张丰红
（甘肃钢铁职业技术学院，甘肃 嘉峪关 735100）
摘 要：炉身静压作为重要的操作参数应用于高炉操作过程中，经过一年多的高炉操作实践经验总结，炉身静压在指导高炉操作中具有超前性，针对性及准确性的优点，合理掌握并运用炉身三层静压对高炉的影响，在高炉操作过程中对判断煤气流变化，预防悬料、管道产生等有很好的参考价值。
关 键 词：炉身静压；高炉操作；实践应用
1 高炉静压力的引入
酒钢1号高炉在设计过程中引入了炉身静压的概念，并作为重要的操作参数应用于高炉操作过程中。经过一年多的高炉操作实践经验总结，炉身静压在指导高炉操作中具有超前性，针对性及准确性的优点，对判断高炉在纵横两个断面上压力与气流变化，减少炉况大幅波动及避免炉况失常，具有重要的参考价值。高炉炉身静压设备分别设在高炉冷却壁的5段铜冷却壁（炉腹部位）、7段双层镶砖冷却壁（炉身中下部）和10段单层镶砖冷却壁（炉身上部位）三层位置，每层分别周向均匀开4个取压孔共计十二点通到炉内取压。此三层压力变化分别代表高炉滴落带，软熔带及块状带的压力波动。
2 炉身静压检测技术的原理
炉身静压检测技术的工作原理是把高炉看作是一个有压容器，向有压容器吹入高于炉内压力的气体时，P吹与P炉之间有以下比例关系[1]：P吹-P炉=KZQ。其中，K为常量系数；Z为沿程阻力，当吹扫管确定后，Z可以看做常量；Q为吹扫气体流量， 如果恒流量吹扫，也可作为常量，所以KZQ是个常量，将KZQ项表示为△P也就是压损。吹扫公式就成为P吹-P炉=△P，改变形式就成为：P炉=P吹-△P，公式中△P不用计算法取得，而是用停吹法取得的。关闭切断阀时，停止吹扫，此时P吹和P炉近似相等。也就是吹扫压力和炉内压力相等，取出P吹值。用停吹前的P吹值减去停吹时的P吹值即为△P值， 将△P值代入即可得出此点的炉内压力值。一般通过校静压值时停吹一次，停吹时间1～2s，停吹、开通吹扫等动作控制可由计算机控制自动完成。
3 炉身静压在高炉操作中的实际应用
高炉炉身静压力的波动能够提前表现出炉内块状带、软熔带及滴落带的压差和透气性变化，为我们处理高炉异常炉况争取了宝贵时间，能够帮助我们减少炉况波动和异常炉况的进一步恶化。一层静压即5段静压反映的是炉内滴落带的透气性，在三层静压力中是最接近高炉热风压力的，但其对炉内压力波动比热风压力更灵敏；二层静压即7 段静压是对炉内软熔带透气性的反映，在高炉操作过程中其变化对炉况影响尤为重要；三层静压力即10段静压力则与原燃料强度有直接关系，静压力的波动直接反映了块状带的透气性变化，能够有效的预防上部悬料和管道的产生。
3.1 防范炉况失常，判断失常原因
通常情况下，静压变化反映的时间要比热风压力的反映时间早2～10s，一层5段静压（图1上部白线）与热风压力最为接近，其对炉况热行反映比热风压力更灵敏；二层7段静压（图1 中间蓝色）则对炉墙渣皮脱落，炉内软熔带位置变化反映明显，它的大幅波动对炉况影响很大，对滑尺及崩料，特别是因管道而造成的悬料，可以提前2～4s预知，这就为超前防范炉况失常的发生提供了可能。三层10段静压（图1下部绿线）短时间内一般变化不大，但如果改变冶炼时间跨度，长时间来看，可以判断出炉料强度的变化或装料制度的影响。当三层静压值短时间内都有波动时，说明炉内已经处在危险的边缘，要及时采取措施，尽快消除造成炉况波动的因素。
3.2 判断高炉压力波动的准确位置
由于每层炉身静压取值分别取自圆周四个方向压力，从而能够准确地判断出高炉各段周向气流的稳定程度，上下三层压力变化则反映出径向的波动，而热风压力变化只能反映炉内气流的整体变化。气流稳定的主要表现为各点静压曲线平滑无尖峰，运行平稳，同层静压值相差不大。图2、3显示的是一层5段和二层7段的静压曲线，可以看出当时一层5段静压（白线）相对平稳，而二层7段的东南方向发生了大幅波动，说明在软熔带附近的西北方向透气性变好，炉内出现掉渣皮后滑尺现象，这为我们作下一步调整指明了方向，而单纯的热风压力波动是无法判断出准确位置的（实际反应炉内出现了料尺变快的现象此时注意炉温及煤量变化）。
3.3 判断管道行程
管道行程是高炉断面某局部气流过分发展的表现。按部位分类可分为上部管道行程、下部管道行程、中心管道行程、边缘管道行程等，按形成原因又可分为炉热、炉凉、炉料粉末多，强度差，布料不正确引起的管道行程。
管道行程时高炉热风压力在一定范围内波动是正常的，但有时风压的波动却预示着管道行程即将发生， 如何区别正常波动还是因管道产生的波动，炉身静压可以提供明确依据。炉况热行时，风压慢爬，这时一层5段、二层7段各点静压值若同时上升，这种情况一般不会是管道行程；但是如果是某个方向的静压值突然冒尖，风压不断下降，风量自动增加，则预示着此方位局部管道的发生，而如果是四个方向同时急剧增加，热风压力又急剧下降则有出现中心管道的可能。
3.4 预判悬料的发生
高炉悬料是指炉料下降停止时间超过两批料（料尺打横10min）以上时叫悬料。悬料分为：上悬料，下悬料，热悬料和冷悬料，以及顽固悬料。坐料三次或三次以上未解决的悬料是顽固悬料。悬料在四小时以上称为恶性悬料。悬料前炉况难行，风压突然升高，风量减少，顶压降低。风压急剧升高，风量随之减少，料尺打横，已形成悬料。风口焦炭呆滞，个别风口有生降。料尺下降不正常，下下停停，停顿后突然塌落，停顿，10min以上时为悬料。下料速度逐渐减慢，料尺越来越宽，最后打横。有时是料尺连续滑尺，而后打横。一般悬料，高炉只是表现不接收部分风量，严重悬料时不接受风量。上部悬料为：有崩料和管道行程，风压梢降后突然间升高。风口工作正常，风口前焦炭仍活跃。坐料放风时风量未到零，料已下来。坐料对炉温影响不大。下部悬料为：悬料前1～1，5h风压已渐升，出现难行和崩料。
高炉悬料前期，有时单从热风压力及透气性变化上无法作出准确的判断，这时候可能只是表现出风压和压差的逐步升高，透气性缓慢降低，而炉身静压能够预先产生台阶性的升高，在悬料前则会剧烈的波动，有急剧上升的尖峰，并且能够从静压波动位置判断悬料位置。如图4显示的是一次高炉悬料过程， 从风压风量上看悬料前风压只是缓慢升高，料线也基本正常，而此时的一层5段、二层7段炉身静压已经大幅上升，说明在软熔带位置透气性差，在没有采取措施的情况下就会导致悬料事故的发生。
3.5 渣皮的脱落和软熔带位置变化的判断
静压曲线拐点位置可认为是软熔带根部的近似位置见图5，炉内操作看一层、二层静压变化频繁，频繁变动的静压反应出渣皮的脱落和软熔带位置在不断的变化，如果软熔带的频繁变化势必造成炉内气流的不稳定，当一层静压变化大时软熔带下移，意味着上部间接还原带加长，煤气利用变好，此时在操作中应该采取减煤，如果风量小应该争取风量的措施， 当二层静压变化大时软熔带在上移，意味着上部间接还原带变短，煤气利用差，此时应该采取加煤措施，如果滑尺还应该采取控制风量进行赶料线。
3.6 判断高炉“操作炉型”
操作炉型的稳定是高炉炉况稳定的基础。高炉纵向各部位的气流时时刻刻都在发生变化，只是变化的幅度有大有小，小范围小幅度的波动是正常的，是炉内煤气流适应外部条件变化的自我调整，但一旦量变积累到一定程度， 必然发生质的变化，最终体现在操作炉型发生变化。在某一时段内（≤3d），炉身静压四点曲线值高低顺序是固定的，不会发生变化，但随着气流的不断变化，三点曲线值得高低排列顺序有可能发生改变，只要这种改变不是短在的、频繁的，我们就可以认为是“操作炉型”发生了变化。如果四点曲线值仍然能够保持平行运行，炉况没有大的波动，可以认为是“操作炉型”的自我调整，不会对高炉炉况发生负面影响；但如果四点曲线值偏差越来越大， 高炉压量关系吃紧，可以认为“操作炉型”发生大幅度变化，气流有偏行的可能，操作者就要通过调整上部和下部制度加以纠正。
3.7 为超前防范炉况失常提供可能
炉况各种变化通过静压的反应部位及时间见表1。高炉冶炼中由于操作制度的不匹配，原燃料物理性质的波动，入炉料称量的误差以及其他操作因素的变化，炉况随时都有波动，必须及时发现，及时控制和调节。通常情况下，静压变化反映的时间要比风压的反映时间至少早2～10s，特别是因管道而造成的悬料，可以提前2～4min预知，这就为超前防范炉况失常的发生提供了可能，使炉况的调剂措施大幅度超前，大大提高了炉况的顺行指数。
4 存在的问题
1）炉身静压设备能够正常运行的关键是避免取压孔堵塞。如果N2压力和流量不能保证，取压孔很容易堵塞，影响正常使用，应利用高炉休风机会人工打开取压孔进行清理，直至通畅为止。
2）目前1号高炉三层炉身静压在取值方面与炉内实际压力存在一定误差，只能通过其变化趋势对炉内状况作出判断。
3）炉身静压某些时候出现大幅波动，而高炉顺行状况并未出现异常，这是我们尚未分析清楚的，需要更进一步的观察总结。
参 考 文 献：
[1] 李传辉.应用炉身静压监测技术判断高炉炉况[J].炼铁，2005（5）：54-55.
[2] 谢广安.炼铁工艺[M].中国工人出版社，2004.