韶鋼2200 m3高爐爐缸凍結(jié)的氧槍處理實(shí)踐

齊萬(wàn)兵,劉新榮,曹旭博

(寶武集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司，廣東 韶關(guān) 512123)

韶鋼2200 m3高爐在2018年2月3日計(jì)劃年修48小時(shí)后，由于其他原因不能正常復(fù)風(fēng)生產(chǎn)，直到4月3日復(fù)風(fēng)恢復(fù)生產(chǎn)，時(shí)長(zhǎng)二個(gè)月，高爐爐缸完全凍結(jié)，鐵口與風(fēng)口之間沒(méi)有通路，高爐不能直接送風(fēng)生產(chǎn)，否則，復(fù)風(fēng)后生成的渣鐵不能排出而窩在風(fēng)口區(qū)域，易造成風(fēng)口設(shè)備燒損導(dǎo)致漏水，進(jìn)而引發(fā)安全事故。這次在處理韶鋼2200 m3高爐爐缸凍結(jié)中應(yīng)用了韶鋼高爐鐵口專利技術(shù)——鐵口煤氧槍，成功解決了鐵口與風(fēng)口之間的通路問(wèn)題。順利處理好了大高爐爐缸凍結(jié)，成功恢復(fù)了生產(chǎn)。

1 爐缸凍結(jié)的形成

高爐在正常生產(chǎn)二到三個(gè)月后，需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行一次周期性的保養(yǎng)和維護(hù)，韶鋼2200 m3高爐在2018年2月3日開(kāi)始計(jì)劃定修48小時(shí)，定修完成后，由于其他原因不能復(fù)風(fēng)生產(chǎn)，雖然定修時(shí)按計(jì)劃加有休風(fēng)料，但是隨著復(fù)風(fēng)時(shí)間的延期(二個(gè)月)，爐缸內(nèi)熱量不斷損失，渣鐵逐步降溫而不能流動(dòng)，慢慢凝固，進(jìn)而凍結(jié)。

處理爐缸凍結(jié)是一件非常復(fù)雜的過(guò)程，其中鐵口與風(fēng)口之間有沒(méi)有通路，成了高爐能不能送風(fēng)的關(guān)鍵一環(huán)。高爐復(fù)風(fēng)前使用氧槍伸入鐵口內(nèi)，持續(xù)吹氧使?fàn)t缸焦炭燃燒，加熱爐缸，提高爐缸溫度，加速爐缸內(nèi)渣鐵形成，盡可能熔化爐缸內(nèi)冷凝的渣鐵，并讓其從鐵口排出，同時(shí)人工從風(fēng)口往下燒氧，使鐵口和風(fēng)口之間形成通路，以便高爐送風(fēng)后熔化的渣鐵能順利到達(dá)鐵口區(qū)域，通過(guò)鐵口操作使熔化的冷渣鐵順利排出，縮短高爐開(kāi)爐和爐況恢復(fù)時(shí)間。

2 氧槍在處理爐缸凍結(jié)過(guò)程的應(yīng)用

2.1 氧槍及埋入氧槍的前期準(zhǔn)備

這次使用的氧槍是韶鋼專利技術(shù)產(chǎn)品——鐵口煤氧槍(如圖1所示)。槍體是套管直通式，分內(nèi)外兩層，內(nèi)管通入氧氣，外管通入壓縮空氣混合煤粉，管內(nèi)設(shè)有不同長(zhǎng)度的熱電偶，通過(guò)導(dǎo)線外接溫度顯示器，槍體側(cè)面分別是氧氣和煤粉混合空氣的快速接口，槍體前端與鐵口開(kāi)口機(jī)傳動(dòng)裝置連接。與國(guó)內(nèi)氧槍相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，重量輕，加熱效果可增加一倍，安全可靠。氧槍提前定制并運(yùn)送到爐臺(tái)，與安裝鉆桿一樣安裝在開(kāi)口機(jī)上，把氧氣管、壓縮空氣管與氧槍接頭連接好，另外一端與氣源相連，中間與壓力表、流量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)組合控制箱連接，通過(guò)操作開(kāi)口機(jī)，把氧槍打入或拔出鐵口。

2.2 氧槍的打入

氧槍第一次打入是關(guān)鍵。氧槍打入前，先對(duì)鐵口進(jìn)行維護(hù)，操作開(kāi)口機(jī)，把鉆桿鉆到3500 mm以上位置，由于爐缸凍結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，爐缸里面全是冷渣鐵，不利于氧槍的使用。一桿鉆通鐵口后，利用人工通過(guò)氧氣管對(duì)鐵口進(jìn)行燒氧10～20分鐘，讓鐵口孔道里面燒出可容納一定渣鐵儲(chǔ)存的空間和熱源，目的是為氧槍埋入后的點(diǎn)火提供條件。操作液壓炮給鐵口堵一部分泥，保證氧槍打入后，氧槍與鐵口之間是密封的，然后操作開(kāi)口機(jī)把氧槍打入鐵口(到位)。本次處理爐缸凍結(jié)第一次打入氧槍從3#鐵口開(kāi)始，時(shí)間：3月24日12：27～18：52，由于爐缸凍結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，第一次煤氧槍埋入后385分鐘，累計(jì)氧量554立方米，拔出后沒(méi)有渣鐵流出，通過(guò)人工燒氧后進(jìn)行第二次氧槍埋入，時(shí)長(zhǎng)545分鐘，累計(jì)氧量889立方米，這次埋氧效果明顯，拔出后大約有1.5噸渣鐵流出，3#鐵口3月24日至4月3日鐵口埋入氧槍及有無(wú)渣鐵流出統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表1)，清理完渣鐵后，對(duì)3#鐵口繼續(xù)埋入下一條氧槍，到4月3日送風(fēng)前，3#鐵口累計(jì)埋入14條氧槍。

1.鐵口開(kāi)口機(jī)裝置對(duì)接；2.固定氧槍卡口位置；3.壓縮空氣接頭；4.氧氣高壓管接頭；5.壓力表接入口；6.熱電偶傳感；7.槍體套管；8.溫度計(jì)；9.熱電偶傳感；10. 槍體內(nèi)部；11.溫度計(jì)圖1 氧槍示意圖

日期氧槍編號(hào)埋入時(shí)間段埋入深度(mm)累計(jì)時(shí)間(min)累計(jì)氧氣流量(m3)出渣鐵量(t)備注3-241#12:27-18:5235503855540-2#3:46-12:5140005458891.5-3-253#16:56-17:32416036720溫度表無(wú)顯示。4#17:41-17:4542004-0打入后漏氣。3-265#18:31-8:19404082827849-6#12:51-23:374050646207710-3-277#0:40-14:42408084222645槍難拔出,燒氧。8#15:23-20:0841802857490.5-3-289#22:05-15:074050102223402-10#15:39-16:07377028680.5-3-3011#16:28-14:243720131623090.5大氧槍,三條氧氣管,只有一條有流量顯示。4-112#0:58-19:493270116139588-4-313#7:13-17:58395064510430氧槍燒損3.4 m。14#20:17-0:44371026737226氧槍燒損2.2 m。

2.3 氧氣和壓縮空氣的流量控制

操作開(kāi)口機(jī)把氧槍打入鐵口后，通入壓縮空氣和氧氣，確保槍管內(nèi)加熱介質(zhì)流出順暢，前端不堵塞、無(wú)憋壓，氧槍密實(shí)無(wú)泄漏。對(duì)氧槍的氧氣壓力和流量，壓縮空氣的壓力和流量的控制非常重要。氧氣進(jìn)入爐內(nèi)，讓焦炭燃燒，進(jìn)而促使氧槍周圍溫度升高，有利氧槍周圍冷凍的渣鐵熔化。調(diào)節(jié)壓縮空氣的流量，可以有效控制氧槍在鐵口孔道內(nèi)的溫度上升趨勢(shì)，保證氧槍使用壽命(不會(huì)很快被燒掉)，提高氧槍使用效果。調(diào)節(jié)氧氣壓力和壓縮空氣流量開(kāi)關(guān)，保持氧槍溫度緩慢上升，待溫度上升到600 ℃以上，第一次埋氧槍時(shí)間應(yīng)在6～8小時(shí)之間，以保證氧槍對(duì)鐵口區(qū)域冷渣鐵的加熱效果。對(duì)氧槍埋入期間進(jìn)行監(jiān)控并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行記錄：1#鐵口第1條、第2條氧槍埋入時(shí)間與流量記錄見(jiàn)表2。

表2 爐前鐵口埋入氧槍期間監(jiān)控記錄表

2.4 氧槍的拔出

鐵口埋入氧槍后視氧槍埋入時(shí)間，累計(jì)氧量，氧槍熱電偶溫度，預(yù)計(jì)爐缸內(nèi)熔融的冷態(tài)渣鐵量適時(shí)拔出氧槍。一般前期埋入時(shí)間會(huì)較長(zhǎng)，6到10小時(shí)不等，隨著埋入氧槍次數(shù)的增加，氧槍的效果越來(lái)越明顯，氧槍埋入時(shí)間不用太長(zhǎng)，1到2小時(shí)就可以拔出，拔出氧槍待冷渣鐵流盡后，再按前流程打入下一根氧槍，通入壓縮空氣、氧氣，加熱爐缸下部冷凝渣鐵，直到一個(gè)鐵口的流出渣鐵量有30 t或以上，鐵口區(qū)域有一定的空間，再給鐵口上方2個(gè)風(fēng)口燒氧，通過(guò)人工用氧氣管從風(fēng)口往下，向鐵口方向燒氧，同時(shí)利用從鐵口埋入氧槍的方式，加熱熔化鐵口和風(fēng)口區(qū)域冷態(tài)渣鐵并使其順利排出，讓鐵口與風(fēng)口之間形成一定的氣流通路后高爐就可以進(jìn)行送風(fēng)操作。這次3個(gè)鐵口都埋入了不同數(shù)量的氧槍(見(jiàn)表3)。

表3 三個(gè)鐵口埋氧槍情況

3 埋氧槍需要注意事項(xiàng)

(1)氧槍前端安裝熱電偶探頭， 熱電偶探頭檢測(cè)區(qū)間在0～1200 ℃，插入鐵口深度大于3 m，檢測(cè)點(diǎn)距離爐墻大于500 mm。

(2)氧槍使用期間，熱電偶溫度小于600 ℃，壓力有波動(dòng)時(shí)，停氧氣，送壓縮空氣，操作開(kāi)口機(jī)使氧槍再往前推進(jìn)300～500 mm后停壓縮空氣，送氧氣，延長(zhǎng)氧槍使用時(shí)間。

(3)拔槍條件，氧槍使用期間熱電溫度不小于600 ℃，或達(dá)到使用時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)退出氧槍出鐵并更換下一條氧槍。

(4)加強(qiáng)爐缸炭磚溫度監(jiān)控，埋入氧槍后，爐缸炭磚溫度會(huì)有一定變化，休風(fēng)狀態(tài)下鐵口區(qū)域側(cè)壁溫度檢測(cè)第三點(diǎn)溫升不大于10 ℃/h，冷卻壁水溫差不大于0.5 ℃，爐頂平均溫度變化也要納入監(jiān)控。

4 鐵口與風(fēng)口暢通的確認(rèn)

根據(jù)鐵口渣鐵排放量和溫度情況，氧氣、壓縮空氣的壓力情況，風(fēng)口前端焦炭、煙氣情況等，現(xiàn)場(chǎng)判斷鐵口與風(fēng)口之間的暢通情況。

(1)埋氧槍后單鐵口流出冷渣鐵量大于30噸以上，截止4月3日送風(fēng)前1#鐵口使用氧槍通過(guò)鐵口排出的渣鐵量約59噸，3#鐵口使用氧槍通過(guò)鐵口排出的渣鐵量約64噸，從排出的渣鐵量來(lái)看，3#鐵口區(qū)空間較大。

(2)鐵口氧槍燒氧時(shí)，其上方風(fēng)口可以明顯看見(jiàn)煙氣，風(fēng)口燒氧煙氣往爐內(nèi)抽，1#與3#鐵口上方明顯看見(jiàn)煙氣。

(3)埋入的氧槍壓力穩(wěn)定，波動(dòng)小于0.03 MPa。

(4)風(fēng)口前端焦炭變紅。送風(fēng)前對(duì)1#和3#鐵口上方各2個(gè)風(fēng)口拆下小套后進(jìn)行人工燒氧，明顯看到風(fēng)口前端焦炭變紅。4月3日22:36用3號(hào)鐵口上方的2個(gè)風(fēng)口(18#、19#)送風(fēng)后，發(fā)現(xiàn)打開(kāi)3#鐵口無(wú)渣鐵流出，估計(jì)3#鐵口與風(fēng)口之未完全形成通路，風(fēng)口區(qū)域熔化的渣鐵不能下到鐵口區(qū)。送風(fēng)146 min后休風(fēng)?？紤]到1#鐵口埋入氧槍效果也較明顯，其鐵口上方1#和30#風(fēng)口進(jìn)行風(fēng)口燒氧時(shí)煙氣較大，判斷1#鐵口與其上2個(gè)風(fēng)口連通狀況會(huì)較好，故變更送風(fēng)方案。4月4日14：50復(fù)風(fēng)采用1#和30#風(fēng)口送風(fēng)，1#鐵口出鐵；復(fù)風(fēng)前6小時(shí)對(duì)1#鐵口埋入氧槍，復(fù)風(fēng)半小時(shí)后于15：20拔出1#鐵口氧槍，有渣鐵流出，量較多，效果較好。為提高渣鐵溫度利于排出，緊接著又埋入了下一條氧槍，出渣鐵效果還是很好，以此判斷：1#鐵口與其上方2個(gè)風(fēng)口已完全形成氣流和渣鐵流通路，后續(xù)就以1#鐵口出鐵，其上2個(gè)風(fēng)口送風(fēng)的方式來(lái)處理本次爐缸凍結(jié)。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)處理高爐爐缸凍結(jié)，鐵口與風(fēng)口之間是否連通是處理高爐爐缸凍結(jié)時(shí)送風(fēng)的前提。

(2)應(yīng)用韶鋼專利技術(shù)產(chǎn)品——鐵口煤氧槍，能有效加熱爐缸，熔化爐缸內(nèi)冷凝渣鐵，并使其從鐵口成功排出，有利于鐵口與風(fēng)口之間形成通路。