水硅质量分数、煤气流分布、炉体热负荷、气流波动、炉缸侵蚀、渣皮厚度等。
2. 2规则过滤
本系统分两级对采集和预处理后的高炉数据进行一级规则过滤和二级规则过滤, 即根据专家、炉长经验以及高炉生产规律, 提炼确定一、二级过滤的条件及参数, 并存放在一级规则库和二级规则库。
一级过滤主要针对影响高炉生产的单参数数据进行过滤, 并将这些参数的变化及时通知炉长。一级规则库包含生产参数的采样间隔 ( 10 s、30 s、30 min、1 h、每料批、每罐、每铁次等) , 第一、二上下限以及短、中、长期监控时间等。
表1是几个典型参数一级规则的条件及参数。
二级过滤主要针对高炉热状态、送风波动、煤气流分布、气流波动、滑料、料速、渣皮脱落及炉缸等8 个状态在一级过滤的基础上进行二次过滤, 并将状态的异常及时报告给炉长。二级规则库包含每个状态所需的参数, 短、中、长期监控时间等。表2 给出了二级规则参数表, 参数取自一级规则库中的参数。
在使用过程中, 根据高炉炉役、原料情况及实际需要, 由炉长对一、二级规则库进行维护。
2. 3高炉参数监控
参数监控的目的是帮助炉长及时发现冶炼数据的变化。给出短、中、长期的正常、警告、变坏3 种监控结果。将表1 中给出的第一、二上下限值作为阈值判断参数所处的状态, 一般来说, 第一上下限之间的参数数据处于正常范围, 第一上下限和第二上下限之间的参数数据处于警告范围, 第二上下限之外就是变坏的范围。结果发送到调度室或主控室计算机终端屏幕上, 以画面形式显示, 炉长干预后报警声消失。图3 为新3#高炉炉体热负荷［4］2008 年4 月的参数监控图。图中第一上下限和第二上下限分别为7 000, 5 000 MJ / h和10 000, 4 000 MJ / h。监控结果显示在图的下方, 全柱状为变坏、半柱状为警告, 空白为正常。结果存放在数据库中作为炉况评价的基础数据。其他参数的监控与此类似。
2. 4高炉炉况评价
在参数过滤监控的基础上进一步针对表2中的8 个关键炉况进行评价。每个炉况都是由上述两个不同监控参数或一组同类型的监控参数来描述的。评价分短、中及长期3 个时间区间进行。结果以短、中及长期变坏、警告及正常状态的发生概率进行描述。同时对8 个参数的评价结果进行加权平均作为高炉的整体情况进行评价, 评价结果以短、中及长期3 个八卦图描述。
2. 4. 1两个不同监控参数
两个不同监控参数的炉况评价是针对由两个不同监控参数描述一个炉况状态的评价, 它是在直角坐标系下的二维参数监控。
图4 是鞍钢新3#高炉送风波动双参数评价示意图。用风量和风压波动两个监控参数描述高炉送风状态。短、中、长时间周期分别定义为5, 30, 60 min。两个参数的正常、警告及变坏界限在一级规则库 ( 表1) 中已定义。图4 中, 落在1, 2 和3 区的数据分别为正常、警告和变坏, 将落在不同区域数据的多少与数据总数之比中的最大值作为结果, 对送风波动进行评价, 图4 右侧为评价结果。所谓短、中、长期评价只是选取数据的周期不同 ( 注: 现场画面采用颜色区别短、中、长期数据) 。其他双参数评价与此类似。
2. 4. 2一组同类型监控参数
对一组同类型监控参数的炉况评价是针对由一组同类型监控参数描述一个炉况状态的评价, 它是在极坐标下的二维参数监控。
图5 是鞍钢新3#高炉炉缸状态的一组同类型监控参数的炉况评价示意图。沿炉缸圆周分布13 个测温点作为数据点。设计炉缸内壁为原点, 根据炉缸堆积和侵蚀的程度, 由炉缸侵蚀模型［4］描绘出当前炉缸形状。短、中、长时间周期分别定义为8 h, 1 d和7 d。图5 中, 落在1, 2 和3 区数据分别为正常、警告和变坏, 根据落在不同区域数据的多少对炉缸状态进行评价。右侧为评价结果。其他一组同类型监控参数的炉况评价与此类似。
2. 4. 3整体评价
对8 个状态的评价结果进行加权平均, 正常评价的权重按正常、警告和变坏分别是1, 0. 5 和0. 25; 警告评价的权重按正常、警告和变坏分别是0. 5, 1 和0. 5; 变坏评价的权重按正常、警告和变坏分别是0. 25, 0. 5 和1。以图6 高炉炉况评价结果雷达示意图中的短期整体评价结果为例, 正常1 个 ( 滑料) 、警告3 个 ( 热状态、料速和气流波动) 、变坏4 个 ( 送风波动、煤气流分布、炉缸状态和渣皮脱落) , 其加权平均值分别为: 2 ( 正常) , 2. 75 ( 警告) 和3. 29 ( 变坏) , 变坏的加权平均值最大。将结果在雷达图的下方显示, 作为对高炉生产的整体评价。
图6 所示为高炉炉况评价结果的雷达示意图。
2. 5高炉操作指导
通过论文、会议及收集鞍钢、国内及国外高炉发生的事故、事故处理方法、处理后的结果及经验教训建立操作指导数据库, 并以关键字作为关联。通过高炉操作指导库可以查询历史处理故障的相关信息, 帮助炉长进行高炉操作。炉长或工长可根据参数监控、炉况评价结果及操作指导意见提前对高炉操作, 保证高炉顺行稳产及降低消耗。炉长也可以将本次操作的相关信息录入高炉操作数据库, 为下次或其他高炉操作提供帮助。
3结论
本系统2007 年1 月起在鞍钢西区新3#高炉应用, 经过1 年时间的数据收集及运行, 取得了满意效果, 高炉在达产后一直稳定顺行。根据高炉生产工艺情况, 系统制定两级规则进行高炉参数监控和炉况评价, 收集制定高炉操作指导库方便炉长检索, 并帮助炉长进行高炉操作。炉长可以根据需要灵活调整一级规则库和二级规则库, 补充高炉操作指导库数据。解决了以往规则库修改不便、维护困难、结构复杂、结果模糊等问题。采用加权平均描述高炉整体工作状况, 解决了以往受专家等人为因素影响所造成的评价方法难以连续运行、使用范围单一、无法推广等问题。该方法简单可靠, 成本低廉。按照评价结果预先进行相应操作可以减少炉况波动, 使高炉生产过程稳定顺行, 提高了高炉生产效率, 减少了能源消耗。
参考文献
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