基本介紹
- 中文名：高爐壽命
- 外文名：life of blast furnace
- 解釋：高爐工作年限及工作質量
- 拼音：gaolushouming
高爐長壽含義,高爐工作原理,冶煉過程,延長壽命措施,高爐後續維護,
高爐長壽含義
從長遠觀點看高爐長壽應當是鋼鐵工業走向可持續發展的一項重要措施，以減少資源和能源消耗、減輕地球環境負荷為目標。在這一點上容易取得共識，而對達到什麼程度的高爐才能算長壽，鋼鐵界的認識並不一致。高爐長壽是為鋼鐵工業走向可持續發展服務的。
高爐
高爐高爐長壽應包含以下目標：
（1）高爐一代壽命（不中修）在20年以上；
（2）高爐的一代爐齡是在高效率生產的狀態下度過的，一代壽命內平均容積利用係數在2.0t/（
·d）以上，一代壽命單位爐容產鐵量在15000t/以上；
（3）高爐大修的工期縮短到鋼鐵聯合企業可以承受的範圍之內，例如兩個月之內，大修後在短期內生產達到正常水平。
高爐長壽技術的核心是高爐一代構建一個合理操作爐型的永久性爐襯，使高爐一代壽命達到上述目標。如能達到上述目標，高爐座數可以最少，能源消耗可能最低，運行效率可能最高。我國高爐現在的長壽水平與上述目標差距很大。國際上煉鐵高爐壽命也未達到上述目標。
高爐工作原理
高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位於爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出，經除塵後，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產品是生鐵，還有副產高爐渣和高爐煤氣。
冶煉過程
高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，並使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。礦石料在下降過程中逐步被還原、熔化成鐵和渣，聚集在爐缸中，定期從鐵口、渣口放出。
鼓風機送出的冷空氣在熱風爐加熱到800～1350℃以後，經風口連續而穩定地進入爐缸，熱風使風口前的焦炭燃燒，產生2000℃以上的熾熱還原性煤氣。上升的高溫煤氣流加熱鐵礦石和熔劑，使成為液態；並使鐵礦石完成一系列物理化學變化，煤氣流則逐漸冷卻。下降料柱與上升煤氣流之間進行劇烈的傳熱、傳質和傳動量的過程。
延長壽命措施
常見的延長高爐壽命的措施如下：
1、採用礬鈦礦護爐；
2、限制冶煉強度；
3、加強鐵口維護和渣鐵處理；
4、強化爐缸冷卻等。
常規的保護措施對高爐爐缸的維護是有效的，但存在較大弊端。新的高爐上、下部制度最佳化，不用消耗高成本的物料，不增加煉鐵成本。下部最佳化制度指，適當縮小風口面積提高風量，在爐況不佳時（風壓、透氣指數高）可通過適當降低富氧率的代價來維持合理風量，以獲得強勁的鼓風動能、充足且穩定的中心煤氣流和爐缸工作均勻活躍的目的。也可安裝新的大汽機，提高對鼓風動能作用的認識，提高料柱的透液性和透氣性，減輕鐵水環流對爐缸側壁的沖涮程度。上部最佳化制度指改進裝料制度，推介大角度、大角差的上部制度。裝料時候，α角儘可能選用上限值，Δα要大於3.5°。以達到發展中心氣流，抑制邊緣氣流的目的。
高爐後續維護
一、原燃料質量管控
隨著高爐的大型化，對原燃料質量的要求也逐步提高，尤其是焦炭的質量。現階段鋼鐵市場整體效益不好，加大消化劣質礦種的比例成為降低鐵水成本的關鍵，如果說單純實行“精料”方針比較難以實現，也不現實，但是一些基本的共識還必須堅持。就原料而言，品位低一些會導致高爐渣量的增加，最直接的反應是燃料比的增加和料柱透氣性的變差，這些變化只要保持在一定的範圍，高爐操作通過制度的調整可以緩解高爐壓差的升高幅度，進而保證順行，但是礦石的還原性、高溫冶金性能不能降，如果還原性差、軟熔溫度低、區間寬，這不僅影響燃料比的高低，最主要是直接影響爐內氣流和爐內熱量的分布，嚴重會出現爐況失常，高爐表現為長時間的三低兩高（低負荷、低爐溫、低煤氣利用率和矽高、硫高）。
高爐
高爐二、有害元素的控制
有害元素的控制是煉鐵操作者長期以來堅持的原則，但是關於部分元素對爐缸壽命的影回響該重新進行認識，主要是鹼金屬和Zn。過去認為鹼金屬和zn富集是爐身上部結厚結瘤的罪魁禍首，但近年來一些專家提出這兩者也是破壞爐缸耐材結構，縮短爐缸壽命的因素。
三、爐缸工作狀態的監護
目前新建的大中型高爐在爐缸狀態監護方面做得較好，一方面是在爐缸圓周和爐底安裝熱電偶，對耐材的不同部位進行溫度監測；另一方面是通過對冷卻水溫差進行測量，計算冷板的熱流強度。這兩方面的監測，目的是衡量爐缸熱負荷是否穩定、可控。但在實際的監測過程中，要結合著來分析，如果碳磚本身的導熱係數較高，內外層熱電偶溫度升高，溫差較小，但水溫差計算熱流強度可能較高；相反如果碳磚導熱係數較低，熱電偶溫度升高，雖然溫差較大，但水溫差計算的熱流強度可能較低。因此，在實際生產中應該結合著判斷爐缸的熱狀態，但是，一旦出現突高，無論是熱電偶，還是水溫差都應該引起高度重視。
四、高爐操作的最佳化
高爐操作包括高爐內部操作和爐外操作，對高爐的壽命影響較大，尤其是針對外界變化的調劑，一方面是影響上部冷板的破損程度，另一方面是影響爐缸磚襯的侵蝕程度。80、90年代原燃料的質量不好，高爐順行度差，因此高爐內部操作上有意發展邊緣氣流，爐況順行度明顯改善，但是爐腹、爐腰冷板損壞嚴重，甚至爐皮開裂，影響高爐壽命。21世紀隨著高爐的大型化，爐料、焦炭質量明顯改善，高爐的順行關過了，高爐內部操作上也逐步形成“發展中心、兼顧邊緣”的原則，在爐況順行度提高的同時，冷板使用壽命也明顯延長，加上爐腹、爐腰銅冷板的使用，爐腹、爐腰的長壽基本解決。高爐內部操作上另一個重要的任務是保持合理的爐缸熱量，即保證合理的渣鐵溫度，研究表明，液態渣鐵在爐缸內必須達到一定的溫度，才能滿足正常穿透死焦層的需要，具體的溫度控制還要根據鐵種和渣相來定，當溫度較低時，渣鐵流動性差，不能及時穿透死焦層進入爐缸，一方面是不能及時排淨渣鐵，導致爐缸負擔增加；另一方面是影響死焦層的更替，進而影響爐缸活躍度，一旦採取改善措施，必然會導致鐵水對爐缸側壁的沖刷加劇和熱應力的增加，進而影響磚襯的強度和壽命。
五、護爐操作
護爐操作是在爐缸發生局部嚴重侵蝕，熱流強度嚴重超標時採取的應急補救措施，是在安全生產的前提下，延長高爐運行的有效手段。主要措施有：控制冶強、加鈦礦護爐、提高冷卻強度、調整風口參數或堵風口、爐缸打漿、風口餵線以及鐵口炮泥加Ti粉等。護爐操作嚴格上講應該分兩個階段和兩個種類，兩個階段即消除期和緩解期，兩個種類即爐底護爐和爐缸壁護爐。
六、應急預案制定
應急預案制定是針對護爐操作而進行的補充，是護爐失效後確保人員安全的關鍵。應急預案的制定包括事故發生後高爐操作制度和人員撤離方案的制定，其制定原則是一方面必須保證高爐工作者的人身安全；另一方面儘量將損失降至最低。長鋼8高爐上代爐齡在應急預案方面較為完善，後續高爐可以借鑑。
