中金1 680 m3高爐安全快速停爐實(shí)踐

摘 要：介紹中金公司1 680 m3高爐停爐前爐況優(yōu)化調(diào)整工作，停爐方案制定，爐頂霧化打水系統(tǒng)調(diào)試及停爐過程中各項(xiàng)操作參數(shù)的控制。此次停爐實(shí)現(xiàn)了安全快速停爐，全程無放散并且實(shí)現(xiàn)TRT全程運(yùn)行發(fā)電，為節(jié)能環(huán)保安全停爐工作提供了有力的支持。

關(guān)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(shè)施工，2021年5月建成投產(chǎn)。高爐設(shè)計(jì)爐容為1 680 m3，設(shè)計(jì)產(chǎn)能146萬t/a，配備3座卡魯金氏熱風(fēng)爐，送風(fēng)風(fēng)機(jī)為陜鼓AV71-15型號軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)口為28個，出鐵場采用平坦化矩形設(shè)計(jì)，為雙鐵口交替出鐵設(shè)計(jì)。高爐采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)，爐缸采用了“高導(dǎo)石墨墻+大塊炭磚”陶瓷杯技術(shù)、先進(jìn)的爐缸監(jiān)控技術(shù)、長壽全鑄鐵冷卻壁技術(shù)、PW串罐無料鐘爐頂、均壓放散煤氣回收技術(shù)、鼓風(fēng)機(jī)定風(fēng)量、風(fēng)壓技術(shù)、自主研發(fā)超潔凈煤氣干法除塵技術(shù)、高效TRT發(fā)電技術(shù)、超潔凈渣處理技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)裝備和技術(shù)。

1 停爐前準(zhǔn)備工作

1.1 停爐前爐況優(yōu)化

中金2號高爐一直處于限產(chǎn)狀態(tài)，高爐送風(fēng)風(fēng)量偏小，為全風(fēng)75%左右，同時(shí)高爐長期使用經(jīng)濟(jì)爐料，爐料結(jié)構(gòu)為：燒結(jié)80%+塊礦20%的高塊礦礦石結(jié)構(gòu)、焦炭使用全外購焦。由于原料條件變差，造成爐缸堆積嚴(yán)重，爐缸中心溫度快速下降，爐缸工況極差?？紤]長期慢風(fēng)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(chǎn)方針，調(diào)整爐料結(jié)構(gòu)，降低生礦比例，使用球團(tuán)礦。爐料結(jié)構(gòu)為燒結(jié)80%+球團(tuán)11%+塊礦9%，加風(fēng)提產(chǎn)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(shè)備調(diào)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(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控分析，在停爐前利用休風(fēng)機(jī)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(diǎn)判斷料面位置，關(guān)注H2及O2成分變化確定切煤氣時(shí)機(jī)。

1.2.2 探尺安裝調(diào)整

由于空料線停爐料面深度遠(yuǎn)比正常生產(chǎn)的深，為了準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的記錄料面變化情況，2號高爐南北兩側(cè)配備6 m和24 m探尺，通過對24 m探尺機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行點(diǎn)檢維護(hù)，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(dá)探尺，由于雷達(dá)探尺在停爐過程中容易被大量的粉塵和水蒸氣干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)失真，因此作為備用監(jiān)測裝置。

1.2.3 爐頂霧化打水和冷卻裝置調(diào)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(shè)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(shè)備等，爐頂溫度需要控制在350 ℃以內(nèi)[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(tǒng)。該系統(tǒng)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(tǒng)可針對性的開關(guān)中單個或多個噴頭，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)，扇形，全面多種霧化打水需求。霧化打水系統(tǒng)最大打水量為160 t/h，停爐過程安排專人負(fù)責(zé)根據(jù)爐頂溫度進(jìn)行霧化打水，保證爐頂溫度＜350 ℃。

在爐頂人孔大平臺加裝監(jiān)控設(shè)施，對冷卻壁進(jìn)行系統(tǒng)查漏，更換已壞風(fēng)口小套。為防止停爐過程中突發(fā)事故，提前在高爐本體關(guān)鍵部位安裝好打水管，保證停爐過程中每個位置都可以進(jìn)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(jì)劃停爐料線為19.2 m，位置為爐腹。停爐料由凈焦、輕負(fù)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(fù)荷料，其中第2段料批重為33 t，焦炭負(fù)荷為2.8共計(jì)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(fù)荷為2.5共計(jì)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(jì)12批。

2.2 操作制度

加停爐料前保持爐況穩(wěn)定順行，爐溫充沛；爐渣堿度在保證生鐵質(zhì)量的情況下，盡可能控制在0.80～1.00之內(nèi)，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(jìn)行布料，根據(jù)實(shí)際料線進(jìn)行料線補(bǔ)償，料線補(bǔ)償虧料線0.5 m補(bǔ)償整體降1 °角度，焦炭中心角不變進(jìn)行補(bǔ)償。具體裝料制度見表2。

3 降料面實(shí)踐

3.1 操作參數(shù)控制

為實(shí)現(xiàn)安全快速停爐， 在爐況允許、 爐頂溫度可控的前提下應(yīng)盡量保持較大風(fēng)量和較高風(fēng)

溫[3]。此次停爐過程，風(fēng)量整體控制在80%以上，頂溫250±30 ℃，在3月8日18點(diǎn)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(fēng)和撤風(fēng)溫三種手段相結(jié)合，到達(dá)爐身下部，視爐頂溫度情況，高爐開始逐步減少風(fēng)量，每次減風(fēng)幅度200 m3/min。3月9日1點(diǎn)40分風(fēng)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(xiàn)拐點(diǎn)。3月9日3點(diǎn)26分高爐風(fēng)量減至12.9 m3/h，料線19.2 m，高爐順利休風(fēng)，整個降料面過程歷時(shí)9小時(shí)6分鐘，累計(jì)消耗風(fēng)量164萬m3，全程無爆震現(xiàn)象。綜合參數(shù)見表3。

3.2 爐溫、堿度控制

要求爐渣堿度在保證生鐵質(zhì)量的情況下，盡可能控制在0.80 ～ 1.00之內(nèi)，物理熱≥1 510 ℃。停爐過程中實(shí)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(shí)現(xiàn)了全程不開放散，煤氣全過程回收的環(huán)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(jìn)行化驗(yàn)，通過CO2拐點(diǎn)判斷料面位置，時(shí)刻關(guān)注煤氣中H2及O2成分變化，確保煤氣中H2＜12%，O2＜2%。具體參數(shù)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(wěn)定可控，全程無爆震情況。CO2含量于9日凌晨1點(diǎn)40分出現(xiàn)拐點(diǎn)，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(fēng)共出鐵 7次，總共出鐵

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

4 分析和總結(jié)

本次停爐工作按照方案科學(xué)執(zhí)行，基本上完成了所有既定目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了安全、快速、環(huán)保停爐。在停爐工作中總結(jié)了一些實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)了繼續(xù)改進(jìn)的方面。

4.1 優(yōu)點(diǎn)

1）霧化打水系統(tǒng)采用16個噴頭全圓周無死角均勻霧化，保證了沒有液態(tài)水直接接觸炙熱的焦炭，有效穩(wěn)定的控制了爐頂溫度，通過智能控制系統(tǒng)可針對性的進(jìn)行單點(diǎn)，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(fēng)量、富氧、高頂壓操作，及后續(xù)控制低壓差作業(yè)，有利于加速降低料面，縮短停爐時(shí)間。

3）本次停爐對高爐煤氣進(jìn)行了全程回收無放散，避免了煤氣放散造成的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保。

4）以探尺和耗風(fēng)量數(shù)據(jù)結(jié)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(dá)風(fēng)口的時(shí)間計(jì)算顯示，料面位置和雷達(dá)探尺料線基本一致。煤氣CO2含量對應(yīng)的料面深度與探尺料線基本一致，涼爐后再觀測爐內(nèi)實(shí)際料面深度與理論計(jì)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(xiàn)了部分原料臨時(shí)消化，導(dǎo)致實(shí)際爐渣堿度偏高，不利于渣鐵流動性的改善。

2）停爐前進(jìn)行休風(fēng)更換小套，導(dǎo)致停爐前期爐溫基礎(chǔ)較差，應(yīng)避免停爐前爐況變化。

3）本次停爐過程中，頂壓還是出現(xiàn)幾次波動，在風(fēng)量等參數(shù)控制方面還需更細(xì)致操作。

參考文獻(xiàn)

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[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