煤氣在線分析在萊鋼2#188m3高爐操作上的實(shí)踐指導(dǎo)

鮑永良

山東省萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司型鋼煉鐵廠，山東萊蕪

0 引言

萊鋼2#1880m3高爐于2005年2月28日開(kāi)爐投產(chǎn)。近幾年隨著高爐檢測(cè)系統(tǒng)的不斷完善，使高爐操作者對(duì)爐內(nèi)狀況的分析，判斷更加及時(shí)、準(zhǔn)確，量化。煤氣在線分析系統(tǒng)是專門(mén)針對(duì)高爐爐頂煤氣具有高溫、高壓、多塵、含濕的特定惡劣條件而設(shè)計(jì)的。萊鋼型鋼煉鐵廠2號(hào)1880高爐于2011年對(duì)煤氣在線分析系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)完善，使檢測(cè)數(shù)據(jù)更加及時(shí)、準(zhǔn)確。本文主要通過(guò)對(duì)2號(hào)1880高爐幾次爐況波動(dòng)進(jìn)行分析，總結(jié)煤氣在線分析系統(tǒng)對(duì)高爐操作的指導(dǎo)作用。

1 煤氣在線分析系統(tǒng)對(duì)氣流失常型爐況的指導(dǎo)作用

管道和懸料是高爐爐內(nèi)煤氣流失常的結(jié)果，也是高爐的多發(fā)性常見(jiàn)事故，很多原因都會(huì)導(dǎo)致管道或者懸料的發(fā)生，諸如原燃料條件惡化、渣鐵排放不暢、熱制度波動(dòng)、加減風(fēng)時(shí)機(jī)不當(dāng)?shù)鹊?，發(fā)現(xiàn)和處理及時(shí)可避免燃料比上升過(guò)多，降低噸鐵消耗，處理不及時(shí)則易引發(fā)爐涼等嚴(yán)重爐況失常。

成功利用煤氣在線分析避免懸料的案例：

煤氣在線分析可以反應(yīng)爐內(nèi)煤氣流的細(xì)微變化，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷，及時(shí)采取調(diào)煤、減風(fēng)、退負(fù)荷等應(yīng)對(duì)措施，可防止懸料發(fā)生，避免事故擴(kuò)大化。下面是2011年2月12日夜班前期煤氣利用的一段截圖：

圖1 2月12日夜班前期煤氣利用

下面是當(dāng)時(shí)的風(fēng)量情況：

圖2 2月12日夜班前期及時(shí)減風(fēng)避免懸料

從上面兩個(gè)圖看出，2月11日中班22:53分CO數(shù)據(jù)為21%，之后開(kāi)始上升，23:33為21.58%，煤氣利用率下降，23:44分CO數(shù)據(jù)為22.1%，23:49為22.6%。夜班工長(zhǎng)根據(jù)煤氣利用率下降較多，果斷在0:02分減風(fēng)，把風(fēng)量由4 470m3/m,減至3 950m3/m,0:06分崩料，風(fēng)壓由375KP升至388KP,冒尖但未出現(xiàn)懸料?？梢?jiàn)，及時(shí)根據(jù)煤氣利用率下降等爐況表現(xiàn)采取減風(fēng)措施，可防止懸料發(fā)生，減少損失。

2010年下半年和2011年前3個(gè)月，該種氣流失常型爐況在2號(hào)高爐多次出現(xiàn)，后通過(guò)多次分析和總結(jié)這種爐況的征兆、規(guī)律和處理措施，當(dāng)CO含量在30分鐘內(nèi)升高1%，則應(yīng)適當(dāng)控制風(fēng)量200m3/m～400m3/m ，上升越快，減風(fēng)幅度應(yīng)越大。

2 煤氣在線分析系統(tǒng)對(duì)冷卻設(shè)備漏水的判斷指導(dǎo)作用

冷卻設(shè)備漏水分為下部漏水和上部漏水兩種。下部漏水包括冷卻壁漏水和風(fēng)口小套漏水，煤氣在線分析系統(tǒng)表現(xiàn)為H2含量升高。上部漏水主要是指氣密箱漏水、十字測(cè)溫裝置漏水、大方孔漏水和爐頂打水漏水，該種漏水方式對(duì)爐況影響相比前一種較小，由于漏水相當(dāng)于加大了煤氣的發(fā)生量，煤氣在線分析系統(tǒng)表現(xiàn)為漏水時(shí)H2、CO和CO2含量降低，漏水消除后H2、CO和CO2含量升高，同時(shí)，漏水時(shí)爐頂溫度、十字測(cè)溫溫度低，漏水消除后爐頂溫度、十字測(cè)溫溫度升高。

2.1 下部漏水

下部漏水發(fā)生在高爐高溫區(qū)（＞1000℃），在爐內(nèi)水分與焦炭中的碳發(fā)生如下反應(yīng):

H2O+C=H2+CO -124450KJ

這個(gè)反應(yīng)叫做碳水反應(yīng)，由于碳水反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，又直接消耗碳素，因而使燃料比升高。因此下部漏水對(duì)爐況影響較大，又因反應(yīng)產(chǎn)物中有H2，所以會(huì)導(dǎo)致煤氣中H2含量升高。正常情況下，煤氣H2含量與鼓風(fēng)濕度、噴吹煤種、煤比 大小等有關(guān)。國(guó)內(nèi)有文獻(xiàn)的資料顯示，煤比對(duì)H2含量的影響為煤比上升10kg/t，煤氣H2含量升高0.1%～0.15%，2號(hào)爐根據(jù)高爐實(shí)際運(yùn)行情況和檢測(cè)數(shù)據(jù)，推算出每10公斤煤比影響H2含量0.11%。萊鋼2號(hào)1880高爐鼓風(fēng)經(jīng)過(guò)脫濕，脫濕后濕度為6～8%，煤比為160～170kg/t,在這種條件下，煤氣中H2含量為1.6～2.2%，如果H2比正常值高0. 4%～0. 8%達(dá)1h以上，可判斷有冷卻器漏水。下圖是2011年7月17日夜班煤氣在線分析系統(tǒng)的一段截圖：

圖3 7月17日冷卻壁漏水H2含量變化

7月17日夜班燃料比上升40kg/t，爐溫低，鐵水熱量最高1480℃，H2含量夜班最高上升到3.4%（時(shí)間是4:25），探尺有時(shí)有滑尺現(xiàn)象，中心氣流夜班后期減弱，十字測(cè)溫中心溫度400℃左右，夜班組織查水，6:30分查出冷卻壁33組第2根漏水，7:00對(duì)該根壞的水管跨接后，H2含量開(kāi)始下降，9:14H2含量為3.2%，12:08為2.1%，降至正常水平。

風(fēng)口小套漏水后當(dāng)漏水量大時(shí)，煤氣在線分析系統(tǒng)中H2含量會(huì)急速上升，而不像冷卻壁漏水那樣表現(xiàn)為緩慢上升，漏水小時(shí)，H2含量變化不明顯。

當(dāng)爐內(nèi)煤氣流出現(xiàn)失常時(shí)，H2含量也會(huì)出現(xiàn)升高現(xiàn)象。2號(hào)1880高爐2011年9月出現(xiàn)4次因爐溫大幅下跌出現(xiàn)的氣流失常，每次失常都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有漏水的冷卻設(shè)備，但煤氣中H2含量有不同程度的升高。

綜上所述，下部漏水突出表現(xiàn)是煤氣在線分析系統(tǒng)H2含量升高，高爐燃料比高，鐵水物理熱差，與生鐵硅數(shù)相比偏低，爐頂溫度分叉，探尺滑尺多。這些都為看水查漏提供依據(jù)。

2.2 上部漏水

上部漏水處于高爐低溫區(qū)，對(duì)高爐影響相比下部要小一些，噸鐵燃料比不會(huì)升高，一般會(huì)導(dǎo)致頂溫和十字測(cè)溫溫度降低，對(duì)布袋除塵（低溫下易糊布袋）和RTR發(fā)電（低溫下翅片積灰）造成影響，同時(shí)由于相當(dāng)于長(zhǎng)期爐頂打水，會(huì)對(duì)熱風(fēng)爐燒爐造成影響。2011年7月25日，2號(hào)爐十字測(cè)溫和爐頂溫度逐步降低，中心氣流偏弱，但爐況順行狀況良好，燃料比未升高。爐頂煤氣瞬時(shí)發(fā)生量偏大，正常時(shí)風(fēng)量4250時(shí)對(duì)應(yīng)37萬(wàn)立方/分鐘的發(fā)生量，但25日夜班一般在39萬(wàn)立方／分鐘。通過(guò)對(duì)爐頂水冷系統(tǒng)的排查，檢查出十字測(cè)溫漏水，進(jìn)行處理。消除爐內(nèi)漏水后，頂溫和十字測(cè)溫溫度升至正常數(shù)值，煤氣在線分析顯示，H2含量在漏水消除后立即升高，CO和CO2絕對(duì)數(shù)值升高。

十字測(cè)設(shè)備漏水消除前，十字測(cè)溫中心點(diǎn)溫度一直偏低，起初判斷為中心氣流偏弱，多次進(jìn)行中心加焦處理，以防止?fàn)t況出現(xiàn)失常。但停水后發(fā)現(xiàn)，中心溫度并不低，多在800℃以上，中心溫度低是漏水所致。因此十字測(cè)溫中心溫把上部布料矩陣進(jìn)行調(diào)整，以進(jìn)一步降低消耗?？梢?jiàn)，準(zhǔn)確判斷漏水設(shè)備并及時(shí)采取相關(guān)措施，可對(duì)高爐調(diào)劑在方向上起到至關(guān)重要的指導(dǎo)作用。

3 煤氣在線分析系統(tǒng)對(duì)高爐降料線過(guò)程的操作指導(dǎo)作用

高爐爐役中后期爐皮、冷卻壁損壞嚴(yán)重需進(jìn)行焊補(bǔ)、更換或者爐型不規(guī)則需要進(jìn)行噴涂造襯，以及大修停爐，這些過(guò)程都要進(jìn)行深度降料線操作。萊鋼1080、1880高爐都進(jìn)行過(guò)降料線停爐操作，萊鋼高爐均為布袋干法除塵。干式除塵高爐回收煤氣降料線時(shí)，由于既要考慮到安全問(wèn)題，不能打水過(guò)多，又要保證布袋溫度不宜過(guò)高，避免燒壞布袋，所以其工藝要求更嚴(yán)格。如何安全快速地降料線至風(fēng)口平面，并且利于開(kāi)爐，是當(dāng)前擺在干式除塵高爐工作者面前的一個(gè)重要課題。煤氣在線分析系統(tǒng)可以幫助高爐工作者安全順利降料線停爐。在降料線停爐過(guò)程中，煤氣在線分析系統(tǒng)在未切煤氣前可以為操作者實(shí)時(shí)提供煤氣成分的數(shù)據(jù)，避免因氫含量超標(biāo)高爐出現(xiàn)爆震，影響安全停爐。與人工取樣相比，它有實(shí)時(shí)、安全、方便、快捷、誤差小等優(yōu)點(diǎn)。

4 結(jié)論

1）當(dāng)CO含量在30分鐘內(nèi)升高1%，則應(yīng)適當(dāng)控制風(fēng)量200m3/m～400m3/m，甚至更多，上升越快，減風(fēng)幅度應(yīng)越大；

2）鼓風(fēng)脫濕后濕度為6%～8%，煤比為160kg/t～170kg/t,在這種條件下，煤氣中H2含量為1.6%～2.2%，如果H2比正常值高0.4%～0.8%達(dá)1h以上，可判斷有冷卻壁或小套漏水。鼓風(fēng)不脫濕時(shí)，如果冷卻壁損壞，H2含量上升值與脫濕時(shí)相近，在0.4%～0.8%的范圍內(nèi)；

3）如果爐頂、十字測(cè)溫溫度低，在線分析中CO、H2含量低，則有可能是上部氣密箱、十字測(cè)溫、爐頂打水、大方孔等漏水；

4）煤氣在線分析與人工取樣分析相比，它有實(shí)時(shí)、安全、方便、快捷、誤差小等優(yōu)點(diǎn)；

5）在線分析必須和其它日常監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合使用。應(yīng)不斷總結(jié)這方面的經(jīng)驗(yàn)，提高調(diào)劑的準(zhǔn)確性，保證高爐的長(zhǎng)期穩(wěn)定順行。

[1]解廣安.煉鐵工藝[].冶金工業(yè)部教材編輯部，2005.

[2]王平，等.爐頂煤氣連續(xù)分析系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐.中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所，2000.