國內典型高爐爐缸堆積原因及處理案例匯總分析

來自專欄鋼鐵精英

高爐爐缸堆積是高爐經常遇到的典型異常爐況。由於爐缸死焦堆的更換周期長，監測手段單一，無法進行有效的預判和量化評估，因此，在處理難度上比較大。爐缸堆積的特徵有哪些？爐缸堆積的原因是什麼？有什麼方法處理爐缸堆積？不同的高爐處理爐缸堆積的借鑒意義在哪裡？小編帶你詳細了解。如您需要下載原文，請關注「鋼鐵精英」並回復「堆積」下載。如您希望加入「鋼鐵精英群」討論實時熱點技術問題或者實際生產問題，請加小編微信：xie215727208。

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1 概述

爐缸堆積是指爐缸的有效工作空間縮小的現象，會直接影響高爐各項生產指標，影響爐況順行。一般爐缸堆積是高爐入爐原燃料質量不好以及操作基本制度長期不合理造成的，爐況由正常逐漸轉變為不正常，進一步發展變為失常，形成生產事故。

1.1 爐缸堆積的主要特徵

（１）堆積以中心氣流弱為先兆，頑固的中心氣流不順，導致邊沿出現一系列的問題，壁體溫度不穩定，邊沿氣流分布異常，甚至出現局部的小氣流。

（２）爐缸堆積後，中心死焦堆過大，軟熔帶形狀變化，並且整體上移，導致中心溫度帶變寬，爐頂溫度整體偏高，煤氣利用率變差。

（３）爐缸堆積後顯著特點是爐芯溫度（第一層炭磚和陶瓷杯之間）持續偏低，爐缸堆積進一步發展，爐芯溫度、側壁的炭磚溫度，明顯下降，爐缸工作狀態急劇惡化，頻繁損壞風口，爐況失常。

（４）形成堆積後，對外圍原燃料變化敏感，「抗擊打能力」弱，高爐爐缸狀態恢復難度大，周期長。

（５）對出鐵組織要求苛刻，增加了出鐵組織困難，相對於正常爐況，爐前更容易造成憋壓減風，而且幅度要遠大於正常爐況，同時一旦造成減風，加風恢復困難，時間長。

1.2爐缸堆積的原因

（1）爐缸區域存在大量的直徑10mm以下的碎焦炭、焦粉和未燃煤粉，代替大粒級焦炭或者分布在焦炭的縫隙中，降低爐缸的動力學條件，是造成爐缸堆積的主要原因，如唐鋼3號高爐在2015年-2016年發生的爐缸堆積案例；

（2）設備漏水造成爐缸熱量支出增加，造成爐缸堆積。如八鋼A高爐在2011年風口漏水惡化爐缸工作，加劇爐缸局部堆積；

（3）爐況不穩，崩懸料頻繁易造成爐缸堆積。主要原因在於大量的生料進入爐缸，加劇了爐缸熱量的支出。

（4）設備故障導致的爐缸堆積。如風機及熱風系統問題，造成高爐不能全風，容易造成爐缸堆積，如2011年柳鋼3號高爐爐缸堆積。

（5）造渣制度不合理造成渣鐵流動性不好，容易造成爐缸堆積，如2004年太鋼2號高爐發生的爐缸堆積。

1.3爐缸堆積的處理方法

根據高爐爐缸堆積形成的原因不同，各高爐可以採用針對性較強的處理方案，詳細可參考各高爐處理案例。

2 唐鋼３號高爐（3200m3）爐缸堆積的分析及處理

2015年底到2016年初，3號高爐爐缸溫度持續走低，爐缸堆積日益嚴重。

2.1 爐缸焦炭取樣

2014年初停爐大修，清理爐缸殘料時，發現爐缸中心填充物主要是由大量的小粒級焦炭、焦粉、一部分黑褐色凝固物體和少量大粒級焦炭組成。對黑褐色凝固物體化驗結果如下：

表唐鋼3號高爐爐缸中心填充物能譜分析結果，%

2.2 爐缸堆積的主要原因

爐缸中，特別是爐缸中心區域，大粒級焦炭的存在保證爐缸的活躍，然而當焦炭的縫隙被大量的碳性粉末填充，就會造成爐缸透氣透液性變差，活性下降;同時大量的碳性粉末填充在中心死焦堆，減緩中心死焦堆置換，並造成其過大，最終導致死焦堆的「大且死」，以上兩者作用疊加使整個爐缸有效工作區域變小，性能變差。這嚴重影響煤氣流的初次分布，中心氣流不容易吹透，煤氣流在上部塊狀帶被強行進行二次分布，反映到整體煤氣流狀態為中心氣流虛假的過盛，邊沿氣流不穩定，最終反映到爐況上，指標差，順行差。

2.3 爐缸堆積處理方法

（1）減少焦炭帶入及生成的碳性粉末。通過改善焦炭的冷、熱性能，可以有效減少碳性粉末的來源。在改善焦炭質量同時，還應嚴格控制鹼金屬入爐，除塵灰全部外運降低燒結礦含鹼量，將鹼負荷控制在3.5kg/t以下，其中鉀負荷控制在2kg/t以下。

表焦炭質量改善情況

（2）減少未燃煤粉。在日常操作或者在高爐出現波動的時候，以壓量關係為準繩，及時、足量退負荷，不挺風壓，適當控制煤比水平，保證氣流的穩定，控制未燃煤粉量，有效緩解爐缸堆積問題。

（3）增加風口前燃燒的比例。操作上優化裝料制度進行改進，減輕邊沿負荷，逐步地加重中心環帶，從而改變料柱的焦炭分布，增加燃燒帶上方的焦炭比例，調劑爐況時不再短時間的增加中心焦炭量來舒緩壓量關係，避免改變高爐料柱中焦炭的分布狀況，以負荷調劑為主。

圖 高爐碳性粉末分布趨勢示意

（4）增加煤氣的帶出量。通過提高爐頂氣密箱上限溫度、減少打水量，提高灰鐵比，以減少爐內焦末含量。

（5）提高爐缸的活躍性能。縮短兩鐵口之間的間隔時間、配加錳礦、降低爐渣鹼度等手段提高渣鐵流動性，提高爐缸活躍性。

2.4 效果

通過以上措施，唐鋼3號高爐在2014年-2017年逐步解決爐缸堆積的問題。指標大幅提升。

表 唐鋼3號高爐指標變化

圖 爐芯溫度變化

2.5 編者按

唐鋼3號高爐爐缸堆積時間長，高爐處理手段豐富，可以作為其他高爐處理類似爐況的典型案例。

3 柳鋼3、4號高爐（2000m3）高爐爐況失常導致爐缸堆積及處理

3.1 概況

柳鋼2 000 m 3高爐((3、4號高炮分別於2008-05和2008-01投產。2016-02起由於焦炭S上升且大幅度波動和爐料鹼金屬含量的上升，為保證生鐵S含量達標，選擇了較高的爐渣鹼度而不利於爐渣的排鹼。頻繁調節燒結比以平衡鐵水質量和渣鐵流動性，爐料結構的大幅變化使得軟熔性能也出現波動，引起軟熔帶上下移動而造成爐牆結厚。2016年5月1日起，2座高爐爐況同時出現波動。在處理爐況中，結厚渣皮的脫落導致風口小套出現大量燒壞，大量水進入爐缸，最終導致爐缸堆積。

圖 爐芯溫度變化

3.2 處理方法

（1）在熱洗爐的同時，提高爐溫，保證爐缸足夠的熱量。

（2）降低鹼度，提高生鐵[S]，加錳礦螢石洗爐。

（3）以發展邊緣的布料制度，小礦批小風量保順行，通過煤氣流跟蹤爐牆結厚。

（4）通過集中堵風口，縮小進風面積，保證足夠高的鼓風動能。

（5）冷卻制度控制，形成合理的操作爐型，進而促進煤氣流的合理分布，可有效防止和消除爐牆結厚，維持適宜的渣皮厚度，防止冷卻設備的破損。

（6）從原燃料上控制，降低有害元素負荷，穩定焦炭質量，焦化降低高硫煤配比等措施。

3.3 編者按

柳鋼3、4號高爐爐缸堆積是爐牆結厚導致的次生危害，因此，在操作上可以和高爐爐牆結厚處理的方法結合，進行爐況的調整、原燃料質量的優化、監控手段的提升等。具體可以參見論文。【請點擊下鏈接】

煉鐵 | 高爐爐牆結厚及處理典型案例分析【寶鋼、沙鋼、邯鋼】

4 馬鋼Ｂ高爐（4000m3）中心氣流不足和爐缸堆積

馬鋼B高爐((4000m3)爐體採用全冷卻壁軟水密閉循環冷卻，爐底採用「微孔石墨炭磚加陶瓷杯」複合爐襯技術砌築。該高爐自2007年5月投產，在2012年出現爐缸堆積情況。

4.1 中心氣流不足和爐缸堆積的原因

（1）原料條件變差：熟料率由96%降低至87%，使高爐軟熔帶加厚，致使料柱透氣性變差，焦炭質量變差、渣比升高等也是爐缸透液性降低，造成爐缸堆積。

（2）懸料及嚴重虧料加劇爐況惡化，影響爐缸狀態及氣流分布，造成爐況操作難度增加，進一步加劇了爐缸堆積。

4.2 處理方法

（1）中心加焦，增強中心氣流強度；

（2）均衡出鐵，活躍爐缸；

（3）增加風口風速，吹透中心；

（4）嚴格控制熱風壓力壓差，高爐上下壓差正常值在160 ^-170 kPa，嚴格控制在180 kPa以內；

（5）保持合適的富氧量和理論燃燒溫度；

（6）降低渣鹼度，降低爐渣二元鹼度至1. 13，降低爐渣鹼度，適當增加鐵水[S]，盡量維持在0. 03%左右為好，維持鐵水物理熱在1 500℃以上，增強渣鐵流動性，加強爐缸的鐵水滲碳，加速死料柱的置換。

4.3 編者按

馬鋼高爐在2015-2017年取得了長期穩定運行的全國紀錄，同高爐操作的方法和制度完善具有很大的關係，從馬鋼B高爐爐缸堆積的處理方法來看，分析和處理方法具有很強的針對性和可操作性，因此在實時效果方面比較理想。值得同類型高爐借鑒。

5 承鋼新4號高爐（2500m3）爐缸堆積的處理

5.1 概況

承鋼4號高爐2008年9月開爐,2011年5月後爐況穩定,但從12月份開始,由於焦炭質量持續惡化,致使高爐穩定性變差、爐缸狀態變差,時有偏尺塌料,高爐慢風率升高。2012年3月初出現爐缸堆積,4日出現管道氣流,風量由正常480m3m/min退至370m03l/uin,爐況出現波動,採取加凈焦洗爐及開放邊緣氣流等手段,至3月7日風量恢復正常,歷時74小時。

5.2 處理過程

加入凈焦,變料制開放邊緣，退礦批至55t,負荷退至.280,同時降低渣鹼度,配吃螢石洗爐。視靜壓及透氣性逐步恢復風量。

5.3 教訓

先採用抑制邊緣,開放中心的手段,力圖確保中心氣流,改善爐缸工作狀態,但效果不好,反而加劇了爐況的惡化程度。高爐在上部抑制邊緣後,爐況明顯惡化,風量萎縮,壓差升高,所有壁體溫度溫差直線下降。

5.4 編者按

承鋼高爐是典型的釩鈦礦冶煉高爐，爐渣粘度大、[Ti]含量高，爐缸易堆積。從本次承鋼高爐的處理過程來看，恢復時間短，效果明顯，對於同類型高爐有很好的借鑒意義。

6 總結

高爐爐缸堆積是高爐經常遇到的典型異常爐況。由於爐缸死焦堆的更換周期長，監測手段單一，無法進行有效的預判和量化評估，因此，在處理難度上比較大。爐缸堆積與原料、操作、爐況和設備等有明顯的關聯，高爐在處理過程中應針對爐缸堆積的原因，有針對性的採取措施，提高處理的效率。

建議可以採取爐缸活躍指數模型、高爐操作爐型、高爐風口漏水模型等相關係統和設備強化對高爐的監控，有效預防爐缸堆積。

參考文獻

（1）唐鋼3號高爐爐缸堆積的分析及處理，胡金波

（2）柳鋼2000m3高爐爐況失常技術分析，唐志宏

（3）馬鋼B高爐中心氣流不足和爐缸堆積原因的分析，許欽伸

（4）承鋼新4號2500m3高爐爐缸堆積的處理，畢忠新

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