鞍鋼新2號高爐降料面停爐生產(chǎn)實踐

趙長城，張磊，金國一，曾宇，趙迪平

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧 鞍山 114021）

鞍鋼股份有限公司新2號高爐設(shè)計有效容積為3200 m3，爐身、爐腰、爐腹采用4段銅冷卻壁。2012年一代爐齡結(jié)束大修時，爐腹、爐腰處的7、8代銅冷卻壁進行了整體更換，而對爐身中下部9、10代銅冷卻壁未做處理。2012年2月28號開爐以后，取得了良好的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)。但是隨著生產(chǎn)不斷強化，9、10代冷卻壁開始破損，尤其2013年年底呈現(xiàn)破損加劇現(xiàn)象，爐身漏水多，補水量有時高達2.1 t/h，對正常爐型的維護和操作十分不利，不但影響高爐順行，而且導(dǎo)致燃料比升高，給高爐生產(chǎn)和鐵廠的生鐵成本控制帶來不利影響。截至2014年3月份，9、10代銅冷卻壁共計損壞水管165根，損壞比例達43%，因此公司決定于3月22日降料面停爐，為期20天，整體更換受損的9、10代銅冷卻壁。由于制定的停爐方案周密，控水得力，此次降料面過程沒有發(fā)生大的爆震，達到了安全、環(huán)保、順利、快速降料面到爐缸風(fēng)口區(qū)域以下的預(yù)期目的。

1 停爐前準(zhǔn)備

1.1 制定詳實的降料面停爐方案

對本次降料面高度重視，改進以往降料面停爐的不足，提前準(zhǔn)備，制定詳細、周密的停爐方案。包括停爐前的倒槽、爐況的調(diào)整、適當(dāng)洗爐、排查漏水情況、預(yù)休風(fēng)料負荷的調(diào)整計算、預(yù)休風(fēng)工作安排、降料面期間的操作、出鐵及停止回收煤氣的時機選擇及安全防范均做了細致規(guī)定，確保降料面停爐工作萬無一失。

1.2 倒槽工作

為減少爐料的粉末入爐，保證停爐前爐況的穩(wěn)定順行，停爐前一個月就開始對礦、焦槽進行倒槽工作，逐一檢查各槽缺陷，確認工程施工量。停爐前兩周在滿足高爐生產(chǎn)前提下，控制中限槽存，不但大大減少了入爐料的粉末，改善高爐順行狀態(tài)，而且按工程要求，停爐后順利完成倒槽計劃，為工程施工帶來了便利。

1.3 排查爐身漏水情況及控制措施

通過以往及預(yù)休風(fēng)期間的查漏水?dāng)?shù)據(jù)，徹底查明爐身漏水情況，9～10代銅冷卻壁共計損壞水管165根，其中已穿管140根，未穿管25根。已穿管140根中通軟水102根，又損壞38根（再次穿細管通軟水20根，通工業(yè)水養(yǎng)護18根）；未穿管25根中通工業(yè)水養(yǎng)護18根，卡死7根。

對上述損壞情況畫出9～10代爐身冷卻壁破損分布圖，供操作人員參考。利用平時休風(fēng)機會在爐身10代冷卻壁上沿處安裝一圈爐皮打水環(huán)管和在8代冷卻壁處安裝排水槽。在破損多的爐皮重點部位安裝無線測溫裝置，時時在線監(jiān)控爐皮溫度，并啟動爐皮打水。

1.4 洗爐

為確保停爐前爐況的穩(wěn)定順行，停爐后爐墻干凈，以減輕爐墻的清理工作量，給爐內(nèi)更換冷卻壁及噴涂創(chuàng)造良好的工作條件，新2號高爐于2014年3月16日開始加入錳礦洗爐，直至22日停爐共計消耗錳礦1 997 t。洗爐期間鐵水［Si］按0.500%～0.700%、［Mn］按 0.500%～0.600%、鐵水物理熱>1 500℃控制，避免了低爐溫、高堿度現(xiàn)象的出現(xiàn)。同時在爐頂布料制度的選擇上逐步采取發(fā)展邊緣氣流的控制措施，即增加邊沿布焦和減少邊沿布礦的圈數(shù)。二系統(tǒng)除鹽水水溫差逐步上升至4.5℃，在預(yù)計的受控范圍之內(nèi)。實踐證明，洗爐效果非常好，不但在降料面操作中沒有發(fā)生大的爆震，而且停爐后觀察爐內(nèi)9～10代爐墻總體比較干凈。配加錳礦成分見表1。

表1 配加錳礦成分（質(zhì)量分數(shù)）%

2 停爐前預(yù)休風(fēng)

2.1 預(yù)休風(fēng)爐料的加入

根據(jù)此次降料面到爐缸風(fēng)口區(qū)以下、盡量消除中心料柱和沖刷爐墻黏結(jié)物的要求，于2014年3月22日夜班2：00開始上休風(fēng)料。為確保降料面期間［Si］在1.2%，鐵水溫度>1 480℃,故減輕綜合負荷20%，入爐堿度降低0.24，最后加40 t凈焦做為蓋面焦，至8：35休風(fēng)共計上料48批，與理論計算相差無幾［1］。

2.2 預(yù)休風(fēng)工作

2.2.1 壞管閉水及查漏

2014年3月22日休風(fēng)前減風(fēng)期間就逐步將已知的壞管閉水，并在休風(fēng)期間進行最后一次查漏工作。又查出壞管5根，穿管9根。閉水及查漏工作效果好，至送風(fēng)前，每一個風(fēng)口前焦炭均為紅熱狀態(tài)，說明休風(fēng)期間沒有漏水跡象，為降料面打下了良好基礎(chǔ)。

2.2.2 安裝爐頂霧化打水槍

均勻、霧化噴水是控制爐頂溫度、減少爆震、安全快速降料面的關(guān)鍵。預(yù)休風(fēng)時利用爐頂十字測溫孔，開始安裝爐頂霧化打水槍，外部用法蘭盤固定。爐頂霧化打水槍長7 m，直徑57 mm，打水槍下部前3.8 m每隔30°圓弧鉆一排眼，孔徑5 mm，共5排，孔距離100 mm，根部不鉆眼，每支槍鉆眼190個，此4支槍作為打水系統(tǒng)及調(diào)節(jié)爐頂溫度用。出鐵場平臺安裝2臺高壓水泵，1臺工作，1臺備用，揚程>100 m，要求使用高壓水。每根支水管有閥門、流量計，并與4點爐頂溫度相對應(yīng)，總管道安裝流量計，總管及分管流量接入高爐主控室電腦監(jiān)控畫面，安裝好后少許通水冷卻。原4支爐頂打水槍保留，即有8支打水槍，保證爐頂打水量>300 t/h。

2.2.3 安裝爐頂煤氣取出管及檢查探尺

預(yù)休風(fēng)期間，利用爐頂西北側(cè)導(dǎo)出管上的頂壓取出孔安裝煤氣取出管，分成兩個頭?？紤]降料面后期，煤氣中含水及雜質(zhì)多，堵塞取出管問題，加裝了N2反吹裝置。引致除塵器平臺，原除塵器取樣管保留備用。將3#探尺的鏈條拉出，加長至25 m，并加固，通N2保護，確保能多次使用，并準(zhǔn)確測量料線實際深度。

2.2.4 調(diào)輕爐頂煤氣放散閥配重，爐頂各閥液壓管路防火保護

預(yù)休風(fēng)期間，調(diào)輕爐頂4#機械放散閥配重，保證降料面期間若爐頂壓力>150 kPa時能夠自動開啟，放散煤氣，壓力下降后能夠自動關(guān)閉。為了防止?fàn)t頂煤氣放散時著火，對爐頂放散平臺雜物、殘油及時清凈，爐頂各閥、液壓油缸膠管及電纜全部包裹石棉繩或石棉氈，用以防火。爐頂各閥位確認好后切斷油路，禁止操作。

2.2.5 校對各種儀表

各種儀表檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性對降料面的操作過程至關(guān)重要。因此，預(yù)休風(fēng)期間對爐頂壓力、4點爐頂溫度、4點爐頂封罩溫度、4點爐喉溫度、風(fēng)量、風(fēng)壓及爐頂煤氣自動分析儀進行了校對，確保降料面期間準(zhǔn)確、可靠。

2.2.6 爐身、爐頂增加N2量

為了稀釋降料面期間爐身、爐頂?shù)拿簹獬煞?，達到安全停爐的目的，預(yù)休風(fēng)期間將爐身11代冷卻壁處的4個靜壓力孔透開，直接通入N2，同時將爐頂閥箱、齒輪箱的N2閥門全開，喉管上部用盲板封死。

3 降料面實績

3.1 降料面停爐操作

2014年3月22日17：20高爐送風(fēng)，進入降料面階段。送風(fēng)后爐身、爐頂及除塵器開始通入N2與蒸汽，并繼續(xù)回收煤氣；開啟爐身9～10代爐皮打水，初始料線10.68 m；隨著風(fēng)量的增加、爐頂溫度升高，于 18∶30開始爐頂打水。19∶58出現(xiàn)第一次也是唯一的一次爆震，頂壓從107 kPa升高至177 kPa，迅速減風(fēng)，風(fēng)壓、頂壓分別退至 120、75 kPa。之后發(fā)現(xiàn)除鹽水II系統(tǒng)補水呈加快趨勢，說明爐身9～10代冷卻壁處有渣皮掉落，而且又有新壞水管開始漏水。本著順行的原則，在風(fēng)壓、頂壓平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，逐步恢復(fù)風(fēng)量；23日5：10停止回收、切斷煤氣；3月23日10：20休風(fēng)，降料面操作結(jié)束。整個降料面期間比較順利，耗時17 h。

3.2 降料面過程風(fēng)量的使用情況

理論上，降料面初期由于爐內(nèi)料柱厚可以承受較大風(fēng)壓，為使鼓風(fēng)能夠深入料柱中心，可以逐步增加風(fēng)量并進行適度加風(fēng)。隨著降料面過程的進行，爐內(nèi)料柱變薄，為避免出現(xiàn)管道行程和控制爐頂煤氣溫度，減少爐頂打水量以防止出現(xiàn)大型爆震，應(yīng)逐漸減少風(fēng)量。本次降料面操作中采用了較大的風(fēng)量，爐頂溫度控制較好，前期頂溫控制在350℃以下，后期控制400℃以下。整個降料面期間僅發(fā)生一次爆震。累計消耗風(fēng)量3 464 550 m3，總打水量1 321 t。降料面操作參數(shù)見表2。

3.3 爐頂打水及爐身閉水作業(yè)

根據(jù)停爐方案，降料面時爐頂溫度控制在350℃以下，最高不超過450℃，持續(xù)時間不超過20 min以保護爐頂設(shè)備。預(yù)休風(fēng)時安裝的臨時霧化打水槍可以分別控制東南、東北、西南、西北4個方向的溫度，流量可達150 t/h。原爐頂打水槍雖不能與4點爐頂溫度對應(yīng)，但流量可達200 t/h，這樣就保證了爐頂總流量>300 t/h的要求。而實際操作中，原打水槍沒有用過，臨時霧化打水量最高用至107 t/h就可控制爐頂溫度在350℃以內(nèi)，齒輪箱溫度≤80℃，閥箱溫度≤120℃。

表2 降料面操作參數(shù)

由于9～10代銅冷卻壁的壞管數(shù)量占43%，漏水較多，為了減少在降料面期間向爐內(nèi)漏水，按照停爐方案，當(dāng)實際料面降過10或9代冷卻壁時，就將對應(yīng)的10或9代冷卻壁的壞管全部卡死。23日1：00在確認實際料面已過9代冷卻壁，將所有壞管卡死后，除鹽水II系統(tǒng)補水次數(shù)開始減緩，效果明顯。為了降低9～10代爐皮的熱負荷，卡死壞管的同時，加大爐皮打水的流量，通過安裝在9～10代爐皮重點部位的65個無線測溫裝置的測溫數(shù)據(jù)顯示，沒有高于80℃的溫度點，最高位于9代爐皮西南側(cè)56℃，說明閉水作業(yè)較為成功。

3.4 爐前出鐵操作

降料面過程中渣鐵排放是否及時、干凈是降料面成功與否的又一關(guān)鍵因素。以往降料面過程一般出鐵2次，鑒于此次存在漏水因素，本次降料面過程出鐵4次，排出的渣鐵量與休風(fēng)料計算基本一致。出渣、出鐵情況詳見表3，表中 ［Si］為1.285%，［S］為0.007%，鐵水溫度為1 484℃。

表3 出鐵情況

3.5 判斷料面位置及切斷煤氣時機的選擇

通過探尺和爐頂煤氣中CO2的含量來判斷料面的實際位置，及時、準(zhǔn)確的放散、切斷煤氣是安全、快速停爐的核心所在。降料面過程中煤氣成分見表4。為安全起見，本次降料面滿足以下任何條件即放散、切斷煤氣［2］。

①爐頂壓力劇烈波動，頻繁出現(xiàn)高壓尖峰；

②煤氣中含H2>12%，O2>2%；

③煤氣中CO2的含量降至最低3%～5%后，開始快速回升［3］。

表4 降料面過程中煤氣成分

23日2：30探尺測得料線22.02 m，同時煤氣自動分析儀檢測CO2逐漸降低至5%～6%水平，說明實際料面已到達爐腰下部。4：30料線23.8 m，自動檢測CO2回升至8.5%，同時個別風(fēng)口出現(xiàn)渾濁、吹空現(xiàn)象。由于人工化驗煤氣成分的滯后，5：00得 知4：30的煤氣中O2含量升高至 3.8%，于是5：10切斷煤氣，停止回收，爐頂煤氣開始放散。8：30發(fā)現(xiàn)大部分風(fēng)口發(fā)黑，吹空，決定出最后一次鐵，兩場同出，但由于前兩次渣鐵已出凈，兩鐵口只出少許渣，無鐵。10：20休風(fēng)，降料面工作結(jié)束。

4 結(jié)語

安全順利降料面的關(guān)鍵是爐頂溫度的控制，而頂溫控制的關(guān)鍵取決于打水槍的結(jié)構(gòu)和設(shè)置。本次降料面過程中根據(jù)爐頂溫度、閥箱、齒輪箱溫度嚴(yán)格控制打水量，均勻打水，防止爆震。均勻打水并使水霧化，使水在高爐上部迅速變成蒸汽排除爐內(nèi)，既可降低頂溫，又可防止水珠與高溫料面的紅熱焦炭接觸反應(yīng)生成H2。由于爐頂打水槍設(shè)計合理，水量均勻，霧化好，平均打水流量低于以往50 m3/h以上。本次降料面過程中，出鐵時間安排較為合理，前兩次利用較高的風(fēng)壓能夠及時將爐缸渣鐵出凈，為順利降料面奠定了基礎(chǔ)。值得一提的是本次新2號高爐降料面是在爐身冷卻壁漏水較為嚴(yán)重的情況下進行的，得益于停爐前漏水的排查、預(yù)休風(fēng)漏水的處理及降料面過程中爐身閉水作業(yè)的有效實施，為今后降料面積累了經(jīng)驗。本次降料面通過探尺實測料線、人工與自動煤氣分析相結(jié)合及觀察風(fēng)口狀態(tài)，及時準(zhǔn)確的確定切斷煤氣時間，為安全、順利、快速降料面提供了可靠的保障。

［1］ 黃澤文，王加山.韶鋼7號高爐降料面操作實踐 ［J］.煉鐵，2009（4）：6-8.

［2］ 周傳典.高爐煉鐵技術(shù)手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社.2002.

［3］ 任國強，董文明，楊光濤.天鋼1#高爐降料面實踐 ［C］//2012全國煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會議暨煉鐵學(xué)術(shù)年會文集（上），北京：中國鋼鐵協(xié)會，2012：947-549.