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用中醫理論談對高爐穩定順行的認識

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-09-30  作者:宮彥嶺,趙 武  瀏覽次數:984
 
核心提示:摘要:利用中醫的整體觀、陰陽輪、五行論及氣血說,結合高爐運行特征,對高爐的穩定順行進行了相關性分析,并提出了新認識: 高爐穩定順行的實質是高溫區礦石還原吸熱、煤氣流物理熱、爐體散熱和碳氧化放熱、鼓風帶入物理熱的陰陽動態平衡。高爐五大基本操作制度之間存在著相生相克的平衡協調關系,它們緊密關聯、互相銜接。爐況診斷要抓住爐溫向涼、向熱、煤氣流分布三大關鍵,爐況調控要五大操作制度協調聯動。 關鍵詞:中醫理論; 陰陽平衡; 高爐爐況;順行
 用中醫理論談對高爐穩定順行的認識

宮彥嶺,趙 武

(河鋼集團承鋼公司,河北 承德 067002)

摘要:利用中醫的整體觀、陰陽輪、五行論及氣血說,結合高爐運行特征,對高爐的穩定順行進行了相關性分析,并提出了新認識: 高爐穩定順行的實質是高溫區礦石還原吸熱、煤氣流物理熱、爐體散熱和碳氧化放熱、鼓風帶入物理熱的陰陽動態平衡。高爐五大基本操作制度之間存在著相生相克的平衡協調關系,它們緊密關聯、互相銜接。爐況診斷要抓住爐溫向涼、向熱、煤氣流分布三大關鍵,爐況調控要五大操作制度協調聯動。

關鍵詞:中醫理論; 陰陽平衡; 高爐爐況;順行

引言

高爐工序成本占據了鋼鐵全流程成本的 70% 以上,高爐爐況波動會嚴重影響企業效益,因此高爐的長期穩定順行一直是鋼鐵企業關注的焦點。近年來隨著信息化、大數據技術的發展應用,高爐爐況的監控和故障診斷力有所提高,但在宏觀和系統性層面對高爐運行規律的認識仍然存在不足。當爐況波動時,往往頭疼醫頭,腳痛醫腳,達不到預期效果。

高爐操作人員常說: 高爐是個黑箱,有太多說不清楚的問題,給高爐做診斷與古代中醫給人診病類似。可見,高爐爐況診斷、調控的基本思想與中醫理論存在某種契合點,高爐爐況診斷與中醫存在一定的相關性。本文根據中醫理論整體觀念和辨證論治的思想,提出了對高爐穩定順行的一些新認識。

1 中醫理論與高爐爐況診斷的相關性分析

1. 1 中醫整體觀與高爐爐況診斷的相關性

整體和辨證思維方式是中醫理論的精華,認為人體各個器官是個有機的整體,各部分之間相互影響、相互關聯。中醫診病是先從宏觀的角度提出自己的觀點,形成概念,然后在辨證的基礎上配伍用藥。高爐生產系統同樣是一個有機的整體,燒結、裝 料、冶煉、排渣、出鐵、噴煤、送風、爐體冷卻、煤氣回收等每個工序均不可或缺。當爐況出現波動時,同樣也要根據人、機、料、法、環各方面提出自己的認識,然后有針對性地采取措施。中醫對疾病的診斷方法是望、聞、問、切。通過觀起色、聽聲息、問癥狀、摸脈象,從而對人體的健康狀況有個整體的了解。

對高爐爐況的了解同樣也是通過望、聞、切。望指的是觀察渣鐵顏色、風口粘渣狀態、渣和鐵流出時的順暢程度等; 聞指的是查閱高爐運行歷史數據和故障記錄,聽設備運行的聲息; 切指的是測量渣鐵溫度、爐體溫度、鼓風溫度、壓力、流量,分析爐料化學成分和渣、鐵化學成分等。

1. 2 中醫陰陽論與高爐爐況診斷的相關性

《黃帝內經》認為,疾病“或生于陰,或生于陽”,與陰陽平衡有關,陰陽失衡,人就會得病。中醫診病要先分辨陰陽,辨別是陰虛、陽虛還是陰陽兩虛,是熱證、寒證還是濕證。寒、熱、濕又細分為虛寒、實寒、表熱、里熱、上寒、下寒、上熱下熱、上寒下熱、上熱下寒、表寒里熱、表熱里寒,風濕、寒濕、署濕、熱濕、痰濕,寒證、熱證可相互轉換。中醫認為,陽勝則熱,陰虛則熱; 陰勝則寒,陽虛則寒。在辯證施治中,需要區分熱證是陽勝導致還是陰虛導致,寒證是陰勝導致還是陽虛導致,勝時要損有余,陰勝治陰,陽勝治陽; 衰時要補不足,陰勝補陽,陽勝補陰,此為“辨性為先,用藥而后”。中醫講究藥貴對證,不簡單地追求所謂的標準性、精確性; 藥不對證,量再大也徒勞無功,甚至助長疾病的發展。

高爐穩定順行同樣涉及陰陽平衡問題。陰就是爐內燒結礦的還原吸熱反應能力、爐體冷卻狀態; 陽就是爐內焦炭和噴煤的放熱反應能力以及鼓風動能、物理熱狀態。高爐生產時,燒結礦( 陰的部分)從高爐爐頂裝入,在下行的過程中與上升氣流( 陽的部分) 不斷交匯,燒結礦吸收熱量將鐵從固態轉變為液態,還原出金屬鐵。高爐生產穩定順行的實質是高溫區礦石還原吸熱、煤氣流物理熱、爐體散熱和碳氧化放熱、鼓風帶入物理熱的陰陽動態平衡。高爐爐內各區域均有合理的溫度范圍,溫度穩定,爐況即穩定; 反之,高于正常值或低于正常值都會引起爐況波動。當爐況異常時同樣應該遵循辯證施治的原則: 要分辨爐況異常是陰虛、陽虛還是陰陽兩虛導致的; 辨別是陰虛還是陽勝引起的熱證( 爐熱) ,是陽虛還是陰勝導致的寒證( 爐涼) ,還是有害元素累積導致的濕證。對證施策,措施不對證,往往達不到改善爐況的效果。中醫陰陽理論在高爐爐況上的具體表現見表 1。

圖片1 

圖片2 

1. 3 中醫五行論與高爐爐況診斷的相關性

中醫的另一個理論基礎就是中國古代的五行學說。五行學說認為,金、木、水、火、土五種事物之間存在著相生相克的關系,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]。中醫根據人體各臟器的運行規律定義金為肺、大腸,木為肝、膽,水為腎、膀胱,火為心、小腸,土為脾、胃,稱之為人體五行。中醫認為人體五行之間在相生相克運動中維持著協調和平衡的關系,平衡失調就會導致各種疾病,診病的原則是先辨別人體五行的陰陽虛實,虛則補其母,實則泄其子,不頭疼醫頭,腳痛醫腳。

高爐五大基本操作制度直接影響高爐的穩定順行,分別為爐缸熱制度、裝料制度、冷卻制度、送風制度、造渣( 配料) 制度。根據五項制度的基本特性,也可以把它們歸納為金、木、水、火、土五種形態。金為爐缸熱制度、木為裝料制度、水為冷卻制度、火為送風制度、土為造渣( 配料) 制度,本文稱之為高爐五行。

高爐五種基本操作制度之間同樣存在著相生相克的平衡協調關系,它們緊密關聯、互相銜接,構成了高爐穩定、高產、低耗、優質、長壽的必要和充分條件。任何一個環節的缺失,都會對高爐爐況產生影響,正確認識五種基本操作制度之間相生相克的關系,辨別清楚高爐五行的陰陽虛實,調整相關制度,高爐才能穩定順行。當然在高爐實際操控中,五種基本操作制度之間的內在關系要比描述的復雜得多,但不外相生相克兩種方式。高爐五行的屬性定義及相互關系見圖 1 及表 2。

圖片3 

圖片4 

圖片5 

1. 4 中醫氣血學說與高爐爐況診斷的相關性

中醫認為氣是構成人體和推動人體生命活動的最基本元素,氣為血帥,血為氣母,氣行血行,氣滯血瘀。因此,從古至今治病都注重先治氣,強調氣和人安,氣滯則病,氣散則亡。古代名醫張景岳說,“行氣不識氣,治病無根據”。由此可見,氣在中醫里的重要性。

氣在高爐生產中同樣非常重要,這個氣就是煤氣流。每個高爐均有自己合理的煤氣平衡數量和氣流分布,爐內煤氣壓力、氣流分布脫離正常狀態均直接造成高爐爐況異常[1]。如中心氣流不足而邊沿氣流過分發展,則會導致爐缸中心堆積,爐墻受損; 反之,邊沿氣流太弱,則可能導致爐墻結厚。如果沿圓周方向各層的溫度中某一點或幾點偏離正常值,表明沿圓周方向氣流分布不均,同樣也會導致爐墻受損或結厚[1]。另外,軟熔帶的狀態、高度和形狀分布也直接影響高爐的透氣性,軟熔帶透氣性好可增加風量和噴煤量保證高爐穩產高產,透氣性不好則會導致高爐出現“氣血不通”的異常癥狀[1]

中醫調理氣血的原則是: 一調脾胃,二養肝血,三食藥膳,四遠寒邪。對于合理分布高爐煤氣流也應遵循同樣的理念: 一是調整裝料送風制度( 調脾胃) 。通過優化布料方式,使軟熔帶保持合理形狀,進而調整煤氣流的分布,此為上部調劑; 通過調整風口進風面積等措施調整煤氣流的分布,此為下部調劑,兩者可相結合; 二是保持爐缸熱制度穩定( 養肝血) 。防止因爐溫波動,而使軟熔帶不穩,造成爐墻粘結或渣皮脫落進入爐缸,導致爐缸溫度波動,從而影響煤氣流分布[2]; 三是在設備允許條件下盡可能 采用高頂壓和高風溫以及采用富氧和中心加焦等操 作活躍爐缸[2]( 食藥膳) ; 四是保證原燃料條件,改善料柱透氣性,以及定期排堿避免鉀鈉鋅有害元素的侵害( 遠寒邪) 。

2 結合中醫理論對高爐穩定順行的再認識

2. 1 居安思危,未病先治

首先,要居安思危,未病先防。中醫特別強調預防為主,《素問》說: “圣人不治已病治未病,不治已亂治未亂”、“正氣內存,邪不可干”,所以提高體質,使正氣充盛是抗病的關鍵。對于高爐穩定順行,必須加強管理,苦練操作基本功,要保證每一環節的設備及工藝穩定,做到任一環節的管理不或缺,任一爐況波動的征兆不放過。只有完善的人、機、料、法、環管理系統的有利支撐,才能保證爐況穩定。

第二,要防止外部病邪的侵害,“虛邪賊風,避之有時”。中醫理論認為,人體健康受外部環境的影響,導致疾病的原因各種各樣,其中包括風、寒、火、暑、濕、燥六種外感邪氣[4],即是所謂的六淫。高爐生產同樣要避免各種外界不利因素的影響,特別要防止設備故障、停電休風、原燃料質量波動、原料帶入鉀鈉鋅等有害元素的侵害。

第三,既要預防為主,還要既病防變。疾病都有一個由表及里,一步步發展的過程。有了疾病反應就要抓緊時機,早診斷、早治療,防止病變發展轉移。對于高爐爐況,可能一開始只是爐溫波動、爐況難行,然后就是懸料、崩料,控制不良發展到爐缸凍結,最后積重難返以至停爐、扒爐。高爐爐況異常都是有征兆的,貴在早期發現,并采取恰當的補救措施。

2. 2 爐況診斷要抓住爐溫向涼、向熱、煤氣流分布三大關鍵

從中醫陰陽論、氣血說與高爐爐況診斷相關性分析可以看出,高爐爐溫向涼、向熱、煤氣流分布異常同人體寒、熱陰陽失衡、氣血虛弱導致生病一樣是高爐爐況波動的重要標志。對于高爐操作者,一要密切關注爐溫,包括爐芯溫度、爐頂溫度、爐缸壁面溫度、渣鐵溫度等溫度參數波動是否超過允許范圍,以此判斷爐況發展趨勢,把故障消滅在萌芽狀態; 二要密切關注爐頂煤氣溫度、壓力、流量參數波動是否超過允許范圍,保持煤氣流合理分布,樹立中心氣流適度開放的操作理念,激活中間,帶動邊沿,加快中心死料柱的置換,中醫稱之為舒筋活血。

2. 3 標本兼治,對證下藥

中醫的治療原則是在整體觀念、辯證論治前提下,治病求本,扶正去邪[4]。治病求本就是找出疾病的根本原因,并對其進行治療,“急則治其標,緩則治其本”,若標本并重,則標本兼治。例如發生爐涼現象,如不及時采取措施治理,可能導致懸料、坐料,當大量冷料進入爐缸則轉變為爐大涼,有釀成大事故的危險。在這種情況下,應“先治其標”。盡快采取加焦等措施提高爐溫,穩住陣腳。同時要積極查找產生爐涼問題的根本原因,打通高爐內部的微循環,保證高爐“不痛”且“通”。

2. 4 虛實補瀉有度

中醫五行論的治病原則之一是“實則瀉之,虛則補之”[5]。瀉多少,補多少必須把握好度,瀉多了、補過了就會出現新的健康問題。高爐爐況調控同樣要把握好配料、裝料、爐缸熱、送風、爐體冷卻五大操作制度的度。高爐的陰陽平衡關系是在一定條件和量值范圍內實現的,快了慢了、多了少了、高了低了,都不合適; 適可而止、恰到好處,才合適。如推行強化冶煉,不能一味追求提高煤比、富氧率。煤比增加,將增加焦炭負荷,焦炭層厚度減薄,惡化料柱透氣性,嚴重時導致爐缸堆積; 富氧率提高,邊沿煤氣流增強,中心煤氣流減弱,局部陽勝發熱,爐況波動[2]。因此,在一定原燃料條件和爐型前提下,煤比 和富氧率均有一合理的限度,超過了就會導致陰陽失衡,爐況失常。要從局部和總體陰陽平衡、五大操作制度相互影響綜合考慮,通過科學的定量分析計算,準確把握好補瀉的度。

2. 5 因時、因地、因人制宜

中醫調理人體陰陽平衡,因時、因地、因人制宜也是一個重要的治療原則[4]。《素問》“一病而治不同”,因為時有春夏秋冬,地有東南西北,人有男女老幼,高爐操控亦如此。高爐所在地域不同、環境溫度、濕度不同,同一容積高爐高度和直徑的比例不同,設備裝備水平不同,冶煉礦種不同,運行時間長短不同等等,如果都實行同一種操作制度,常常達不到預期目的。因此,高爐的配料制度、裝料制度、爐缸熱制度、送風制度、冷卻制度都要根據實際情況作出調整和改變。

3 結論與展望

( 1) 中醫理論的整體觀、陰陽論、氣血說、五行論等與高爐爐況診斷具有相關性。本文結合高爐運行特性,對高爐的陰陽、氣血和五行進行了簡單定義,揭示了高爐穩定順行的實質,指出了關注高爐爐況應該重點關注什么,爐況順行需要什么,如何調理高爐陰陽平衡的關系,從宏觀角度提出了解決問題的思路,對樹立正確的高爐操作理念具有指導作用。

( 2) 用中醫的哲學思想解釋了高爐生產的現代科學問題,闡述了高爐爐況穩定順行的一些新認識,運用中醫這一獨特的思維方式,可更好地理解高爐的運行規律,但定量分析不足,高爐五行的五大操作制度之間具體如何相互影響和制約,需要在生產實 踐中進一步體會和探討。

( 3) 本文提供的僅僅是一種新的思維方式,而且需要結合具體情況加以運用。期望在中醫哲學思想指導下,構建系統理論體系,再結合定量方法,可以提供一個高爐爐況長期穩定順行的可操作性的解決方案。

參考文獻

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