摘  要  2017年10月以来宣钢2#高炉热风炉持续恶化，双预热退出热风炉系统，送风温度大幅下降，本文分析了热风温度下降的原因。在低风温条件下，研究高炉操作制度，优化送风参数，调整上部装料制度，实现了高炉稳定顺行，指标优化。

关键词  高炉  热风炉  低风温  操作制度研究

1  前言

河钢集团宣钢公司2#2500m³高炉自2010年9月建成投产，配备使用3座改进型高温内燃式热风炉，预留第四座热风炉位置，使用单一高炉煤气作为燃烧介质，19孔高效格子砖，配置高温板式预热器。热风炉采用双预热装置，设置高温烟气+高温燃烧炉+板式空气、煤气双预热装置。高炉煤气利用热风炉废烟气，通过板式换热器预热到180～200℃；助燃空气利用热风炉废烟气和燃烧炉产生的高温烟气，通过板式换热器预热到450～500℃，达到高风温要求的拱顶温度。热风炉球顶温度1400℃，烟道温度<350℃，高炉煤气压力＞7kPa，净高炉煤气含尘量质量标准≯10mg/m3，助燃空气压力＞7kPa，确保在燃烧全高炉煤气的条件下实现1250℃高风温的目标。热风炉结构特点是悬链线形拱顶，“眼睛”型燃烧室，采用组合砖及高温耐磨刚玉浇注料结构自立式隔墙，内衬设置合理的滑动结构和膨胀结构，矩型陶瓷燃烧器。热风炉主要技术参数见表1。

2  热风炉风温下降原因分析

2#高炉开炉后，热风炉初期使用煤气量单炉在100000 Nm3/h ~120000Nm3/h，空气量90000 Nm3/h左右，在煤气压力定8Kpa时煤气调节阀全开，热风炉能够提供较高的风温。2016年6月公司转炉煤气有富余量，考虑全公司煤气平衡，减少煤气放散，2#高炉热风炉开始配加转炉煤气10000Nm3/h左右。配加转炉煤气后，风温呈下降趋势，此时风温1060℃~1100℃，基本上能满足高炉生产要求，2017年9月份后，热风温度显著下降，冬季时风温只有950℃~1000℃，对高炉操作影响较大。开炉后热风温度见表1。

分析热风温度下降的原因：

（1）2017年10月热风炉因煤气换热器因换热板之间积满灰尘、腐蚀，换热效率下降，不能正常工作，退出热风炉系统后，热风温度热风温度呈下降趋势。造成换热器积灰、腐蚀的原因是转炉煤气含尘较高，转炉煤气回收标准是含尘≤30mg/m3，远远高于高炉煤气低于10mg/m3的标准。换热器损坏情况见图1。

（2）转炉煤气热值偏低，不稳定，阶段性不能配加烧炉。转炉煤气热值见图2。

（3）热风炉工况表现为不接受大煤气量烧炉，超过一定量后，助燃风量会自动降低，拱顶温度升高块，烟道温度上升慢，送风压差升高，由原来在冷热压压差10kPa升高至15kPa，热风炉不接受煤气量。3座热风炉主要操作参数见表3、表4。结合煤气含尘情况，由此判断热风炉格子砖出现渣化现象，格孔堵塞。

（4）冬季生产期间，煤气用户、用量增加，热风炉烧炉用的高炉煤气压力降低，流量下降，热风炉不能正常烧炉，影响热风温度的供给。

为提高热风温度，高炉煤气压力提高至11kPa~17kPa，转炉煤气压力高于高炉煤气2 kPa -5 kPa，冬季期间链篦机-回转窑停一条生产线，2018年4月双预热改为管式换热器并投入使用，尽力提高风温。

3  低风温对高炉操作的影响

高风温操作是现代高炉生产的突出特点之一，是高炉降低成本、增加产量的保证[1]。提高热风温度是高炉进行强化冶炼的重要手段之一，提高风温能降低高炉软融带高度，扩大间接还原区，降低高炉压差，提高煤气利用率，降低高炉燃耗。提高风温后，炉缸温度升高，渣铁物理热充沛，提高风温与喷吹技术相结合，相得益彰，相互促进，而且还是提高煤粉置换比的重要手段之一[2]。经验表明，热风温度每提高100℃可降低焦比4%~ 7%，增产3% ~5%。热风温度在高炉内能100%的利用。

但是如果对高炉操作影响很大。风温降低后，软融带位置升高，高炉能耗升高，产量下降。低风温冶炼会造成风速、鼓风动能大幅度降低；低风温时边缘气流易发展，由于炉腹煤气量不足，会造成中心气流不足，风口前的理论燃烧温度下降，炉缸热量降低[3]。

4  低风温条件下高炉操作制度研究

热风炉风温降低后，短期内难以提高。从低风温对高炉的影响出发，研究、调整高炉送风制度，合理上下部制度调整，应对低低风温对高炉生产的影响。

4.1  加长风口长度，缩小风口面积

风温能提高鼓风动能，风温低则鼓风动能下降。2017年11月29日为提高鼓风动能，缩小风口面积，风口面积由0.3321m2缩小至0.3248m2，在保持风量不变或略有增加的情况下，鼓风动能达到了11000kg/m•s-12000 kg/m•s。2017年12月至2018年3月鼓风动能趋势见图3：

风温降低后，高炉风速、鼓风动能随之降低，风口燃烧带缩短，促使高炉边缘煤气流发展，中心气流减弱。为此，增加风口长度，风口长度由L585mm加长至L615mm，2017年11月29日使用10个长风口，2018年4月19日再次使用18个长风口，使风口前回旋区深度向炉缸中心延伸，有利于发展中心气流。

按照有关文献资料介绍，风口回旋区的长度和鼓风动能喷吹燃料比、风口数存在一定的关系，其经验公式为为[4]：

D=0.88+0.0029E-0.176M/n

式中：D——风口回旋区长度，m

E——鼓风动能，kJ/s

M——煤比，kg/t

n——风口数量，个

风口回旋区高度的经验公式为[4]：

H=70.865（ /9.8 ）-0.404/D0.286

式中：H——回旋区高炉，m

V——风速，m/s

 ——装入焦炭平均粒度，m

D——风口回旋区长度，m

按照上述经验公式计算，宣钢2#高炉回旋区长度1.10m~1.15m之间，回旋区高度0.7m左右。按照文献资料[5]，2#高炉回旋区截面积占炉缸面积的40.45%，处于合理范围内。

4.2  风口前理论燃烧温度控制研究

适宜的理论燃烧温度应能满足高炉正常冶炼所需的炉缸温度和热量。风温的下降，造成了风口前理论燃烧温度的降低，炉况表现出渣铁热量不足[6]。每100℃风温影响风口前理论燃烧温度约80℃，2#高炉风温下降了约100℃~120℃，风口前理论燃烧温度下降80℃~100℃。为补偿风口前理论燃烧温度的下降，富氧率由3.8%提高至4.5%，可以提高风口前理论燃烧温度25℃~32℃，减缓风口前理论燃烧温度的下降幅度。目前风口前理论燃烧温度2200℃~2280℃，同时限制煤比的增加，达到了大型高炉正常冶炼的下限要求[7]，对高炉操作影响降低至最低限度。富氧率的增加还能提高煤粉的置换比，减少未燃煤粉对高炉的影响。富氧率的增加能缩短风口前回旋区的长度，可以长风口补偿其缺陷。风口前的理论燃烧温度见图4。

4.3  热制度、造渣制度的研究

由于风口前理论燃烧温度和鼓风动能下降，炉缸热量将会降低，影响初始气流的分布，进而影响高炉稳定顺行[8]。因此为保证充沛的炉缸温度和稳定的初始煤气流, 炉温控制由0.20%-0.40%提高至0.25%-0.45%，并按照中上限控制，铁水温度按照1500℃~1510℃控制，严禁低炉温操作。生铁[Si]、铁水温度见图5。

4.4  上部装料制度研究

合理的装料制度既能保证顺行，又能保证煤气的有效利用。随着风温下降，边缘煤气流发展，为保证一定的中心气流，上部装料制度可采用发展中心气流、保持一定的边缘气流的制度，具体可通过扩大漏斗、缩小矿批等方法来放开中心。边缘气流不能过分抑制，但也不可过分发展，否则极易造成炉墙粘结，需密切关注炉体温度和热负荷的变化情况，及时予以调整。在下部调剂的基础上，通过不断的研究、探索，矿批61t~63t，班料速54批~56批，利用较快的料速抑制边缘，布料矩阵 ，维持较多的中心焦量，保障中心气流。

4.5  检查原燃料质量情况

加大原燃料检查力度，检查槽下原料筛分情况，减少入炉含粉，发现问题及时协调解决，为高炉顺行稳定创造条件。

5  效果

通过不断的研究、探索，宣钢2#高炉保持了稳定顺行，而且技术经济指标有所改善，效果良好，见表5：

6  结语

宣钢2#高炉风温低，通过调整上下部制度，保证了风口前理论燃烧温度和鼓风动能在合理范围内，避免了炉况的波动，保持了炉况稳定顺行，并维持了较高的产量、较低的燃耗，为其它情况相似情况的高炉提供了借鉴经验。

7  参考文献

[1] 秦伟，陶新娅.热风炉高风温操作影响因素分析[J].鞍钢科技，2009（2）：35-37.

[2] 吴司飞.高风温技术在新钢高炉的应用[J].应用科技，2012（21）：69.

[3] 尹宪伟，李晓慧.宁钢2号高炉低风温生产实践[J].山西冶金，2015（4）：78-79.

[4] 贺学兵.酒钢高炉上下部调剂研究,20.

[5] 刘云彩.高炉生产知识问答.冶金工业出版社，北京，第2版：257.

[6] 孙建设,张红启,马振军,田远峰.低风温条件下提升高炉技术经济指标的分析与实践[J]. 技术论坛,2013年(04期):24-25.

[7] 胡先等. 高炉热风炉操作技术.北京.冶金工业出版社.2008.

[8] 刘斌，李俊辉. 攀钢二高炉低风温操作实践[J].四川冶金，1999（1）：14-16.