煤氣在線分析在萊鋼2#188m3高爐操作上的實踐指導

鮑永良

山東省萊蕪鋼鐵集團有限公司型鋼煉鐵廠，山東萊蕪

0 引言

萊鋼2#1880m3高爐于2005年2月28日開爐投產。近幾年隨著高爐檢測系統的不斷完善，使高爐操作者對爐內狀況的分析，判斷更加及時、準確，量化。煤氣在線分析系統是專門針對高爐爐頂煤氣具有高溫、高壓、多塵、含濕的特定惡劣條件而設計的。萊鋼型鋼煉鐵廠2號1880高爐于2011年對煤氣在線分析系統進行了改進完善，使檢測數據更加及時、準確。本文主要通過對2號1880高爐幾次爐況波動進行分析，總結煤氣在線分析系統對高爐操作的指導作用。

1 煤氣在線分析系統對氣流失常型爐況的指導作用

管道和懸料是高爐爐內煤氣流失常的結果，也是高爐的多發性常見事故，很多原因都會導致管道或者懸料的發生，諸如原燃料條件惡化、渣鐵排放不暢、熱制度波動、加減風時機不當等等，發現和處理及時可避免燃料比上升過多，降低噸鐵消耗，處理不及時則易引發爐涼等嚴重爐況失常。

成功利用煤氣在線分析避免懸料的案例：

煤氣在線分析可以反應爐內煤氣流的細微變化，對其數據進行分析和判斷，及時采取調煤、減風、退負荷等應對措施，可防止懸料發生，避免事故擴大化。下面是2011年2月12日夜班前期煤氣利用的一段截圖：

圖1 2月12日夜班前期煤氣利用

下面是當時的風量情況：

圖2 2月12日夜班前期及時減風避免懸料

從上面兩個圖看出，2月11日中班22:53分CO數據為21%，之后開始上升，23:33為21.58%，煤氣利用率下降，23:44分CO數據為22.1%，23:49為22.6%。夜班工長根據煤氣利用率下降較多，果斷在0:02分減風，把風量由4 470m3/m,減至3 950m3/m,0:06分崩料，風壓由375KP升至388KP,冒尖但未出現懸料。可見，及時根據煤氣利用率下降等爐況表現采取減風措施，可防止懸料發生，減少損失。

2010年下半年和2011年前3個月，該種氣流失常型爐況在2號高爐多次出現，后通過多次分析和總結這種爐況的征兆、規律和處理措施，當CO含量在30分鐘內升高1%，則應適當控制風量200m3/m～400m3/m ，上升越快，減風幅度應越大。

2 煤氣在線分析系統對冷卻設備漏水的判斷指導作用

冷卻設備漏水分為下部漏水和上部漏水兩種。下部漏水包括冷卻壁漏水和風口小套漏水，煤氣在線分析系統表現為H2含量升高。上部漏水主要是指氣密箱漏水、十字測溫裝置漏水、大方孔漏水和爐頂打水漏水，該種漏水方式對爐況影響相比前一種較小，由于漏水相當于加大了煤氣的發生量，煤氣在線分析系統表現為漏水時H2、CO和CO2含量降低，漏水消除后H2、CO和CO2含量升高，同時，漏水時爐頂溫度、十字測溫溫度低，漏水消除后爐頂溫度、十字測溫溫度升高。

2.1 下部漏水

下部漏水發生在高爐高溫區（＞1000℃），在爐內水分與焦炭中的碳發生如下反應:

H2O+C=H2+CO -124450KJ

這個反應叫做碳水反應，由于碳水反應是吸熱反應，又直接消耗碳素，因而使燃料比升高。因此下部漏水對爐況影響較大，又因反應產物中有H2，所以會導致煤氣中H2含量升高。正常情況下，煤氣H2含量與鼓風濕度、噴吹煤種、煤比 大小等有關。國內有文獻的資料顯示，煤比對H2含量的影響為煤比上升10kg/t，煤氣H2含量升高0.1%～0.15%，2號爐根據高爐實際運行情況和檢測數據，推算出每10公斤煤比影響H2含量0.11%。萊鋼2號1880高爐鼓風經過脫濕，脫濕后濕度為6～8%，煤比為160～170kg/t,在這種條件下，煤氣中H2含量為1.6～2.2%，如果H2比正常值高0. 4%～0. 8%達1h以上，可判斷有冷卻器漏水。下圖是2011年7月17日夜班煤氣在線分析系統的一段截圖：

圖3 7月17日冷卻壁漏水H2含量變化

7月17日夜班燃料比上升40kg/t，爐溫低，鐵水熱量最高1480℃，H2含量夜班最高上升到3.4%（時間是4:25），探尺有時有滑尺現象，中心氣流夜班后期減弱，十字測溫中心溫度400℃左右，夜班組織查水，6:30分查出冷卻壁33組第2根漏水，7:00對該根壞的水管跨接后，H2含量開始下降，9:14H2含量為3.2%，12:08為2.1%，降至正常水平。

風口小套漏水后當漏水量大時，煤氣在線分析系統中H2含量會急速上升，而不像冷卻壁漏水那樣表現為緩慢上升，漏水小時，H2含量變化不明顯。

當爐內煤氣流出現失常時，H2含量也會出現升高現象。2號1880高爐2011年9月出現4次因爐溫大幅下跌出現的氣流失常，每次失常都沒有發現有漏水的冷卻設備，但煤氣中H2含量有不同程度的升高。

綜上所述，下部漏水突出表現是煤氣在線分析系統H2含量升高，高爐燃料比高，鐵水物理熱差，與生鐵硅數相比偏低，爐頂溫度分叉，探尺滑尺多。這些都為看水查漏提供依據。

2.2 上部漏水

上部漏水處于高爐低溫區，對高爐影響相比下部要小一些，噸鐵燃料比不會升高，一般會導致頂溫和十字測溫溫度降低，對布袋除塵（低溫下易糊布袋）和RTR發電（低溫下翅片積灰）造成影響，同時由于相當于長期爐頂打水，會對熱風爐燒爐造成影響。2011年7月25日，2號爐十字測溫和爐頂溫度逐步降低，中心氣流偏弱，但爐況順行狀況良好，燃料比未升高。爐頂煤氣瞬時發生量偏大，正常時風量4250時對應37萬立方/分鐘的發生量，但25日夜班一般在39萬立方／分鐘。通過對爐頂水冷系統的排查，檢查出十字測溫漏水，進行處理。消除爐內漏水后，頂溫和十字測溫溫度升至正常數值，煤氣在線分析顯示，H2含量在漏水消除后立即升高，CO和CO2絕對數值升高。

十字測設備漏水消除前，十字測溫中心點溫度一直偏低，起初判斷為中心氣流偏弱，多次進行中心加焦處理，以防止爐況出現失常。但停水后發現，中心溫度并不低，多在800℃以上，中心溫度低是漏水所致。因此十字測溫中心溫把上部布料矩陣進行調整，以進一步降低消耗。可見，準確判斷漏水設備并及時采取相關措施，可對高爐調劑在方向上起到至關重要的指導作用。

3 煤氣在線分析系統對高爐降料線過程的操作指導作用

高爐爐役中后期爐皮、冷卻壁損壞嚴重需進行焊補、更換或者爐型不規則需要進行噴涂造襯，以及大修停爐，這些過程都要進行深度降料線操作。萊鋼1080、1880高爐都進行過降料線停爐操作，萊鋼高爐均為布袋干法除塵。干式除塵高爐回收煤氣降料線時，由于既要考慮到安全問題，不能打水過多，又要保證布袋溫度不宜過高，避免燒壞布袋，所以其工藝要求更嚴格。如何安全快速地降料線至風口平面，并且利于開爐，是當前擺在干式除塵高爐工作者面前的一個重要課題。煤氣在線分析系統可以幫助高爐工作者安全順利降料線停爐。在降料線停爐過程中，煤氣在線分析系統在未切煤氣前可以為操作者實時提供煤氣成分的數據，避免因氫含量超標高爐出現爆震，影響安全停爐。與人工取樣相比，它有實時、安全、方便、快捷、誤差小等優點。

4 結論

1）當CO含量在30分鐘內升高1%，則應適當控制風量200m3/m～400m3/m，甚至更多，上升越快，減風幅度應越大；

2）鼓風脫濕后濕度為6%～8%，煤比為160kg/t～170kg/t,在這種條件下，煤氣中H2含量為1.6%～2.2%，如果H2比正常值高0.4%～0.8%達1h以上，可判斷有冷卻壁或小套漏水。鼓風不脫濕時，如果冷卻壁損壞，H2含量上升值與脫濕時相近，在0.4%～0.8%的范圍內；

3）如果爐頂、十字測溫溫度低，在線分析中CO、H2含量低，則有可能是上部氣密箱、十字測溫、爐頂打水、大方孔等漏水；

4）煤氣在線分析與人工取樣分析相比，它有實時、安全、方便、快捷、誤差小等優點；

5）在線分析必須和其它日常監測數據結合使用。應不斷總結這方面的經驗，提高調劑的準確性，保證高爐的長期穩定順行。

[1]解廣安.煉鐵工藝[].冶金工業部教材編輯部，2005.

[2]王平，等.爐頂煤氣連續分析系統應用實踐.中國科學院上海冶金研究所，2000.