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淺談高爐爐頂溫度的控制

文檔作者：楊建中文檔來源：安全管理網(wǎng)邢臺鋼鐵有限責(zé)任公司生產(chǎn)部		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月17日
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總第208期
2013年第4期
河北冶全
H EBEI M ETA LLU R G Y
Total N0．208
2013，N umber 4
淺談高爐爐頂溫度的控制
楊建中
(邢臺鋼鐵有限責(zé)任公司生產(chǎn)部，河北邢臺054027)
摘要：高爐爐頂溫度是高爐煤氣與爐料熱交換的結(jié)果，是煤氣利用好壞的直接體現(xiàn)。介紹了影響高爐爐
頂溫度的主要因素，分析了爐頂溫度高對高爐冶煉、爐頂設(shè)備、除塵布袋以及高爐指標的影響，提出了控
制爐頂溫度的措施與途徑。
關(guān)鍵詞：高爐；爐頂溫度；煤氣流；控制
中圖分類號：TF543 文獻標識碼：B 文章編號：1006—5008(2013)04—0032—04
DISCUSSION AB OUT ROOF
TEM PERATURE CONTROL OF BLAST FURNACE
Yang Jianzhong
(Production department，Xingtai Iron and Steel Co．，Ltd．，Xingtai，Hebei，054027)
Abstract：The roof temperature of blast furnace is the result of heat exchange between blast furnace gas and
charge and directly shows how the gas is utilized．It is introduced the main factors to affect the temperature，
analyzed the influence of the temperature on smelting，roof equipments，dust collecting bag and blast furnace
indexes，proposed the measures and ways to control the temperature．
Key W ords：blast furnace；roof temperature；gas flow；control
1 前言
高爐爐頂溫度是高爐操作的重要參考指標，它
是高爐煤氣流的分布狀態(tài)和高爐爐況進程的表觀指
標，直接反映著煤氣流與爐料之間的熱交換的程度，
反映了煤氣利用率的好壞。
爐頂煤氣流分布是爐內(nèi)爐料下降與煤氣流上升
傳熱與傳質(zhì)在爐身上部的集中表現(xiàn)，是爐頂布料、爐
內(nèi)直接還原的程度、軟熔帶高低與形狀、固態(tài)變液態(tài)
的轉(zhuǎn)化過程，以及風(fēng)口的鼓風(fēng)動能和煤氣產(chǎn)生量等
情況共同作用的結(jié)果。高爐煤氣在爐內(nèi)從形成到爐
頂，經(jīng)歷了3次分配，爐缸燃燒帶的初始分布，軟熔
帶二次分配，爐頂布料的三次分配，高爐布料對煤氣
三次分配都有影響。爐頂溫度的高低是煤氣流在高
爐橫截面與縱向空隙度的分布的結(jié)果，控制爐頂溫
度就是控制煤氣流亦即是布料控制。
高爐操作是否正常一個重要的標準就是煤氣流
是否合理，驗證煤氣流正常與否的標準就是爐頂煤
收稿日期：2013—01—12
作者簡介：楊建中(1964一)，男，高級工程師，1986年畢業(yè)于唐山工
程技術(shù)學(xué)院鋼鐵冶金專業(yè)，現(xiàn)在邢臺鋼鐵有限責(zé)任公司生產(chǎn)部工
作，E—mail：yan~jzh@sina．com
32
氣溫度與爐頂煤氣測溫曲線所允許的波幅與差值是
否超出最大允許值。也就是說煤氣流分布決定著爐
頂溫度的高低，決定著高爐的冶煉狀態(tài)的好壞，決定
著高爐冶煉水平，因此對爐頂溫度的探討和研究對
高爐操作具有十分重要的現(xiàn)實意義。
2 影響爐頂溫度的因素
影響爐頂溫度的因素主要有爐料顯熱、高爐操
作以及設(shè)備故障3個方面。
2．1 入爐料對爐頂溫度的影響
爐頂溫度的高低首先受入爐爐料特性的影響，
與爐料的溫度、水分，入爐礦石的種類，焦丁的加入
量，落地焦和生產(chǎn)焦的質(zhì)量等有關(guān)。其根本是在高
爐上部，煤氣流和固體爐料之間熱量交換的多少會
影響到爐頂煤氣溫度。
料溫越低，煤氣通過熱交換傳遞給爐料的熱量
越多，煤氣帶走的熱量越少，爐頂煤氣溫度越低；反
之，料溫越高，煤氣通過熱交換傳遞給爐料的熱量越
少，煤氣帶走的熱量越多，爐頂煤氣溫度越高。
再者，由于物料的種類、性質(zhì)不同熱交換的結(jié)果
也不相同，見表1。密度大的礦石傳熱速度慢，不利
于換熱；空隙度大爐料，煤氣的擴散速度快，易于傳
河北冶金 2013年第4期
熱。落地焦和生產(chǎn)焦水分相差5％ 以上，其負荷有
很大的差異，邢鋼落地焦和生產(chǎn)焦負荷差2％ 左右，
落地焦的使用有利于爐頂溫度的降低。
表1 入爐爐料的比熱容 kJ／kg· ℃
Tab．1 Specific heat capacity of charge kJ／kg· ℃
2．2 鬲爐操作對爐頂溫度的影響
高爐操作對爐頂溫度的影響主要是由煤氣在爐
缸的產(chǎn)生、分布，以及上升過程中熱交換和還原程度
決定的。
(1)煤氣上升過程中，流速過快，熱交換時間縮
短，入爐物料與煤氣的熱交換不充分，使得爐頂煤氣
溫度升高。如崩料或坐料后造成的深料線會使煤氣
與爐料的交換時間縮短；爐內(nèi)局部氣流過剩有管道
形成，使得上升速度快的煤氣比例增加，導(dǎo)致爐頂溫
度升高；爐頂布料導(dǎo)致的邊緣或中心氣流過度發(fā)展，
以及冶煉強度提高導(dǎo)致爐頂煤氣流速增加，引起爐
頂溫度升高。
(2)煤氣上升過程中，下料速度過慢，爐料溫度
升高，煤氣傳出的熱量減少，使爐頂煤氣溫度升高。
如由于裝料制度與冶煉強度不匹配，造成透氣性持
續(xù)偏高；爐況不順出現(xiàn)懸料，導(dǎo)致爐料溫度升高，熱
交換變差；高爐控制冶強偏低，煤氣熱量過剩，煤氣
CO升高，利用率降低；爐前鐵口不穩(wěn)、虧鐵，使煤氣
初始溫度升高和料速變慢；鐵罐晚點導(dǎo)致鐵前憋風(fēng)；
高爐長期慢風(fēng)，爐溫控制偏高等，都會使下料速度變
慢，引起爐頂溫度升高。
(3)煤氣在爐缸和風(fēng)口產(chǎn)生的熱量高低和分
布，也會對爐頂溫度產(chǎn)生影響。噴煤比和富氧率對
爐頂溫度有直接影響，高富氧帶動了高冶強，單位時
間內(nèi)下料速度加快，使風(fēng)口前理論燃燒溫度升高，煤
氣熱晗增加，增加爐缸的顯熱；長期穩(wěn)定的高煤比，
焦炭負荷加重，焦比降低，料速加快，爐腹煤氣量增
加，增加了煤氣與爐料接觸機率，有利于間接還原的
發(fā)展、直接還原的降低和爐內(nèi)化學(xué)能的利用，促進爐
頂煤氣溫度降低；爐缸堆積首先會在爐頂徑向溫度
分布和煤氣曲線上反映出來，邊緣堆積時，煤氣分布
中心偏高，徑向頂溫表現(xiàn)為邊緣偏低中心高。
(4)高爐爐型對煤氣流分布的影響也很大，中
部冷卻強度與渣皮的形成、軟熔帶的位置直接相關(guān)。
風(fēng)口的長度和分布直接決定著煤氣流一次分布，風(fēng)
速和鼓風(fēng)動能對爐腹、爐腰部位的溫度有一定的影
響，邊緣氣流配合適當?shù)臒崃鲝姸葘Ψ乐瓜虏繝t墻
黏結(jié)有一定的作用；爐溫和爐渣成分的波動會導(dǎo)致
軟熔帶根部位置的不穩(wěn)定或軟熔帶的大小發(fā)生變
化，使已經(jīng)熔融狀態(tài)的渣鐵又凝固黏結(jié)在爐墻上，造
成爐墻結(jié)厚，其氣流分布被改變；爐溫波動過大還會
引起風(fēng)量的波動，造成軟熔帶上下移動，導(dǎo)致渣皮的
頻繁脫落。爐墻損壞及渣皮脫落都會造成煤氣短路
引起爐頂溫度升高。
2．3 設(shè)備操作故障對爐頂溫度的影響
在高爐冶煉過程中，出現(xiàn)設(shè)備操作故障不能上
料，造成高爐的深料線，破壞了煤氣與爐料的正常換
熱，直接導(dǎo)致爐頂溫度急劇升高，往往會造成高爐上
部塊狀帶的亂料，高爐工長頻繁調(diào)整布料制度，甚至
大量集中加焦，使得下部煤氣溫度升高，熱制度波動
加大，同時會導(dǎo)致頂溫再上升。常見的上料設(shè)備故
障有：爐頂料罐不能放料，拉淤料、料罐不能充壓，密
封不到位；氣密箱抱死，探尺故障；下部有礦焦門打
不開，皮帶故障，小車不能啟動和卷揚，小車掛車掉
道以及網(wǎng)絡(luò)信號故障等。以某廠高爐溜槽不轉(zhuǎn)為
例，故障日爐頂溫度比年均高10～30℃ ，短時爐頂
溫度高達350℃ ，甚至550 oC以上，可見其影響非同
一般，見表2。
表2 某高爐溜槽不轉(zhuǎn)對爐頂溫度的影響
Tab．2 Influence of some trough stopping work on the roof temperature
3 爐頂溫度高的危害和影響
3．1 爐頂溫度高對高爐冶煉的影響
3．1．1 對焦炭負荷的影響
爐頂溫度升高直接導(dǎo)致爐內(nèi)熱損失增加，焦比
升高。一般來說，爐頂溫度每升高10℃ ，焦比升高
33
總第208期
3 kg／t。在高爐操作中，爐頂溫度升高要求工長根
據(jù)時間和爐頂溫度的高低，定時核算負荷水平。在
高爐生產(chǎn)基本正常情況下，單位時間內(nèi)焦炭調(diào)整量
為：0．3 X(爐頂溫度一基準頂溫)X 0．6×小時礦批
量(t)，在正常頂溫的基礎(chǔ)上及時調(diào)整負荷；高爐異
常情況下，根據(jù)料線深度、持續(xù)時間，以及風(fēng)壓使用
水平補加焦炭量，彌補熱量損失。
3．1．2 對煤氣利用率的影響
爐頂煤氣溫度的高低從側(cè)面反映了煤氣流的傳
質(zhì)過程和流速的快慢。高爐爐頂溫度的分布也是高
爐煤氣利用的直接表現(xiàn)。降低爐頂煤氣溫度，增加
爐內(nèi)化學(xué)能利用，有利于冶強的提高，料速加快，混
合煤氣CO：升高，煤氣利用率提高。在一定冶強
下，煤氣CO與爐頂溫度成正比例關(guān)系，而煤氣利用
率正好相反。
3．1．3 對軟融帶的影響
軟熔帶的形狀和位置強烈地支配著爐內(nèi)氣流分
布和反應(yīng)，軟熔帶與爐內(nèi)熱交換、透氣性、還原性有
密切的關(guān)系，尤其是焦炭氣窗決定著塊狀帶氣流分
布。而爐頂溫度的變化直接決定著軟熔帶的位置，
爐頂溫度高帶來的直接后果就是軟融帶高度上移，
使得煤氣流到達上部快狀帶區(qū)域后的時間縮短，上
部熱交換時間變短，換熱不充分，直接還原區(qū)擴大，
焦比升高，進而導(dǎo)致煤氣的熱利用率下降，甚至造成
爐墻粘結(jié)、結(jié)厚。
3．1．4 對高爐操作的影響
高頂溫會造成爐內(nèi)熱量大量損失，應(yīng)對爐頂溫
度持續(xù)升高的操作是通過減風(fēng)控料速，和調(diào)整布料
批重、角度等來調(diào)劑煤氣分布。但這往往會使高爐
熱制度產(chǎn)生波動，爐溫急劇降低，被迫集中加焦后又
使爐溫上升，料速變慢，爐渣流動性變差，直接對焦
炭負荷和冶煉強度水平產(chǎn)生波動，甚至?xí)T發(fā)爐涼
事故。
3．2 爐頂溫度高對爐頂設(shè)備的影響
3．2．1 對爐頂氣密箱的影響
高爐爐頂氣密箱是無料鐘爐頂?shù)闹黧w設(shè)備，高
頂溫會燒壞爐頂設(shè)備，發(fā)生氣密箱抱死等事故。隨
著爐頂溫度的升高，氣密箱冷卻強度降低，齒輪潤滑
能力下降，加劇軸和齒輪的變形，其運行負荷增加，
導(dǎo)致溜槽不轉(zhuǎn)的產(chǎn)生，縮短爐頂設(shè)備壽命。而溜槽
不轉(zhuǎn)產(chǎn)生后，由于不能上料，高爐往往減風(fēng)控制爐
況，又會使爐頂溫度進一步上升。雖然氣密箱抱死
與其冷卻、潤滑、組裝配合質(zhì)量、磨損變形有關(guān)，但爐
頂溫度突然上升的影響不容忽視。
3．2．2 對上下密封閥的影響
34
上下密封閥工作原理：在料罐排壓后，上密封閥
打開裝料，受料罐停止供料后，該閥關(guān)閉，對料罐進
行封閉，保證高爐高壓操作；料罐均壓后，下密封閥
打開，之后打開料流，爐料經(jīng)下閥箱、氣密箱，由布料
溜槽向爐內(nèi)布料，布料完成后，依次關(guān)閉料流、下密
封閥，密封爐氣。高爐放料正是在上下密的持續(xù)頻
繁的動作中進行的，它是保證高爐高壓操作的前提。
由于閥座密封圈材質(zhì)為硅橡膠，軸頭密封為硅橡膠
0型圈，工作溫度100—350 oC，爐頂溫度波動對上
下密傳動軸軸頭密封和閥座密封影響較大，當頂溫
超過350℃ ，易造成下密燒壞或被煤氣流吹刷損壞
等故障，使料罐的充壓受到影響。
3．3 爐頂溫度高對除塵布袋的影響
干法除塵使用的布袋對環(huán)境溫度要求嚴格，工
作溫度只能在90～250 oC之間。高爐穩(wěn)定順行所產(chǎn)
生的高爐煤氣完全可以滿足干法除塵的溫度要求，
當高爐爐況異常或上料系統(tǒng)發(fā)生故障時，會使干法
除塵人口溫度超標，煤氣進入布袋前溫度達300～
400 oc
， 甚至高達550℃左右，遠遠超出了布袋所能
承受的溫度，還會有部分高溫塵粒附著在布袋上，影
響其透氣性，造成布袋燒損，一般來說煤氣溫度應(yīng)低
于250 oC。另外，布袋破損會造成煤氣含塵量增加，
煤氣質(zhì)量的下降，會引起熱風(fēng)爐渣化，降低其壽命，
同時降低其換熱能力，增加燒爐時間，降低熱風(fēng)溫
度，增加送風(fēng)阻力，進而增加換爐壓力波動幅度。
3．4 爐頂溫度高對高爐指標的影響
爐頂溫度的波動直接影響高爐熱利用程度，進
而影響到高爐焦比和利用系數(shù)，間接影響高爐爐溫
的標準偏差。表3為某高爐無故障爐頂溫度升高情
況下高爐的相關(guān)經(jīng)濟技術(shù)指標。
表3 某廠高爐爐頂溫度對高爐指標的影響
Tab．3 Influence of roof temperature
on indexes in some blast furnace of some plant
4 控制爐頂溫度的措施
降低高爐爐頂溫度首先要分析爐頂溫度高產(chǎn)生
的原因，是故障或爐況不順造成的短期頂溫高；爐外
出鐵不穩(wěn)導(dǎo)致冶煉變慢產(chǎn)生的；計劃冶強不當、爐型
變化，還是煤氣流不適宜造成高爐冶煉過程系統(tǒng)問
題。做好系統(tǒng)分析，排出干擾因素，不斷調(diào)整，避免
爐頂高溫現(xiàn)象的反復(fù)產(chǎn)生。
河北冶金 2013年第4期
4．1 減少設(shè)備故障，杜絕非計劃休風(fēng)
設(shè)備故障無法上料或者無計劃休風(fēng)，會造成爐
頂溫度偏高，應(yīng)加強設(shè)備點檢和維護，減少設(shè)備故障
的頻次和處理時間，降低慢風(fēng)、休風(fēng)時間和頻次，維
持高爐冶煉的正常進程。
4．2 搞好上下部調(diào)劑，穩(wěn)定爐況，減少波動
崩懸料次數(shù)和深料線率是控制爐頂溫度的主要
參考指標，應(yīng)納人工長日常操作考核。高爐要強化
日常調(diào)節(jié)，搞好定量調(diào)劑，減少高爐崩懸料，嚴禁長
期深料線操作；同時要保持爐缸活躍，針對爐缸堆積
現(xiàn)象應(yīng)定期采取加螢石洗爐方式。
保持爐型相對穩(wěn)定，要控制好冷卻強度，防止爐
墻結(jié)厚或渣皮頻繁脫落現(xiàn)象的發(fā)生。針對渣皮不穩(wěn)
導(dǎo)致的頂溫高，冷卻壁損壞嚴重的地方要改用長風(fēng)
口，穩(wěn)定上方的渣皮；針對爐墻結(jié)厚和結(jié)瘤，采取熱
洗或炸瘤方式立即處理；要穩(wěn)定高爐負荷，減少集中
加焦，減少爐溫波動。
4．3 加強爐前出鐵管理。穩(wěn)定爐前出鐵
穩(wěn)定爐前出鐵，出凈渣鐵，減少虧鐵，同時控制
好出鐵節(jié)奏，減少鐵次之間的鐵量波動，減少鐵前憋
風(fēng)，穩(wěn)定鐵罐運行，穩(wěn)定下料速度，給爐內(nèi)穩(wěn)定創(chuàng)造
好外部條件，減少爐外對爐內(nèi)的影響，
4．4 建立上下合理的煤氣流分布
首先要確保初始煤氣流合理，形成中心發(fā)展
“吹透中心”的煤氣流，即爐缸初始煤氣流最大限度
向中心滲透，以有利于提高整個死焦堆的透氣、透液
能力。一般情況下，某部位風(fēng)口面積較正常越大，則
該部位邊緣氣流越強，風(fēng)口越長越能吹透中心。針
對偏料造成的持續(xù)爐頂高溫，應(yīng)適當調(diào)整風(fēng)口布局，
縮短過吹部位的風(fēng)口面積。結(jié)合爐型特點，選擇適
宜的鼓風(fēng)動能、控制風(fēng)口數(shù)量和尺寸。
爐腰和爐身下部的冷卻強度對煤氣流二次分布
有著重要的影響。針對爐腰區(qū)溫度低的問題，首先
要求爐缸區(qū)一次煤氣流分布合理，否則很難從上部
調(diào)劑上實現(xiàn)煤氣流分布的良好效果。
在一次、二次煤氣流分布合理的基礎(chǔ)上，在日常
裝料制度中考慮爐料特點，通過批重、料線、布料矩
陣，甚至中心加焦等手段，結(jié)合煤比、富氧率等消耗，
要求料風(fēng)與實際冶強相匹配，減少因冶煉進程快慢
引起的爐頂溫度波動加大；控制好邊緣和中心氣流
的比例，達到煤氣流的合理分布。
4．5 優(yōu)化煤氣流分布
提高入爐料的速度，增加煤氣熱交換量。在高
爐爐溫偏高時，增加富氧量，提高下料速度，會增加
物料下降的熱當量；降低噴煤量，減少爐腹煤氣發(fā)生
量，可以降低煤氣溫度；通過降低爐溫水平，降低煤
氣初始溫度，降低爐頂溫度。
提高爐頂壓力，使煤氣在高爐中停留時間加長，
降低煤氣流速，提高煤氣利用率；還可以采用爐頂煤
氣壓差發(fā)電技術(shù)(TRT)，降低下料時頂壓波動值，
穩(wěn)定煤氣流，保證高爐順行，提高煤氣利用率。
4．6 減風(fēng)控制或打水降溫
爐頂打水是最直接降低爐頂溫度的措施，減風(fēng)
是有效的操作手段。高爐工長要分析爐頂高溫的原
因，區(qū)分設(shè)備故障、操作調(diào)劑、爐前出鐵以及布料制
度等因素，采取打水、減風(fēng)或休風(fēng)措施。減風(fēng)要果
斷，到位迅速；打水要考慮爐頂溫度降低的熱補償，
減風(fēng)要以風(fēng)口不灌渣和頂溫不超限為準則。加風(fēng)趕
料線時要考慮料速和頂溫適宜為妥。
5 結(jié)語
高爐爐頂溫度是高爐煤氣與爐料熱交換的結(jié)
果，是煤氣利用好壞的直接體現(xiàn)，除故障停止上料造
成的爐頂高溫外，其他頂溫高都與高爐操作直接相
關(guān)聯(lián)。針對爐頂高溫現(xiàn)象，要求在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)
上，必須有針對性的采取措施。短期措施是減風(fēng)，日
常措施是通過布料控制煤氣流；長期對策是調(diào)整好
4個操作制度，穩(wěn)定負荷、穩(wěn)定冶強、穩(wěn)定爐型、活躍
爐缸，把爐頂溫度降下來。高頂溫如果處理不當直
接會導(dǎo)致爐頂設(shè)備故障或引起除塵系統(tǒng)的事故，對
高爐冶煉進程也產(chǎn)生不利影響，容易造成高爐熱制
度不穩(wěn)定，爐溫波動加大，甚至產(chǎn)生頻繁的爐況事
故，進而導(dǎo)致焦比上升和利用系數(shù)下降，降低煤氣利
用率。因此，對爐頂高溫必須給予高度重視，及時處
理，防止短期爐頂高溫演變成長時間持續(xù)的爐頂高
溫，控制好爐頂溫度也是減少能源浪費的直接措施。
參考文獻
[1]魏升明．搞好高爐長期穩(wěn)定高水平生產(chǎn)之我見[J]．煉鐵，2008，
2．27．
35

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