濟(jì)鋼1750 m3高爐停爐降料面操作實(shí)踐

芶毅，孫維陽(yáng)，張俊民，楊雷

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東日照 276800）

濟(jì)鋼1750 m3高爐停爐降料面操作實(shí)踐

芶毅，孫維陽(yáng)，張俊民，楊雷

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東日照 276800）

濟(jì)鋼2#1 750 m3高爐按照計(jì)劃進(jìn)行降料面停爐。通過(guò)停爐前保持穩(wěn)定的爐況順行基礎(chǔ)，停爐過(guò)程中控制好風(fēng)量和配合合理的打水量，嚴(yán)格控制爐頂溫度和煤氣中氫氧的含量，合理組織爐前出鐵等措施，停爐過(guò)程安全順利，共用時(shí)10 h 55 min，達(dá)到了停爐低碳低消耗的目的。

高爐；停爐；降料面；休風(fēng)；煤氣回收

濟(jì)鋼2#1 750 m3高爐于2005年4月開(kāi)爐，高爐有兩個(gè)鐵口，24個(gè)風(fēng)口，PW串罐式無(wú)鐘爐頂結(jié)構(gòu)，采取全干法除塵、薄壁爐襯等目前國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的設(shè)備結(jié)構(gòu)。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃要求，2014年5月計(jì)劃將2#1 750 m3高爐底實(shí)現(xiàn)降料面停爐。通過(guò)提前謀劃，在停爐計(jì)劃中創(chuàng)新思路，改變傳統(tǒng)理念，精心組織，強(qiáng)化細(xì)節(jié)，積極籌備，實(shí)現(xiàn)了停爐前爐況高效穩(wěn)定，停爐準(zhǔn)備充分到位，停爐過(guò)程安全順利的效果，達(dá)到了停爐過(guò)程低碳低消耗的目標(biāo)。

1 停爐前的準(zhǔn)備工作

1.1 保持爐況穩(wěn)定順行

按照以往操作思路，停爐降料面需要長(zhǎng)時(shí)間的處理爐況過(guò)程。根據(jù)停爐前爐況的表現(xiàn)，一般采取提高入爐焦比，提高爐溫水平，配加錳礦及螢石的熱酸洗方式消化爐缸。調(diào)整布料矩陣采取疏導(dǎo)邊緣的布料制度處理爐墻黏結(jié)物。而這一切必然造成產(chǎn)量降低，入爐焦比和燃料比升高，爐料結(jié)構(gòu)的大幅度變化，鐵水成本大幅度升高。通過(guò)改變操作思路，采取保證爐況穩(wěn)定順行的方式消化爐缸以及處理爐墻，從而實(shí)現(xiàn)停爐前的低成本生產(chǎn)。堅(jiān)持高效低成本生產(chǎn)，爐料結(jié)構(gòu)不調(diào)整，堅(jiān)持燒結(jié)礦∶經(jīng)濟(jì)塊礦∶球團(tuán)礦配加比例為80%∶13%∶7%的爐料結(jié)構(gòu)。繼續(xù)貫徹小礦批、低料線(xiàn)、高堿度、低爐溫的操作思路，堅(jiān)持高產(chǎn)量基礎(chǔ)上的護(hù)爐生產(chǎn)。在執(zhí)行停爐計(jì)劃前，高爐生產(chǎn)一直保持了比較好的指標(biāo)。

堅(jiān)持爐役后期高強(qiáng)度護(hù)爐操作，執(zhí)行停爐方案后逐步減少護(hù)爐強(qiáng)度。停爐前2#1 750 m3高爐處于爐役后期，護(hù)爐的主要措施是保持比較高的釩鈦球比例，保持高冶強(qiáng)、低爐溫、大風(fēng)量生產(chǎn)。停爐前一周采取的措施是護(hù)爐強(qiáng)度不減，仍然保持6%～8%的釩鈦球比例，保證鐵水中［Ti］達(dá)到0.1%～0.12%水平，以保證爐缸本質(zhì)安全，同時(shí)靠釩鈦球的低價(jià)格也能降低鐵水成本。

1.2 停爐準(zhǔn)備期主要工作

按照停爐方案，2014年5月下旬進(jìn)入停爐準(zhǔn)備期。改變?nèi)霠t爐料結(jié)構(gòu)；提高入爐焦比，焦比由420 kg/t提高至520 kg/t，以達(dá)到疏松料柱、處理爐缸的目的；高爐選擇使用小礦批，每批礦石的重量選擇在42～44 t。5月24日開(kāi)始鐵水［Si］按照停爐方案逐步提高至0.6%以上；爐渣堿度逐步降低到1.18～1.20水平。18日后停止配加釩鈦球，開(kāi)始配加錳礦洗爐，采取每30批爐料中配加10 t錳礦的洗爐措施，提高鐵水中［Mn］含量為0.40%左右水平。送風(fēng)主要操作參數(shù)基本不變，以保證正常生產(chǎn)時(shí)的全風(fēng)量為主，提高鐵水物理熱保證在1 510℃以上，適當(dāng)提高冶煉強(qiáng)度來(lái)處理爐缸。入爐布料矩陣結(jié)構(gòu)保持基本穩(wěn)定，邊緣礦石采取減少1圈的布料制度，從而發(fā)展邊緣煤氣流以沖刷爐墻黏結(jié)物。爐體冷卻制度調(diào)整情況，18日后減少爐底冷卻水流量190 m3/ h，考慮爐缸側(cè)壁溫度上升快的因素，爐缸局部測(cè)溫點(diǎn)溫度高的部位采取強(qiáng)制冷卻，直至停爐結(jié)束。

1.3 停爐前的小休風(fēng)

5月29日高爐停爐前休風(fēng)4 h。主要處理爐頂打水槍?zhuān)扛鼡Q新的霧化噴頭，并在爐外實(shí)驗(yàn)合格后再安裝進(jìn)爐內(nèi)。加裝爐頂打水裝置，保證臨時(shí)流量為30 t/h，爐頂霧化噴水和臨時(shí)打水槍的打水能力達(dá)到120 t/h，保證停爐過(guò)程中頂溫在受控范圍內(nèi)。

1.4 降料面休風(fēng)料及參數(shù)的確定

降料面休風(fēng)料的組成，入爐焦比由520 kg/t提高到620 kg/t，每批料礦石批重選擇在40 t，爐料結(jié)構(gòu)配比：燒結(jié)礦78.5%，球團(tuán)礦19%，蛇紋石2.5%。高爐料線(xiàn)選擇1.5 m，焦批12.412 t，按照壓縮率12%計(jì)算，每批料壓縮后體積43.015 m3，爐腰以上需加料25批。30日0:40開(kāi)始投休風(fēng)料。休風(fēng)料附加完畢后，休風(fēng)前加入蓋面焦60 t，料線(xiàn)4.6 m。之后至休風(fēng)不再上料。

2 停爐降料面過(guò)程

本次采取回收煤氣打水降溫空料線(xiàn)停爐法。高爐于5月30日18:36復(fù)風(fēng)，降料面正式開(kāi)始。起步風(fēng)量為1 700 m3/min，逐漸加風(fēng)至2 500 m3/min，料面正常活動(dòng)后快速加風(fēng)到3 200 m3/min。18:45引煤氣，22:45放散煤氣，期間回收煤氣共4 h。31日5:30開(kāi)始有部分風(fēng)口吹空，高爐6:31完成休風(fēng)，降料面完畢。此次降料線(xiàn)歷時(shí)近11 h，料面降到風(fēng)口中心線(xiàn)以下，達(dá)到預(yù)期的停爐效果。

2.1 煤氣回收及放散

煤氣回收時(shí)間長(zhǎng)，可以有效減少環(huán)境污染，同時(shí)可以保證有一定熱值的煤氣充分利用。在保證安全的前提下，應(yīng)該盡可能長(zhǎng)時(shí)間回收煤氣，因此設(shè)定了煤氣放散條件［1］。達(dá)到以下條件之一需放散煤氣：煤氣中H2＞10%；煤氣中O2＞1.0%；出現(xiàn)糊布袋現(xiàn)象，頂壓達(dá)到120 kPa，用減壓閥組無(wú)法降低；出現(xiàn)溫度報(bào)警現(xiàn)象，箱體入口煤氣溫度超過(guò)280℃達(dá)15 min；箱體入口煤氣溫度達(dá)到240℃以上，20 min內(nèi)高爐采取措施無(wú)效時(shí)；料面降至爐腰。

實(shí)際降料面過(guò)程中，煤氣成分的變化趨勢(shì)見(jiàn)表1。爐頂混合煤氣H2、O2含量一直在控制目標(biāo)范圍內(nèi)，TRT發(fā)電保持正常。將料線(xiàn)4 h后根據(jù)雷達(dá)探尺和噸鐵耗風(fēng)計(jì)算料面降至爐腰。30日22:30左右判斷料面到12～13 m，已經(jīng)到達(dá)爐身下部、爐腰位置，22:45開(kāi)放散閥，切斷煤氣，完成回收煤氣過(guò)程。

表1 煤氣成分變化情況%

2.2 頂溫的控制

安全順利降料面的關(guān)鍵是爐頂溫度的控制，控制爐頂溫度的方式主要采取爐頂打水和減風(fēng)兩種手段相結(jié)合加以控制。打水以打水槍為主，爐頂臨時(shí)加裝的爐頂打水裝置為輔。操作人員要密切關(guān)注爐體及爐頂溫度變化情況，嚴(yán)格控制爐喉噴水量，防止打水過(guò)多，急劇汽化發(fā)生強(qiáng)烈爆震。降料面時(shí)，爐頂溫度控制在350℃左右，≯380℃（參考箱體入口煤氣溫度在240℃以下），嚴(yán)格控制爐喉噴水量。實(shí)際操作過(guò)程中，30日18:36開(kāi)始復(fù)風(fēng)降料面，頂溫上升到300℃以上，所以開(kāi)始采用爐頂打水控制頂溫。在降料面過(guò)程中前期頂溫按照250～300℃控制，22:35煤氣放散以后，爐頂溫度控制在上限，31日0:00之后料面降至爐身下部以下，頂溫控制適當(dāng)放寬，按照300～350℃控制。

高爐降料面過(guò)程中打水量的理論計(jì)算是難點(diǎn)，這主要是隨著料面下降，煤氣溫度的變化、爐外熱量計(jì)算、霧化程度、分解比例、不同溫度介質(zhì)比熱、煤氣量、煤氣溫度不均勻分布等影響因素較多，因此，在實(shí)際降料面中對(duì)打水瞬時(shí)流量的要求按照頂溫能夠在規(guī)定的范圍內(nèi)為原則。在煤氣安全的前提下，為保護(hù)高爐內(nèi)襯耐火材料，在保證風(fēng)量的同時(shí)啟用盡可能小的打水量，可以達(dá)到快速降低料面的效果。本次降料面過(guò)程6根霧化噴頭打水管總打水量約為600 t，爐頂臨時(shí)加裝的打水裝置打水約100 t，總打水水量共約700 t，相比較之前1 750 m3高爐停爐降料面爐內(nèi)打水水量約減少100～200 t。

2.3 風(fēng)量及頂壓的控制

高爐降料面的核心是在確保高爐煤氣安全的前提下處理好風(fēng)量和頂溫之間的關(guān)系。大風(fēng)量有利于料面快速下降，但是會(huì)造成爐頂溫度超過(guò)規(guī)定的范圍或者產(chǎn)生煤氣爆震，影響停爐的安全。本次降料線(xiàn)過(guò)程中，在爐況允許的前提下，前期盡量保持較大風(fēng)量和較高風(fēng)溫，以縮短降料面時(shí)間。30日18:36復(fù)風(fēng)后初期風(fēng)量使用接近2 000 m3/min，20:30以后風(fēng)量恢復(fù)至正常爐況的風(fēng)量3 000～3 300 m3/ min。隨著爐頂溫度超過(guò)規(guī)定范圍，23:00之后至降料面結(jié)束，風(fēng)量基本維持在2 700 m3/min（降料面期間風(fēng)量以及料線(xiàn)的趨勢(shì)見(jiàn)圖1）。整個(gè)降料面過(guò)程累計(jì)總風(fēng)量為1 708 530 m3，風(fēng)溫前期達(dá)到了1 000℃，后期基本保持在900℃左右。

如果能控制較高的頂溫，且凈煤氣溫度能控制在270℃以?xún)?nèi)，良好的水粒霧化，確保氫氣控制在安全范圍內(nèi)，就可以實(shí)現(xiàn)安全快速操作。本次降料面過(guò)程中，前期采用大風(fēng)量長(zhǎng)時(shí)間維持，后期為控制頂壓爆震風(fēng)量相對(duì)較低。

爐頂壓力的控制。前期控制在100～110 kPa，放散煤氣后爐頂壓力基本控制在25 kPa左右。整個(gè)降料面過(guò)程中出現(xiàn)較大的爐頂煤氣爆震有12次，但基本在控制范圍內(nèi)。至31日5:30高爐安全順利休風(fēng)，整個(gè)降料面過(guò)程總共用時(shí)10 h 55 min。

2.4 渣鐵的排放

圖1 降料線(xiàn)過(guò)程風(fēng)量和料線(xiàn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

為了盡可能放凈渣鐵，整個(gè)停爐期間共組織爐前出鐵2爐次。18:36高爐復(fù)風(fēng)后，20:40打開(kāi)1#鐵口出第1次鐵，鐵口打開(kāi)后渣鐵流量較小，多次對(duì)鐵口進(jìn)行擴(kuò)流，出鐵過(guò)程一直持續(xù)到31日5:30，共計(jì)出鐵約500 t。31日夜間2:45打開(kāi)2#鐵口，兩鐵口同時(shí)出鐵，由于料面降低以及入爐風(fēng)量的減少，爐內(nèi)壓力降低，2#鐵口打開(kāi)后僅有少量的爐渣流出。爐前的操作上保持兩個(gè)鐵口噴煤氣火的狀態(tài)，噴鐵口一直持續(xù)到高爐休風(fēng)。休風(fēng)后爐缸殘余料面表面覆蓋高爐水渣35 t。

2.5 放殘鐵操作

休風(fēng)后，關(guān)閉漏水的冷卻壁90#～93#支管。31 日7:30割爐皮準(zhǔn)備取冷卻壁放殘鐵，9:00爐皮切割完畢，開(kāi)始使用氧氣燒取冷卻壁，共計(jì)破損3塊冷卻壁，其中90#～93#支管處1、2段冷卻壁各1塊，86～89#水管支管處2段冷卻壁1塊，11:00取下冷卻壁。從爐底第6層炭磚處（爐缸第2層炭磚下沿10 cm）用直徑60 mm鉆頭鉆取放殘鐵眼，鉆至1.55 m處紅渣層，開(kāi)始使用氧氣進(jìn)行燒氧作業(yè)。共計(jì)使用5根氧氣管燒過(guò)紅渣層，15:55殘鐵口打開(kāi)，殘鐵口深度約1.7 m。20:30殘鐵口有爐渣流出，鐵流開(kāi)始變小，至21:40渣鐵流基本消失，鐵口自動(dòng)凝死，完成放殘鐵過(guò)程，共計(jì)放殘鐵約400 t。

3 結(jié)語(yǔ)

本次停爐通過(guò)保持停爐前爐況的穩(wěn)定順行來(lái)處理爐缸。停爐前通過(guò)保持爐料結(jié)構(gòu)，保持入爐焦比以及燃料比基本不變，后期停爐前使用少量的錳礦進(jìn)行洗爐等一系列的措施，實(shí)現(xiàn)了停爐前的低成本生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)爐頂打水裝置改造以及風(fēng)量的控制，使?fàn)t頂溫度控制在要求范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了全干法除塵降料面和長(zhǎng)時(shí)間的煤氣回收，既增加了能源回收量，又減少了對(duì)環(huán)境的污染。

［1］周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

Operation Practice of Lowering Material Surface in Shutdown Furnace in Jinan Steel’s 1 750 m3BF

GOU Yi,SUN Weiyang,ZHANG Junmin,YANG Lei
（Shandong Steel Group Rizhao Co.,Ltd.,Rizhao 276800,China）

The falling surface is stopped according to plan in Jinan Steel 2#1 750 m3BF.To maintain the stability of the furnace prior to shutdown,shutdown process control and air with reasonable water content,strictly control the top temperature and oxygen in the gas,reasonable tapping and other measures are carried out to stop furnace process safe and smooth.The total of 10 h 55 min is lasted, and the lower carbon lower consumption were reached for the shutdown.

blast furnace;furnace shutdown;falling surface;blast;gas recovery

TF548

B

1004-4620（2017）02-0022-03

2016-10-14

芶毅，男，1980年生，2004年畢業(yè)于東北大學(xué)冶金工程專(zhuān)業(yè)。現(xiàn)為山東鋼鐵日照有限公司煉鐵工程師，從事高爐煉鐵工藝技術(shù)工作。