禹忠剑

( 河钢集团宣钢公司 炼铁厂，河北 宣化 075100)

摘要: 介绍了宣钢 2#高炉炉墙结厚、炉缸堆积的过程，阐述了炉墙结厚、炉缸堆积的处理方式，包括配加锰矿萤石洗炉、空料线集中加焦热洗、堵风口等措施。分析了炉墙结厚、炉缸堆积的原因，总结了再回复炉况过程中存在的不足，提出预防高炉炉墙结厚、炉缸堆积的措施，为其他高炉预防或处理炉墙结厚、炉缸堆积提供借鉴。

关键词: 高炉; 炉墙; 结厚; 炉缸堆积; 处理

0 引言

宣钢 2#高炉有效容积 2500 m³ ，设计30个风口，3个铁口，铁口呈“Y”形排列，炉腹、炉腰及炉身下部采用 4 段铜冷却壁，采用联合软水密闭循环冷却系统，配备3座改进型内燃式热风炉，采取空气、煤气双预热技术，炉顶上料系统采取双罐并列式，2010 年 9 月 18 日点火开炉。开炉后炉况比较稳定顺行，技术经济指标良好。2017 年炉料结构为烧结矿 80%，其余为球团矿和块矿，入炉焦炭结构为自产干熄焦 60% + 外进焦炭 40%，10 月份由于炼铁系统、焦化系统、钢轧系统大型联合检修，减配干熄焦，配加大量落地烧结矿，以及外进焦炭质量下降，入炉原燃料质量下降幅度较大，风温降低，导致炉况出现波动，风压波动大，崩料、悬料、滑尺频繁，调整上部装料制度起不到应有的作用，高炉不接受风量，炉体温度下降，炉墙出现结厚和堆积征兆，造成各项经济指标劣化。本文对 2#高炉炉墙结厚、炉缸堆积的原因进行了分析，总结了处理炉墙结厚、炉缸堆积的经验教训，提出了后续预防炉前结厚的措施，为其他高炉炉墙结厚以及预防炉墙结厚提供借鉴经验。

1 炉墙结厚的经过及征兆

2017 年 9 月初配合钢轧厂年修，高炉系统、焦化系统联合检修，2#高炉减配干熄焦至 20%，烧结 1#机年修 11 天，期间配加落地烧结矿 400 t/h，外进焦炭质量下降，灰分升高，入炉原燃料质量下降。10月份后自产焦炭灰分也出现升高现象，风量下降趋势明显，炉况稳定性下降。至 10 月 14 日后风压升高，风量萎缩，料尺动作停止、滑落，出现悬料、崩料、偏尺，9 段、10 段温度下降、呆滞，炉体热负荷下降并低于10 000 MCal/h，顺行程度变差，难于接受风量、风温，调整上部装料制度、大幅度减轻焦炭负荷，对边缘、中心气流进行疏导，效果不明显。至此，炉墙结厚形成，由于长期慢风作业，炉缸产生堆积。9段、10 段温度和炉体热负荷变化趋势见图 1，炉芯温度变化见图 2。

2 炉墙结厚的原因

2． 1 入炉原燃料品质劣化

2． 1． 1 焦炭质量下降

2#高炉正常的用焦结构为自产干熄焦 60% +外购焦 40%。联合检修期间，焦化厂改出湿熄焦，干熄焦配比减少至 20%。由于湿熄焦水分不稳定、波动较大，影响高炉热制度的稳定性，高炉顺行程度下降，炉体热负荷波动大。同期自产焦炭、外购焦灰分升高，外购焦灰分由 12． 7% 升高至 15． 2%，10 月10 ～30 日焦炭灰分由 12． 8% 升高至 13． 2%，见图3。灰分升高后，在高温状态下，灰分与角质的膨胀性不同，灰分颗粒会产生裂纹，使焦炭高温强度降低，10 月1 ～10 日外购焦1、外购焦2 热性能见图4、图 5。高温区焦炭骨架作用明显降低，炉缸内焦炭孔隙度下降，透气性、透液性变差，长期鼓风动能不足，炉芯温度下降，炉缸堆积，入炉焦炭质量劣化是炉墙结厚、炉缸堆积的主要原因^［1］ 。

2． 1． 2 烧结矿质量下降

为了降低成本，取消了铁混料平铺工艺。入烧各种原料改为直供方式，烧结矿化学成分波动较大，尤其是烧结矿碱度，影响高炉热制度、造渣制度的稳定性，进而影响煤气流分布。联合检修期间雨季频繁，钙灰存在一定的消化现象，烧结混合料料温降低，低于 60 ℃，烧结矿粒级变小，影响高炉料柱透气性。烧结矿碱度、平均粒度变化情况，如图 6 所示。

2． 1． 3 高炉锌负荷升高

2017 年 2#高炉的锌负荷逐渐增高，在 9 月份时达到峰值，远远高于《高炉炼铁工程设计规范》( GB0427—015) 要求的 150 g /t。2017 年 2#高炉锌负荷情况，如图 7 所示。锌矿物在高于高温区被还原为气态锌，其沸点低( 905 ℃) ，部分锌蒸气随煤气排出炉外，大部分锌与炉衬或炉料反应，在炉身下部甚至炉身上部形低熔点化合物，造成炉墙结厚甚至结瘤，或渗入炉衬的孔隙和砖缝中，氧化后引起炉衬膨胀而破坏炉壳^［2］。锌在高炉内循环富集量越大，其危害性越大^［3］。锌负荷升高是炉墙结厚的重要原因^［4］。

2． 2 高炉操作原因

为了提高产量增加入炉风量，2#高炉风口面积扩大至 0．332 1 m² ，短期内高炉产量得到提升。进入 9 月份后，入炉原燃料质量下降，边缘气流波动大，风量呈萎缩趋势，鼓风动能下降，10 月份后风温由 1 090 ℃下降至 1 040 ℃，鼓风动能进一步降低，炉缸活跃度下降，中心气流减弱，风温低软融带位置上移，以及炉体热负荷波动剧烈( 见图 8) 。高温局部气流使高炉中部的炉料熔化后重新粘结在炉墙上，为中上部结厚提供了条件。在原燃料条件发生较大的变化后，对外围变化对高炉的影响认识不足，没有根据外围变化对高炉操作制度进行调剂，是本次炉墙粘结的操作原因。

3 炉墙结厚、炉缸堆积的处理过程

3． 1 降低冷却水量

为消除结厚，改善顺行，10 月 14 日降低炉体冷却水量 400 m 3 /h，并提高水温 2 ℃。16 日炉体水量减至 2 800 m 3 /h，降低炉体冷却强度，采取发展边缘气流的装料制度。17 日再次疏松边缘保障中心，减少矿石第 1 环、第 5 环矿圈数，对边缘、中心进行疏导，18 日配加锰矿、萤石，改善渣铁流动性，计算焦比提高至 423 kg /t，21 日风量 3 000 m 3 /min。采取退矿批、轻负荷、调整布料矩阵、配加锰矿和萤石等措施，发展边缘气流消除炉墙粘结，由于高炉顺行程度差，炉温控制偏低，效果不明显^［5］。

3． 2 集中加焦热洗

第一次集中加焦热洗。10月23日采取热酸洗处理炉墙粘结，共计加焦 139．2 t，炉体热负荷水平有所上升。从风口工作看，有部分渣皮脱落，25 日风量逐步恢复至4000m³ /min，炉内压量关系逐步趋向稳定，崩滑料现象减少，热负荷由4 500 MCal/h上升至7 000 MCal/h，下部温度仍处于低位状态，炉墙结厚仍没有消除。

第二次集中加焦热洗。10 月 26 日由于干熄焦数量不足，被迫配加高灰分的库存干熄焦后，炉体温度大幅下降，热负荷水平下降至 4 500 MCal/左右，压量关系不稳，出现悬料、崩料现象，用风困难，风量萎缩至 3 000 m³ /min 左右。

降料面法消除炉墙结厚适用于对炉墙上部结厚问题的处理，在处理过程中应使用大风量，使高温煤气流对结厚部位产生较大的冲刷力^［6］。10 月 31日空料线 12．1 m，集中加焦 425．1 t 热洗，炉墙粘结消除，热负荷水平上升至 20 000 MCal/h 左右，见图9。由于长期低风量以及高炉温影响，风量 3 000m³ /min 恢复困难，边缘气流不稳，十二段静压频繁分叉，炉顶翻料，料动不好，中心的气流较弱，炉缸堆积严重。

3． 3 恢复炉缸工作

经过集中加焦热洗炉墙粘结消除后，主要工作转移到恢复风量提高炉缸工作的活性。由于炉缸堆积严重，11月2 日30#风口烧漏，休风更换。至 11月 8 日由于炉缸堆积严重，中心气流很弱，尽管调整上部装料制度，发展中心气流，效果不明显。此时，风量只有3000 m³ /min 左右，风速、鼓风动能低，鼓风动能 5 000 kg·m /s。

11 月 9 日鉴于炉墙粘结消除后，风量恢复困难，风速、鼓风动能低，为提高风速、鼓风动能，休风堵 1#、6#、11#、16#、21#、26#风口，送风风口面积0．264 2 m² 。11 月 10 日风量达到了 3400 ～3 500m³ /min，鼓风动能达到了11000 ～12 000 kg·m /s，见图 9。此后，炉况进入快速恢复阶段，逐步捅开风口，扩大矿批，加重焦炭负荷，至 11 月 15 日堵一个风口作业，风量用至 4750～4800 m³ /min，实现全风作业。至此，炉况恢复全面正常。

4 结论

( 1) 良好的原燃料条件是高炉保持稳定顺行的根本，是高炉强化冶炼的基础。高炉原料条件发生重大变化时，预知预判，应及时调整高炉操作制度，除减轻焦炭负荷、调整上部装料制度外，风量萎缩时堵风口是提高鼓风动能的有效操作。本次 2#高炉炉墙结厚、炉缸堆积再次印证精料的重要性。

( 2) 炉墙结厚重在预防。大型高炉控制合理的操作炉型，应采取合理的边缘和中心充沛的操作制度，建立预警机制，规定炉体热负荷的合理范围，防止炉墙结厚。当边缘煤气流不足时，要及时调整布料矩阵，疏松边缘。防止低料线操作，改善原燃料条件，从根源上降低有害元素含量，维持热制度、造渣制度的稳定性，杜绝产生边缘局部气流。

( 3) 在处理炉墙结厚时，要保持炉况稳定顺行，在保障足够的中心气流的前提下，发展合理的边缘气流，如过分的发展边缘气流会造成结厚上移。控制足够高铁水温度和硅含量，降低炉渣碱度。如果不能保持高炉顺行，则应大幅度减轻焦炭负荷。减少各种入炉有害元素含量。大量集中加焦热洗是处理炉墙结厚比较激烈的手段，见效快，但存在可能烧坏冷却壁的弊端。

( 4) 提高焦炭质量，尤其是焦炭的高温强度，能提高炉缸内焦炭的粒度，改善透气性和透液性，是预防炉缸堆积的原料条件。在日常生产中，各种因素导致的短时间慢风操作消除后，应立即恢复全风，如因炉况不顺导致的低风量，除上部调剂外，还应堵几个风口，提高鼓风动能。