浅谈首钢高炉煤气分布的调整思路

生产.技术操作规程考试卷摘要本文介绍了首钢高炉“稳定边缘、打开中心；稳定中心、照顾边缘”煤气调整思路的由来，及煤气分布的衡量标准、装料制度调整的基础、煤气调整思路在生产中的应用。关键词高炉煤气分布装料制度TheadjustmentthoughtsofgasdistributioninShougangBFZhangHeshunMaHongbin(ShougangCorporation)AbstractThisarticleintroducestheoriginofadjustmentthoughtsofgasdistributionwhichisstabilizationedgegasdistributionandopening-upcentergasdistribution,thenstabilizationcentergasdistributionandcaringforedgegasdistribution.Thearticlealsointroducesthestandardofgasdistribution,theadjustmentbasisofmaterialloadingsystemandtheapplicationofadjustmentthoughtsonstream.KeywordsBFgasdistributionmaterialloadingsystem前言2006年7月，首钢2号高炉坚持继承创新，探索适合自身特点的高炉送风制度与装料制度，炉外稳定正常的生产秩序，炉内超前、精心调剂，在炉况顺行的基础上，实现了焦比280Kg/t、煤比185Kg/t、利用系数2.5t/m3.d的经济技术指标，率先在首钢实现了焦比“破三见二”的目标，其中高炉煤气分布调整方面的主要经验是“打开中心、稳定边缘”。2006年10月下旬，随着焦炭灰分的降低、焦炭高温反应性及反应后强度的改善，炉内中心煤气流过分发展，炉况顺行变差，2号高炉在装料制度方面采取减少最外环矿石圈数及取消最内环焦炭的调整措施，达到了“稳定中心、照顾边缘”的煤气调整效果，炉况顺行趋好。“稳定边缘、打开中心；稳定中心、照顾边缘”是对2号高炉煤气调整思路的精炼概括，是针对高炉煤气演变状况的装料制度调整思想，进一步研讨高炉煤气分布的衡量标准、装料制度的调整基础及“稳定边缘、打开中心；稳定中心、照顾边缘”调整思路在生产中的应用，使炉内煤气分布的调整更加有效、准确是必要的。1煤气分布的衡量标准1.1煤气分布的形态由于高炉的焦炭负荷变化等因素，十字测温各点温度会在整体上出现同方向的变化，为更准确的描绘不同高炉、不同焦炭负荷下的炉喉径向煤气分布特征，对炉喉径向各点煤气分布比例有准确的评价，定义炉喉径向煤气分布指数：：炉顶温度（℃）；……：十字测温第一点（边缘）至第六点（中心）温度（℃）；……：十字测温第一点（边缘）至第六点（中心）炉喉径向煤气分布指数。图12号高炉炉喉径向煤气分布指数高炉炉喉径向煤气分布指数不能简单的割裂来看，炉喉径向各点的煤气分布指数相互影响，高炉炉喉径向煤气分布指数必须以整体的形式出现。炉喉径向煤气分布指数相对于单纯的十字测温温度更趋合理，各高炉的炉喉径向煤气分布指数可能存在差异，同一高炉、不同冶炼条件下的炉喉径向煤气分布指数也可能存在差异，各高炉应逐步建立自身的炉喉径向煤气分布指数体系。通过2号高炉的冶炼实践看，高炉中心煤气一定要“开”，边缘煤气要“稳”，具体的炉喉径向煤气分布指数与高炉原燃料、冶炼水平等因素有关，在焦比280Kg/t、煤比185Kg/t的冶炼条件下，生产.技术操作规程考试卷第六点煤气分布指数为2.58，第五点煤气分布指数为1.24，第一点煤气分布指数是第六点的1/3，最小的第三点煤气分布指数为0.62。1.2煤气分布的稳定煤气分布形态在很大程度上决定着高炉的煤气利用，煤气分布的稳定则在很大程度上决定着炉况的顺行，在注重对煤气分布形态控制的基础上，煤气分布的稳定在生产中得到逐步重视，为更准确的描绘不同高炉、不同焦炭负荷下的炉喉径向煤气稳定程度，对炉喉径向各点煤气流速变化幅度有准确的评价，定义炉喉径向煤气波动指数：：炉顶温度（℃）；……：十字测温第一点（边缘）至第六点（中心）温度波动幅度（℃）；……：十字测温第一点（边缘）至第六点（中心）炉喉径向煤气波动指数（%）。图22号高炉不同炉况下的炉喉径向煤气波动指数相对于高炉煤气分布的形态，高炉日常操作中对炉喉径向煤气分布的稳定性重视不足，往往不能及时发现炉况波动的前兆。通过2号高炉的冶炼实践看，炉况顺行较差时，十字测温第一点、第二点、第五点、第六点处炉喉径向煤气波动指数大，十字测温第三点、第四点处炉喉径向煤气波动指数与炉况顺行时基本相同，炉况顺行主要取决于对炉喉中心区域与边缘区域煤气流速波动幅度的控制，第六点、第五点炉喉径向煤气波动指数分别不宜超过25%、15%，而第一点、第二点炉喉径向煤气波动指数分别不宜超过5%、4%。2煤气分布的解析2.1煤气分布的形态煤气分布形态从下部煤气分布形态和上部煤气分布形态两方面分析，两者相互影响，下部煤气分布形态对煤气分布起决定性作用。下部煤气分布形态，需要考虑如何维持炉缸的活跃工作状态及炉缸的长寿，下部煤气尽量向中心渗透对这两者都是有利的，煤气向中心渗透的程度则受送风制度及装料制度的影响。上部煤气分布形态，主要是依靠装料制度，实现对下部煤气分布形态下的煤气流进行再分配，避免出现煤气流速过快导致管道行程的情况。以下部煤气向中心渗透的程度对煤气分布形态进行分类：（1）鼓风动能大，风口前回旋区深，下部煤气向中心渗透程度好：这种情况下煤气分布又可分为两类，一是中心煤气宽度小但力度强、边缘煤气稳定或存在少量虚火；二是中心煤气、边缘煤气都宽度大但力度弱。（2）鼓风动能小，风口前回旋区浅，下部煤气向中心渗透程度差：这种情况下煤气分布也可分为两类，一是中心煤气、边缘煤气都宽度大但力度弱；二是中心煤气宽度小、力度弱，边缘煤气有一定力度。2.2煤气分布的稳定十字测温各点温度的波动幅度反应了炉喉径向各点煤气流速的变化情况，温度波动幅度越大说明该点煤气流速的波动越大，之所以出现煤气流速的大幅度波动，是因为固体散料层的不规则生产.技术操作规程考试卷运动，造成固体散料层在炉内径向各点的矿焦比出现变化，从而径向各点固体散料对煤气的阻力发生变化，引起径向各点煤气流速的波动。固体散料层不规则运动的原因：一是炉喉径向料面分布的不稳定，由于焦炭平台宽度小，造成矿石没有稳定的分布，这种情况下，从十字测温温度看，温度存在波动，但波动幅度较小，对压量关系稳定性产生一定的影响，但对料尺工作影响不大。二是炉内局部出现管道行程，由于局部煤气流速过高造成散料流化，出现管道行程后，势必造成塌料，从十字测温温度看，温度波动幅度大，对压量关系、料尺工作影响明显，影响炉况顺行，威胁高炉稳定生产。3煤气分布的调整基础高炉炉喉布料的基础是形成一个合理的焦炭平台，在此基础上实现对炉喉径向矿焦比的准确控制，有效的调整炉内煤气分布，合理的焦炭平台也成为有效实现“稳定边缘、打开中心；稳定中心、照顾边缘”煤气调整思路的基础。现代高炉装料制度中边缘平台与中心漏斗是最重要的组成部分，两者的分界线直接关系焦炭平台的宽度和中心漏斗的深度，是影响炉内煤气分布的关键因素。焦炭平台过宽，则中心漏斗浅，不能充分起到对中心煤气的引流作用；焦炭平台过窄，则矿石易在中心漏斗内滚动，加剧布料的不稳定，通过2号高炉的冶炼实践看，焦炭平台宽度一般为炉喉半径的40%左右。多环布料可以利用溜槽角度的改变，将炉料直接分布在炉喉径向的任何位置上，任何单环布料所要达到的目的，多环布料都能达到，而且效果要比单环布料好。多环布料与单环布料的区别在于是否能够直接将炉料分布在炉喉径向位置，单环布料主要依靠炉料的溜动实现炉料在炉喉径向的二次分配，但二次分配的可控性差，不利于炉内煤气分布的有效调整，无论在正常生产期间还是在炉况恢复期间，使用多环布料相对单环布料都是有利的。高炉布料角度是否合适也关系到能否将炉料直接分布在炉喉径向相应位置，高炉要对装料角度与对应位置的关系从实践与理论两方面进行研究，确定高炉布料档位，确保高炉布料角度能够满足将炉料直接分布到炉喉径向相应位置的需要，建立以布料位置决定布料角度的思路，切忌不顾炉料在炉喉径向的实际落点位置，人为设定布料角度，单纯依靠炉料的溜动实现炉料在炉喉径向的二次再分配。4首钢高炉的装料制度4.1矮胖型高炉的装料制度首钢1号、3号高炉有效容积2536m3，高径比1.98，是典型的矮胖型高炉，其炉喉直径8.2m，两座高炉在装料制度方面极为类似。焦炭最大角度的布料位置在径向距中心3.0m处，利用最大角度布料位置处的5圈焦炭，在最大角度布料位置与炉墙之间形成一定的坡度，但由于两者之间的径向距离较小，因此炉墙处的深度较小；在径向距中心2.1m处，焦炭开始形成中心漏斗，中心漏斗深度由开始形成位置与炉喉中心在径向的距离决定。绝大部分矿石直接布在焦炭平台上，依靠矿石的滚动，实现矿石在焦炭料面的再分配，10%-20%的矿石布在中心漏斗的斜坡上，这部分矿石的滚动力度较直接布在焦炭平台的矿石要大，随着炉料的下移，料面逐步趋于平坦。焦炭最大角度布料位置5圈焦炭是不科学的，但是基本合理，其在一定程度上弥补了焦炭布料角度偏小的问题。矿石实现了平铺，但其平铺的范围集中在0.9m的宽度内，虽然通过矿石的滚动实现了矿石在料面的再分配，但由于矿石滚动在径向经过的距离较长，在炉料再分配过程中易产生分布不均匀的现象，从而导致炉内圆周方向煤气分布的不均匀。通过1号、3号高炉的冶炼实践看，两座高炉都取得了较高的经济技术指标，因此我们认为布料方式并不能完全决定炉内煤气分布是否合理，高炉是否能够取得较高的经济技术指标，但是生产.技术操作规程考试卷其决定着高炉是否能够简单、有效的调整炉内煤气分布，实现“稳定边缘、打开中心；稳定中心、照顾边缘”的调整目标，使炉况保持顺稳，避免因装料制度调整不到位而导致炉况波动。表11号、3号高炉装料制度1号高炉（矿批62t、焦炭负荷5.50）矿石布料角度373533312931布料圈数222211焦炭布料角度383633302723布料圈数5222123号高炉（矿批65t、焦炭负荷5.30）矿石布料角度373533312931布料圈数122221焦炭布料角度383633302724布料圈数5222124.2瘦长型高炉的装料制度2号高炉有效容积1780m3，高径比2.46，是典型的瘦长型高炉，在炉型方面与1号、3号高炉存在差异，但装料制度与1号、3号高炉是同一模式，2号高炉取得过非常高的经济技术指标，但同时炉内煤气稳定性差的问题也始终困扰着2号高炉，“北尺深，有炉温”、“西南有火，关系松”等操作现象从侧面反应出炉内煤气稳定性差。表22号高炉装料制度2号高炉（矿批44t、焦炭负荷6.00）矿石布料角度3335373940布料圈数22222焦炭布料角度4038353228布料圈数531212号高炉装料制度转变到档位布料之后，煤气分布稳定性增强，第六点炉喉径向煤气波动指数小于25%，第五点炉喉径向波动指数小于15%，第一点、第二点煤气波动指数分别在5%、4%以内，煤气利用率49.5%，炉内压差0.17Mpa，但料尺工作好，炉内渣皮脱落较少。表32号高炉布料档位档位987654321角度（°）47.545.54340.537.534.531.527.5225装料制度的实例探讨生产.技术操作规程考试卷5.1实例探讨2009年5月5日夜班，3号高炉炉况波动，渣铁分离困难，炉内大退焦炭负荷、加入集中焦，炉前组织大量人员清理沟内积满的渣铁、争取尽早出铁，5月7日白班后期，炉况出现好转，风口工作均匀、明亮，炉温逐步升高，炉渣流动能力增强，5月8日夜班开始，炉内随着风量水平的上升，扩矿批，并逐步提高焦炭负荷，现将炉况恢复过程中的一套装料制度进行探讨。表63号高炉装料制度实例矿石布料角度283133布料圈数353焦炭布料角度373532292518布料圈数622