方大九鋼3號高爐降料面停爐操作及技術(shù)措施

余映紅　徐彬

摘 要：對九江萍鋼煉鐵廠3號高爐降料面停爐操作進(jìn)行了總結(jié)，并闡述了安全快速停爐的各項(xiàng)技術(shù)措施。在停爐過程中采用煤氣高效回收，高風(fēng)量與高頂壓的綜合使用等技術(shù)，首次順利實(shí)現(xiàn)煤氣全回收，準(zhǔn)確將料面降至爐腹部位。

關(guān)鍵詞：降料面；停爐；煤氣全回收；爐頂溫度

OPERATION AND TECHNICAL MEASURES FOR STOPPING THE FEEDING SURFACE OF FANGDA JIUGANG NO.3 BLAST FURNACE

Yu Yinghong? Xu Bin

（Fangda Group Jiujiang Pinggang Steel Co.， Ltd.? ? Jiujiang? ? 332500，China）

Abstract：This article summarizes the shutdown operation of the No. 3 blast furnace at Jiujiang Pinggang Ironmaking Plant， and elaborates on various technical measures for safe and rapid shutdown. During the shutdown process， technologies such as efficient gas recovery and the comprehensive use of high air flow and high top pressure were adopted， successfully achieving full gas recovery for the first time and accurately lowering the material level to the furnace belly.

Key words：lowering surface; shutdown; full gas recovery; furnace top temperature

0? ? 前? ? 言

九鋼3號高爐（1 780 m3）采用軟水密閉循環(huán)冷卻方式。第二代爐齡于2013年2月9日點(diǎn)火開爐，停爐前2022年6月TE0912-2（插入深度150 mm）最高溫度達(dá)到550.5 ℃，2022年7月TE0906-2（插入深度150 mm）最高溫度達(dá)到828.8 ℃，同時(shí)從2019年起風(fēng)口以上冷卻壁水管陸續(xù)出現(xiàn)破損，截止2022年7月25日停爐前，共破損46根水管，涉及22塊冷卻壁，不僅影響高爐的正常操作和主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)化，而且還存在重大的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，決定對3號爐進(jìn)行停爐大修。

1? ? 停爐操作

7月25日13：30，3號高爐開始下休風(fēng)料，18：00進(jìn)行預(yù)休風(fēng)，為降料面進(jìn)行各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，預(yù)休風(fēng)前料面按6.0 m控制。21：30復(fù)風(fēng)降料面，于26日5：36順利停爐。

1.1? ? 停爐前準(zhǔn)備工作

停爐前的操作思路主要是確保爐況穩(wěn)定順行，主要包括制度調(diào)整、參數(shù)調(diào)整和預(yù)休風(fēng)檢修。

1.2? ? 爐況調(diào)整

為了保證順利完成高爐降料面工作，爐況調(diào)整思路主要是確保爐況穩(wěn)定順行，清除爐墻粘結(jié)物和爐缸順利放殘鐵。參數(shù)控制鐵水[Si]0.4% ～ 0.6%、[S]0.020% ～ 0.030%，物理熱1 500 ～ 1 520 ℃，預(yù)休風(fēng)前6天高爐主要操作參數(shù)見表1。

1.3? ? 制度調(diào)整

18日，高爐停止使用1.0%的高鈦球，高爐鈦負(fù)荷由12 kg/t降低到8.8 kg/t，[Ti]由0.23%降低到0.18%。19日，上部長期疏松邊沿的料制，礦石矩陣由36/2、34/3、31/3、28/2改為34/3、31/4、28/3，以發(fā)展邊沿氣流沖刷爐墻粘結(jié)物。24日，高爐開始降低焦炭負(fù)荷，由4.80逐步降到4.10，配料堿度R2由1.22逐步降到1.12，以改善渣鐵流動性。停爐前一天，停止使用焦丁。

20日，捅開長期堵死的12、13號風(fēng)口，實(shí)現(xiàn)全風(fēng)口送風(fēng)作業(yè)，進(jìn)風(fēng)面積由0.249 3 m2提高到0.270 1 m2，風(fēng)速為260～270 m/s，鼓風(fēng)動能為115～125 kJ/s；全開風(fēng)口后可以有效地清理長期堵風(fēng)口區(qū)域上方爐墻的粘結(jié)物。

1.4? ? 預(yù)休風(fēng)檢修

25日18：00-21：30安排預(yù)休風(fēng)檢修，進(jìn)行各項(xiàng)停爐前工作的實(shí)施與確認(rèn)。休風(fēng)后快速更換破損的風(fēng)口小套，及時(shí)關(guān)閉漏水的冷卻壁，并準(zhǔn)備好水管，復(fù)風(fēng)后閉水區(qū)域爐殼外部打水冷卻。將爐頂原有的8個(gè)水噴頭更換為6個(gè)霧化噴頭，保留2個(gè)原有噴頭，以確保打水量。檢查2號探尺齒輪箱，確保能夠放到24.0 m。

1.5? ? 降料面停爐過程

主要包括降料面和爐外渣鐵排放。

1）停爐料組成。

九鋼3號高爐停爐料組成見表2。

2）爐頂煤氣成分及溫度控制基準(zhǔn)。

整個(gè)降料面停爐過程中，嚴(yán)格控制煤氣中含H₂量和O₂量，要求H₂<10%，最高不大于12%；O₂<2%，當(dāng)爐頂溫度300 ℃時(shí)為1.8%，600 ℃以上時(shí)為0.8%[1]。為了確保爐頂設(shè)備安全和爐況的穩(wěn)定順行，要求爐頂溫度控制在 200 ～ 400 ℃，最高不得超過400 ℃，最低不得小于200 ℃，氣密箱溫度＜70 ℃、布袋入口溫度＜260 ℃。操作見表3。

3）降料面過程。

25日預(yù)休風(fēng)檢修完成后，21：30開始送風(fēng)降料面，因預(yù)休風(fēng)前已經(jīng)逐步降低料面，復(fù)風(fēng)后探尺起始位置8.6 m。在降料面過程中，風(fēng)量降低與爐頂打水保持動態(tài)匹配，嚴(yán)格控制煤氣中O₂和H₂含量，通過煤氣在線和取樣分析相結(jié)合，實(shí)時(shí)調(diào)整風(fēng)量與打水量，以確保爐頂煤氣成分和溫度符合目標(biāo)要求。因3號高爐只有兩個(gè)機(jī)械探尺且沒有雷達(dá)探尺，料面深度采取理論計(jì)算與探尺實(shí)測相結(jié)合的方式，根據(jù)歷次降料面經(jīng)驗(yàn)結(jié)合正常生產(chǎn)的噸鐵風(fēng)耗及燃料比，降料面過程的噸焦耗風(fēng)量取3 500 m³。

在降料面初期盡量使用較大的風(fēng)量（3 300～3 500 m³/min），同時(shí)適當(dāng)進(jìn)行富氧（4 000～5 000 m³/h），保持與風(fēng)量配比的頂壓，有利于加快冶煉進(jìn)程縮短降料面時(shí)間。隨著降料面進(jìn)行，爐內(nèi)料柱高度逐步降低阻損減小，容易出現(xiàn)管道行程等異常爐況，并且為了控制頂溫超標(biāo)而不斷增加打水量，會大幅度增加爐內(nèi)發(fā)生爆震的概率，因此在H2接近10%時(shí)，合理的控制是逐步降低風(fēng)量并減少打水量。同時(shí)為防止O₂超標(biāo)，在O₂接近0.95%料面降至爐身下部時(shí)，停止富氧。由于環(huán)保壓力不允許進(jìn)行放散降料面，同時(shí)如果大量充N2雖然可以確保煤氣成分合格，但此時(shí)煤氣熱值幾乎為零，可能會造成燒結(jié)、加熱爐、發(fā)電等煤氣用戶熄火，引發(fā)較大的安全隱患，另外剩余焦炭還可以回收重新入爐，因此降料面目標(biāo)為降到風(fēng)口以上2.0 m （21.0 m）。26日4：10放探尺測料面為18.7 m，這次放尺造成探錘掉無法再使用。5：30理論計(jì)算料面已經(jīng)降到21.0 m，5：36按程序休風(fēng)。休風(fēng)后實(shí)測料面21.5 m，達(dá)到目標(biāo)料線。操作參數(shù)見表4。

整個(gè)降料面過程共耗時(shí)12 h 36 min，累計(jì)消耗風(fēng)量131.75萬 m³，爐頂共打水880 t，全程回收煤氣，共177.86萬 m3。整個(gè)停爐過程煤氣流比較穩(wěn)定，壓量關(guān)系比較平穩(wěn)，無明顯爆震發(fā)生。整個(gè)過程如圖1。

4）爐外渣鐵排放。

預(yù)休風(fēng)結(jié)束后，21：30復(fù)風(fēng)降料面，23：00打開東鐵口出鐵，第一爐鐵水[Si]0.82%，物理熱1 469 ℃，前期因風(fēng)壓、頂壓都比較高，出鐵流速比較正常，隨著風(fēng)壓、頂壓和煤氣利用率降低，鐵水物理熱和流速都逐步降低，26日1：03來風(fēng)堵口。2：30先后打開東西兩邊鐵口出鐵，鐵水流速比較慢，一直出至休風(fēng)。整個(gè)降料面過程共出鐵595 t，實(shí)際出鐵量與停爐料的理鐵基本一致。降料面停爐過程出鐵參數(shù)見表5。

2? ? 停爐主要技術(shù)措施

爐內(nèi)爆震預(yù)控。盡可能減少或杜絕爐內(nèi)爆震是整個(gè)降料面停爐的關(guān)鍵所在，為有效抑制爐內(nèi)爆震，關(guān)鍵是控制煤氣成分，要求H2＜10%，O₂＜1.0%，其中O₂含量關(guān)系到整個(gè)煤氣管網(wǎng)的安全尤為重要。

1）改進(jìn)提高爐頂打水系統(tǒng)霧化效果，使水霧化后充分與煤氣接觸，有效地降低爐頂溫度，同時(shí)大大減少水滴與炙熱的焦炭接觸，從而大大減少了H2的產(chǎn)生量，有效控制產(chǎn)生爆炸性氣體。另外也減少了原來比較集中水柱跟融熔狀態(tài)的渣鐵接觸，可以有效預(yù)防重新在爐腹部位粘結(jié)物。

2）確定合理的降料面目標(biāo)。傳統(tǒng)打水降料面在降到爐身下部后，都是采取放散煤氣。由于近期環(huán)保嚴(yán)格管控不允許進(jìn)行放散煤氣降料面停爐，特別是料面降到爐腹接近風(fēng)口區(qū)域時(shí)，必然會出現(xiàn)O₂造成不能繼續(xù)回收煤氣，雖然可以大量充N2雖然可以確保煤氣成分合格，達(dá)到全程回收煤氣的目標(biāo)，但此時(shí)煤氣熱值幾乎為零，進(jìn)入管網(wǎng)后會造成燒結(jié)、加熱爐、發(fā)電等煤氣用戶熄火，給其他系統(tǒng)造成較大的安全隱患。因此此次降料面目標(biāo)定為降到風(fēng)口以上2.0 m。從開始降料面即采取煤氣在線和取樣分析相結(jié)合，嚴(yán)格控制煤氣中的O2<1.0%，當(dāng)O2超標(biāo)達(dá)到1.0時(shí)，休風(fēng)停止降料面。整個(gè)降料面過程的H2和O2見表6和圖2。

3）料面深度判斷實(shí)測和計(jì)算相結(jié)合。3號爐只有兩個(gè)機(jī)械探尺，只有一個(gè)可以放到24.0m，而且在料面降到爐身下部以后，每次放尺時(shí)間長、料面溫度高，以往每次降料面到后期，探尺錘掉落，造成無法放尺和判斷料面深度。這次采取實(shí)測和計(jì)算相結(jié)合來判斷料面深度，根據(jù)以往幾次降料面經(jīng)驗(yàn)，初期噸焦耗風(fēng)量選取為3 200 m³，根據(jù)實(shí)測料面深度不斷修正耗風(fēng)量，逐步調(diào)整到3 200 m³/t，26日4：10放尺后出現(xiàn)故障，檢查發(fā)現(xiàn)為探錘掉落，后面完全依靠計(jì)算判斷深度，5：30計(jì)算料面已降到21.2m，達(dá)到目標(biāo)。

3? ? 停爐總結(jié)

3.1? ? 合理安排停爐料

通過總結(jié)歷次停爐經(jīng)驗(yàn)和參考武鋼、漣鋼高爐降料面方案，合理安排停爐料的負(fù)荷、堿度、蓋面焦，確保了整個(gè)停爐過程（包括爐缸放殘鐵）渣鐵熱量充沛、流動性良好。

3.2? ? 停爐全過程回收煤氣

本次降料面通過改造爐頂打水霧化效果、煤氣在線與取樣檢測相結(jié)合、嚴(yán)格控制煤氣成分和精心操作等預(yù)控措施，降料面全程煤氣成分合格、無明顯爆震，達(dá)到全過程回收煤氣，增加回收煤氣170余萬m³，實(shí)現(xiàn)安全、環(huán)保目標(biāo)的同時(shí)增加了經(jīng)濟(jì)效益。

3.3? ? 維持較大風(fēng)量和較高頂壓快速停爐

整個(gè)降料面過程中，高爐維持較大風(fēng)量和較高頂壓，特別是初期適當(dāng)富氧，有力加快冶煉進(jìn)程，最終本次降料面共歷時(shí)12 h 36 min，順利將料面降到風(fēng)口上沿2.0 m，實(shí)現(xiàn)了快速停爐。

3.4? ? 料面深度采取實(shí)測與計(jì)算相結(jié)合

3號爐沒有雷達(dá)探尺，而機(jī)械探尺在料面較深時(shí)非常容易燒壞，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確判斷料面深淺。此次采取實(shí)測與計(jì)算相結(jié)合，通過前期不斷修正噸焦耗風(fēng)量最終確定為3 500 m3/t，計(jì)算結(jié)果與休風(fēng)后測量基本一致，不僅較好完成了此次降料面工作，而且對以后降料面停爐均有參考意義。

3.5? ? 爐墻表面清理效果良好

通過提前捅開風(fēng)口全風(fēng)口作業(yè)、疏導(dǎo)邊緣氣流沖刷爐墻、改造爐頂打水等措施，盡量減少爐墻粘結(jié)物。停爐后進(jìn)入爐內(nèi)觀察，爐墻表面整體較干凈，基本上沒有粘結(jié)物，這樣不僅有利于安全停爐，也加快高爐檢修進(jìn)度。

3.6? ? 不足之處

3號高爐爐頂打水量設(shè)計(jì)為100 t/h，完全可以滿足正常生產(chǎn)的需要，但是到降料面后期，爐頂打水即使全開也頻繁出現(xiàn)頂溫超高，參考同類型高爐降料面的打水量，3號高爐降料面的打水量要增加到150～180 t/h。

參考文獻(xiàn)

[1]? ? 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2018.