漢鋼1號(hào)高爐中修實(shí)踐

杜 強(qiáng)，張小帥

（漢中鋼鐵有限責(zé)任公司，陜西 勉縣 724200）

漢中鋼鐵有限責(zé)任公司（全文簡稱漢鋼）1號(hào)高爐有效容積1080 m3，由唐山設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，九冶施工建設(shè)，2011年12月23日開爐。高爐設(shè)2個(gè)鐵口，20個(gè)風(fēng)口；爐體采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng);配備3座頂燃式熱風(fēng)爐，空氣、煤氣雙預(yù)熱，設(shè)計(jì)熱風(fēng)溫度1200℃,采用串罐無料鐘爐頂,槽下焦丁回收，皮帶上料，爐頂TRT發(fā)電，嘉恒法渣處理系統(tǒng)。2019年2月高爐進(jìn)行了了大修，爐底爐缸改造為為陶瓷杯與炭磚復(fù)合結(jié)構(gòu)。

2019年12月1號(hào)高爐熱風(fēng)爐拱頂出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，高爐逼迫安排中修，在高爐中修過程中對(duì)高爐本體、熱風(fēng)爐系統(tǒng)進(jìn)項(xiàng)了適應(yīng)性改造，高爐送風(fēng)后高爐迅速達(dá)產(chǎn)達(dá)效，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)提升，高爐實(shí)現(xiàn)了安全、順行、高效生產(chǎn)。

1 高爐存在的缺陷和技術(shù)改造

1.1 爐型設(shè)計(jì)缺陷和改造

高爐爐身上部13、14、15段冷卻壁與12段冷卻壁有明顯凸臺(tái)，凸臺(tái)的存在使13、14段冷卻壁水平方向高出12段300 mm（見圖1），高爐生產(chǎn)時(shí)嚴(yán)重影響上升煤氣流流向，物料下降至此處時(shí)，料層厚度呈不規(guī)則變化，高爐表現(xiàn)出上部制度調(diào)劑效果差，爐頂溫度長期低于100℃。高爐停爐后觀察爐身上部13、14、15段冷卻壁有明顯的的凸臺(tái)（見圖2）。

圖1 原設(shè)計(jì)的11—15段冷卻壁（mm）

圖2 停爐后看到的身上部冷卻壁凸臺(tái)

改造后，爐喉直徑由6000 mm擴(kuò)大至6600 mm，12段冷卻壁到爐喉光滑過渡（見圖3）。開爐后高爐水溫差0.8～1.3℃，煤氣流分布合理，頂溫穩(wěn)定在120～140℃，煤氣利用最高達(dá)48%以上，燃料比降至502.7 kg/t。

圖3 冷卻壁改造后（mm）

1.2 高爐風(fēng)口長度的優(yōu)化選擇

1號(hào)高爐使用的風(fēng)口長度為560 mm，風(fēng)口長度取風(fēng)口設(shè)計(jì)的上限參數(shù)，導(dǎo)致高爐實(shí)際爐腹角小于原設(shè)計(jì)爐腹角。爐腹角過于偏小，造成爐腰爐腹容易結(jié)厚，停爐后爐腹結(jié)厚情況如下頁圖4。

圖4 爐腹結(jié)厚情況

根據(jù)經(jīng)計(jì)算當(dāng)風(fēng)口長度為560 mm時(shí)實(shí)際爐腹角為78°7′12″，當(dāng)風(fēng)口長度為500 mm時(shí)實(shí)際爐腹角為79°15′45″，將風(fēng)口長度由560 mm調(diào)整為500 mm，適當(dāng)增大爐腹角，控制爐腹結(jié)厚。控制合適的爐腹角，結(jié)合冷卻強(qiáng)度調(diào)整，確保爐腰爐腹形成穩(wěn)定的渣皮，保護(hù)爐腰爐腹冷卻壁。

1.3 熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)缺陷和改造

1號(hào)高爐的熱風(fēng)爐是豫興最早的頂燃式熱風(fēng)爐，本身存在較大設(shè)計(jì)缺陷，熱風(fēng)爐存在的主要問題：

1）熱風(fēng)爐拱頂采用高鋁磚砌筑，高鋁磚抗熱振性能差，變形量大，易破損脫落。

2）熱風(fēng)爐拱頂座落在燃燒器上部，燃燒器承載整個(gè)拱頂?shù)馁|(zhì)量，在燃燒和送風(fēng)交替時(shí)，拱頂?shù)钠鲶w結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，出現(xiàn)破損塌落。

3）熱風(fēng)爐上部硅質(zhì)格子磚42層，總高度5040 mm，42層硅質(zhì)格子磚下部是18層高鋁質(zhì)格子磚高度約2160 mm，處于高溫部位。處于高溫部位的高鋁質(zhì)格子磚容易渣化。

熱風(fēng)爐涼爐后拱頂、燃燒室、熱風(fēng)出口破損情況見圖5。

圖5 1號(hào)爐熱風(fēng)爐耐材損壞狀況

中修時(shí)對(duì)1號(hào)高爐對(duì)3座熱風(fēng)爐進(jìn)行了修復(fù)，主要是更換燃燒器及燃燒器以上部位的耐材、更換熱風(fēng)出口及熱風(fēng)管道耐材。拱頂耐火磚更換為硅質(zhì)磚、上部格子磚共60層更換為硅質(zhì)格子磚。熱風(fēng)爐中修結(jié)束后高爐的風(fēng)溫穩(wěn)定達(dá)到1200℃。

1.4 爐頂裝料設(shè)備改造

1號(hào)高爐原設(shè)計(jì)上、下料罐有效容積26 m3，裝入最大礦批39.5 t，隨著高爐產(chǎn)量不斷提升，高爐礦批不斷擴(kuò)大，高爐在礦批選擇大于39.0 t時(shí)采用大小礦批的裝料模式上料，煤氣利用較差，爐溫不穩(wěn)定。料罐裝入量限制了礦批擴(kuò)大，不利于高爐料制調(diào)整和強(qiáng)化。下閥箱的擋料閥、上密封閥，下料不暢影響布料。

利用中修機(jī)會(huì)將上、下料罐容積擴(kuò)大至29 m3，礦石最大裝入量達(dá)到45 t，焦炭最大裝入量17 t，為高爐優(yōu)化操作創(chuàng)造了條件。

1.5 冷卻能力不足及冷卻結(jié)構(gòu)不合理

1號(hào)高爐采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，總供水量2500 m3/h，水壓0.7 MPa。冷卻水流速偏低，僅1.6 m/s；爐缸冷卻強(qiáng)度不能單獨(dú)調(diào)整；冷卻能力不能滿足高爐強(qiáng)化的需要。冷卻參數(shù)如表1。

表1 1號(hào)高爐冷卻參數(shù)

高爐經(jīng)改造后能達(dá)到3600 m3/h的總水量，冷卻水流速2.35 m/s，水溫差基本穩(wěn)定在1.5～2.0℃之間，進(jìn)水溫度控制（43±0.5）℃，達(dá)到合理冷卻參數(shù)控制范圍。改造后爐缸溫度穩(wěn)定，為高冶強(qiáng)下爐缸安全奠定了基礎(chǔ)。

2 高爐中修技改后的技術(shù)指標(biāo)

1號(hào)高爐4月19日送風(fēng)，開爐順利，自2020年5月份開始，高爐逐步實(shí)施大礦批，去中心加焦，爐溫控制等技術(shù)手段，高爐的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)不斷提高，高爐燃料比穩(wěn)步下降，最低降至502.7 kg/t。1號(hào)高爐操作參數(shù)及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)變化情況如197頁表2和表3。

3 結(jié)論

高爐生產(chǎn)全過程是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要持續(xù)圍繞順行提產(chǎn)、節(jié)能降耗、安全長壽開展系統(tǒng)性的改善和優(yōu)化工作。

1）抓住檢修機(jī)會(huì)，對(duì)高爐系統(tǒng)進(jìn)項(xiàng)必要的改造，堅(jiān)決消除高爐運(yùn)行過程影響經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)提升的因素。

2）不斷更新高爐操作管理理念，向先進(jìn)水平對(duì)標(biāo)，改善高爐的原燃料水平和裝備水平，以實(shí)現(xiàn)高爐先進(jìn)的操作管理理念。

3）重視創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，通過數(shù)字化、智能化、可視化、的等手段的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)高爐精確管理控制。