摘  要  分析2017年2月至5月4号高炉大量配用水熄焦（平均约35%）期间，对高炉炉况、炉温和生产指标的影响，总结相应的操作对策。

关键词  水熄焦  高炉  炉况  指标  

1  前言

“七分原料，三分操作”或“四分原料，三分操作，三分设备”高度概括了炼铁界对原燃料质量在高炉生产中地位的共识。作为料柱骨架的焦炭，其质量对高炉顺行、高效优质低耗长寿生产有较大影响。柳钢高炉用自产干熄焦。2017～02末由于二号焦炉干熄炉大修改造改出水熄焦，因此4号高炉（设计炉容1 980 m3，26个风口，2个铁口，2008～01月投产，属于中后期炉）大配比使用水熄焦，直至5月下旬才恢复全干焦生产。其间，4号高炉炉况反复波动、能耗指标大幅下滑，但同时也为高炉大量配用水熄焦生产积累了经验。本文进行总结。

2  大量配用水熄焦对高炉的影响

2.1  对炉况的影响

4号高炉自2017～02～25开始配用水熄焦且比例较大（达30%～65%），且不稳定，切换频繁，3个月中水熄焦配比变动≥10%的共有9次。使用大配比水熄焦后，特别是一次性大幅增加水熄焦比例时，气流反应最明显的是中心气流变弱，压量关系变差，即使操作制度退守及时到位，气流和压量关系也存在一个适应期才能缓和顺畅。检测数据表明，二焦出水熄焦后，主要是M10明显差化，约上升0.4%～0.6%（见图1a）焦炭的M10（抗磨能力）变差，其物理磨损加快，比表面积增大，焦炭的化学侵蚀随之加快，反过来加速焦炭物理侵蚀，骨架强度减弱，从而对煤气的第二次与第三次分布产生不利影响，即降低块状带和软熔带的透气性，直观表现为中心与边沿两道气流变弱。如果退守不及时不得当，中心气流弱化导致气流不畅，引起压量关系紧张，气流就会乱串，引起边沿气流紊乱。当炉温偏下限时，此情况更加突出，原因有：一是此时软熔带下移，煤气受到的料柱阻力增加；二是且因中心气流弱化导致软熔带倒V形扁平化，焦窗面积减少，煤气在二次分布时阻力增加；三是炉温偏下限时边沿容易疏松发展，紊乱的气流串到边沿引起渣皮不稳，破坏炉型，加剧炉温下行，引起走料变差，最终导致炉况恶化。4号炉大量配用水熄焦以来，透气性波动大（见图 1b），气流容易偏弱偏行（从炉顶4个方向的顶温的标准偏差有所反映（见图 1b）），走料不均匀，时有偏尺现象，边沿不稳定，冷却壁面温度与炉衬温度频繁波动，渣皮不稳，2017-03出现3次严重的渣皮脱落现象，气流与炉温处于相互影响的恶性循环中，造成炉况大幅波动。3个月均出现不同程度的上述炉况波动。由于4号高炉已有9年多炉役，炉体老化，炉况波动加剧了冷却壁的侵损，使用混焦以来（3～5月）共查出6块铜冷却板漏水，这也会加剧炉温和气流的波动。2017-05-14，9号风口上方的板上16号铜板漏水严重，当时发现铜板处从炉体内往外冒火，铜板出水端无水，证明铜板冷却水全部漏进炉内，造成炉温下跌、走料滑尺、压量关系恶化，烧损4个风口小套。虽然经过进出水端水管反接并适当控小进水流量适当控制了16号铜板漏水，但随后休风时发现9号风口漏水多，风口焦全部呈浸水状。

2.2  对炉温的影响

由于水熄焦配比较大且不稳定，配用比例变化频繁，依次调节焦炭负荷时把握不准；另外，水熄焦来料不均匀，因此导致炉温波动频繁，时有大起大落现象，ω铁水（Si）波动幅度可达0.5%，调控难度大，因此铁水优质率指标偏低（见表1）。炉温的波动又影响着气流分布。4号高炉在大量配用水熄焦后炉温总体控制偏上限，且ω铁水（Si）标准偏差明显增大，反映了炉温的剧烈波动，铁水优质率大幅下跌。炉温控制偏上出于两点原因：一是炉况波动大，炉温波动大，控制充沛的炉温利于对抗炉温的不稳定，保证炉温安全；二是4号高炉已有九年炉役，于2017年4月炉缸侧壁温度逐步上升，及时采取了钒钛护炉措施，控制偏上炉温有利于护炉。

2.3  对指标的影响

自2016年二季度处理炉况，至三季度恢复正常后，10月份后炉况逐步优化，到11～12月份优化基本到位，在此期间入炉焦炭为全干焦。为此选4号高炉2016年11～12月（全干焦生产）指标作为比较的基准期，选取2017年3～5月（截至5月23日）为使用水熄焦的实践期。基准期和实践期的指标见表1。大量配用水熄焦后，虽然月综合矿石品位不断上升，其中4月底配加废铁冶炼后品位更是高达60%，但月均焦炭负荷跌幅较大（约0.3）；由于透气性差化，高炉不接受高煤比；同时，由于放开两道气流，煤气利用率显著下跌，造成焦比明显上升、煤比下跌、燃料比上升。

3  主要对策

大量配用水熄焦后，高炉透气性变差，不接受高煤比。为维持合理良好的料柱透气性保证顺行、炉温，必须科学退守。

（1）焦炭负荷必须退守到位，布料制度必须调整放开两道气流尤其是中心气流。4号高炉大量配用水熄焦后，初始焦炭负荷基本退够，经验值为附加焦炭量等于水熄焦配用量的12%～16%。主要根据：一是补充水熄焦水分当量质量的焦炭，水熄焦水分波动大（在4.0%～12%)，而以7.0%～9.0%居多（见图 1a）；二是出水熄焦后，焦炭冷强度下降，主要是M10约上升0.4%～0.6%，而经验数据为M10每上升0.2%引起焦比升高7.0 kg/t；且二焦水熄焦后五焦由于生产原因焦炭未过筛而直接送往炼铁，导致入炉焦丁量增加，粒度减小。待水熄焦配比调节反应后，炉况顺行稳定的条件下，4号高炉车间多次试图通过优化布料制度提高焦炭负荷（见表），但效果持续不久，炉况差化，又得再次退守，焦负荷始终难以上攻，布料制度始终要围绕“稳定边沿，打开中心；稳定中心，照顾边沿”16字方针来调节，布料制度维持中心加焦，矿石批重适当缩小，炉顶压力适当降低，保证两道气流通畅（见图 2a）。

（2）4号高炉大量配用水熄焦后，干湿转换、水熄焦比例变化较频繁。多次实践表明，一次性切换水熄焦比例过大，对气流、炉温等炉况影响较大，而且由于焦炭水分不稳定，焦炭负荷不好准确把握，一旦调剂不足将陷入被动的操作境地。为此，采取了几点措施：一是定仓使用，防止混料，利于调节；二是水熄焦放料顺序，要求水熄焦处于放料顺序的中间，即干焦→水熄焦→干焦；三是上料工每隔2 h测定水熄焦水分，取样时要尽量均匀，并及时汇报给高炉工长；四是当需要切换大配比的水熄焦时，分次间隔一定时间调节水熄焦配比。这样，情况得到好转。

（3）加强槽下筛分，坚持每班检查清理筛网。确保筛分指数在20以内。焦丁量大时限制焦丁最大用量每批料1700 kg。

（4）在以上基础上，下部调剂造成合理的初始煤气流分布活跃炉缸。在保证合理压量关系的前提下，保证一定的风量以维持足够的鼓风动能，活跃炉缸；需提高产量时适当以氧代风，控制压量关系在合理范围内。实践证明，提高4号高炉鼓风动能后（122→142 kJ/s），炉缸保持了较好的活跃度，表现为炉缸炉底中心温度、炉缸活跃指数均维持在较良好的水平（见图 2b）。

（5）保证充沛的炉温。配用水熄焦前，可以维持4号高炉的ω铁水（Si）在0.5%左右，但是大量配用水熄焦后，偏下限的炉温不能维持多久，几个班或者1～3天后往往出现炉况差化。大量配用水熄焦后，两道气流的稳定性已经下降，如果维持偏下限炉温，软熔带位置和形状随之发生改变，加剧气流偏行，尤其是边沿气流疏松，很容易引起操作炉型发生不利变化，反过来加剧气流紊乱、炉温失控，最终恶化炉况。因此，大量配用水熄焦后，控制偏上限的炉温是最佳选择。另外，由于4号高炉已有九年炉役，炉缸受到若干程度的侵蚀，表现出炉缸侧壁温度逐步升高；同时，大量用水熄焦后，制度适当松边，边沿气流冲刷加快炉缸侧壁温度上升。为保证炉缸安全，于4月初采用钒钛矿护炉，也要求适当控高铁水硅钛含量。

4  结语

通过以上系列制度协作、科学进退，在大量配用水熄焦后4号高炉总体上保持稳定顺行，休慢风率控制在较低水平，没有出现悬料、炉缸堆积等严重失常炉况，虽然焦比、燃料比等能耗指标下滑，但产量指标仍然保持了较好水平。根据基准期和水熄焦配用期的原燃料质量、操作参数等影响焦比的相关因素，对水熄焦使用期的焦比进行了校正计算（见表4），使用水熄焦期的校正焦比相比基准期降低了2.4 kg/t，反映了在使用水熄焦期间在4号高炉操作制度上调节到位，积极优化发挥潜力。并有如下结论：

（1）4号高炉配用30%～65%的水熄焦后，能耗指标显著下滑，其中焦炭负荷降低0.31，煤比下降12 kg/t，焦比、燃料比分别上升21 kg/t、11 kg/t，但产量仍然可以维持高位；

（2）大量配用水熄焦后，为保证炉况稳定顺行，焦炭负荷要及时科学退守到位，经验值为加焦量为水熄焦配用量的15%～20%；上部调剂维持两道气流尤其是中心气流，下部调剂要保持足够的鼓风动能活跃炉缸，炉温要控制上限；当需要大配比切换水熄焦时，最好分次间隔时间调节；

（3）通过对4号高炉在水熄焦配用期相对基准期的校正焦比计算，结果表明水熄焦期校正焦比相比基准期降低了2.4 kg/t，反映出水熄焦期4号高炉在操作制度上调节积极到位、尽量优化发挥潜力。