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用中医理论谈对高炉稳定顺行的认识

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-30  作者:宫彦岭,赵 武  浏览次数:618
 
核心提示:摘要:利用中医的整体观、阴阳轮、五行论及气血说,结合高炉运行特征,对高炉的稳定顺行进行了相关性分析,并提出了新认识: 高炉稳定顺行的实质是高温区矿石还原吸热、煤气流物理热、炉体散热和碳氧化放热、鼓风带入物理热的阴阳动态平衡。高炉五大基本操作制度之间存在着相生相克的平衡协调关系,它们紧密关联、互相衔接。炉况诊断要抓住炉温向凉、向热、煤气流分布三大关键,炉况调控要五大操作制度协调联动。 关键词:中医理论; 阴阳平衡; 高炉炉况;顺行
 用中医理论谈对高炉稳定顺行的认识

宫彦岭,赵 武

(河钢集团承钢公司,河北 承德 067002)

摘要:利用中医的整体观、阴阳轮、五行论及气血说,结合高炉运行特征,对高炉的稳定顺行进行了相关性分析,并提出了新认识: 高炉稳定顺行的实质是高温区矿石还原吸热、煤气流物理热、炉体散热和碳氧化放热、鼓风带入物理热的阴阳动态平衡。高炉五大基本操作制度之间存在着相生相克的平衡协调关系,它们紧密关联、互相衔接。炉况诊断要抓住炉温向凉、向热、煤气流分布三大关键,炉况调控要五大操作制度协调联动。

关键词:中医理论; 阴阳平衡; 高炉炉况;顺行

引言

高炉工序成本占据了钢铁全流程成本的 70% 以上,高炉炉况波动会严重影响企业效益,因此高炉的长期稳定顺行一直是钢铁企业关注的焦点。近年来随着信息化、大数据技术的发展应用,高炉炉况的监控和故障诊断力有所提高,但在宏观和系统性层面对高炉运行规律的认识仍然存在不足。当炉况波动时,往往头疼医头,脚痛医脚,达不到预期效果。

高炉操作人员常说: 高炉是个黑箱,有太多说不清楚的问题,给高炉做诊断与古代中医给人诊病类似。可见,高炉炉况诊断、调控的基本思想与中医理论存在某种契合点,高炉炉况诊断与中医存在一定的相关性。本文根据中医理论整体观念和辨证论治的思想,提出了对高炉稳定顺行的一些新认识。

1 中医理论与高炉炉况诊断的相关性分析

1. 1 中医整体观与高炉炉况诊断的相关性

整体和辨证思维方式是中医理论的精华,认为人体各个器官是个有机的整体,各部分之间相互影响、相互关联。中医诊病是先从宏观的角度提出自己的观点,形成概念,然后在辨证的基础上配伍用药。高炉生产系统同样是一个有机的整体,烧结、装 料、冶炼、排渣、出铁、喷煤、送风、炉体冷却、煤气回收等每个工序均不可或缺。当炉况出现波动时,同样也要根据人、机、料、法、环各方面提出自己的认识,然后有针对性地采取措施。中医对疾病的诊断方法是望、闻、问、切。通过观起色、听声息、问症状、摸脉象,从而对人体的健康状况有个整体的了解。

对高炉炉况的了解同样也是通过望、闻、切。望指的是观察渣铁颜色、风口粘渣状态、渣和铁流出时的顺畅程度等; 闻指的是查阅高炉运行历史数据和故障记录,听设备运行的声息; 切指的是测量渣铁温度、炉体温度、鼓风温度、压力、流量,分析炉料化学成分和渣、铁化学成分等。

1. 2 中医阴阳论与高炉炉况诊断的相关性

《黄帝内经》认为,疾病“或生于阴,或生于阳”,与阴阳平衡有关,阴阳失衡,人就会得病。中医诊病要先分辨阴阳,辨别是阴虚、阳虚还是阴阳两虚,是热证、寒证还是湿证。寒、热、湿又细分为虚寒、实寒、表热、里热、上寒、下寒、上热下热、上寒下热、上热下寒、表寒里热、表热里寒,风湿、寒湿、署湿、热湿、痰湿,寒证、热证可相互转换。中医认为,阳胜则热,阴虚则热; 阴胜则寒,阳虚则寒。在辩证施治中,需要区分热证是阳胜导致还是阴虚导致,寒证是阴胜导致还是阳虚导致,胜时要损有余,阴胜治阴,阳胜治阳; 衰时要补不足,阴胜补阳,阳胜补阴,此为“辨性为先,用药而后”。中医讲究药贵对证,不简单地追求所谓的标准性、精确性; 药不对证,量再大也徒劳无功,甚至助长疾病的发展。

高炉稳定顺行同样涉及阴阳平衡问题。阴就是炉内烧结矿的还原吸热反应能力、炉体冷却状态; 阳就是炉内焦炭和喷煤的放热反应能力以及鼓风动能、物理热状态。高炉生产时,烧结矿( 阴的部分)从高炉炉顶装入,在下行的过程中与上升气流( 阳的部分) 不断交汇,烧结矿吸收热量将铁从固态转变为液态,还原出金属铁。高炉生产稳定顺行的实质是高温区矿石还原吸热、煤气流物理热、炉体散热和碳氧化放热、鼓风带入物理热的阴阳动态平衡。高炉炉内各区域均有合理的温度范围,温度稳定,炉况即稳定; 反之,高于正常值或低于正常值都会引起炉况波动。当炉况异常时同样应该遵循辩证施治的原则: 要分辨炉况异常是阴虚、阳虚还是阴阳两虚导致的; 辨别是阴虚还是阳胜引起的热证( 炉热) ,是阳虚还是阴胜导致的寒证( 炉凉) ,还是有害元素累积导致的湿证。对证施策,措施不对证,往往达不到改善炉况的效果。中医阴阳理论在高炉炉况上的具体表现见表 1。

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1. 3 中医五行论与高炉炉况诊断的相关性

中医的另一个理论基础就是中国古代的五行学说。五行学说认为,金、木、水、火、土五种事物之间存在着相生相克的关系,金生水、木生火、水生木、火 生土、土生金; 金克土、木克土、水克火、火克金、土克水[4]。中医根据人体各脏器的运行规律定义金为肺、大肠,木为肝、胆,水为肾、膀胱,火为心、小肠,土为脾、胃,称之为人体五行。中医认为人体五行之间在相生相克运动中维持着协调和平衡的关系,平衡失调就会导致各种疾病,诊病的原则是先辨别人体五行的阴阳虚实,虚则补其母,实则泄其子,不头疼医头,脚痛医脚。

高炉五大基本操作制度直接影响高炉的稳定顺行,分别为炉缸热制度、装料制度、冷却制度、送风制度、造渣( 配料) 制度。根据五项制度的基本特性,也可以把它们归纳为金、木、水、火、土五种形态。金为炉缸热制度、木为装料制度、水为冷却制度、火为送风制度、土为造渣( 配料) 制度,本文称之为高炉五行。

高炉五种基本操作制度之间同样存在着相生相克的平衡协调关系,它们紧密关联、互相衔接,构成了高炉稳定、高产、低耗、优质、长寿的必要和充分条件。任何一个环节的缺失,都会对高炉炉况产生影响,正确认识五种基本操作制度之间相生相克的关系,辨别清楚高炉五行的阴阳虚实,调整相关制度,高炉才能稳定顺行。当然在高炉实际操控中,五种基本操作制度之间的内在关系要比描述的复杂得多,但不外相生相克两种方式。高炉五行的属性定义及相互关系见图 1 及表 2。

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1. 4 中医气血学说与高炉炉况诊断的相关性

中医认为气是构成人体和推动人体生命活动的最基本元素,气为血帅,血为气母,气行血行,气滞血瘀。因此,从古至今治病都注重先治气,强调气和人安,气滞则病,气散则亡。古代名医张景岳说,“行气不识气,治病无根据”。由此可见,气在中医里的重要性。

气在高炉生产中同样非常重要,这个气就是煤气流。每个高炉均有自己合理的煤气平衡数量和气流分布,炉内煤气压力、气流分布脱离正常状态均直接造成高炉炉况异常[1]。如中心气流不足而边沿气流过分发展,则会导致炉缸中心堆积,炉墙受损; 反之,边沿气流太弱,则可能导致炉墙结厚。如果沿圆周方向各层的温度中某一点或几点偏离正常值,表明沿圆周方向气流分布不均,同样也会导致炉墙受损或结厚[1]。另外,软熔带的状态、高度和形状分布也直接影响高炉的透气性,软熔带透气性好可增加风量和喷煤量保证高炉稳产高产,透气性不好则会导致高炉出现“气血不通”的异常症状[1]

中医调理气血的原则是: 一调脾胃,二养肝血,三食药膳,四远寒邪。对于合理分布高炉煤气流也应遵循同样的理念: 一是调整装料送风制度( 调脾胃) 。通过优化布料方式,使软熔带保持合理形状,进而调整煤气流的分布,此为上部调剂; 通过调整风口进风面积等措施调整煤气流的分布,此为下部调剂,两者可相结合; 二是保持炉缸热制度稳定( 养肝血) 。防止因炉温波动,而使软熔带不稳,造成炉墙粘结或渣皮脱落进入炉缸,导致炉缸温度波动,从而影响煤气流分布[2]; 三是在设备允许条件下尽可能 采用高顶压和高风温以及采用富氧和中心加焦等操 作活跃炉缸[2]( 食药膳) ; 四是保证原燃料条件,改善料柱透气性,以及定期排碱避免钾钠锌有害元素的侵害( 远寒邪) 。

2 结合中医理论对高炉稳定顺行的再认识

2. 1 居安思危,未病先治

首先,要居安思危,未病先防。中医特别强调预防为主,《素问》说: “圣人不治已病治未病,不治已乱治未乱”、“正气内存,邪不可干”,所以提高体质,使正气充盛是抗病的关键。对于高炉稳定顺行,必须加强管理,苦练操作基本功,要保证每一环节的设备及工艺稳定,做到任一环节的管理不或缺,任一炉况波动的征兆不放过。只有完善的人、机、料、法、环管理系统的有利支撑,才能保证炉况稳定。

第二,要防止外部病邪的侵害,“虚邪贼风,避之有时”。中医理论认为,人体健康受外部环境的影响,导致疾病的原因各种各样,其中包括风、寒、火、暑、湿、燥六种外感邪气[4],即是所谓的六淫。高炉生产同样要避免各种外界不利因素的影响,特别要防止设备故障、停电休风、原燃料质量波动、原料带入钾钠锌等有害元素的侵害。

第三,既要预防为主,还要既病防变。疾病都有一个由表及里,一步步发展的过程。有了疾病反应就要抓紧时机,早诊断、早治疗,防止病变发展转移。对于高炉炉况,可能一开始只是炉温波动、炉况难行,然后就是悬料、崩料,控制不良发展到炉缸冻结,最后积重难返以至停炉、扒炉。高炉炉况异常都是有征兆的,贵在早期发现,并采取恰当的补救措施。

2. 2 炉况诊断要抓住炉温向凉、向热、煤气流分布三大关键

从中医阴阳论、气血说与高炉炉况诊断相关性分析可以看出,高炉炉温向凉、向热、煤气流分布异常同人体寒、热阴阳失衡、气血虚弱导致生病一样是高炉炉况波动的重要标志。对于高炉操作者,一要密切关注炉温,包括炉芯温度、炉顶温度、炉缸壁面温度、渣铁温度等温度参数波动是否超过允许范围,以此判断炉况发展趋势,把故障消灭在萌芽状态; 二要密切关注炉顶煤气温度、压力、流量参数波动是否超过允许范围,保持煤气流合理分布,树立中心气流适度开放的操作理念,激活中间,带动边沿,加快中心死料柱的置换,中医称之为舒筋活血。

2. 3 标本兼治,对证下药

中医的治疗原则是在整体观念、辩证论治前提下,治病求本,扶正去邪[4]。治病求本就是找出疾病的根本原因,并对其进行治疗,“急则治其标,缓则治其本”,若标本并重,则标本兼治。例如发生炉凉现象,如不及时采取措施治理,可能导致悬料、坐料,当大量冷料进入炉缸则转变为炉大凉,有酿成大事故的危险。在这种情况下,应“先治其标”。尽快采取加焦等措施提高炉温,稳住阵脚。同时要积极查找产生炉凉问题的根本原因,打通高炉内部的微循环,保证高炉“不痛”且“通”。

2. 4 虚实补泻有度

中医五行论的治病原则之一是“实则泻之,虚则补之”[5]。泻多少,补多少必须把握好度,泻多了、补过了就会出现新的健康问题。高炉炉况调控同样要把握好配料、装料、炉缸热、送风、炉体冷却五大操作制度的度。高炉的阴阳平衡关系是在一定条件和量值范围内实现的,快了慢了、多了少了、高了低了,都不合适; 适可而止、恰到好处,才合适。如推行强化冶炼,不能一味追求提高煤比、富氧率。煤比增加,将增加焦炭负荷,焦炭层厚度减薄,恶化料柱透气性,严重时导致炉缸堆积; 富氧率提高,边沿煤气流增强,中心煤气流减弱,局部阳胜发热,炉况波动[2]。因此,在一定原燃料条件和炉型前提下,煤比 和富氧率均有一合理的限度,超过了就会导致阴阳失衡,炉况失常。要从局部和总体阴阳平衡、五大操作制度相互影响综合考虑,通过科学的定量分析计算,准确把握好补泻的度。

2. 5 因时、因地、因人制宜

中医调理人体阴阳平衡,因时、因地、因人制宜也是一个重要的治疗原则[4]。《素问》“一病而治不同”,因为时有春夏秋冬,地有东南西北,人有男女老幼,高炉操控亦如此。高炉所在地域不同、环境温度、湿度不同,同一容积高炉高度和直径的比例不同,设备装备水平不同,冶炼矿种不同,运行时间长短不同等等,如果都实行同一种操作制度,常常达不到预期目的。因此,高炉的配料制度、装料制度、炉缸热制度、送风制度、冷却制度都要根据实际情况作出调整和改变。

3 结论与展望

( 1) 中医理论的整体观、阴阳论、气血说、五行论等与高炉炉况诊断具有相关性。本文结合高炉运行特性,对高炉的阴阳、气血和五行进行了简单定义,揭示了高炉稳定顺行的实质,指出了关注高炉炉况应该重点关注什么,炉况顺行需要什么,如何调理高炉阴阳平衡的关系,从宏观角度提出了解决问题的思路,对树立正确的高炉操作理念具有指导作用。

( 2) 用中医的哲学思想解释了高炉生产的现代科学问题,阐述了高炉炉况稳定顺行的一些新认识,运用中医这一独特的思维方式,可更好地理解高炉的运行规律,但定量分析不足,高炉五行的五大操作制度之间具体如何相互影响和制约,需要在生产实 践中进一步体会和探讨。

( 3) 本文提供的仅仅是一种新的思维方式,而且需要结合具体情况加以运用。期望在中医哲学思想指导下,构建系统理论体系,再结合定量方法,可以提供一个高炉炉况长期稳定顺行的可操作性的解决方案。

参考文献

[1]翁宇庆,杜鹤桂,王莜留. 中国冶金百科全书·钢铁冶金[M]. 北京: 中国冶金出版社,1992.

[2]丁晖,钱超,李如林. 马钢 4 000 m3高炉长期稳定顺行实践[J].炼铁,2009,( 6) : 1 ~ 5.

[3]张伟,王再义,张立国. 高炉中碱金属和锌的循环及危害控制[J]. 鞍钢技术,2016,( 6) : 9 ~ 14

[4]于学彬. 传统中医理论与现代企业管理[J]. 烟台师范学院学报,1997,( 2) : 92 ~ 96.

[5]牛雄,荆锋,王志锋. 中医理论把脉城市交通[J]. 城市发展研究,2014,( 12) : 59 ~ 64.

[6]曲飞. 高炉炉况智能诊断与预报方法研究[D]. 长沙: 中南大学,2007: 9 ~ 18.

 
 
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