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(kuò)大的變化；最后，風(fēng)溫升高，有利于提高煤比，因?yàn)槊悍墼陲L(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(bǔ)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(jì)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(hù)了環(huán)境。本文通過對熱風(fēng)爐進(jìn)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(jì)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(dá)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(qiáng)，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(dá)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(jìn)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(shí)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(dá)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(jìn)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(dá)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(fèi)燒爐時間，強(qiáng)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(dá)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(jìn)行蓄熱，其具有以下特點(diǎn)：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?fù)Q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(jìn)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(dá)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(dá)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(jìn)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(dá)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(jìn)行凈煤氣含塵量檢測，對箱體布袋除塵效果進(jìn)行確認(rèn)，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(jìn)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(jìn)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(dá)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(jìn)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(yán)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(jìn)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(qiáng)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(dá)到20kpa左右，才能有效的達(dá)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(dá)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(dá)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(jī)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(qiáng)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(jìn)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(qiáng)度來彌補(bǔ)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(shí)際生產(chǎn)中，3#高爐采取加強(qiáng)熱風(fēng)工責(zé)任心、強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)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?yàn)樗惋L(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(bǔ)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。現(xiàn)階段，強(qiáng)化主操精心化操作，勤于觀察風(fēng)口變化，對爐況進(jìn)行把握，做到早調(diào)微調(diào)，使用噴吹量對爐況進(jìn)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(jìn)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(xiàng)措施，在2010年8月份以后平均熱風(fēng)溫度達(dá)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(jì)算，則每月節(jié)約成本361.2t*2000元/t=72.24萬元。