宣钢4号高炉送风制度调整实践

刘宝洋

（河北钢铁集团宣钢公司炼铁厂，河北 宣化 075100）

河北钢铁集团宣钢公司（全文简称宣钢）4 号高炉有效容积1 800 m3。宣钢4 号高炉建设应用了一系列新技术：如日本NDK 炭砖+瑞尔(法国)陶瓷杯炉缸结构、薄壁炉墙+铜冷却壁+铸铁冷却壁+软水密闭循环的冷却结构、新嘉恒渣处理技术、国产窜罐无料钟炉顶，环缝洗涤煤气清洗工艺等先进技术，为宣钢4 号高炉创造先进水平，实现高效、长寿、节能、环保奠定了坚实基础。

1 高炉现状

宣钢4 号高炉的特点是较大炉缸容积，采用矮胖型炉型，较小炉身及炉腹角，加深死铁层深度等方面技术。高炉一共26 个风口，分东西方向2 个出铁口，没有渣口。高径比Hu/D=2.41。高炉为矮胖型，这种炉型由于炉缸直径较大，高炉中心不易吹透，而边缘气流却极易发展。并且宣钢4 号高炉入炉原料条件较差，长期大量配吃外购焦，外购球团，块矿，这些原料的物理及化学冶金性能极不稳定，使得边缘气流不易控制，炉体温度波动幅度较大，宣钢4 号高炉根据上料设备特点和原燃料的物理及化学冶金性能以及其在高炉内分布状况特点，选择合理适合宣钢4 号高炉装料制度是保证高炉炉况稳定顺行基础。

2 高炉送风调整过程

风速是重要的鼓风参数之一，而决定风速的主要是风量和风口面积，风速又是对高炉风口前的循环区沿炉缸直径方向的延伸程度起重要作用因素。宣钢4 号高炉按以下公式计算标准风速：

标准风速：v标=风量/（风口面积×60）

为了确定合适风速，宣钢4 号高炉全体技术人员多年来做了大量工作。在此期间也走过很多弯路，表1 和表2 为宣钢4 号高炉风口面积调整过程以及一些重要指标。

表1 宣钢4 号高炉风口面积调整 m2

通过表1 和表2 可以看出风口面积调整过程分为以下阶段，第一阶段逐步扩大风口面，第二阶段因冷却设备大量损坏逐步缩小风口面积，第三阶段中修后恢复至0.290 4 m2，第四阶段进一步缩小风口面积。

第一阶段扩大风口面积炉况表现：

宣钢4 号高炉风口面积原为0.290 4 m2，即均匀对称风口布局，22 个风口直径为120 mm 风口和4个风口直径为115 mm 风口，4 个115 mm 风口布局在东西两个铁口上方，这样基本实现每个风口进风量相等，有利于高炉圆周工作均匀。2010 年2 月为进一步提高产量，思路上采取大风口大风量提高高炉产量，在换大风口初期得到了较好的效果产量由4 274 t/d 提高到4 455 t/d。但随着风口面积逐步扩大，导致边缘气流发展，炉体壁体温度大幅波动热负荷由16 000 kcal/h 左右上升至21 000 kcal/h 左右。当气流波动较大时，瞬时热负荷最高上至35 000kcal/h，形成边缘管道，烧坏冷却设备，严重影响高炉顺行。炉身边缘温度迅速上升破坏炉墙渣皮导致炉皮发红烧坏冷却设备从而导致高炉寿命缩短。

表2 宣钢4 号高炉风口面积调整期间重要参数

扩大风口面积后的炉况表现：边缘气流初期高炉入炉风量自动增加，高炉热风压力下降并低于正常水平，透气性指数较正常偏大，高炉炉喉、炉顶煤气温度升高，炉顶煤气压力曲线经常出现向上的尖峰，煤气利用率下降较大燃料比升高，到后期出现下料料速不匀，有停滞和滑落现象，风口工作不均匀，个别风口有大块生降，炉缸温度不足，物理热较低，高炉生铁含硫升高，炉腹及以上区域冷却壁水温差较正常值有所升高，炉况出现波动。导致焦比大幅升高由380 kg/t 左右上升至400 kg/t 左右，大大增加高炉炼铁成本。

这段时期由于长期边缘气流不稳，热负荷较高，导致高炉冷却设备大量损坏，每隔几天便发现一处漏水，给高炉日常生产带来较大隐患，经常出现无计划休风。经过长时间实践与经验总结，大风口不适合宣钢4 号高炉。

第二阶段冷却设备大量损坏后逐步缩小风口面积炉况表现：

在认识到大风口面积没有有效增加入炉风量反而使边缘气流发展的危害后，风口面积由0.296 9 m2逐步缩小至0.283 0 m2。边缘气流略有规整，热负荷由21 000 kcal/h 左右下降至18 000 kcal/h 左右。经济指标得到了较大改善，焦比逐步由400 kg/t 左右降到至375 kg/t 左右。但由于大风口面积时期烧坏大量冷却设备且操作炉型发生变化，虽然边缘气流有所规整，但损坏的冷却设备已无法修补，公司决定2011 年10 月进行计划中修，更换冷却设备。

第三阶段中修后恢复至0.290 4 m2炉况表现：

2012 年 4 月 6 日 18:00，4 号高炉顺利点火开炉，12 日高炉日产达到 4 228 t、焦比 351 kg/t、煤比143 kg/t。此次开炉，我们是按照炉缸冻结来处理的，在操作制度进行大胆突破和尝试大矿批技术，尤其是去掉中心注焦和采用大矿批，效果显著。此次4 号高炉开炉是宣钢历史上首次大高炉在没有放残铁的情况下中修开炉，并实现快速达产，焦比降低幅度快，开炉第四天高炉计算焦比降至360 kg/t 以下。开炉前两个月经济指标较好，2012 年5 月和6 月焦比分别为360 kg/t 和363 kg/t，但产量较低分别为4 132 t 和4 007 t。边缘气流不稳，炉体各段温度波动较大，热负荷维持在19 000 kcal/h 左右。炉况顺行有一定保障。

第四阶段进一步缩小风口面积炉况表现：为进一步稳定边缘气流，2013 年1 月24 日风口面积调整为0.288 5 m2进一步缩小风口面积，边缘气流逐步走稳，炉体各段温度波动幅度减小。为了进一步适应当时经济状况降低炼铁成本，宣钢4 号高炉2014 年前半年开始配吃一定比例捣固焦。捣固焦质量波动大，冷热强度均较低，且捣固焦长期露天存放，粉化十分严重，特别是赶上雨季水份升高，由正常值的7%左右能上至15%，并且含粉较多。这些捣固焦，化学反应性较高，捣鼓焦入炉后粉化严重，影响高炉料柱透气性。使炉缸活跃性降低，导致煤气流分布失常，高炉参数控制难度加大，高炉难以稳定顺行。其焦炭分析如表3。

表3 宣钢4 号高炉各种焦炭分析对比 %

为了吹透炉缸中心，2014 年5 月09 日风口面积调整为 0.283 9 m2，2014 年 06 月 24 日风口面积调整为0.283 0 m2，并逐步缩小风口面积至今风口面积调整为0.277 4 m2，通过表2 可以看出，随着风口面积的不短缩小直到现在的合理水平，使得炉缸工作均匀活跃风口明亮耀眼，炉温充沛稳定物理热充足，高炉煤气流分布均匀合理稳定，下料没有崩悬料而是均匀顺畅。边缘气流逐步稳定，炉体各段温度波动幅度减小，热负荷由19 000 kcal/h→16 000 kcal/h→13 000 kcal/h。经济指标得到了较大改善，焦比逐步由380 kg/t 左右降到至355 kg/t 左右。燃料比也降到505 kg/t 左右，降低了炼铁成本，实现了高炉高效低能，节能减排为宣钢可持续发展增添了活力。

增强用风意识，前几年高炉用意识较差，风量水平一直维持在3 600 m3/min 左右，压差140 kPa 左右，近几年风量逐步提高至在3 800 m3/min 左右，压差150～165 kPa，在原料条件较差时，大风量有利于吹透炉缸中心，改善炉缸活跃性，有利于炉况顺行，下一步目标逐步用风至3 850 m3/min 左右，进一步强化高炉冶炼，增加高炉产量，改善高炉各项经济指标（见图 1）。

图1 风量变化趋势

3 结语

宣钢4 号高炉送风制度选择体系确定，高炉风口面积调整为0.277 4 m2，合理的风速控制在225 m/s，风量3 800 m3/min 左右，动能达到11 000～12 000 kg·m/s，是保证炉缸工作活跃的关键，它决定着煤气流的初始分布状况。4 号高炉通过不断的探索，总结出适合4 号高炉送风制度，高炉顺行状况得到明显改善，技术指标得到优化，燃料比大幅度降低，有效降低了生铁成本。