450 m3 高爐短期悶爐及休復(fù)風(fēng)操作實(shí)踐

供稿|潘勇，付成，鄭忠玉，鄒佳均/ PAN Yong,FU Cheng,ZHENG Zhong-yu,ZOU Jia-jun

內(nèi)容導(dǎo)讀 本文通過(guò)采取悶爐前準(zhǔn)備操作、悶爐料的計(jì)算、悶爐料的填充操作、休風(fēng)后的操作、下部調(diào)整操作、復(fù)風(fēng)后風(fēng)量與頂壓的控制、造渣操作、料制的調(diào)整、首次開(kāi)口時(shí)間、Si 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鐵水溫度的選擇等措施，開(kāi)爐后通過(guò)操作與制度調(diào)整，快速恢復(fù)了爐況，操作過(guò)程減少了燃料消耗，避免了風(fēng)口燒壞，節(jié)約了大量生產(chǎn)成本。

高爐悶爐是煉鐵生產(chǎn)的一種操作狀態(tài)，休風(fēng)與復(fù)風(fēng)是高爐暫時(shí)停止生產(chǎn)和隨后恢復(fù)生產(chǎn)的高爐操作方法。高爐停止生產(chǎn)和恢復(fù)生產(chǎn)的基本操作就是停止往爐內(nèi)送風(fēng)和恢復(fù)往爐內(nèi)送風(fēng)[1-4]。公司450 m3高爐處于爐役后期，存在本體4 段冷卻壁破損嚴(yán)重、爐皮開(kāi)裂等問(wèn)題，高爐本體有諸多安全隱患。按公司安排，煉鐵廠(chǎng)對(duì)450 m3高爐進(jìn)行悶爐檢修120.25 h。休風(fēng)前制定了詳細(xì)的停爐、開(kāi)爐計(jì)劃，生產(chǎn)過(guò)程中精心組織、認(rèn)真貫徹，通過(guò)合理的悶爐焦比、堿度，同時(shí)利用CaF2、MgO 低熔點(diǎn)的特點(diǎn)，在悶爐料里加入螢石和白云石，改善渣鐵流動(dòng)性，使長(zhǎng)期休風(fēng)后的開(kāi)爐工作快速、安全、順利完成，28 h全開(kāi)風(fēng)口、36 h 達(dá)產(chǎn)[5-9]。

悶爐及休風(fēng)操作

悶爐前準(zhǔn)備操作

（1）鐵水成分按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)Si：0.6%～0.9%、S：0.03%～0.04%控制，鐵水溫度≥1470 °C，第一爐鐵后將鐵口角度提到14°，適當(dāng)噴鐵口。

（2）提前空出料倉(cāng)備料，備料情況：海南礦50 t，白云石30 t，螢石10 t，休風(fēng)料用完后準(zhǔn)備30 t 水渣進(jìn)倉(cāng)，階段性調(diào)整配料結(jié)構(gòu)、保證休風(fēng)后各倉(cāng)基本清空。

（3）組織對(duì)高爐本體冷卻設(shè)備進(jìn)行全面查水，對(duì)漏水的冷卻設(shè)備和風(fēng)口套進(jìn)行處理或更換，確保順利封爐。

（4）休風(fēng)前校準(zhǔn)探尺零位、對(duì)高爐本體爐殼進(jìn)行檢漏工作，對(duì)爐皮開(kāi)裂煤氣漏點(diǎn)作好記號(hào)，放空重力除塵器內(nèi)瓦斯灰。

（5）提前備足黃沙、耐火磚、有水炮泥、黃油、水渣及相關(guān)封爐材料，提前與公司各個(gè)部門(mén)協(xié)調(diào)好煤氣管道吹掃事宜。

悶爐料的計(jì)算

為了能快速?gòu)?fù)產(chǎn)，悶爐料按照5 d 組織，結(jié)合近期爐況實(shí)際，制定出悶爐方案：全爐焦比2.60 t/t，總爐料體積359.63 m3（實(shí)際裝料體積372.92 m3），悶爐料按5 組分批次加入，保證悶爐料到達(dá)預(yù)期位置。根據(jù)冶煉周期、結(jié)合內(nèi)型尺寸，原燃輔料等情況進(jìn)行計(jì)算，使休風(fēng)后悶爐料到預(yù)期的位置，備料倉(cāng)位休風(fēng)后基本用空，休風(fēng)順利。各關(guān)鍵參數(shù)詳見(jiàn)表1、表2 和表3。

表1 高爐內(nèi)尺寸

表2 原料、輔料成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

表3 干熄焦成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

悶爐料的填充操作

悶爐料以填充部位不同，按五組分批次加入。焦批以4200 kg、礦批以9000 kg 控制，正常料堿度按1.05、全爐料堿度按0.82 控制。具體填充如下：

（1）第一組：加凈焦13 批，加完后集中加螢石3000 kg。填充風(fēng)口以上爐缸、爐腹，爐料體積79.17 m3（爐容83.34 m3）。

（2）第二組：加空焦14 批，加完集中加螢石2000 kg。填充爐腰及爐身下部（體積分?jǐn)?shù)20%），爐料體積90.98 m3（爐容91.38 m3）。

（3）第三組：加輕負(fù)荷料4 組，每組由1 批空焦+1 批正常料組成。填充爐身中下部（體積分?jǐn)?shù)30%），爐料體積69.56 m3（爐容71.64 m3）。

（4）第四組：加輕負(fù)荷料2 組，每組由1 批空焦+2 批正常料組成。填充爐身中下部（體積分?jǐn)?shù)25%），爐料體積56.57 m3（爐容59.70 m3）。

（5）第五組：加正常料6 批。填充爐身上部（體積分?jǐn)?shù)20%）+爐喉（體積分?jǐn)?shù)15%），爐料體積63.35 m3（爐容63.8 m3）。

悶爐料總裝入量及體積見(jiàn)表4（壓縮率按13%折算）?？战?、正常料具體入爐結(jié)構(gòu)：空焦由焦炭4200 kg+白云石700 kg 組成，正常料由燒結(jié)礦5670 kg+球團(tuán)礦1350 kg+海南礦1980 kg+白云石700 kg+螢石200 kg 組成，料的總體積418.97 m3×（1-0.13）≈364.50 m3。

表4 悶爐料總裝入量和體積

休風(fēng)后的操作

（1）爐頂點(diǎn)火后迅速卸吹管、全部風(fēng)口堵泥，然后停風(fēng)機(jī)，再逐個(gè)砌磚堵泥抹油，確保封爐嚴(yán)實(shí)不透風(fēng)，停爐過(guò)程中安排工長(zhǎng)每小時(shí)巡查一次。

（2）降低高壓水壓力，關(guān)閉漏水的冷卻設(shè)備及氣密箱進(jìn)水，2 h 后停高壓泵，水量控制在正常水量（單位時(shí)間冷卻所需內(nèi)循環(huán)水體積）的1/2 左右，4 h 后停一臺(tái)常壓泵，爐底冷卻水控制在正常水量的1/3 左右，一天后將冷卻水量控制到最小程度。

（3）兩個(gè)爐頂放散閥、重力除塵器放散閥打開(kāi)，重力除塵器切斷閥、爐頂均壓放散閥關(guān)閉。

（4）熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)入悶爐，確認(rèn)煤氣放散閥開(kāi)到位，其余閥門(mén)關(guān)閉；注意高爐均壓煤氣管道要吹掃干凈。

（5）將凈煤氣總管上的盲板閥關(guān)閉，布袋系統(tǒng)按長(zhǎng)期休風(fēng)操作，料面蓋水渣2 m 左右，均勻鋪滿(mǎn)料面。

復(fù)風(fēng)

復(fù)風(fēng)前基本準(zhǔn)備操作

開(kāi)爐前12 h 對(duì)高爐各大系統(tǒng)進(jìn)行全面試車(chē)，復(fù)風(fēng)前8 h 對(duì)各設(shè)施設(shè)備、輔料、耗材、工具及能源介質(zhì)進(jìn)行確認(rèn)，提前6 h 對(duì)高爐本體及熱風(fēng)爐冷卻水供水壓力恢復(fù)正常，確認(rèn)設(shè)備處于完好狀態(tài)，提前3 h 備螢石、白云石各10 t 進(jìn)倉(cāng)，后續(xù)繼續(xù)鐵口燒氧氣和埋氧槍操作。

下部調(diào)整操作

450 m3高爐設(shè)有14 個(gè)風(fēng)口，本次悶爐期間對(duì)風(fēng)口布局進(jìn)行調(diào)整，由原來(lái)的?115 mm×8+?110 mm×6 調(diào)整為?115 mm×6+?110 mm×8，統(tǒng)一長(zhǎng)度尺寸為360 mm（斜5°），送風(fēng)面積由0.1401 縮小至0.1383 m2。復(fù)風(fēng)前開(kāi)鐵口兩側(cè)的1#、2#、13#、14#送風(fēng)，送風(fēng)總面積0.0407 m2。開(kāi)口風(fēng)原則遵循“高爐下料順暢,風(fēng)量、風(fēng)壓平穩(wěn)、渣鐵熱儲(chǔ)備充足,出渣、出鐵順利”，基本做到了一爐鐵開(kāi)一個(gè)風(fēng)口的節(jié)奏，考慮到漏水的原因，開(kāi)風(fēng)口順序?yàn)?#→12#→4#→5#→6#→7#→8#→11#→10#→9#，選擇了先“活半邊”的思路。

復(fù)風(fēng)操作制度

（1）風(fēng)量與頂壓的控制

風(fēng)量恢復(fù)及頂壓調(diào)整情況如圖1、圖2 所示。

圖1 風(fēng)量恢復(fù)情況圖

圖2 頂壓調(diào)整情況

（2）造渣操作

初始礦批選擇為9000 kg、焦批4080 kg，二元堿度1.027。入爐料選擇質(zhì)量比為70%燒結(jié)礦+15%球團(tuán)礦+15%海南礦（外加白云石3 批合計(jì)2100 kg、螢石6 批合計(jì)1200 kg，后續(xù)繼續(xù)每批加螢石100 kg，累計(jì)加入螢石11000 kg），視情況逐步加礦批，調(diào)整堿度、負(fù)荷。

（3）料制的調(diào)整

由于計(jì)劃休風(fēng)時(shí)加凈焦、輕負(fù)荷料都有發(fā)展邊緣的作用，因此復(fù)風(fēng)時(shí)的裝料首先是防止中心堵塞，要相應(yīng)縮小礦石批重，疏導(dǎo)中心氣流，后期為了保證正常氣流方便調(diào)整，由悶爐料制焦3 檔礦2 檔逐步恢復(fù)為正常料制焦4 檔礦4 檔，形成較為合理的平臺(tái)+漏斗的料面，使中心和邊緣的兩股氣流相對(duì)穩(wěn)定、合理。隨著礦批的加大，逐步調(diào)整料制，具體變化如表5 所示（C 為焦炭，P 為礦石，上標(biāo)為布料角度，下標(biāo)為布料圈數(shù)）。

表5 礦批重和布料矩陣的選擇

（4）首次開(kāi)口時(shí)間的選擇

根據(jù)冶煉周期結(jié)合已開(kāi)風(fēng)口的小套水溫差變化，選擇開(kāi)口時(shí)間。本次在246 min 后，13#風(fēng)口小套水溫差8.1 °C，1#、2#、14#風(fēng)口均已7.5～8.0 °C 區(qū)間，和預(yù)計(jì)冶煉周期計(jì)算時(shí)間相差無(wú)幾。第一次開(kāi)口16 min，出渣量正常、流動(dòng)性好，冷凝渣鐵逐步排出。

（5）Si 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鐵水溫度的選擇

恢復(fù)期間Si 質(zhì)量分?jǐn)?shù)和鐵水溫度趨勢(shì)如圖3 和圖4 所示，復(fù)風(fēng)第一天以保證渣鐵流動(dòng)性為標(biāo)準(zhǔn)去組織生產(chǎn)，第二天白班關(guān)鍵指標(biāo)控制：鐵水Si 質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.7%～1.0%、堿度1.1～1.15、風(fēng)壓不超260 kPa、富氧不超3500 m3/h；第二天夜班關(guān)鍵指標(biāo)控制：鐵水Si 質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%～0.9%、堿度1.14～1.18、風(fēng)壓不超260 kPa、富氧不超3500 m3/h、鐵水溫度大于1450 °C；第三、四天鐵水Si 質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別按0.5%～0.8%、0.35%～0.65%控制，自此爐溫恢復(fù)正常。

圖3 鐵水Si 含量情況

圖4 鐵水溫度情況

結(jié)束語(yǔ)

（1）根據(jù)渣、鐵比熱容的不同，多造渣可以快速活躍爐缸的理念，本次采取降低爐渣堿度的方法降低爐渣黏度，還在休風(fēng)悶爐料里面添加了螢石和白云石等熔劑（螢石的的主要成份是CaF2，白云石的成分主要是MgO），CaF2和MgO 熔點(diǎn)都比較低，其目的是使脈石中高熔點(diǎn)氧化物（SiO2、Al2O3、CaO）生成低熔點(diǎn)、低黏度的爐渣，可以起到稀釋爐渣的作用。

（2）為了減少休風(fēng)期間熱量的損失，高爐上部密封采用高爐水渣覆蓋在料面，由于水渣是經(jīng)過(guò)反應(yīng)過(guò)的物質(zhì)，所以開(kāi)爐期間只需要提供水渣熔化的熱量即可，無(wú)需提供水渣化學(xué)反應(yīng)的熱量，減少燃料浪費(fèi)。

（3）通過(guò)悶爐料的計(jì)算、合理布料，在易燒的風(fēng)口前端放置少量的螢石，改善風(fēng)口區(qū)域渣鐵流動(dòng)性，避免渣鐵聚積在風(fēng)口周?chē)鷮L(fēng)口燒壞。

（4）通過(guò)調(diào)整悶爐料的下料結(jié)構(gòu)，不僅大大改善料柱透氣性，同時(shí)能及時(shí)補(bǔ)充開(kāi)爐初期熱量的需求。