陳曉軍，郭先燊，張杰，侯健
( 邯鄲鋼鐵集團有限責任公司，河北邯鄲056003)
摘要: 對邯鋼8 號高爐環保標準的提升后應對外圍變化時采取的措施進行了總結。目前環保高標準已成了煉鐵新常態，它對高爐生產的影響主要有: 外圍原燃料供應緊張、成分波動，經常性限產、休風，交通物流經常受阻等。8號高爐通過新建直過皮帶、建立原燃料及有害元素監督預警機制，上部改進布料制度，中下部優化參數控制，建立高爐快速休復風體系，改善爐前出鐵等措施，實現了高爐的長期穩定生產。
關鍵字: 大型高爐; 環保; 生產實踐
1 引言
邯鋼8 號高爐有效容積3 200 m3，于2009 年7月建成投產。開爐后爐況出現幾次小的波動，尤其是2016 年銅冷卻壁大面積破損后波動近3 個月，其它時間整體順行。2016 年，邯鋼開始深入推進環保煉鐵、綠色煉鐵，環保高標準成了高爐生產新常態。新常態后高爐生產遇到了焦爐、燒結機等上游原燃料生產秩序被打亂，導致的產品質量下降; 混勻料、外進焦、球團等供應緊張、品種多變，經常低料位; 各種含鐵廢料外銷改內部消化，有害元素富集; 爐前鐵口全密封后設備點檢困難、故障率升高、鐵水來風率下降; 高爐經常無計劃休減風等新問題，給爐內操作帶來一定的困難。高爐立足現有條件通過外部改善原燃料與設備條件、內部優化高爐操作，適應了新變化，保持了高爐長期穩定生產的局面。
2 原燃料管理
2．1 新建直供皮帶
環保新常態后，邯鋼全年都進行了限產減排，經常性無計劃停燒結機，特別是進入供暖期后( 11 月15 日至次年3 月15 日) ，邯鋼限產達50%。煉鐵部的三臺燒結機長期只能輪開一臺，且以環保效果最好的三燒的燒結機為主。但三燒料設計時料主供2000 高爐，改供8 號高爐后，需要倒用復雜的皮帶流程，將燒結礦長距離輸送到筒倉里，再通過筒倉長距離倒運回到8 號高爐料倉。由于長距離輸送，不但動力成本升高，還導致燒結礦摔打嚴重，粒度變小; 同時，筒倉容積達6 000 m3，燒結礦過筒倉后，與倉內的其它殘余料混合，導致混料。就算騰空筒倉，筒倉壁上仍然會有大量存料，導致入爐料成分與質量不受控。為避免以上不足，邯鋼新建了一條三燒燒結礦直供8 號高爐料倉的皮帶，輸送距離不到原來的四分之一，有效解決了輸送過程摔打、頻繁混料的問題。改造后槽下燒結礦篩后＜10 mm 小粒度占比從28．9%下降到25．2%左右，＜5 mm 燒結礦粉末比例從0．9%下降到0．5%。
2．2 建立原燃料監督、預警機制
新環保常態后，供應高爐原燃料的上游單位，生產不穩定，產量與質量下降; 混勻料品種多變，焦炭、球團等供應緊張、經常低料位等。
⑴2017 年焦化廠4#焦爐拆除，其它焦爐也經常無計劃延長結焦時間，甚至悶爐，導致8 號高爐焦炭結構中質量最好的自產干焦配比從100%降低到54%。
⑵燒結機經常無計劃停車、限產，高爐經常低料位、配落地料; 混勻料單品種短缺，燒結礦成分波動大，質量不穩定; 為應對燒結礦不足，供暖期二元礦堿度被迫由正常1．85 提高到2．1～2．3。根據8 號高爐經驗，三燒燒結礦堿度1．85 時，強度和粒度最好，提高堿度后質量下降。
⑶為避免揚塵，存放在料場的各種澳礦、外購干焦、回倒燒結礦、球團等，均需不間斷的在料面上打水，嚴重影響篩分與水分。
針對原燃料質量的波動，高爐通過延伸管理、建立槽下篩分制度、筒倉料位監控制度與優化爐料結構，實現現有條件下原燃料最佳配置。
⑴對上游原燃料單位延伸管理。專門抽調一名高爐工長負責延伸管理，不間斷的在上游的焦化廠、燒結機、料場等原燃料單位進行生產情況一線溝通、監督、抽查。同時，每天對所有入爐原燃料的粒度、焦炭水分與強度抽查統計并匯報高爐。確保高爐操作者對原燃料質量變化心中有數。
⑵建立槽.3 c382.0下篩分制度。制定了詳細的篩網清理制度，確保篩網干凈。量化振篩給料速度，根據槽下振動篩能力，制定了各種原燃料的篩分速度控制標準，在不影響上料的同時，確保篩凈入爐料中的粉末( 表1) 。
⑶建立筒倉料位監控制度。新常態后高爐經常配吃筒倉緩倉料，為避免料倉內原燃料長期存放與料位太低，制定了筒倉料位監控制度。要求工長每兩個小時監測一次筒倉料位與原燃料品種并記錄臺賬。要求筒倉料位不能低于2 /3，燒結礦存放時間小于15 天，高爐避免低料位的同時能精確掌握所配吃的緩倉料生產日期、成分等參數。
⑷優化鐵料結構。在公司的支持下8 號高爐先后配吃了成分與性能較好的澳球、烏克蘭球、智利球、加拿大球( 表2) ，進一步改善了鐵料結構，熟料比提高到85% 左右，入爐品位由57． 8% 提高到58．8%左右。
⑸優化焦炭結構。2017 年自產干焦產量下降后，干焦配比不足60%，9 月－10 月最低只有45%左右，不足部分配吃質量較差的外進濕焦。為提高焦炭質量，8 號高爐引進了外廠干焦，干焦配比提高到75%左右，有效改善了焦結構。
3 有害元素的控制
新環保常態后高爐除塵灰、瓦斯灰、燒結機頭灰等冶金廢料由部分外銷改成全部內部消化，全加入燒結礦的混勻料中或者燒結礦配料中，導致燒結礦鉀、鈉、鋅、鉛等有害元素升高，在高爐內循環富集。大量有害元素會導致爐墻結厚、原燃料粉化、強度下降、爐缸侵蝕，最終影響高爐爐況與壽命。8 號高爐主要從原燃料源頭控制與高爐操作應對來減少有害元素富集危害。
⑴嚴控各種有害元素入爐量。首先，建立燒結礦的冶金廢料配料臺賬，通過臺賬的跟蹤監測，及時糾正了燒結機頭灰、高爐爐前除塵在三燒配料中每天集中配吃的方法，改成按固定比例配吃，避免冶金廢料配料不均導致的爐料有害元素短時間激增與質量波動。其次，對高爐等所有原燃料的有害元素負荷按表3 標準嚴格控制。其中，燒結礦、球團、焦炭主要是通過優化混勻配料來控制，其它料通過完善的成分分析來控制。
⑵跟蹤高爐有害元素富集情況。高爐每周一定時、定量取重力灰與瓦斯灰做有害元素分析，初步排查有害元素富集情況。每月1 日由公司組織煉鐵部與技術中心等單位對所有入爐原燃料、重力灰、瓦斯灰、爐渣做有害元素全分析。根據各種有害元素成分，計算高爐排堿率、排鋅率，準確掌握高爐實際有害元素負荷與富集情況。同時將有害元素實際負荷與表4 控制標準表比較，超標時啟動應對機制。措施包括降低原燃料入爐有害元素含量、調整爐料配比、降低爐渣堿度、提高MgO 含量等。對鋅超標的情況，高爐還應配合上部料制調整疏導邊中氣流、提高頂溫等措施，實現有害元素在爐內負荷可控。
如表5 所示，8 號高爐入爐有害元素負荷基本控制在廠內標準內。2017 年2 月由于混勻料單品種短缺，高爐鉀、鈉、鋅的入爐有害元素負荷短時間超標，其中鋅負荷超過0． 47 kg /t、堿負荷超過4．1 kg /t。8 號高爐緊急啟動應急措施，對于堿負荷超標，采取減少混勻料中的冶金廢料與高堿粉配比，優化了原燃料結構; 下調爐渣堿度0．3 到1．22 左右，實現鋅、堿負荷回歸0．2 kg /t、堿負荷達2．0 kg /t 的正常水平。對于鋅超標除了前面的措施外，根據鋅熔點低，可通過爐頂煤氣灰排出的特點，料制上采取了兩頭焦料制疏導邊中氣流，提高頂溫到160 ℃以上，減少爐內鋅富集，保證了爐況平穩過渡。
4 布料制度調整
環保新常態后，高爐需要根據環保應急要求進行限產與全產，強化水平變化較大。高爐通過不斷摸索總結出一套在不同強化與外圍條件階段的上部料制調整應對措施。
⑴兩頭焦布料模型。2017 年3 月小修前，高爐限產多，加上銅冷卻壁大量破損( 小修前破損冷卻壁占總數的58%) ，料制強調穩邊緣發展中心，保安全順行，以
兩頭焦料制為主。該料制雖然煤氣利用率稍有下降，但氣流通暢且邊緣穩定，順行好，且穩定的邊緣氣流可以減少爐皮發紅現象，保證高爐安全生產。
⑵平臺+漏斗布料模型。2017 年4 月開始，高爐限產減少，且通過小修更換了壞銅冷卻壁，爐型趨于規則，下部渣皮穩定性改善。開爐達產后對料制進行了改進，前期采用
料制。該料制平臺寬十字測溫邊緣溫度低、邊緣不足; 中心窄，氣流過強，屬于單股中心氣流發布。通過爐頂激光料面形狀在線測量: 中心下料過快，放礦后中心氣流容易堵塞。4 月中旬開始將焦圈外挪，增加邊緣布焦比例，疏導邊緣; 同時兼顧中心，減少礦石的平臺寬度，增大漏斗面積，減少漏斗斜坡的角度，減弱布料時礦石的滾動。經過多次優化，逐漸過渡到
的布料模型。該料制在原燃料條件較好時，壓量關系平穩，煤氣利用好。調整后，壓差下降9 kPa 左右，煤氣利用率升高52%左右。
⑶平臺+漏斗+中心焦布料模型。2017 年7、8月份開始高爐強化煤比，從130 kg /t 提高到150kg /t左右，加上外圍原燃料質量變差，爐內壓量關系趨緊張。高爐再次將料制調整為
2．8，逐漸縮小中心焦的角度，保證中心氣流; 減少外圈礦，料面平臺往中心走，適度開放邊緣，緩解了緊張的壓量關系。如圖1、圖2 所示調整后平臺距離爐墻有0．5 m 左右，除了中心有較旺盛的火苗外，邊緣也有一圈火苗。形成了邊緣與中心雙通道，特別是邊緣面積大，邊緣打開后能接受大風量，對較差原燃料有很強的適應能力，能有效提高高爐強化水平，為高爐增產增煤奠定基礎。
5 中部爐型控制
中下部爐型控制要使爐墻既不發生大量黏結，又無過快侵蝕為標準。保證中心氣流旺盛，為高爐順行提供了合適的爐型基礎。通過摸索總結，制訂了高爐中部各層冷卻壁溫度與水溫差控制標準表。針對爐型上部氣流的難監控問題，新增了爐喉下沿深電偶。傳統爐喉電偶安裝在鋼磚磚母體內，受到鋼磚本身溫度影響太大，不能準確、快速反應出爐內各方向氣流的變化。8 號高爐通過改進在爐喉缸磚下沿的爐皮上均勻開孔，新增了電偶8 根，每個電偶深度與鋼磚內表面平齊，實現電偶與爐內煤氣流直接接觸，實現準確及時監控爐內氣流目標。新電偶使用效果良好，溫度非常靈敏，和普通冷卻壁電偶10 ℃左右的波動區間相比，新電偶波動區間達400 ℃，波動范圍達200 ～ 700 ℃，能快速反應爐內氣流變化。新電偶現已成了高爐判斷邊緣氣流是否強盛、是否均勻的重要參數。
6 休復風體系完善
環保新常態下，高爐休風明顯增多。高爐休復風的爐況恢復技術要求高，處理不當會嚴重影響高爐的正常恢復進程。8 號高爐通過長期實踐總結與改進，逐漸形成了一套適合本高爐的休風操作體系。
⑴在休風前一天就逐漸調整爐況，實現休風前8 h 鐵水物理熱1 515 ℃左右的正常水平，［Si］控制在0．40±0．5%; R2低于高爐日常操控標準0．02。
⑵休風焦比調整。高焦比料加入時間要確保休風時到軟融帶以下，送風后首次鐵時到達風口位置，第二次鐵時能有效提高鐵水溫度。在增加焦比的同時，要集中加入適量凈焦以補充休風時的熱量損失，10 t 以內一次性加入。超過10 t 可以分成兩次加入，首次凈焦加入時間在變高焦比料后1 h，第二次加凈焦再間隔1 h。表6 是8 號高爐以90 t 為基準加凈焦情況表，礦批如果調整，凈焦同比例增減即可; 全焦比增加量在休風前煤比＜130 kg 時焦比增加取中下限焦比，煤比≥130 kg 取上限焦比。
⑶堿度調整。8 號高爐長期爐渣堿度控制較高，二元堿度1．23 ～ 1．28。為避免高堿度影響復風后渣鐵流動性，休風前8 h 就要下調爐渣堿度0．03左右，并在每次加凈焦后按每10 t 凈焦加1 t 矽石的標準集中加入，沒有矽石時可以用球換燒結礦代替。
⑷休、減風程序。為提高休風效率，高爐制定了休風標準化操作步驟。共分15 步，每步都有對應的出鐵、上料振料騰倉與減風直至休風的標準，按照步驟工長可以在32 min 內快速休風，避免減風時間太長導致低溫、深料線等不足。
⑸堵風口操作。高爐根據長期經驗總結確定了風量和堵風口數量對應關系，見表7。
7 出鐵操作改進
環保新常態后，8 號高爐首先對爐前鐵口區進行全面密封，大幅提高了除塵能力，確保每次可以來風堵口而不會污染環境。針對鐵口密封后開口機、泥炮等設備被遮蓋，故障不易發現的問題，修改點檢標準。設備點檢周期由每班點檢兩次，改成每次鐵點檢兩次。同時改進爐前操作。其一是改進倒場操作，通過每次倒場使用新鐵口前提前開口一次，并在鐵水剛剛流出瞬間用泥炮打入新泥，置換鐵口通道炮泥，提前創建泥包，實現倒場后首次開口時鐵口穩定出鐵，快速提升鐵口深度，恢復正常出鐵能力。其二是開發一鍵堵口程序，將每次堵口時遙控器發射的一系列操作信號，提前固定到爐前微機中，實現堵口不用遙控器，只要啟動微機堵口程序就能實現用電腦“一鍵”自動堵口，降低了工作強度，提高了堵口效果。
8 應用效果
通過系列措施，新環保常態后邯鋼8 號高爐爐況仍然保持了長期穩定順行的生產局面。最近的2018 年4 月前取暖期高爐環保限產時，產量及時退守，其它指標保持較好; 4 月后環保限產解除，高爐快速對所有指標強化，各指標快速恢復，達到歷史最好水平( 4 月主要經濟指標見表8) 。
9 結語
⑴隨著社會的不斷進步，環保煉鐵、綠色煉鐵已經成了行業的共同追求，如何在新環保常態下實現高爐高效穩定生產是我們的新課題。
⑵原燃料與冶金廢料的有效管理、有害金屬持續跟蹤監控，能最大程度的減少外圍原燃料波動對爐況的干擾。
⑶鐵口前環保設備改造升級，是減少爐前出鐵污染顧慮、提高渣鐵出凈率，改善出鐵效果的有效途徑。
⑷爐內操作尤其是異常情況操作的進步，能最大程度的減少外圍波動對爐況的影響，實現爐況長期穩定順行與指標最優化。