中金1 680 m3高爐安全快速停爐實踐

摘 要：介紹中金公司1 680 m3高爐停爐前爐況優化調整工作，停爐方案制定，爐頂霧化打水系統調試及停爐過程中各項操作參數的控制。此次停爐實現了安全快速停爐，全程無放散并且實現TRT全程運行發電，為節能環保安全停爐工作提供了有力的支持。

關鍵詞：高爐；停爐；安全

ZHONGJIN 1 680 m3 BLAST FURNACE SAFE AND FAST SHUTDOWN PRACTICE

Zhang Langming

（Zhongjin Stainless Steel Company Linited of Guangxi Liuzhou Steel. Yulin 537624， China）

Abstract：This article details the optimization and adjustment of the condition of the blast furnace of the Zhongjin Company's 1 680 m3 blast furnace before it was shut down， the development of the shutdown plan， the debugging of the blast top atomization water injection system， and the control of various operational parameters during the shutdown process. This shutdown achieved a safe and rapid shutdown without any emissions and TRT's full operation and power generation， providing strong support for energy-saving， environmentally friendly， and safe shutdown work.

Key words： blast furnace； shutdown； safety

0 前 言

中金高爐于2019年開始建設施工，2021年5月建成投產。高爐設計爐容為1 680 m3，設計產能146萬t/a，配備3座卡魯金氏熱風爐，送風風機為陜鼓AV71-15型號軸流風機，風口為28個，出鐵場采用平坦化矩形設計，為雙鐵口交替出鐵設計。高爐采用軟水密閉循環冷卻系統，爐缸采用了“高導石墨墻+大塊炭磚”陶瓷杯技術、先進的爐缸監控技術、長壽全鑄鐵冷卻壁技術、PW串罐無料鐘爐頂、均壓放散煤氣回收技術、鼓風機定風量、風壓技術、自主研發超潔凈煤氣干法除塵技術、高效TRT發電技術、超潔凈渣處理技術等多項先進裝備和技術。

1 停爐前準備工作

1.1 停爐前爐況優化

中金2號高爐一直處于限產狀態，高爐送風風量偏小，為全風75%左右，同時高爐長期使用經濟爐料，爐料結構為：燒結80%+塊礦20%的高塊礦礦石結構、焦炭使用全外購焦。由于原料條件變差，造成爐缸堆積嚴重，爐缸中心溫度快速下降，爐缸工況極差。考慮長期慢風帶來的影響，為了改善爐缸工況，于停爐前15天開始改變裝料制度及生產方針，調整爐料結構，降低生礦比例，使用球團礦。爐料結構為燒結80%+球團11%+塊礦9%，加風提產至最大5 200 t、在保證物理熱充足的情況下降低鐵水硅等措施來活躍爐缸。

1.2 爐頂設備調試

1.2.1 煤氣取樣

為了更好的對停爐過程中爐頂煤氣成分進行實時監控分析，在停爐前利用休風機會在爐頂上升管處外接出專用取煤氣管道至爐前平臺，采用人工取樣方式降料面期間每間隔0.5 h取一次煤氣樣，通過CO2拐點判斷料面位置，關注H2及O2成分變化確定切煤氣時機。

1.2.2 探尺安裝調整

由于空料線停爐料面深度遠比正常生產的深，為了準確實時的記錄料面變化情況，2號高爐南北兩側配備6 m和24 m探尺，通過對24 m探尺機械結構進行點檢維護，保證在全過程中24 m探尺能正常工作不掉落。另外加裝一臺雷達探尺，由于雷達探尺在停爐過程中容易被大量的粉塵和水蒸氣干擾導致數據失真，因此作為備用監測裝置。

1.2.3 爐頂霧化打水和冷卻裝置調試

高爐在空料線降料面過程中，隨著料線的不斷加深，塊狀帶減薄，高溫煤氣流熱量未能充分利用，爐頂溫度逐漸偏高，若不能通過適宜的如爐頂打水等措施降低溫度，容易超出爐頂設備正常工作溫度上限，全程煤氣回收過高的溫度易損壞干法箱體布袋及除塵設備等，爐頂溫度需要控制在350 ℃以內[1]。為了保證爐頂打水的均勻性和最大打水能力能夠滿足停爐需求，在爐喉上方配備霧化打水智能控制系統。該系統在8個方位安裝共16個霧化打水噴頭，水管前端為常壓泵和高壓泵以滿足水壓水量要求。通過智能控制系統可針對性的開關中單個或多個噴頭，實現單點，扇形，全面多種霧化打水需求。霧化打水系統最大打水量為160 t/h，停爐過程安排專人負責根據爐頂溫度進行霧化打水，保證爐頂溫度＜350 ℃。

在爐頂人孔大平臺加裝監控設施，對冷卻壁進行系統查漏，更換已壞風口小套。為防止停爐過程中突發事故，提前在高爐本體關鍵部位安裝好打水管，保證停爐過程中每個位置都可以進行爐外打水。

2 停爐方案

2.1 停爐料裝入方案

本次停爐采用空料線停爐法，計劃停爐料線為19.2 m，位置為爐腹。停爐料由凈焦、輕負荷料、蓋面焦等3部分分4段料組成。其中，第1段和第3段分別是凈焦各兩批，第2段和第4段為輕負荷料，其中第2段料批重為33 t，焦炭負荷為2.8共計9批，理論鐵量為175 t，爐渣堿度按1.0控制。其中第4段料批重為30 t，焦炭負荷為2.5共計35批，理論鐵量為612 t，爐渣堿度按0.98控制，體積之和與高爐工作容積一致。蓋面焦為充分過飽和水泡焦炭，每批12 t，共計12批。

2.2 操作制度

加停爐料前保持爐況穩定順行，爐溫充沛；爐渣堿度在保證生鐵質量的情況下，盡可能控制在0.80～1.00之內，物理熱≥1 510 ℃[2]。停爐料的裝料制度為第4段料前按照正常料線進行布料，根據實際料線進行料線補償，料線補償虧料線0.5 m補償整體降1 °角度，焦炭中心角不變進行補償。具體裝料制度見表2。

3 降料面實踐

3.1 操作參數控制

為實現安全快速停爐， 在爐況允許、 爐頂溫度可控的前提下應盡量保持較大風量和較高風

溫[3]。此次停爐過程，風量整體控制在80%以上，頂溫250±30 ℃，在3月8日18點20分隨著第4段料最后一批上完后，開始降料面，隨著料線不斷加深，爐頂打水、減風和撤風溫三種手段相結合，到達爐身下部，視爐頂溫度情況，高爐開始逐步減少風量，每次減風幅度200 m3/min。3月9日1點40分風量減至17.27 m3/h，料線17.60 m，CO2含量2.71%，CO2含量曲線在爐腰的位置出現拐點。3月9日3點26分高爐風量減至12.9 m3/h，料線19.2 m，高爐順利休風，整個降料面過程歷時9小時6分鐘，累計消耗風量164萬m3，全程無爆震現象。綜合參數見表3。

3.2 爐溫、堿度控制

要求爐渣堿度在保證生鐵質量的情況下，盡可能控制在0.80 ～ 1.00之內，物理熱≥1 510 ℃。停爐過程中實際鐵水Si%含量，爐渣堿度和鐵水物理熱見圖2、圖3。

3.3 煤氣成分

本次停爐實現了全程不開放散，煤氣全過程回收的環保停爐，降料面期間通過安裝的煤氣取樣管，人工每間隔0.5 h取一次煤氣樣進行化驗，通過CO2拐點判斷料面位置，時刻關注煤氣中H2及O2成分變化，確保煤氣中H2＜12%，O2＜2%。具體參數見表4。

停爐過程中由于霧化打水效果顯著，煤氣中H2含量基本維持在6%以下，O2維持1%以下，整體煤氣成分穩定可控，全程無爆震情況。CO2含量于9日凌晨1點40分出現拐點，說明料線已降至爐腰位置。

3.4 渣鐵排放

高爐從降料面到休風共出鐵 7次，總共出鐵

1 267.2 t（含大溝和撇渣器內的殘鐵）， 與理論鐵量相符，渣鐵基本出凈。

4 分析和總結

本次停爐工作按照方案科學執行，基本上完成了所有既定目標，實現了安全、快速、環保停爐。在停爐工作中總結了一些實操經驗，也發現了繼續改進的方面。

4.1 優點

1）霧化打水系統采用16個噴頭全圓周無死角均勻霧化，保證了沒有液態水直接接觸炙熱的焦炭，有效穩定的控制了爐頂溫度，通過智能控制系統可針對性的進行單點，扇形，全面多種霧化打水，有效降低打水量。

2）本次停爐在前期采用大風量、富氧、高頂壓操作，及后續控制低壓差作業，有利于加速降低料面，縮短停爐時間。

3）本次停爐對高爐煤氣進行了全程回收無放散，避免了煤氣放散造成的能源浪費和環境污染，實現了綠色環保。

4）以探尺和耗風量數據結合煤氣中CO2含量判斷料面深度，從加入的蓋面焦總體積和到達風口的時間計算顯示，料面位置和雷達探尺料線基本一致。煤氣CO2含量對應的料面深度與探尺料線基本一致，涼爐后再觀測爐內實際料面深度與理論計算值吻合。

4.2 不足

1）本次停爐由于需要清空所有原料，出現了部分原料臨時消化，導致實際爐渣堿度偏高，不利于渣鐵流動性的改善。

2）停爐前進行休風更換小套，導致停爐前期爐溫基礎較差，應避免停爐前爐況變化。

3）本次停爐過程中，頂壓還是出現幾次波動，在風量等參數控制方面還需更細致操作。

參考文獻

[1] 程洪全，張猛超，許佳，等.首鋼股份1號高爐停爐實踐及分析[J].四川冶金，2019，41（2）：19-21.

[2] 肖修偉.柳鋼中金不銹鋼公司2號高爐停爐實踐[J].冶金信息導刊，2023，60（1）：60-63.

[3] 唐秀波，朱榮麒.中金公司高爐冷卻壁破損原因分析及控制措施[J].山西冶金，2023，46（6）：148-150+153.

作者：張朗銘，男，36歲，工程師

收稿日期：2024-09-20