鞍鋼2580 m3高爐冬季降料線未出殘鐵停開爐實踐

姜慶喜，張洪宇，謝明輝，孟凡雙，范振夫

（鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠，遼寧 鞍山 114021）

鞍鋼股份有限公司煉鐵總廠7號高爐（2580 m3）于 2004年 9月 11日投產，投產后高爐順行良好，高爐利用系數約為 2.3 t/（m3·d）。近兩年由于高爐環(huán)碳溫度偏高，高爐控制冶煉強度。2015年下半年，隨著鋼鐵行情不景氣，鋼鐵企業(yè)紛紛采取生產線停產、限產等相關措施，以降低企業(yè)虧損。由于產能過剩，按照公司統(tǒng)一安排，7號高爐于2015年11月19日3:00降料線停爐待產，歷時62天，期間未出殘鐵。停爐期間，熱風爐晾爐，并對隱患部位進行功能性恢復，對停爐期間關鍵設備及設施進行維護。由于天氣寒冷，針對水、蒸汽等介質存在的隱患和風險制定了詳細的應對預案，杜絕凍裂、損壞等設備故障的發(fā)生，禁止往爐內漏水，為高爐順利開爐奠定了基礎。

隨著鋼鐵行情的變化，7號高爐于2016年1月8日開爐生產。開爐前，對各類冬季開爐的相關問題進行了梳理，按照“安全、順利、有效”的原則，實現了高爐順利開爐。

1 停爐前高爐狀態(tài)

7號高爐本代爐齡始于2004年，到2015年已達11年，由于處于爐役末期，近兩年，爐缸第二層環(huán)碳溫度呈上升趨勢，2015年9月爐缸第二層環(huán)碳溫度最高值達340℃。為了安全起見，高爐限制生產強度，停爐前，7號高爐日常生產風壓不大于300 kPa，風量4 000 m3/min，高爐平均日產4 400 t/d，利用系數1.705 t/（m·3d）。

2 高爐停爐操作

2.1 高爐預休風

2015年11月18日，高爐進行預休風。根據高爐冷卻設施狀態(tài)，考慮沒有明顯的漏水跡象，本次高爐預休風采取減輕焦炭綜合負荷15%的方式。高爐以順行為主，渣鐵出凈，避免低壓、低料線、崩滑料，生鐵含[Si]控制在0.5%～0.7%范圍，入爐焦比548 kg/t，入爐堿度共降低0.15。休風前2 h逐步控制上料，休風后料線7.0 m。減風過程分為四步：第一次鐵口大噴，減風至180 kPa；第二次鐵口大噴，減風至100 kPa，以后再分兩步減風到零，減少了低壓時間。

高爐預休風后重點完成以下工作：

（1）安裝打水槍；

（2）安裝爐頂打水泵，在主控室操作界面上建立爐頂打水流量曲線；

（3）從爐頂上升管處接兩條煤氣取樣管到爐臺；

（4）對冷卻系統(tǒng)漏水情況進行排查和處理。

2.2 降料線停爐

高爐降料線期間，高爐風量不大于正常風量的85%，嚴格控制爐頂溫度，及時調節(jié)水量。爐頂溫度控制≤300℃，齒輪箱溫度≤80℃，閥箱溫度≤120℃，爐頂壓力≤0.10 MPa，煤氣中H2含量≤12%，O2含量≤2%，停爐料線與煤氣中CO2含量的關系如圖1所示。由圖1可以看出，隨料線下降煤氣中CO2含量降低，料線降至爐腰處時降至最低，隨著料線繼續(xù)下降，煤氣中CO2含量反而升高。

送風后隨著料線降低，對風量、風溫進行調節(jié)，確保爐況穩(wěn)定順行，使整個降料線過程在平穩(wěn)中過渡，未出現大的波動。料線降到爐腰下部時，煤氣中H2含量顯著升高，此時將停爐速度控 制在較低水平，采取減少風量、相應降低打水量以及降低風溫等措施以保證安全。本次降料線共出鐵三次，第一次鐵與第二次鐵間隔時間3 h，風口見黑時組織出最后一次鐵，確保了料線降到風口以下。

圖1 停爐料線與煤氣中CO2含量的關系

3 停爐期間相關控制措施

3.1 各水系統(tǒng)及生產蒸汽控制

7號高爐停爐期間，天氣寒冷，對水系統(tǒng)及生產蒸汽等介質是個考驗，根據既要節(jié)約又要防止水凍結及管道凍裂的原則，經過詳細研究制定了以下應對措施。

3.1.1 閉路水系統(tǒng)控制

閉路空冷器二冷水系統(tǒng)停止運轉，高爐閉路冷卻水流量減少至正常流量的50%。停爐10天后，減少冷卻水流量至正常流量的40%，停爐20天后，減少冷卻水流量至正常流量的30%。銅冷卻壁溫度控制在80℃以下，鑄鐵冷卻壁溫度控制在200℃以下。如果冷卻壁溫度超標，需增加水流量，待銅冷卻壁溫度降至50℃以下、鑄鐵冷卻壁溫度降至100℃以下后，再減小水流量。隨時檢查爐體各部位有無漏水情況，發(fā)現補水增多立即組織查漏水，若查出冷卻壁漏水及時關水，杜絕向爐內漏水。

3.1.2 爐頂打水控制

此次高爐停爐正逢寒冬，為了防止停爐期間爐頂打水管線凍裂，高爐停爐后立即切斷爐頂打水裝置，將管線內的殘余水放掉，損壞的冷卻設備全部關水。

3.1.3 風口及風口二套水控制

為了防凍，停止水泵工作、關閉備用水閥門后集中放水。爐缸下過濾器排水閥全開，各風口及軟連接存水用壓縮空氣吹凈；高爐風口二套水停爐時不具備停水放空的條件，采用在爐身環(huán)管處做防凍水的方式，同時將二套及進出水軟連接存水吹凈。

3.1.4 生產蒸汽控制

高爐停爐時，為了防止蒸汽管道凍裂，及時將生產蒸汽總閥門關閉，管道各放水閥門全部打開，將殘余水放凈后，用壓縮空氣把水吹凈。

3.2 風口二套組合磚區(qū)域澆注

7號高爐在2013年6月24日開始的年修送風恢復期間，曾發(fā)生兩次風口二套燒穿事故，造成7號高爐風口二套組合磚區(qū)域大部分被破壞，組合磚脫落。根據休風后現場的實際情況，風口二套組合磚上半圓大部分缺失，對日常生產造成威脅。為解決此問題，2015年12月24日開始對高爐風口二套組合磚區(qū)域進行澆注，使用專業(yè)模板、剛玉澆注料進行整體澆注，以取代風口二套組合磚，確保該區(qū)域開爐生產安全穩(wěn)定，避免燒穿事故。12月29日澆注結束后，用高爐煤氣烘烤三天，去除澆注料中的水分及提高澆注料的固結強度。

3.3 熱風爐隱患部位整改

高爐停爐后，熱風爐陸續(xù)轉入自然晾爐。在停爐期間，分別對1#、3#、4#熱風爐熱空氣出口溫度偏高部位重新砌磚，對4#熱風爐的爐頂聯絡管和熱風里短管進行修復，其中聯絡管的砌磚和波紋管全部更換，熱風里短管的部分管皮和砌磚進行更新。針對日常生產時熱風總管溫度偏高的問題，停爐期間在熱風總管上新建11個備用水箱，溫度超標時采用噴水冷卻。熱風爐所有工程結點與高爐開爐同步，以確保開爐后熱風爐系統(tǒng)的穩(wěn)定。

4 高爐開爐

4.1 開爐前重點工作

4.1.1 扒爐缸

高爐送風恢復是否順利，主要受爐缸清理的好壞影響。由于本次停爐未出殘鐵，且時間較長，所以死鐵層已經凝固，為了保證送風恢復時風口前有足夠的空間，本次清爐缸采用挖掘機爐內清理方式，通過卸部分風口二套子安裝小型皮帶運輸機，將廢物清出。

本次爐缸清理標準：

（1）全斷面扒至爐缸死鐵層位置；

（2）東鐵口及西鐵口位置必須扒空；

（3）減少打水，尤其在清理后期。

12月18日挖掘機進入爐內，扒爐缸工作正式開始，24 h不停作業(yè)，經過一周時間爐缸清理完畢，取得明顯的實效，為順利開爐打下良好基礎。

4.1.2 熱風爐烘爐

由于7號高爐熱風爐使用年限已久，建筑設備老化，腐蝕部位較多，停爐后自然涼爐時間較長，且7號高爐熱風爐燃燒室上部、拱頂和蓄熱室上部及拱頂總體均為硅磚結構，所以本次熱風爐烘爐以安全為第一要素，采取循序漸進的方式，制定了熱風爐烘爐規(guī)程[1]。熱風爐升溫過程見表1。

表1 熱風爐升溫過程

4.1.3 高爐生產蒸汽、風口及風口二套水恢復

開爐前，緩慢開啟生產蒸汽總閥門，待管道整體預熱、冷凝水排空后，關閉放水閥門，恢復蒸汽壓力及流量。由于7號高爐年限已久，綜合考慮風口及風口二套水管結垢等因素，送水前，煉鐵總廠組織人員逐根水管清理，送水時采取分段逐步送水，避免了進出水支管部分堵塞、通水量小甚至凍結的情況發(fā)生。

4.2 開爐

4.2.1 開爐配料

此次開爐由于停爐時間長，天氣寒冷，恢復難度較大，且7號高爐風口二套組合磚部位出現過燒穿而存在隱患，因此溫度控制本著宜高勿低的原則，最終配料總焦比確立為3.93 t/t、生鐵含硅4.0%。為了造渣加熱爐缸內襯，本次開爐渣比為942 kg/t、終渣二元堿度為0.94（不算凈焦）。高爐裝料[2-3]分15段，其中 1段為爐缸填充 500根枕木，2段為28批凈焦，3段為空料，之后各段正常料按逐步降低高爐焦比及逐步提高入爐堿度的原則裝入，裝料情況如表2所示。

表2 7號高爐開爐裝料情況

4.2.2 送風及恢復

鑒于7號高爐設備老化，風口二套組合磚重新澆筑，存在一定的不穩(wěn)定因素，所以本著“安全、順利、有效”的原則，此次開爐全部用直徑110 mm的風口，風口面積0.285 m2。采取集中堵風口的方式，開爐風口布局如圖2所示。

圖2 7號高爐開爐風口布局圖

高爐于2016年1月8日22:38送風，送風堵18個風口，9日2:50 12個送風風口全亮。11日22：00打開 5個風口，12日 5：00又打開 6個風口，至 12 日 17：00，又打開 5 個風口，除 3#、10#風口未打開，其余風口全部打開。開爐恢復過程中的操作參數見表3。

表3 7號高爐開爐恢復操作參數

恢復初期，高爐熱風壓力偏高，出現滑料現象，低壓時間比較長，通過調整，逐步趨于正常。出鐵初期，爐前砂口處理難度大，主要原因：

（1）每次出鐵后，主鐵溝及下渣溝清理時間長，砂口溫降大，砂口蓋渣鐵易凝固；

（2）新砂口溫度低；

（3）通鐵量少；

（4）渣鐵流動性差。

隨著加風，冶煉強度逐步提升，砂口工作狀態(tài)趨于正常。在加風恢復的同時，高爐逐步降低入爐焦比，同時相應調整入爐堿度。在裝料制度方面，初期采用了疏松邊緣與中心的裝料制度，待風量、氧量正常后，逐步控制邊緣氣流，改善煤氣流分布。通過科學組織爐前出鐵、精心調整高爐操作制度[4]，一周后，高爐生產恢復至正常水平。

5 結語

（1）鞍鋼7號高爐本次停爐是在鋼鐵形勢不景氣、高爐產能過剩的情況下首次采取停產待命。正逢嚴冬，天氣寒冷，停爐期間對高爐各水系統(tǒng)及生產蒸汽等控制技術難題的解決，為今后鞍鋼冬季根據產能調整高爐停開爐積累了寶貴的經驗。

（2）高爐預休風期間的技術處理及降料線期間停爐操作的合理運用，確保7號高爐在爐齡長、設備老化的狀態(tài)下安全停爐。

（3）開爐前，確立爐缸清理方案、爐缸清理達到標準，是保證送風恢復時風口前有足夠的空間、確保高爐送風順利恢復的關鍵。

（4）煉鐵總廠針對7號高爐冬季停爐時間長，天氣寒冷，恢復難度較大的問題，通過制定科學的開爐方案、統(tǒng)籌安排、采取一系列控制技術和措施，確保了高爐順利停爐、科學護爐、安全開爐。