陳 磊

(甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司 ，甘肅 嘉峪關 735100)

摘 要: 對酒鋼宏興煉鐵廠 6 號高爐合理鼓風動能進行了探討，通過對高爐鼓風動能的諸多因素進行逐一分析，并在生產實踐中逐步改善，最終酒鋼 6 號高爐在穩定順行的前提下取得了較好的經濟技術指標。

關鍵詞: 高爐；鼓風動能；合理；實踐；穩定順行

1 引言

高爐冶煉是在一個高溫高壓的密閉容器中連續不斷地進行逆流式反應的過程，為使這個過程長期穩定且高效，要求整個爐缸截面溫度和熱量分布均勻，工作積極而活躍。而為了滿足這些條件，就必須使高爐具有一個合理的鼓風動能，因為鼓風動能對煤氣流的一次分布起著決定性因素。酒鋼 6 號高爐在現有爐型、鼓風機等因素不變的條件下，經過長期的摸索，對影響鼓風動能的一些因素逐一調整，最終取得了較好的效果。

2 鼓風動能的概念及理論計算

向高爐鼓入的風具有一定的質量，從風口噴出的風向高爐中心高速運動，其通過風口時所具有的機械能稱之為鼓風動能，它也可以表示穿透料柱的能力^［1］，定義式為:

式⑴中 v 為實際風速 在不考慮噴吹影響時 酒鋼采用以下公式計算:

式⑷ 中: E 為鼓風動能，kJ/s; T_風為熱風溫度，℃ ; P_風 為熱風壓力，MPa; v_風為實際風速，m /s;S_風 為進風面積，m² ; Q_風 為日平均風量，m³ /min。

由式⑷可直接得出各鼓風參數對鼓風動能的影響: E 與 T_風 的平方成正比，與 P_風 的平方成反比，與Q_風 的三次方成正比，與進風面積的平方和風口個數成反比。

3 影響鼓風動能的一些常見因素

3．1 風量和富氧

由式⑷可見 鼓風動能與風量的三次方成正比關系，風量是對鼓風動能影響最大的參數。因此可直接通過進風量的加減來調整鼓風動能，但各高爐在生產實踐中為穩定煤氣流分布，為防止風量過大導致局部過吹而產生管道行程或增加壓差破壞高爐順行，同時防止風量偏小吹不透中心導致風口帶死料柱增大使爐缸不活，根據爐容在選擇大小合適的批重和布料角度后，風量控制上一般設定范圍。

高爐富氧鼓風后其主要效果表現為增強高爐透氣性、順行狀況得到進一步改善。一是因為富氧后加速了燃料的燃燒，避免未燃燒的粉末爐料被高速運動的風帶入料柱縫隙阻礙煤氣流向上運動，二是改善礦石的熔滴性能、降低軟熔帶的高度從而縮小了料柱壓差。

3．2 風溫和濕份

由式⑷可見，鼓風動能與風溫的平方成正比。生產實踐證明，在風量不變的情況下，風溫升高，氣流體積迅速成級數膨脹，風速增加，從而大大提高了鼓風動能。同時降低了冶煉過程中的熱消耗，改善了生鐵質量。但在生產過程中高爐受原、燃料條件的限制，如果在原燃料條件不好、料柱透氣性相對較差的情況下，風溫超過其可接受的極限，則會導致爐況不順，進而使得焦比上升，產量下降。加濕鼓風增加了鼓風質量，對風速也有一定的上升，從而提高鼓風動能。

3．3 風壓

由式⑷可見，鼓風動能與風壓的平方成反比，即風壓上升，鼓風動能降低。風壓上升說明料柱透氣性惡化，煤氣上升阻力增大。而影響料柱透氣性的原因諸多，如: 原燃料質量變差、裝料制度不合理，風口破損漏水、爐墻結厚、渣皮脫落等。

3．4 進風面積和風口個數

由式⑷可見，鼓風動能與進風面積的平方和風口個數成反比，在鼓風量不變的前提下，進風面積減小，風速增加，鼓風動能提高，這也是調整風口尺寸的理論依據。同樣，在堵風口條件下，鼓風動能相應提高，以酒鋼 6 號高爐為例，堵一個風口，鼓風動能顯著提高 10 kJ/s 左右。

3．5 噴吹燃料

上述鼓風動能的理論計算沒有考慮噴吹燃料在風口區域的燃燒及其他變化的影響，而如今各高爐為優化經濟技術指標、控制合理的理論燃燒溫度，往往都以煤代焦，因此必須考慮到噴吹燃料對鼓風動能的影響。理論研究表明，在鼓風量不變的前提下，高爐噴吹燃料，爐缸煤氣量增加，使中心得到發展，為使煤氣流均勻合理的分布，需適當擴大進風面積，一定程度地降低鼓風動能。

4 針對上述影響因素，酒鋼 6 號高爐實踐過程中所采取的措施

酒鋼 6 號高爐處于一代爐齡末期，因長期生產過程中煤氣流沖刷、渣皮反復粘結及脫落等因素的影響，其爐型結構表現有不規整的現象，另外也由于產能及成本的要求、原燃料變動，導致 6 號高爐在2019 年下半年爐況頻繁失常。為適應在現有條件下長期穩定生產、滿足產量及成本的需求，經過反思，在意識到原有的煤氣流初始分布條件和鼓風動能的算法不能準確應對目前的爐況后，決定在 2020年重新尋求合理的鼓風動能，在實踐過程中做出一 些如下調整及控制。

4．1 增加入爐風量、提高富氧率

風量是高爐操作的生命線。由鼓風動能的概念及理論計算分析鼓風動能與風量的三次方成正比關系，增加入爐風量后鼓風動能越大，高爐初始煤氣流越向中心延伸，風口前燃燒帶適當擴大，使得初始煤氣流的分布更均衡，同時使料柱進一步疏松，提高了爐料的空隙度，在一定程度上有利于爐況穩定，保持高爐高產運行。2020 年逐步將控制入爐風量上限提高，下半年鼓風動能穩定在 42 kJ/s，懸料次數較上半年降低 72%，平均風量提高 47 m³ /min 且波動范圍明顯縮小，產量大幅度提高 16．7%，焦比相應降低 16．5%，風口破損數也明顯減少。

在相同冶煉條件下，富氧率越高，爐腹煤氣量越少，鼓風動能也越小。但酒鋼 6 號高爐隨著噴煤比和冶煉強度的提高，入爐風量增大，如果保持富氧率不變，爐腹煤氣量將大幅增加，一方面使得高爐透氣性惡化，另一方面使的鼓風動能過大從而擾亂氣流分布，因此在 2020 年 6 月份開始富氧量在原來基礎上增加 64 000 m³ /d，富氧率也隨之穩步提升 3．1%， 以保證鼓風動能在 42 kJ/s 左右，對提高產量、優化經濟技術指標也起到了積極的作用。

4．2 調整風口工作面積

風口進風面積及風口長度對進風狀態起著決定作用。生產實踐表明，在一定的冶煉條件下，高爐必須有合理的風速與鼓風動能相對應，其目的在于使初始煤氣流分布合理，爐缸活躍均勻，保證爐況穩定順行^［2］。酒鋼 6 號高爐前期多次表現出有局部過吹和風口頻繁破損的現象，究其原因為初始煤氣流分布不合理，因此自 2020 年 3 月開始利用休風機會逐步擴 大 風 口 進 風 面 積，至 2020 年 8 月 共 擴 大0．008 1m²，以 適 當 提 高 風 量，控制鼓風動能在42 kJ/s以上，效果表現為爐況失常頻次及風口破損次數明顯下降。

4．3 選擇合理的裝料制度，同時采取精料技術以控制風壓

酒鋼 6 號高爐自 2020 年 3 月份以來改為中心加焦裝料制度，爐況調整思路由“抑制邊緣打開中心”調整為“發展邊緣，通過增加風量保持中心氣流”。實施中心加焦技術后，使高爐的中心氣流比較旺盛，高爐通過中心氣流排鋅的能力增強，可有效緩解因鋅富集給高爐順行帶來的負面效應。同時在現有原燃料品種不變的情況下采取篩網定期清理、更換的措施，嚴格控制入爐爐料粒度進行分級入爐，降低粉磨料、碎料、大塊料入爐給料柱透氣性帶來的負面影響。

4．4 減小風溫波動，提高平均風溫

在鼓風量不變的條件下，提高風溫使得風量體積膨脹，風速變大，從而提高鼓動能。就目前 6 號高爐熱風爐供熱能力而言，高爐風溫使用水平已達至其最高水平，但在操作過程中因個體意識或者習慣的差異，前期在風溫使用水平上沒有明確規定，致使風溫使用水平雖然整體較高但波動較大，為避免風溫波動造成鼓風動能的忽大忽小，根據不同的冶煉條件對操作者在操作過程中風溫使用水平進行了明確的范圍限制。

4．5 控制經濟噴煤比

隨著入爐風量、風溫使用水平及富氧量的增加，風口前理論燃燒溫度不斷上升，上半年風口破損個數和頻數較之前明顯增多，為消除前期采取的調整措施帶來的負面影響，同時也為增加爐腹煤氣量以提高鼓風動能，酒鋼 6 號高爐噴煤量較前半年逐步增加 95%，效果良好。目前受成本及其它因素的制約，為使焦比進一步降低，結合國內目前小高爐經濟噴煤現狀，6 號高爐噴煤比正在向 155 kg /t 的目標靠近。

5 效果

以上措施實施后，酒鋼 6 號高爐在 2020 年度生產過程中能夠保持長周期穩定順行，且各項經濟技術指標取得了較大突破，產量大幅度提升、焦比明顯下降、噴煤比提高、煤氣利用率穩定且保持上升趨勢、高爐利用系數達到了自 6 號高爐開爐以來的最高水平，真正做到了穩產高產、安全生產。

6 結語

⑴由上述分析及 2020 年上、下半年主要控制參數及指標對比，可認為酒鋼 6 號高爐合理鼓風動能應在 42 kJ/s 以上。

⑵不同的原燃料條件、不同爐齡的高爐應達到相應的鼓風動能值，過小的鼓風動能使爐缸不活躍，初始煤氣流分布偏向邊緣。

⑶在爐況上下部調劑上應方向準確，確定好合理鼓風動能后應針對其影響因素進行綜合調整; 爐況運行過程中應穩定主要控制參數( 如: 風量、風溫、噴吹量等) ，避免大幅度波動造成鼓風動能忽大忽小，進而影響煤氣流分布及爐缸工作狀態。

參考文獻:

［1］ 王筱留．鋼鐵冶金學． 煉鐵部分［M］．北京: 冶金工業出版社，2013．2．

［2］ 宋建成．高爐煉鐵理論與操作［M］．北京: 冶金工業出版社，2005．1．