PAGEPAGE1首鋼高爐爐缸熱度控制實踐張賀順馬洪斌陳軍（首鋼總公司）摘要充足而穩(wěn)定的爐缸熱度是高爐穩(wěn)定的基礎，鐵水物理熱能準確表征爐缸熱度，高爐應根據(jù)原燃料質(zhì)量、裝備、操作等狀況，確定爐缸熱度的波動值與絕對值，作為高爐調(diào)節(jié)熱制度的標準。關鍵詞高爐爐缸熱度鐵水物理熱ThecontrollingpracticeofhearthheatinblastfurnaceofShougangCorporationZhangHeshunMaHongbinChenJun(ShougangCorporation)AbstractEnoughandsteadyhearthheatisthebaseofblastfurnacesteadyoperation.Andirontemperaturecandescribehearthheatexactly.BFoughttoconfirmthewavingvalueandabsolutevalueofhearthheatforthestandardtoadjustingheatsystemaccordingtorawmaterialandfuelquality,blastfurnaceequipmentandoperationetc.Keywordsblastfurnacehearthheatirontemperature前言爐缸熱度是高爐爐缸部位具有足夠相應溫度的熱量，以滿足冶煉過程中加熱爐料、渣鐵和各種物理化學反應需要的熱量，以及過熱液態(tài)產(chǎn)品達到要求的溫度，爐缸熱度一般作為高爐熱制度的調(diào)節(jié)依據(jù)，高爐冶煉過程控制充足而穩(wěn)定的爐缸熱度，是保證高爐穩(wěn)定順行的基礎。首鋼高爐冶煉過程對于爐缸熱度的衡量一直采取鐵水含硅量與鐵水物理熱結合的方式，鐵水含硅量0.40%~0.50%，鐵水物理熱≥1500℃，本文通過對高爐爐缸熱度的分析，進一步明確爐缸熱度的內(nèi)涵、控制標準，以確保高爐長期爐缸熱度的表征爐缸熱度爐缸熱度由高溫和熱量兩個因素合在一起描繪，即高溫熱量，單有高溫而無足夠的熱量，高溫是維持不住的；單有熱量而無足夠高的溫度，就無法保證高溫反應的進行和液態(tài)產(chǎn)品的過熱。[1]高溫是由燃料在風口燃燒帶內(nèi)熱風流股中燃燒達到的，而熱量是由燃燒過程放出的熱量來保證的，加熱焦炭和過熱渣鐵還需要有良好的熱交換，將高溫煤氣熱量傳給焦炭和渣鐵。因此，影響爐缸熱度的因素有：影響高溫方面的因素，如風溫、富氧、噴吹燃料、鼓風濕度等；影響熱量消耗方面的因素，如原料的品位和冶金性能，爐內(nèi)間接還原發(fā)展程度等；影響爐內(nèi)熱交換的因素，如煤氣流和爐料分布與接觸情況等。風口前溫度是表征爐缸熱度的重要參數(shù)，風口前溫度高表明同等體積的煤氣擁有更多的熱量傳遞給焦炭、渣鐵，有利于爐料的加熱、分解和促進還原過程的進行，但高爐日常生產(chǎn)中，爐缸熱度通常利用鐵水含硅量和鐵水物理熱來表征。鐵水含硅量表征法硅是難還原元素，還原硅的熱量是還原相同數(shù)量鐵耗熱的8倍，因而常把還原出硅元素的多少作為判斷高爐爐缸熱度的標準。硅的還原是逐級進行的，第一步是焦炭灰分中的SiO2或滴落爐渣中的SiO2進行液態(tài)的還原并產(chǎn)生SiO蒸汽，第二步是SiO蒸汽上升過程中被鐵滴吸收，并被[C]還原。硅還原量與溫度和SiO2的活度成正比，增大[Si]的活度系數(shù)或CO氣體的分壓，都會使[Si]%下降。實際高爐冶煉過程，鐵水含硅量遠未達到其平衡值，表明硅的還原仍然受到動力學條件的控制，其還原反應速度與溫度、反應接觸面積及時間、SiO的氣相分壓等有關。其中反應接觸面積和時間可以通過對初渣性能的調(diào)整和對滴落帶高度的調(diào)整加以控制，例如強化冶煉加快料速，降低軟熔帶位置，減少滴落帶高度和液體渣鐵在滴落帶的滯留時間，都會減少硅的還原。[2]鐵水含硅量的影響因素較多，利用鐵水含硅量表征爐缸熱度存在一定局限性，尤其在風量不全的特殊爐況條件下，鐵水含硅量并不能真正代表爐缸熱度。鐵水物理熱表征法熱量由燃料燃燒放出的足夠的熱來保證，高爐鐵水持續(xù)保持一定的物理熱，說明爐缸焦炭燃燒放出的熱量充沛，能夠保證鐵水物理熱穩(wěn)定在要求的溫度，因此鐵水物理熱是重要的爐缸熱度表征方法。鐵水的熔化與凝固只與鐵水含碳量和物理溫度有關，而與鐵水含硅量高低并無直接關系，采用鐵水物理熱表征爐缸熱度更為合理。爐缸熱度的控制爐缸熱度波動值的控制表征爐缸熱度的鐵水物理熱允許波動值一般在10℃~20℃，該值的確定受原燃料質(zhì)量、設備狀況、操作狀況等諸多因素的綜合影響，但總的來說，原燃料質(zhì)量條件好的高爐，允許波動值可以控制較??；原燃料質(zhì)量條件差的高爐，允許波動值必須控制較大。高爐生產(chǎn)過程切實關注爐缸熱度的波動，波動值小說明高爐順穩(wěn)程度高，高爐爐缸熱度絕對值的控制表征爐缸熱度的鐵水物理熱絕對值主要取決于維持高爐順穩(wěn)的爐缸熱度最低值與爐缸熱度波動值，首先確定高爐接受的鐵水物理熱最低值，在鐵水物理熱最低值條件下，高爐順行穩(wěn)定、渣鐵流動良好、冶煉指標良好；再確定高爐的鐵水物理熱波動值。若高爐接受的鐵水物理熱最低值為1480℃，爐缸熱度波動值為15℃，則爐缸熱度絕對值的控制標準為首鋼高爐爐缸熱度的分析鐵水物理熱與含硅量的比較1號高爐鐵水物理熱與含硅量在部分階段呈正相關系，但在大部分階段，鐵水物理熱與含硅量的正相關系并不明顯，2號高爐鐵水物理熱與含硅量在大部分階段呈正相關系。分析認為：1號高爐爐型矮胖、2號高爐爐型瘦長，2號高爐煤氣穩(wěn)定性明顯強于1號高爐，從而出現(xiàn)2號高爐鐵水物理熱與含硅量正相關系比較明顯的狀況。圖SEQ圖\*ARABIC11號高爐鐵水物理熱與含硅量的比較圖SEQ圖\*ARABIC22號高爐鐵水物理熱與含硅量的比較鐵水物理熱與含硫量的比較1號高爐、2號高爐鐵水物理熱與含硫量的負相關系較為明顯，分析認為：爐缸熱度對鐵水脫硫的作用非常重要。圖SEQ圖\*ARABIC31號高爐鐵水物理熱與含硫量的比較圖SEQ圖\*ARABIC42號高爐鐵水物理熱與含硫量的比較爐缸熱度與生產(chǎn)指標的比較2005年~2009年，1號高爐爐缸熱度控制在鐵水物理熱1505±5℃、鐵水含硅量0.45%~0.50%，鐵水物理熱較高時，其高爐利用系數(shù)、焦比、煤比等指標較好，并且1號高爐鐵水含硅量相同的2009年與2005年相比，鐵水物理熱上升達7.4℃，表明1號高爐爐況順穩(wěn)程度較好。分析認為：表SEQ表\*ARABIC12005~2009年1號高爐爐缸熱度與生產(chǎn)指標的比較年份鐵水物理熱℃鐵水含硅量%鐵水含硫量%利用系數(shù)t/m3.d焦比Kg/t煤比Kg/t風溫℃20051502.40.4950.0242.287358.9113.8111920061501.20.4500.0252.370329.4140.9114720071503.80.4630.0252.391325.5143.2117920081506.10.4860.0252.423335.4135.7115720091509.80.4950.0232.437314.2151.81166鐵水物理熱與含硅量的關系1號高爐1500℃鐵水物理熱對應鐵水含硅量為0.439%，2號高爐1500℃鐵水物理熱對應鐵水含硅量為0.366%，2號高爐鐵水物理熱與含硅量的關系曲線斜率明顯大于1號高爐鐵水物理熱與含硅量的關系曲線斜率，分析認為：1號高爐有效容積2536m3、2號有效高爐1780m3圖SEQ圖\*ARABIC51號高爐鐵水物理熱與含硅量的關系圖SEQ圖\*ARABIC62號高爐鐵水物理熱與含硅量的關系爐缸熱度的自動監(jiān)測風口連續(xù)測溫鐵水物理熱與鐵水含硅量是爐缸熱度變化的結果，參考兩者進行高爐熱制度調(diào)節(jié)存在滯后性，而風口前溫度能更快捷的反應爐缸熱度變化，風口前溫度越高說明爐缸熱度越高，并且風口連續(xù)測溫系統(tǒng)可以實現(xiàn)對風口前溫度的連續(xù)監(jiān)測，相對于計算的理論燃燒溫度，更能反應真實的風口前溫度水平，是爐缸熱度監(jiān)測的最直接手段，風口連續(xù)測溫系統(tǒng)能夠替代高爐工長觀察風口亮度來判斷高爐熱制度變化趨勢的操作。鐵水連續(xù)測溫高爐爐缸熱度處于非穩(wěn)定狀態(tài)，但鐵水含硅量的化驗及鐵水物理熱的手工測量都難于實時反應爐缸熱度的變化趨勢，鐵水連續(xù)測溫系統(tǒng)可以實現(xiàn)對鐵水物理熱的連續(xù)監(jiān)測，有助于發(fā)現(xiàn)鐵水物理熱的實時變化，由此發(fā)現(xiàn)爐缸熱度的實時變化趨勢，及時對高爐熱制度進行調(diào)節(jié)。結語（1）充足而穩(wěn)定的爐缸熱度是高爐穩(wěn)定順行的基礎，鐵水含硅量與鐵水物理熱是爐缸熱度的表征方法，理論與實踐表明鐵水物理熱更能準確表征爐缸熱度。（2）爐缸熱度波動值與絕對值是爐缸熱度控制的兩個方面，不可或缺，高爐應根據(jù)原燃料質(zhì)量、裝備、操作等狀況，確定爐缸熱度的波動值與絕對值，作為高爐熱制度調(diào)節(jié)的標準。（3）1號高爐鐵水物理熱與含硅量在部分階段呈正相關系，但在大部分階段，鐵水物理熱與含硅量的正相關系并不明顯，2號高爐鐵水物理熱與含硅量在大部分階段呈正相關系；1號高爐、2號高爐鐵水物理熱與含硫量的負相關系較為明顯；高爐爐缸熱度充沛，有利于高爐維