達鋼3#高爐空料線放殘鐵安全停爐生產實踐

謝 勇，李昌國，唐 春，劉普林

（四川省達州鋼鐵集團有限公司，四川 達州635002）

1 引言

達鋼集團公司煉鐵廠3#高爐2005年4月建成投產，高爐爐缸采用鑄鐵冷卻壁，爐缸以上部位冷卻設備全部采用冷卻模塊結構。隨著冶煉強度的提高，受高爐耐火內襯的膨脹和高爐鐵口爐殼開裂變形的影響，鐵口相鄰區域冷卻設備損壞嚴重，2009年5月鐵口上方爐缸部位冷卻壁管根受熱應力被拉斷漏水，2012年年初鐵口上方爐腹部位寬4米、高4米的區域冷卻設備全部損壞，2013年5月27日發生爐缸冷卻壁燒損漏鐵事故，10月2日出現鐵口上方大面積鋼殼爆裂燒穿事故，存在極大的安全隱患。在集團公司的安排部署下，煉鐵廠3#高爐于2013年11月16日實施空料線、放殘鐵停爐工作，這在達鋼高爐上是第一次停爐及放殘鐵工作，經過煉鐵廠相關技術人員的精心操作和控制，整個停爐過程安全順利，空料線到風口后從預定的產鐵口共放出殘鐵110余噸，為高爐大修節約了工期，達到了安全無事故、成功停爐的目的。

2 做好停爐前爐料置換工作

煉鐵廠在接到集團公司停爐安排后，成立以王廠長任組長的停爐指揮小組，3#高爐開始有計劃地逐漸騰空備料倉，為停爐大修做準備。同時要求各崗位加強對設備的全面監測力度，2013年11月13日16∶00開始，高爐有計劃地調整高爐爐料結構，18∶10停止的使用小粒級礦丁，加入螢石改善渣鐵流動性，15日加錳礦進一步清理爐缸，16日1∶00，爐料結構調整為燒結礦＋自產普通球團礦，16日夜班6∶20按計劃進行預休風。

3 做好預休風工作

（1）根據停爐降料面需要，從爐喉取樣孔部位圓周方向均勻安裝4根爐頂噴水管。噴水管上三排孔徑為4mm的噴水孔，鉆孔長度為1 800mm，兩側與中心夾角為45°，噴水中心孔向上，插入爐內深度2 500mm（從爐殼算起），外面用法蘭固定。

（2）為保證停爐噴水的安全操作，在高爐安全區域安裝4個操作閥門，以便分別控制噴水量。

（3）為提高噴水霧化效果，在噴水管后端斜向30°插入一根高壓氮氣支管，為防止深入爐內的噴水管燒彎下垂，噴水管裝上后適當通入氮氣，復風初期適量通水。

（4）爐身安裝氮氣保壓管。在爐身二、三層平臺分別交叉選擇3處探瘤孔向爐內燒通（共6根）。插入φ32＊4mm的無縫鋼管，伸入爐內0．3m后焊接固定。外部與氮氣管道接通，送風前開通氮氣。

（5）檢查冷卻設施及冷卻器，高爐已損壞冷卻壁全部封閉死，確保停爐期間不漏水入爐，壞的風口渣口全部更換為新的。

（6）爐頂液壓站全部停止運行，下密閥加盲板，爐頂兩放散閥全開并固定好。空料線前吊走高爐各平臺易燃易爆物品，并將下密閥的潤滑油清理干凈，安裝噴水冷卻裝置。

（7）爐前確認泥泡、開口機、行車、除塵系統等設備運行可靠，將開口機的角度調大到13°左右。并將開口機鉆頭由φ60mm的換成φ70mm。

（8）關閉煤氣切斷閥，重除遮斷閥用黃沙封嚴，保證高爐煤氣不進入布袋除塵器。嚴格檢查通往爐頂、爐喉、除塵器等蒸汽管道和閥門，確保暢通無阻，蒸汽壓力不得小于0．5Mpa。

（9）確認降料面的初始深度，以便停爐過程中有效掌控料線高度。

（10）安裝臨時探尺（12m），以便了解空料線停爐過程中爐料位置。

（11）安裝2根煤氣取樣管（一用一備）并連接到安全區域，以便停爐過程中對煤氣取樣分析檢驗，制作降料線過程的CO、H2數據記錄趨勢圖如圖1。結合探尺深度，判斷停爐時爐料在爐內的位置。

4 降料面及停爐操作

經過對停爐前各項工作逐項落實確認簽字后，16日11∶12預休風結束復風，按預定計劃實施空料線降料面工作。

（1）初始料線高度7m，風量68 700m3／h，風壓110KPa，為加快降料面，11∶40開始富氧鼓風，富氧量1 000m3／h，并通過調節氧量等參數，控制風口前的理論燃燒溫度，保證渣鐵流動性。

（2）在降料面初期，煤氣 H2含量較低，隨著爐頂溫度的升高，逐步增大爐頂大水量，通過調節打水量來控制爐頂溫度。根據爐頂四點溫度的變化，指定專人調節四點打水量，打水連續進行，堅持早調、少調。

（3）為了保證煤氣分析及時、準確，為爐內降料面提供依據，高爐降料面期間采用每隔30min人工取樣一次進行煤氣成分分析，20min內將數據報至高爐中控室。

（4）停爐主要過程：13∶06分爐內第一次出現崩料爆震，頂溫瞬時達到450℃，爐內減風10KPa，將風量控制在52 900m3／h，風壓100KPa控制爐頂溫度，保證安全降料面。料線深度10．3m，結合高爐有效內型尺寸，判斷出爐料已到達爐身中下部。煤氣分析CO含量比例26．4%。從13∶30至16∶00每半小時放一次探尺，并結合爐內煤氣成分分析結果，判斷料面的位置。16∶00臨時探尺已無法探出料面深度，煤氣分析CO含量比例25．4%，結合高爐內型尺寸判定料面基本到達爐腰中上部位置。隨料面的下降，料層變薄后爐內逐步減少富氧量，13∶50入爐氧量600m3／h，16∶35停止富氧。16∶00至17∶20爐內連續出現爆震，爐內大幅減風。因持續打水，爐頂溫度在250℃左右。通過調節爐頂打水量，將爐頂溫度控制在要求范圍內，爐內通過控風后有效地控制住了爐內的爆震現象，到停爐休風時沒有再出現爆震。18∶28接煤氣成分分析報告，煤氣分析H2達7．7%，從風口窺視孔觀察發現風口暗紅，判斷料面以達爐腹下部。爐內減壓至48KPa，風量50 000m3／h。此后，為減少煤氣放散噪音，降低大氣放散污染，控制較低的入爐風量，19∶30從風口窺視孔觀察到部分風口吹空，說明料面降至風口平面，19∶39打開鐵口放最后一次鐵，同時準備放殘鐵工作。20∶08全部風口吹空。

圖1 CO2和H2變化趨勢圖

5 殘鐵排放技術措施

5．1 放殘鐵的準備工作

為縮短停爐后爐缸清理時間，3#高爐計劃停爐前進行帶壓放殘鐵工作。

（1）停爐前現場測量爐缸第一段冷卻壁外爐殼溫度（靠鐵路運輸線一側），將溫度最高的爐殼位置下方300mm確定為殘鐵口位置。

（2）預休風時，將殘鐵口附近區域的四塊冷卻壁進水關閉，并用壓縮空氣將余水吹掃干凈并堵死，防止放殘鐵時鐵水打炮，出現安全事故。

（3）制作殘鐵溝用角鋼，鋼板等材料做成上口寬500mm，下口寬400mm，深度400mm的殘鐵溝槽，測量勾頭與鐵水罐位置，確保殘鐵口燒開后能順利流入鐵水罐內。

（4）在爐基上搭設一個4＊4m的平臺，要求堅固、防滑，平臺與地面保持暢通，以便于放殘鐵的人員能夠快速安全撤離現場。

（5）燒殘鐵口用的氧氣管、風鎬、榔頭等工具（材料）和堵殘鐵口所用的有水泡泥準備到位。

（6）殘鐵口安裝可在適當位置加立柱，溝內用粘土磚砌筑，然后用免烘烤料鋪墊。

5．2 嚴格掌控放殘鐵過程

（1）通過計算，預計爐缸內殘鐵量82t，提前預備兩個65t鐵水罐到位，放滿一罐通過擺動流嘴導流入另一罐。

（2）16日19∶39最后一次開穿鐵口后，立即組織鉗工將殘鐵口處爐殼鋼板割開，組織人員用氧氣管燒殘鐵口，殘鐵口直徑控制在60mm左右。

（3）采用氧氣燒殘鐵口的方法時，在燒進一段后停下來做好殘鐵口孔徑后再繼續燒進，確保安全放凈爐內殘鐵。

（4）20∶49殘鐵口燒開后，由于準備工作充分，鐵水順利從殘鐵口流入鐵水罐內。因降料面過程中爐內無補充熱源，加之大量打水停爐，爐缸熱損失大，殘鐵水流動性差。3#高爐采取回風加壓，以“擠壓”的方法，爭取最大限度地排好爐缸殘鐵，為減輕停爐后扒爐工作量和縮短大修時間提供了基礎。

（5）23∶50殘鐵斷流，高爐休風，并向爐內打水涼爐，整個停爐過程安全順利結束。經計量從殘鐵口排出的殘鐵量約為110t。

6 強化停爐及放殘鐵過程的安全管理

煉鐵廠對空料線及放殘鐵時期間的安全制定了詳盡的各項安全規定，相關操作人員人員熟悉操作程序和應急預案，無關人員撤離到安全區域，確保實現安全停爐。

7 結語

煉鐵廠3#高爐于11月16日6∶20開始停爐預休風到23∶50休風停爐，整個過程共17小時30分，實現了將料面降到風口，并從預定的殘鐵口排放鐵水約110t，為高爐大修節約了接近30天左右的爐缸清理時間，達到了安全、成功停爐的目的，為集團公司創造了巨大的經濟效益。