摘要 

　　風(fēng)溫對高爐冶煉起著極其重要的作用。首先，高爐冶煉所消耗熱量的20%-30%是熱風(fēng)帶來的熱量；其次，在單位生鐵的熱收入不變的情況下，提高風(fēng)溫帶入的熱量代替了部分風(fēng)口前焦炭燃燒放出的熱量，可使風(fēng)口前燃燒碳量減少，大幅度降低焦比，提高產(chǎn)量；再次，提高風(fēng)溫使得，高爐高度上溫度分布發(fā)生爐缸溫度上升，爐身和爐頂溫度降低和中溫區(qū)略有擴大的變化；最后，風(fēng)溫升高，有利于提高煤比，因為煤粉在風(fēng)口前加熱分解需要消耗部分熱量，這部分熱量就可以由高風(fēng)溫來補償，且高風(fēng)溫有利于煤粉的燃燒速率，減少未燃煤粉入爐，使高爐可以接受大煤量噴吹，價格相對較低的煤粉代替昂貴的焦炭，取得明顯的經(jīng)濟效益;另外，高爐熱風(fēng)爐使用高爐生產(chǎn)的副產(chǎn)品高爐煤氣作為燃料，使高爐成為熱效率最高的火法冶金設(shè)備，不僅降低了煉鐵成本，還降低了煤氣放散，保護了環(huán)境。本文通過對熱風(fēng)爐進行理論系統(tǒng)分析，找到影響高爐風(fēng)溫使用水平的真正原因，并針對3#高爐熱風(fēng)爐及風(fēng)溫使用現(xiàn)狀，做出一系列提高風(fēng)溫的改善對策，通過改善，3#高爐風(fēng)溫水平顯著提高，為提高煤比，降低焦比提供了有力條件，從而大大節(jié)約了成本。 

　　關(guān)鍵詞：熱風(fēng)爐風(fēng)溫水平改善對策 

　　一、前言 

　　唐山建龍煉鐵廠3#高爐于2005年9月投產(chǎn)，起初配備頂燃旋切球式熱風(fēng)爐3座，設(shè)計單爐裝球量為393t，球床高度7m，單座熱風(fēng)爐加熱面積為19427㎡,煙道溫度小于350℃，每小時單爐最大煤氣消耗量為30000-35000m³，在正常情況下，熱風(fēng)爐的送風(fēng)制度為兩燒一送，燒爐時間為3小時，送風(fēng)時間為1.5小時，一般在出鐵后換爐，風(fēng)溫在1100℃以上。在高爐投產(chǎn)初期，熱風(fēng)爐透氣性較好，高爐對風(fēng)溫的需求也不是很高，煙道溫度還能達到最高值350度，隨著高爐的順行和增產(chǎn)降耗的需要，對風(fēng)溫的要求日漸加強，高爐操作基本上是全風(fēng)溫操作，但是自高爐投產(chǎn)到2007年兩年時間內(nèi)熱風(fēng)爐未換過球，熱風(fēng)爐的透氣性越來越差，全風(fēng)時壓差達到15kpa以上，煙道溫度上升緩慢，風(fēng)溫明顯降低，在11月份中3#熱風(fēng)爐平均煙道溫度僅為264℃，平均風(fēng)溫1090℃。故2007年5月開始建設(shè)第四座熱風(fēng)爐，在12月15日正式投入使用，現(xiàn)熱風(fēng)爐送風(fēng)形式為兩燒兩送交叉并聯(lián)送風(fēng)。隨后逐漸將其它三座熱風(fēng)爐的耐火球進行更換，風(fēng)溫明顯提高，但是在這種操作制度下不可避免的存在熱風(fēng)爐透氣性差、煤氣壓力不足、悶爐時間長等諸多問題影響了風(fēng)溫的提高，我們必須研究實質(zhì)性問題來提高風(fēng)溫水平。 

　　二、現(xiàn)狀分析 

　　為滿足高爐的順行、高產(chǎn)、低耗的需要，風(fēng)溫使用水平必須達到一個很高的水平，現(xiàn)熱風(fēng)爐送風(fēng)形式為兩燒兩送交叉并聯(lián)送風(fēng)，正常情況下能夠滿足高爐使用高風(fēng)溫的要求，但是有一些客觀因素影響了風(fēng)溫的提高：1、TRT投產(chǎn)使煤氣溫度降低50°C左右對熱風(fēng)爐燒爐造成了很大影響，最終影響了風(fēng)溫水平30℃左右；2、公司不時的出現(xiàn)煤氣緊張，造成煤氣壓力偏低，這是熱風(fēng)爐不好燒致命因素；3、進入冬季高爐頂溫降低，煤氣又沒有伴熱系統(tǒng)，造成理論風(fēng)溫水平降低；4、由于球式熱風(fēng)爐阻力較大，在熱風(fēng)爐使用后期透氣性卻越來越差，壓差過高，煙道溫度不能達到350℃，造成熱風(fēng)爐蓄熱不充分，這些客觀因素直接影響了風(fēng)溫水平的提高。在這種情況下，操作者只能通過主觀改變操作手法，提高責(zé)任心，避免浪費燒爐時間，強化燃燒，來提高風(fēng)溫，保證高爐對高風(fēng)溫的需求，我們以2010年為例來探討熱風(fēng)爐風(fēng)溫的演變過程和有效手法。2010年前半年3#高爐風(fēng)溫水平一直不高，月平均在1130℃左右，但是在下半年通過分析采取了一系列積極的改善措施，風(fēng)溫水平達到了1180℃。如下圖： 

改善前 改善后 

時間 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 

風(fēng)溫 1123 1125 1128 1130 1145 1152 1160 1180 1182 1185 1175 1175 

　　三、熱風(fēng)爐及送風(fēng)制度介紹 

　　3#高爐采用耐火球進行蓄熱，其具有以下特點：蓄熱室內(nèi)耐火球的蓄熱面大，因此可降低蓄熱室的高度，也就降低了熱風(fēng)爐的高度；堆在熱風(fēng)爐內(nèi)的球床氣孔度是隨著生產(chǎn)時間的延續(xù)而變小的，一般由投產(chǎn)時的0.42降到0.28，球床的阻力增大，所以球式爐必須周期性地換球；球式爐貯熱用的單位球體的質(zhì)量小，因此送風(fēng)期風(fēng)溫降大，送風(fēng)期時間要求短以維持高風(fēng)溫。 

　　熱風(fēng)爐是燃燒、送風(fēng)交替循環(huán)進行的，一個周期包括燃燒、送風(fēng)和燃燒與送風(fēng)轉(zhuǎn)換操作3部分的時間。燃燒是蓄熱過程，時間越長蓄熱越多，但它受頂溫和煙道溫度的限制；送風(fēng)是放熱過程，時間越長，雖然放出的熱量越多，但風(fēng)溫卻越來越低，而且由于頂溫和煙道溫度降低幅度很大，必須有較長的燃燒時間才能使積蓄的熱量達到下次送風(fēng)的要求。因此燃燒期與送風(fēng)期是相互制約的。合理的燃燒和送風(fēng)周期應(yīng)該根據(jù)熱風(fēng)爐座數(shù)、送風(fēng)方式和高爐所需風(fēng)溫水平選定。從風(fēng)溫水平出發(fā)，使送風(fēng)期內(nèi)放出的熱量正好能在燃燒期內(nèi)蓄積起來，既不造成熱量的虧欠，也不至造成達到蓄積熱量要求后的減燒、停燒，使熱風(fēng)爐的能力得到充分發(fā)揮。 

　　3#高爐采用的是兩燒兩送的交叉并聯(lián)送風(fēng)制度，即在整個送風(fēng)期間都是雙爐送風(fēng)，其中一座為主送，另一座為副送，當(dāng)副送爐的頂溫和煙道溫度降低到界限值時改為燃燒，換一座剛蓄熱的熱風(fēng)爐為主送，原主送改為副送，如此循環(huán)下去，始終保持雙燒雙送。 

　　三、提高風(fēng)溫的措施 

　　前面我們已經(jīng)了解了熱風(fēng)爐的原理和送風(fēng)制度，并對一些影響風(fēng)溫水平提高的客觀因素進行了分析，下面我們將針對提高風(fēng)溫的兩大措施探討提高3#爐風(fēng)溫水平的方法。 

　　提高風(fēng)溫的措施有兩類，即提高熱風(fēng)爐拱頂溫度和縮小風(fēng)溫與頂溫的差值。 

　　3.1提高拱頂溫度 

　　拱頂溫度是限制風(fēng)溫最高水平的決定性因素。但是熱風(fēng)爐的拱頂溫度受到所使用耐火材料的性能，所用燃料含塵量和燃料燃燒所能達到的溫度等諸多因素的限制，我們3#高爐的做法如下： 

　　3.1.1控制煤氣含塵量 

　　高爐煤氣的發(fā)熱值最低，公司現(xiàn)有水平又不能富化煤氣將提高燒爐煤氣的熱值；所以我們要求每班熱風(fēng)工進行凈煤氣含塵量檢測，對箱體布袋除塵效果進行確認，及時更換漏、壞的箱體布袋，控制煤氣含塵量，使其在10mg/m3之內(nèi)，減少熱風(fēng)爐透氣性差對燒爐造成的影響，延長熱風(fēng)爐球的使用壽命。 

　　3.1.2提高煤氣和助燃空氣溫度 

　　3#高爐煤氣回收系統(tǒng)采用布袋箱體干法除塵，荒煤氣管道中煤氣溫度在100-160℃。一般煤氣的預(yù)熱效果是每提高100℃，T理可提高50℃。目前，熱風(fēng)爐燒爐使用的高爐煤氣在布袋箱體之后，凈煤氣直接通往TRT進行發(fā)電后并入公司煤氣管網(wǎng)，熱風(fēng)爐再次從煤氣管網(wǎng)引入煤氣進行燒爐。因公司TRT煤氣管道較長，通過TRT發(fā)電后，通過低壓管道過來的高爐煤氣，溫度變的較低，熱風(fēng)爐的燃燒溫度不能達到預(yù)期效果，特別是在冬季煤氣溫度降低更加明顯最低到80℃以下。為提高燒爐煤氣溫度，2010年下半年開始對荒凈煤氣管道進行保溫處理，煤氣從重力除塵出來后經(jīng)過荒煤氣、凈煤氣管道，我們將管道外壁采用保溫棉包裹，再用白鐵皮捆嚴以延長壽命，從而燒爐煤氣溫度大大提高。 

　　熱風(fēng)爐煙道廢氣溫度平均在250℃左右，我們通過熱風(fēng)爐余熱利用裝置，利用熱管換熱器可將助燃空氣預(yù)熱到170~180℃左右。一般助燃空氣預(yù)熱的效果是每提高100℃，T理可提高30-35℃。3#高爐采用燒爐的廢氣對助燃風(fēng)進行預(yù)熱，有效提高了助燃風(fēng)的初始溫度，大大提高了風(fēng)溫水平。 

　　3.1.3保證燒爐所需煤氣量 

　　煤氣壓力的高低直接關(guān)系著熱風(fēng)爐的燃燒強度，影響著拱頂溫度、煙道溫度的升高。與能源調(diào)度協(xié)調(diào)，盡可能的保證足夠的燒爐煤氣量。每座熱風(fēng)爐燃燒所用的煤氣量3.5m3/min，燃燒兩座熱風(fēng)爐煤氣壓力必須達到20kpa左右，才能有效的達到熱風(fēng)爐的燃燒效果，即拱頂溫度1300℃，煙道溫度350℃，公司煤氣用戶較多，必須得到能源調(diào)度的大力配合才能達到。 

　　3.2縮小風(fēng)溫與拱頂溫度的差值 

　　我國的高爐，尤其是中小型高爐，這個差值相當(dāng)高，在200℃左右，差的高爐甚至達到250-300℃，如果將這個差值縮小100-150℃，風(fēng)溫就可提高20-100℃，甚至150℃。 

　　由于生產(chǎn)條件的限制，我廠高爐熱風(fēng)爐的拱頂溫度一般在1250-1350℃，差值在200℃左右，因此縮小風(fēng)溫與拱頂溫度的差值可有效提高3#爐風(fēng)溫水平。3#爐采取了如下措施縮小這個差值： 

　　3.2.1適當(dāng)增加蓄熱面積和球量 

　　3#爐的球式熱風(fēng)爐是蓄熱面積有余而球量不足，在更換球時可采用上部大球，下部小球的辦法來增大球量，這樣蓄熱面積增大，風(fēng)溫的水平提高。 

　　3.2.2提高廢氣溫度 

　　在頂溫保持不變的情況下，廢氣溫度每提高100℃，風(fēng)溫可提高40℃。限制廢氣溫度的因素是爐箅子和支柱能承受的溫度和熱風(fēng)爐熱效率降低。 

　　3#熱風(fēng)爐在2010年7月份，利用處理熱風(fēng)爐跑風(fēng)的機會換球，選擇φ50mm、φ60mm兩種大小的耐火球，裝球時，把φ50mm的耐火球裝在下部，φ60mm的耐火球裝在上部，在有限的空間內(nèi)增加球量，提高熱風(fēng)爐的蓄熱量。并用工字鋼加固爐箅子，重新加固支柱，使之能承受500℃的溫度，用高溫廢氣將助燃空氣和煤氣預(yù)熱大到250℃左右，這樣做既回收了廢氣的熱量，提高了熱風(fēng)爐的熱效率，雙預(yù)熱又提高了拱頂溫度200℃，而且廢氣溫度提高150℃，還可再提高風(fēng)溫60℃左右。 

　　3.2.3縮短送風(fēng)期，增加換爐次數(shù) 

　　縮短送風(fēng)周期所效力送風(fēng)初期與末期的風(fēng)溫差值，加強了熱風(fēng)爐中下部的熱交換，使風(fēng)溫得到提高?？s短送風(fēng)周期也縮短了燃燒時間，而且換爐次數(shù)增加，換爐占用的時間增加，進一步縮短了燒爐時間。如果熱風(fēng)爐的燃燒能力、煤氣供應(yīng)能力不足以保證提高燃燒強度來彌補燃燒時間縮短引起的熱量的減少，則風(fēng)溫水平反而會降低。 

　　在實際生產(chǎn)中，3#高爐采取加強熱風(fēng)工責(zé)任心、強化操作的措施。在燒爐初期，使用最大的煤氣量最小的空氣過剩系數(shù)，將拱頂燒到規(guī)定值，即1250-1300℃（在15-20分鐘內(nèi)），然后維持拱頂溫度，加大空氣量，使熱風(fēng)爐強化燃燒。操作人員隨時觀察熱風(fēng)爐燃燒情況，做到勤調(diào)節(jié)勤觀察，當(dāng)煤氣量不能滿足燒爐需要，及時與能源調(diào)度協(xié)調(diào)解決。用兩個小時左右將熱風(fēng)爐拱頂溫度燃燒至1250-1300℃，把煙道溫度從350℃提高至360℃，進而提升風(fēng)溫。熱風(fēng)工主動與高爐主控室緊密聯(lián)系，掌握換爐時間，爭取每小時換爐一次，不允許有長時間悶爐（指熱風(fēng)爐即不燃燒也不送風(fēng)），不允許熱風(fēng)爐送完風(fēng)后，長時間不撤爐轉(zhuǎn)燃燒，一座剛燒好的熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)為主送后，及時將原副送的熱風(fēng)爐由送風(fēng)轉(zhuǎn)悶爐，并轉(zhuǎn)燃燒，因為送風(fēng)時間越長，冷風(fēng)從爐內(nèi)耐火球中帶走的熱量越多，造成因補償這部分熱量損失而燒爐時間較長，打亂了熱風(fēng)爐燃燒及送風(fēng)節(jié)奏，直接影響高爐風(fēng)溫水平。 

　　無論是送風(fēng)轉(zhuǎn)燃燒，還是燃燒轉(zhuǎn)送風(fēng)，都必須把時間控制在最短，如果每天換爐21次，每次延長5分鐘，每天就會延長105分鐘，相當(dāng)于一個熱風(fēng)爐少燃燒了105分鐘，即損失了相同時間內(nèi)燒爐所獲得熱量。 

　　3.2.4全風(fēng)溫操作 

　　高爐主操在爐況順行的基礎(chǔ)上，保證全風(fēng)溫使用，不允許長期開混風(fēng)調(diào)節(jié)閥?，F(xiàn)階段，強化主操精心化操作，勤于觀察風(fēng)口變化，對爐況進行把握，做到早調(diào)微調(diào)，使用噴吹量對爐況進行調(diào)劑，由熱風(fēng)工關(guān)閉混風(fēng)大閘，不允許拿風(fēng)溫進行調(diào)劑，保證了全風(fēng)溫使用，使風(fēng)溫使用水平整體提高。 

　　四、結(jié)束語 

　　通過以上各項措施，在2010年8月份以后平均熱風(fēng)溫度達到了1180℃以上，在原來的基礎(chǔ)上提高了50℃。按提高100℃風(fēng)溫，可降低焦比15kg/t，則降低焦比7kg/t，每月節(jié)約焦炭1720t/d*30d*7kg/t=361.2t，焦炭按2000元/t計算，則每月節(jié)約成本361.2t*2000元/t=72.24萬元。