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1、高炉炉况失常的分析高炉炉况失常的分析与处理与处理王筱留 汤清华高炉炉况可分v高炉正常炉况v高炉异常炉况v高炉特殊炉况v高炉事故正常炉况-目标v高炉炼铁生产中炉况顺行是实现，高效，优质，长寿，环保的基础和保高炉炼铁生产中炉况顺行是实现，高效，优质，长寿，环保的基础和保证证v高炉炼铁工作者在自己工作高炉的冶炼条件下:原燃料性能和供应水平；设备技术装备和检测手段；炼铁后续工序的生产状况及对铁水的需求等，应用自身的技能使高炉稳定顺行是对自己的起码要求，也是高炉工作者的责任，在当今的形势下，只有高炉顺行才能实现低碳，低成本，高效益的生产。v1. 正常炉况正常炉况:v1955年9月全国高炉生产技术会议制定
2、全国高炉技术操作基本规程帮助操作人员掌握高炉生产技术，其中有12条正常炉况的征兆：（1）铁水热度良好，并且稳定。（2）渣水热量充足，流过渣沟时不留下厚毂；上渣不带铁；从两个渣口流出的炉渣品质相近。（3）风口明亮，但在冶炼制钢铁时并不耀目，圆周工作均匀，风口前无生料，不挂渣，焦块活跃，鼓风达到炉心。（4）热风压力曲线呈微微的波动，其波动范围不超过全风量时正常风压的7%，且无锯齿形状。（5）风量曲线是一条宽度不变的直线，无摆动尖峰。（6）各上升管炉顶煤气温度曲线为30-50的一条宽带，曲线呈波浪形，温度高低之间的差别在50-100的范围内，且各点互相交织。（7）炉顶煤气压力曲线是跃动的宽线，大钟下
3、降时曲线下降，并随即回升到正常位置，没有煤气压力猛然上升的尖峰。（8）料尺曲线上的倾斜角比较固定。下料均匀，没有陷落、停滞和时快时慢等现象。两根料尺下降深度一致，没有过满和低料线。（9）炉喉护板1m以内按标准方法安装的高温计所指示的边缘煤气温度约700-800，4条曲线间相互间的差别不超过80，或者分别成线，或者相互重叠。（10）煤气气流分布合理，煤气曲线正常。（11）煤气自动分析器上边缘4点CO2含量相近。（12）除尘器煤气灰量无大波动。v进入进入21世纪对正常炉况象征已发展如下共识世纪对正常炉况象征已发展如下共识(1)铁水白亮,流动性良好,火花和石墨碳较多, T铁大15000C,中1450
4、15000C,小140014500C,断口呈银灰色,低硅低硫(2)炉渣温度充足,流动性良好,渣中不带铁,凝固不凸起,断口褐色玻璃状带石头边。(3)风口明亮但不耀眼，焦炭运动活跃，无生降,园周工作均匀，风口很少破损。(4)料尺下料均匀、顺畅、旡停滞和崩落，料面不偏，两尺相差0.5m(5)炉墙各层温度稳定,在规定范围,十字测温:边1000C,中心5000C。(6)顶压稳定,无向上尖峰,顶温”之”字形,温差30500C,热矿4500C,冷矿2000C(7)炉喉煤气五点取样CO2曲线呈两股气流,边缘高于中心,最高点在笫三点(8)4段炉体部位冷却设备水温差稳定在规定范围內。判别炉况正常的主要特征应是 v
5、1.1 煤气流分布合理煤气流分布合理v煤气流从炉缸燃烧带产生向上运动到达炉顶经历三次分配，如果三次分配合理，总的煤气流分布就合理。v初始分配：与炉缸内燃烧带大小和燃烧带周边特别是燃烧带与死料柱之间的焦粉层的透气性和透液性有关，保证有足够的煤气流向中心。v二次分配：软熔带有足够的焦窗使煤气顺利分配和通过，因为在软熔带内煤气通过的阻力是矿石软熔层最大，软熔层与焦炭的透气性比例是1:52，要保证软熔带煤气稳定地分配，要保证获得倒“V”型软熔带，因为“W”型对中心气流干扰大而不稳定。v三次分配：为块状带，它的决定性因素是炉喉布料，炉喉径向和圆周上O/C比的布置情况，O/C大的区域煤气流阻力大，O/C小
6、的区域相反，煤气流阻力小，阻力大小决定了煤气流的分配。v煤气流分布合理的征象，v常规观察：炉喉，炉身各层径向，圆周向温度分布。v炉顶温度v炉顶压力v料尺，料速v透气性指数，压差，静压力v炉顶煤气利用程度(C02/(C02+C0)v高炉操作者根据自己的冶炼条件，将上述观察对象定量化，例如炉顶平均温度150-200；十字测温温度曲线边缘100-300，中心600-500；CO=0.45-0.50；料尺时间间隔均匀，曲线上的倾斜角比较固定，无停滞，滑料，陷落，时快时慢等 v1.2 炉缸热状态炉缸热状态v它是正常炉况的重要内容，炉缸热状态是高炉冶炼过程进行到最后的集中表现它是正常炉况的重要内容，炉缸热
7、状态是高炉冶炼过程进行到最后的集中表现 有人认为它是上下部操作制度和造渣制度最终形成的结果。因此上、下部操作制度和造渣制度的任何一方面失常将导致，炉缸热状态的波动，发展为失常，严重时出现堆积，处理不当进而发展为炉缸冻结。 在上升煤气流与炉料分布（O/C比分布）相适应的合理分布情况下，煤气与炉料在逆流运动中相互接触良好，传热与传质都达到优化，也就是上升煤气的热能、化学能利用良好，从而矿石及焦炭以及形成的渣铁加热良好，矿石被间接还原达到或接近热力学上平衡的状态，这时炉身工作效率96%以上，而ri达到60%。由于进入炉缸的物料还原及加热很好，在炉缸内直接还原量少，FeO只有极少量，Si，Mn，P还原
8、和脱S，有Si，Mn元素的耦合反应减少了C素和还原热量消耗。炉缸具有与冶炼生铁品种相对应的良好热状态。 另一方面，鼓入炉缸的鼓风参数稳定。在风口前形成大小合适的燃烧带，形成的高温煤气的温度满足冶炼的要求而且稳定，其在炉缸的初始分布合理，为良好的炉缸热状态打下基础。v正常炉缸热状态正常的征象：v常规观察：风口 工作均匀明亮，但不白炽刺眼。风口活跃，无生降，更无挂渣，涌渣迹象。喷吹均匀无脉冲，无粘结；铁水 温度适宜1490-1510（大高炉），148510（中小高炉） Si 0.3-0.6%；S0.030.01%，相邻铁次的温度和成分基本相同或接近；出铁速度稳定6-8 t/min（大高炉）5-6
9、t/min（中小高炉），而且出铁量与下料批数估算量相近。炉渣 温度适宜 一般比铁水温度高50不超过100；炉渣流动性好，粘度合适，碱度稳定。v数模显示：风速和鼓风动能在合适的范围；v 燃烧带大小在合适范围：n=0.5（大高炉），n=0.6-0.65（中小高炉）v （ n=(d2-(d-2l)2/d2，l燃烧带长度，d炉缸直径）v t理合适 t理=215050，tC 焦炭进入燃烧带温度，tC=0.75t理v贮有一定数量的高温热量 Q 630KJ/kg生铁2.炉况失常的征兆和演变过程v失常的：煤气流分布失常，主要表现象 边缘过分发展，边缘过重，煤气分布紊乱，管道行程。v具体：造渣制度失常 碱度波动
10、，软熔带形状，位置变化，炉渣流动性变化v表现：热状态，特别是炉缸热状态失常。t理波动，tC波动，热贮量不足v上述相互影响，相互干扰，形成复杂的失常发展成事故 2.2 失常的演变 v过程由于原燃料质量变化，引起炉喉炉料分布变化，上部块状带的料柱空隙度小上升。煤气流分布因局部地区的变化随之变化出现紊乱，当某一部位r料与的关系失常。炉料出现难行，停滞，处理不当不是管道就是悬料。v上部失常必然影响下部行程，上部预热和还原差的炉料或因崩塌或因坐料落入下部加剧了下部热消耗支出，炉缸热状态变坏，首先表现tC下降。炉子滴落带炉渣滞留率增加（渣凉，粘度增大）。煤气分布变化，边缘发展，中心不开，煤气初始分布混乱，
11、加重上部，煤气流分布失常。v由于鼓风参数变化（风温、富氧、湿度、喷煤等），风口装置（进风、漏水等）造成风口前燃烧带的热量收入发生变化；由于焦炭热强度变差使燃烧带周边透气性透液性变差影响煤气初始分布；由于渣皮脱落，升降，炉渣下滴过快未充分加热和还原，增加炉缸热支出。其结果不是煤气流初始分布失常，经常是边缘过分发展，中心打不开，就是炉子向凉，调控不及时就是发展为风口灌渣，炉缸堆积，甚至炉缸冻结。v上料，变料错误引起炉渣成分发生大的变化，炉渣的化学和物料性能变差，引起软熔带位置和形状的变化，这种变化一是煤气流二次分配不合理，产生紊乱；另一是炉渣在滴落带、滞留率增加煤气通过阻力大幅度上升，煤气流流向边
12、缘，造成边缘气流过大；三是炉缸中炉渣难熔性变大后，其流动性温度升高，影响炉缸活跃产生堆积。v从上述三方面看，它们相互影响相互干扰，而且逐渐进入恶性循环，后果就是，上部频繁崩塌料，管道，悬料，下部则炉凉引起灌渣，风口烧坏，炉缸堆积。严重时，上部发展为恶性管道顽固悬料，下部有炉凉发展为炉缸堆积甚至炉缸冻结，给生产带来很大损失。3 造成失常的主要原因3.1 在上述炉况失常演变过程中，已涉及一些造成炉况失常的原因，现归纳如下：3.1.1 原燃料质量变化焦炭性能变差及在炉内劣化是造成失常的主要原因之一 M40 M10 CRI CSR大高炉 85% 6% 25 65中小高炉 78% 8% 28 60只要焦
13、炭这四个指标中有1-2项变差，就会造成炉况失常 3.1.2 含Fe炉料质量变化（1）化学成分波动表现在TFe波动超过1%；FeO波动超过1%；烧结矿碱度波动超过0.1%。（2）粒度组成波动，特别是10mm的粒度数量偏高，入炉5mm的粒级多一方面是烧结强度差形成的数量多，更主要的是槽下筛分效率不好。3.2 操作不精心，处理炉况不当或失误 3.2.1 追求高产量，维持高冶炼强度3.2.2 不重视“脉冲”式炉况的处理3.2.3 不重视炉型管理3.2.4 复风操作中加风过快，过量也料柱的透气性不相适应3.2.5 炉前操作不正常3.2.6 配料单失误，变料单错误，装错料造成造渣过程失常而引起炉况失常甚至
14、造成事 3.3 设备故障4 炉况失常的预防和处理v4.1 炉况失常的预防在很好地了解高炉顺行正常炉况的特征和造成炉况失常的各种原因后，预防炉况失常就成为可能和操作者的职责。4.1.1 搞好精料工作和了解原燃料质量变化4.1.2 重视炉内没气流分布，防止“脉冲”式炉况发展4.1.3 保证有较稳定和要求的热状态4.1.4 加强设备维护，改进炉外操作 4.2 炉况失常的处理原则4.2.1 减风是处理失常的首选4.2.2 减焦炭负荷在处理失常和恢复炉况是的必要手段4.2.3 调节布料矩阵和料批大小来适当发展边缘和中心两条通路，降低压差4.2.4 加空焦净焦，不失为调负荷的良好办法4.2.5 为防止失常
15、后，造成严重的炉缸堆积，视情况（不进风）堵部分风口来维持炉缸工作 高炉异常炉况v与正常炉况相比，炉温波动较大、煤气流分布不太正常。采用一般调节手段，在短期内可纠正的炉况,则称异常炉况.它有:v炉温向热v炉温向凉v管道行征v边缘气流发展，中心堆积v中心过分发展，边缘气流不足特殊炉况及处理v近年来失常与特殊炉况发生的现象大幅度减少v特殊炉况可分： 1. 长期深低料线 2. 连续崩(塌)料 3. 悬料与顽固悬料 4. 大凉与炉缸冻结 5.炉缸堆积 6.炉墙结厚7.高炉结瘤8.上部炉衬大面积脱落9.恶性管道v异常到特殊是一个量变发展成质变的问题v装入高炉的炉料没能在炉内的指定空间和时间内完成其冶炼过程
16、,破坏了冶炼规律和恶化了高炉生产指标。时间长了叫”僵炉”。v类型: a 炉内料柱紊乱、渣系失调引发悬料及顽固悬料 b 热状态失常引发的炉凉及冻结 c 高炉剖面变异诱发炉墙结厚、结瘤 d 没能充分掌握设备性能,误操作只加单一品种炉料 e 自然或突发事故而诱发的特殊炉况 v近年来特殊炉况的发生频率在大幅度降低。v得益于：装备水平提高；配套条件相适应；精料水平提高；条件稳定带耒炉况稳定；分析、判断、处理特殊炉况技能水平大幅度提高等v各类特殊炉况都有其共性和异性，发生的原因也有差异,高炉事故没有一模一样的，只有一类。应善于并及时发现异常炉况蛛丝蚂迹，科学准确分析原因，果断采取措施，不失时机加以处理，炉
17、况才能长调久稳。v各种特殊炉况的起因、征兆、处理方法等都有差异，应针对具体情况加以处理。高炉事故v炉缸炉底烧穿v煤气事故v高炉爆炸事故v炉前事故v高炉停水、停电事故v炉壳开裂事故v大钟坠落亊故v无料钟炉顶布料事故大凉与炉缸冻结v炉缸大凉到冻结是一个量变过程v炉缸冻结是最严重的亊故之一v一旦发生影响生产、损坏设备、人力物力巨大损失v近年由于高炉大型化、综合条件的改善、操作水平提高，这类事故大幅度减少。v处理水平与速度提高炉缸大凉和冻结的征兆v急剧炉凉v因炉凉引起崩料、悬料、管道等炉况失常v铁口难开v隨炉凉的发展风量自动减少，风压升高v大型管道发生前必有一段时间压差升高v如果由炉內漏水而引起的，冻
18、结前可能出现风口与二套间、二套与大套间、大套与法兰间向外流水，铁口发潮、冒气甚至流水，炉顶煤气中H2含量升高1 大凉与炉缸冻结的原因v炉况失常处理不当：崩料一连续崩料，恶性管道、煤气流分布严重失常，炉凉时的崩、坐料；v操作失误；v大量冷却水漏入炉缸；v长期休风或封炉；v原、燃质量穾发恶化；v设备事故诱发；v突发自然灾害；v高煤比时突发停煤，旡准备及处理不当。炉缸冻结的处理v关健点：熔化低温物料，速排低温渣铁v具体方法1)加够浄焦,焦炭容积/炉缸容积:0.5-2.02)形成小冶炼区,吃月饼方式3)按单风口风量送风4)排出冷渣铁,(渣口、风口改铁口,特殊氧枪等5)慢捅风口6)加强炉前工作7)长期休
19、风减少冷却水炉缸冻结处理实例v鞍钢11高炉(2025m3)装错料造成炉缸冻结v1986.3.3.中班(17:5823:22,长达5h24min)因上料程序出错(pc584),连续加入高炉27批净烧结矿而设装焦炭(R=1.35热矿、1014t)，发现甚晚,直到快交班时才察觉,(已装2245.83t烧,29t石灰石)为时甚晚,处理措施拖延时间较长,造成炉缸冻结.v处理过程：讨论结果：(1)送风换料；(2)吹料，试图将冷料吹出；(3)扒料，割开炉皮将冷料扒出 1.第一步继续送风换料从装错料到发现己持续生产5个多小时,发现后立即休风堵风口,复风时开风口如表1开、堵、吹开、自动灌死、直至烧穿,这期间共装
20、入17批浄焦(计165.69t),为恢复炉况打下了基础左边风口平均只工作2.5h,右边风口平均工作5.21h,而2号风口工作了8h26min,说明:a.开3个风口也多了,b.一旦吹开要想法堵上，c捅开风口更着急了 2.笫二步吹料 “吹”就是两个风口送风,另一个风口为出料口,以期将炉料吹出。,即采用13,16号风口送风,以15号风口为出料口。吹风时间共316min,热风压力为0.078查0.225硅MPa,风量为01200m3/min,共吹八次。结果只吹出28t焦炭,9.5t烧结矿。吹炉结束后发现炉缸焦炭迁移现象。吹炉时风口工作布局如图2所示第四次吹料结束后发现13号风口前约2.0m深是空洞,其
21、上方有凝结物质。第五次吹料时,13号风口前空洞缩小为0.05m,上面有凝结物。第六次吹料时,13号风口前空洞消失,凝物消失。第八次吹料结束后发现已凝死3号风口,有2.5m深空洞,风口以上为1m,下面为500m，而且向东侧5,6号风口延伸。这几个风口打开时都烧约200mm深的凝结物。3.第三步 ”送风”吹料实际沒达到预想目的,研究决定不扒料了而采取送风。3号风口前吹成的空洞填入23t新焦，13、14号风口向炉內加铝锭13块，15号风口做临时出铁口，16号风口为送风口。3月6日15:30送风，风压0.02MPa，风温500 0C，风量无显示。22:14-22:20间13、17号风口吹开，22:40
22、休风堵住这两风口,全天装焦38.2吨，打开渣口无渣。7日，7:40，14号风口吹开，风压0.02MPa，风量升到529m3/min，多次打开渣口旡渣。13点开铁口出铁30t，17:10打开17号风口，风口工作正常，风量650m3/min风压0.04MPa,全天装焦134t,出铁105t，但无渣。8日夜、白班13、14、17号风口工作正常，风压提0.05MPa，风量加至800850m3/min，风温8400C，9:3011:00休风,烧开18.19号风号并堵泥,17:00打开18号风,工作风口增至4个，铁口只出铁不出渣，20:35打开西渣口出渣30t。渣热炉温回升,23:20打开19号风口,截至
23、加矿石前共加焦532t，略相当加错料的热量。CO2含量己降到4.5-6%，予示己全烧焦炭。8日17:25开始加入笫一车矿石(12t) .接着以开炉焦比分段调整焦炭负荷.焦比由4.57-0.518t/t逐步调整.采用倒装与倒分装装料. 7日铁【si】:0.60.58%,8日铁含【si】:1.23%,9日【si】:0.93.096%,10日【si】:4.5162.705%。9日,3:45开13风口,4:55开12风口, 8:5010:15休风处理20.21.22号风口,15:20开20号风口,23:20左右风管烧穿.休风处理并开21号风口.10日10:1412:36休风处15号风口12日14:20
24、16:46休风处理南西渣口炭砖套.工作风口増至18个9-13日按目标计划管理来恢复炉况。临时铁口沒用上.经过9个日夜不断努力,排除了这次意外事故,炉况恢复顺.鞍钢新3高炉炉缸烧穿抢修后炉缸冻结处理v事故简况: 鞍钢新3高炉(3200m3)于2008.25.20.30.突发炉缸烧穿事故,烧出口在4#铁口下2.2m左右,炉皮烧开一500x2000mm的大口子,烧坏33.32两块冷壁,跑出渣铁近900t、炉料2500余t，即风口以上容全部跑空。实行挖补抢修共计停炉12天，到9月7日4时复风恢复，按炉缸冻结处理，至9月19日恢复正常，又历时了12天。v处理大至经过： 1) 事故发生时炉顶下罐尚有70t
25、铁料，加净焦前需先入炉，采用非开风口方向定点布料，4号铁口是事故区、不用其作开炉铁口 2) 风口上2200m3容积: a.净焦至炉腰上沿, b.1.0、0.8t/t焦比料两段，c.扣除原炉内料,新装料焦比1.5, 终渣R=0.95, 3) 送风:1号铁口上开1.2.31.32.号4个风口,2号铁口上方开5.6.7.8.9.10.号6个风口,3号铁口上开14.15.16.17.18.19.号6个风口,共计16个风口,占风总数50% 4) 原计划:5天处理冻结,7天冶炼铸造铁护炉,7天恢复到2.0的系数,但难度大,开风多,未达到予期目标 5) 复风后渣铁渗透性很差,(铁口风口之间为烧穿下来的焦矿混
26、凝物), 在风口铁口之间形凝固层,从铁口只出少量低温铁水,熔渣渗不下来,开风口虽多,但进风量不多,且风口然烧焦炭热量随煤气带走了,风口区域憋了大量熔渣,隨时有烧穿风口的危险.部分风口已灌渣。 6) 被迫于14日休风,从风口排出大量熔渣. 7) 再次在相对较好的2号铁口上方,开6.7.8.9.号4个风口,其余风口全部诸死,于15日22:00再次送风 8) 由于炉缸加热已达到一定程度,2号铁口排渣铁很顺。到9月19日8:00工作风口达27个,风压到0.320 MPa,基本达到正常炉况水平。 处理过程简结: a. 处理方案、热负荷、装配料、炉前工作、设备系统保降,操作控制、防止风口烧穿做得优秀。 b. 抢修后复风对炉内状况估计得乐观,第一次送风开16个风口太多,急于求成,没能利用极小空间加热,进而蚕食扩大战果的方法,三个方向齐进攻,忽略风口以上全部是冷料,没有预热与预还原,造成了第二次休风.。悬料与顽固悬料
