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                                    沖天爐底焦操作的一些技巧

                                    摘要:本文根據工作經驗介紹了沖天爐底焦的一些操作技巧。

                                      沖天爐內的焦炭分為爐缸內的焦炭、底焦、層焦三部分。正常熔化期間,爐缸內的焦炭不燃燒,層焦由于缺氧和未達到燃燒溫度也無法燃燒。爐內燃燒的焦炭只有底焦,底焦燃燒是金屬爐料熔化、鐵液過熱最根本的熱能來源,底焦的燃燒狀態直接決定沖天爐的熔化率、鐵液溫度等。底焦操作屬于沖天爐操作的關鍵技術,只要正確調控底焦高度,爐況一般不會出現大問題。本文結合工作經驗,圍繞底焦調控的操作技巧介紹了沖天爐的有關操作問題,希望能起到拋磚引玉作用。

                                    1.底焦操作的理論基礎

                                      沖天爐網格圖(如下圖)反映了風量、鐵焦比、鐵液溫度、熔化率四者之間的復雜關系,沖天爐網格圖是指導底焦操作的理論基礎。通過網格圖可以看出,在鐵焦比一定的條件下,增大風量可以提高沖天爐的熔化率;在風量一定的條件下,增大焦耗則沖天爐的熔化率下降、鐵液溫度提高。如果用最簡明的語言表述網格圖所反映的沖天爐熔化規律,可以說鐵液溫度是底焦高度的標尺,而熔化率不僅是風量的標尺,而且與底焦高度有關。

                                      除了鐵焦比、風量影響底焦高度外,爐襯侵蝕引起的爐膛擴大也直接影響底焦高度。僅僅穩定鐵焦比、穩定風量并不能達到穩定底焦高度的目的,穩定底焦高度還需要考慮爐襯侵蝕因素。由于底焦高度不僅與鐵焦比、風量有關,而且與爐襯侵蝕有關,同時由于底焦高度無法直接觀測,因此底焦高度屬于沖天爐操作中最難控制的作業參數。

                                      底焦高度即爐內燃燒著的焦炭的高度,也就是第一排風口中線與底焦頂面之間的鉛垂高度。沖天爐的底焦高度無法直接觀測,只能通過熔化率、鐵液溫度、爐渣溫度進行綜合分析判斷。在風量一定的情況下,如果鐵液溫度偏低、爐渣粘度增大,同時沖天爐的熔化率有所增加,則說明底焦高度偏低,需要及時增焦提高底焦高度;如果鐵液溫度偏高、同時沖天爐的熔化率有所降低,則說明底焦高度偏高、需要及時增風或者減焦適當降低底焦高度。 

                                    沖天爐的網格圖 

                                      由于爐渣熔點大大高于鐵液熔點,爐渣溫度明顯影響爐渣粘度,因此爐渣粘度更靈敏地反映了底焦高度的變化。如果熔劑加入量未變、風量未變,而爐渣粘度明顯增高,則說明底焦高度已經降低,需要及時增加層焦、補充底焦;如果熔劑加入量未變、風量未變,而爐渣粘度明顯降低,則說明底焦高度已經增高,需要及時減少層焦、調低底焦高度。總之,爐渣粘度的微小變化,靈敏地指示了底焦高度的變化,細心觀測爐渣粘度可以判斷底焦高度。

                                    2.底焦高度調控的風焦配合技巧

                                      風量增減、鐵焦比增減是控制沖天爐底焦高度的兩種基本手段。穩定底焦高度必須首先穩定鐵焦比、保證鐵焦平衡,同時需要穩定保持沖天爐的鼓風量、保證風焦平衡。鐵焦失衡會引起底焦高度的變化,風焦失衡會引起底焦高度的迅速變化。

                                    底焦高度可以通過風量調控,如果底焦偏高,增加風量可以使底焦高度迅速降低;如果底焦偏低,減少風量可以使底焦逐步提高。通過風量增減可以迅速改變底焦高度,收到立竿見影的效果。由于爐料從加料口到達熔化區一般需要30~50min時間,因此通過鐵焦比調控底焦高度需要一定時間。

                                      如果沖天爐的風量合適,層焦量過大引起了底焦高度增加,應該首先適當減少層焦用量,同時臨時適當增大風量,控制底焦高度繼續增高,增風期間沖天爐的熔化率會有所增加。增風 30~50min后、當減少層焦的爐料到達熔化區時,必須及時減少風量、恢復沖天爐的原來風量。

                                      如果風量合適,層焦量過小引起了底焦高度降低,應該立即減風增焦,通過減風防止底焦高度的進一步降低,減風增焦后 30~50min、當增加了層焦的爐料到達熔化區時,及時增加風量、恢復沖天爐的原來風量。

                                      如果層焦量合適,風量偏小引起底焦高度增加,應該立即增加風量;如果風量偏大引起底焦高度下降,應該立即減風、防止底焦高度的進一步降低,同時立即補加一批接力焦,加接力焦后 30~50min、當接力焦到達熔化區時,及時增大沖天爐的風量。

                                    3.沖天爐增風的操作規則

                                      增加風量可以迅速提高沖天爐的熔化率,在實踐中我們經常發現,增風往往導致爐況紊亂甚至沖天爐事故。筆者在長期實踐中摸索出了增風提高沖天爐化率的操作規則:增風前30~50min左右,預先增加爐料中的層焦量,當增加了層焦量的爐料到達底焦頂面時,再增加風量、提高沖天爐的熔化率。此操作方法的理論依據為:增風必定增加焦炭消耗、增加底焦高度。增風前先增焦,可以避免增風引起的底焦高度下降,穩定和提高底焦高度。

                                      目前一些鑄造廠在急需大量鐵液時,忽視了先增焦、后增風的操作規則,增風操作手法粗糙。增加層焦后未等到增加的焦炭到達熔化區便開始增風,甚至在不增加層焦的情況便任意增風,導致沖天爐底焦高度、鐵液溫度大幅度降低,甚至沖天爐故障。如果違背沖天爐增風的操作規則倉促增風,出故障后恢復爐況到正常狀態一般需要很長時間,期間不僅未提高鐵液產量,而且減少了沖天爐的鐵液產量。

                                    4.風焦遞增作業法

                                      風焦遞增作業法即層焦與風量逐步增加的作業方法,該作業法適合于普通沖天爐使用。普通沖天爐存在爐膛侵蝕、爐膛逐步擴大,需要逐步增加風量,以保證一定的鼓風強度、鐵液溫度;同時爐膛擴大直接導致底焦高度下降,因此普通沖天爐需要根據爐膛侵蝕逐步增加風量、需要使用接力焦。沖天爐增風與加接力焦均容易引起底焦高度的波動,導致爐況紊亂。改用風焦遞增作業法可以最大限度減少底焦波動,穩定沖天爐的爐況。該作業法的具體作法為:在層鐵量不變的情況下,根據爐膛侵蝕速度,每批爐料中的焦炭均稍微多于上一批,層焦量一直按一定數值逐步增加;同時逐步增加風量。如果普通沖天爐按風焦遞增作業法操作,可以基本取消接力焦,最大限度穩定底焦高度。

                                      普通沖天爐采用風焦遞增作業法,需要根據爐襯侵蝕規律、經過一段時間的逐步摸索。目前一些鑄造廠習慣于用接力焦調整底焦高度,一些鑄造廠甚至規定每10批爐料加1次接力焦。接力焦不僅會引起底焦高度的較大波動,而且容易引起燃料浪費。應該逐步認識到:接力焦屬于補償爐襯侵蝕、提高沖天爐底焦高度的一種不得已手段,應該盡量減少接力焦的使用。水冷長爐齡沖天爐不存在爐膛侵蝕擴大問題,一般不應該使用接力焦。但目前一些水冷爐沿用普通爐的操作習慣,仍然大量使用接力焦。如果某沖天爐確實需要每10批爐料加1次接力焦,則說明該沖天爐的層焦量偏少,應該將接力焦量分攤入層焦、增大層焦量,取消接力焦。

                                    5.計劃停風的底焦操作技巧

                                      目前一些沖天爐計劃停風前,不考慮停風期間的底焦損耗問題,未采取相應的底焦高度調控措施直接停風,沖天爐恢復送風后很長一段時內,不僅熔化率低、而且鐵液溫度低,嚴重地影響了正常生產。

                                      為了使沖天爐恢復送風后迅速恢復正常狀態,必須根據停風時間的長短,停風前在爐內額外加入一定量的焦炭,以補償停風期間底焦高度的損耗,保證停風期間底焦高度不降低。具體作法為:計劃停風前跟隨爐料預先在爐內額外添加一定量焦炭并繼續送風熔化30~40min,當額外添加的焦炭達底焦頂面時停風。如果實際停風時間超過了預計時間,應該在預計停風時間到達時首先恢復送風,然后在底焦頂面再次添加適量焦炭、再停風。

                                      按照上述停風技巧操作,不僅可以時刻保證沖天爐的底焦高度,時刻保持良好爐況,而且可以大幅度延長停風時間。有關鑄造廠應該逐步改革目前沖天爐停風的粗糙操作手法,推行新的停風操作方法,提高沖天爐操作的技術水平。

                                    6.有關底焦傳統操作規程的兩項改革

                                      目前幾乎所有的沖天爐操作規程均規定:測定底焦高度后,首先在底焦頂面加2~3批層料量的石灰石,然后按配料單逐層加料至料面與加料口平齊,悶爐30~40min后開風熔化。上述傳統作業規則有兩項需要改革,其一為在底焦頂面添加熔劑(石灰石),其二為裝滿料后悶爐30~40min。

                                      傳統工藝規則之所以規定在底焦頂面加石灰石,其目的在于用堿性熔劑中和底焦中的酸性灰分、促使底焦表面的爐渣層脫離焦炭表面,增加底焦與空氣的接觸幾率、改善底焦的燃燒條件,迅速提高爐溫。但是由于沖天爐熔化初期,焦炭、爐渣、鐵液、爐膛各處的溫度均不高,同時由于爐渣的熔點一般高于鐵液的熔點,如果加入石灰石促使底焦中的爐渣向下流動,爐渣很容易凝結在爐缸中,阻塞鐵液的下行通道,造成鐵液灌入風口的事故;如果爐渣凝結在過橋中,很可能造成過橋阻塞事故。

                                      目前北方的一些鑄造廠已經取消了底焦頂面的熔劑(石灰石),不僅不在底焦頂面加熔劑,而且在首先的兩批爐料中也不加熔劑,大幅度推遲了爐渣下行的時間,可以確保熔化初期爐渣不在爐缸、過橋中凝結,可以有效防止鐵液灌風口、爐渣阻塞過橋的事故。

                                      沖天爐裝滿爐料后開風熔化前,打開風口窺視蓋,使爐料預熱的過程稱為悶爐。傳統操作工藝認為悶爐可以使金屬爐料充分預熱,提高頭茬鐵液的溫度。目前大量的熔化實踐證明,是否悶爐、悶爐時間的長短與頭茬鐵液的溫度并不存在必然關系。因此雖然絕大多數操作規程仍要求悶爐,但許多沖天爐實際已經取消了悶爐,加滿爐料后直接送風熔化,提高了鑄造廠的勞動生產率。

                                      兩物體間熱交換的基本規律為:兩者的溫差越大,熱交換的動力越大、交換的熱量越大。悶爐階段焦炭處于低溫燃燒狀態,所產生爐氣的溫度不高,爐氣與金屬爐料之間的對流換熱動力不大,并不利于金屬爐料從爐氣中獲得熱量。同時,由于金屬爐料屬于熱的優良導體,認為悶爐延長了爐料預熱的時間、有利于提高爐料心部溫度的觀點也缺乏科學依據。總而言之,認為悶爐有利于爐料預熱、提高頭茬鐵液溫度的觀點不符合熱工學的基本原理。悶爐目前已經不屬于沖天爐熔化操作的必要程序,鑄造廠應該根據各自的爐料現狀、操作習慣及時修正有關操作規程。

                                    7.雨雪天的底焦控制

                                      目前所有的配料設備均不具備根據水分含量調整層焦量的功能,雨雪天焦炭水分增加,往往導致層焦不足、底焦高度下降、很容易導致熔化故障。因此必須特別注意雨雪天、潮濕季節的沖天爐底焦控制問題。

                                      實驗表明,焦炭浸透水表面風干后質量增加15~20%,最大可增加25%。沖天爐所使用的焦炭必須預先進行水分測試,根據水分含量及時調整稱量設備的層焦定值。為了控制好雨雪天、潮濕季節的底焦高度,必須堅強雨雪天的焦炭水分測試,根據焦炭水分及時調整層焦定值。當雨雪天爐溫持續走低時,應該首先想到焦炭水分問題,提高層焦定值、盡快恢復底焦高度。

                                    目前一些鑄造廠露天存放焦炭,焦炭水分含量波動很大,雨雪天、潮濕季節很容易使沖天爐層焦不足、底焦高度不足,頻繁引起沖天爐故障,應該引起高度注意并應逐步改進。

                                      本文以底焦調控為核心說明了風焦配合、先焦后風等沖天爐操作技巧。雖然底焦操作屬于沖天爐最關鍵的操作技術,但要掌控好沖天爐、成為沖天爐操作的行家里手,還需要注意其它方面的操作問題。作者根據多年工作經驗歸納了沖天爐操作的一些要點、編寫為以下歌訣,供從事沖天爐操作的同仁們參考:

                                    理順思路把好關,開好爐子也簡單:

                                    儀表風機加料機,維修完好心方安。

                                    精選爐料除泥砂, 堆放焦炭忌露天。

                                    爐料必須破斷小,杜絕棚料需事先。

                                    風口過橋精心修,烘干烘透防麻煩。

                                    全部爐料需過秤,稱量設備常校驗。

                                    料面穩定風自穩,克服吊料壞習慣。

                                    手腳麻利多思考,勤看四口[1]有主見。

                                    熔速[2]不足增風量,溫度[3]偏低快增炭。

                                    熔速溫度風和焦,相互依存互牽連。

                                    風足焦滿爐況順,底焦高度最關鍵。

                                    缺焦少風爐溫低,爐渣粘度首先變。

                                    增風操作戒急躁,增焦之后掐時間。

                                    熔化中間遇停風,預補底焦顯手段。

                                    打爐需要早準備,搶焦同時保安全。

                                    虛心好學多看書,成為把式并不難。

                                    [1]四口:指可以觀察判斷爐內狀態的風口、加料口、出鐵口、出渣口等。

                                    [2]熔速:指熔化速度即熔化率。

                                    [3]溫度:指爐渣溫度與鐵液溫度,尤其需要注意爐渣的溫度與粘度。

                                     


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