新冶鋼1號520 m3高爐爐役后期生產(chǎn)實踐

李 林,吳 勇,段曙昕

(湖北新冶鋼有限公司,湖北黃石 435000)

新冶鋼1號520 m3高爐爐役后期生產(chǎn)實踐

李 林,吳 勇,段曙昕

(湖北新冶鋼有限公司,湖北黃石 435000)

新冶鋼l號高爐已到爐役后期,步入特護階段。高爐本體冷卻壁破損和爐缸侵蝕非常嚴重,但通過護爐措施、選擇合理的操作制度、精料,推行標準化操作制度條例,優(yōu)化高爐操作,加強高爐本體監(jiān)測維護,加強設(shè)備的維護保養(yǎng)等措施,保持了高爐長期穩(wěn)定順行,實現(xiàn)了高爐穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗的目的。

高爐;冷卻壁;爐缸;護爐措施

1 引言

新冶鋼1號高爐從2007年7月份開爐生產(chǎn)到現(xiàn)在已有7年多,已到爐役后期。高爐本體冷卻形式為:1～3段光面冷卻壁,4～14段搗打料冷卻壁(其中7段、9段、11段、13段為冷卻板)。高爐本體冷卻壁破損嚴重,有23塊破損冷卻壁,在破損冷卻壁位置安裝了銅冷卻棒33個。爐缸兩層測溫電偶已全部燒壞,兩層測溫電偶分別在標高6.88 m和5.8 m處,共14個測溫電偶。鐵口區(qū)域周圍爐殼嚴重炸裂,煤氣泄漏嚴重,只能利用檢修時間對鐵口周圍爐殼進行焊補灌漿,但無法根治炸裂及漏煤氣現(xiàn)象。高爐爐喉鋼磚燒損變形上翹嚴重,影響了爐內(nèi)的布料,使得布料不能實現(xiàn)預(yù)期意圖。在種種不利因素的影響下,2013年5月廠部決定針對1號高爐的運行情況,向公司申請1號高爐特護。按照高爐特護的要求,通過降低冶煉強度,加強原燃料管理,制定各項爐役后期操作措施,同時調(diào)整操作參數(shù),取得很好效果,并且保持了較好的技術(shù)經(jīng)濟指標。

2 爐體冷卻壁破損狀況、原因及措施

2012年2月冷卻壁開始破損,到現(xiàn)在有23塊(見表1))。其位置主要分布在爐體第四段至六段冷卻壁南和北方向,鐵口在正東方向。2013年5月開始對1號高爐實施護爐措施,從表1中可以看出冷卻系統(tǒng)破損速度得到了有效控制。

表1 冷卻壁破損情況

2.1 爐體冷卻壁破損原因分析

由于市場行情低迷,導(dǎo)致煉鐵生產(chǎn)不穩(wěn)定,在2012年到2013年里1號高爐就經(jīng)過了停爐→開爐→封爐→再開爐的過程,爐內(nèi)磚襯幾乎全部脫落,冷卻壁的正常運行只能靠爐內(nèi)形成渣皮來保護。

(1)由于封爐過程中要求對冷卻壁進行試壓檢查,因冷卻壁蛇形管老化,試壓壓力偏大,導(dǎo)致2塊冷卻壁蛇形管破裂,同時對其它冷卻壁也會有損傷。

(2)高爐在正常生產(chǎn)過程中爐內(nèi)垮渣皮現(xiàn)象頻繁,爐內(nèi)垮渣皮嚴重時,爐腰測溫電偶溫度時常上升至800℃以上(平均每月有3～4次),造成爐皮發(fā)紅或冒蒸氣的現(xiàn)象,被迫采取爐外大量噴水冷卻或減風(fēng)控制冶煉強度,這是導(dǎo)致冷卻壁破損的重要原因。

2.2 對損壞的冷卻壁進行控水

2013年上半年對損壞的冷卻壁采用通水控水措施,保持破損的冷卻壁出水管有少量的水出來,以確保該位置的冷卻效果。但事實證明采取此措施,冷卻壁破損并沒有得到控制,反而造成其它冷卻壁的破損。分析原因為:破損冷卻壁漏水到爐內(nèi),造成爐況不穩(wěn)定,爐溫波動幅度大,爐內(nèi)垮渣皮現(xiàn)象頻繁。2013年下半年,調(diào)整了措施和方案,對損壞的冷卻壁全部采取斷水的措施,避免破損冷卻壁漏水到爐內(nèi)而造成爐況的波動。此措施的實施,冷卻壁的破損速度得到有效的控制。

2.3 對損壞的冷卻壁安裝銅冷卻棒

(1)從2013年上半年開始安裝銅冷卻棒,至今已在23塊破損冷卻壁處安裝33個銅冷卻棒,實行單塊冷卻壁上最多均勻布置4個銅冷卻棒。如果單塊冷卻壁安裝銅冷卻棒過多的話,將會降低爐殼強度,對爐體安全產(chǎn)生不利的影響。

(2)銅冷卻棒主要安裝在冷卻壁破損比較集中的地方,以增強冷卻效果,使周圍能迅速形成渣皮,保護冷卻壁不被繼續(xù)燒損。這樣可以有效降低爐皮溫度,保護爐體的安全,而且有利于煤氣流的合理分布、穩(wěn)定爐況順行。目前安裝的銅冷卻棒效果明顯,爐皮溫度整體下降明顯,爐皮發(fā)紅或冒火星的現(xiàn)象減少,操作爐型變得較為規(guī)則,為高爐爐況的穩(wěn)定順行創(chuàng)造了有利的條件。

2.4 高爐本體周圍爐殼外安裝噴淋

高爐本體周圍4段到9段冷卻壁全部實行爐殼外噴淋水冷卻。該措施的實行,大幅度降低爐殼表面溫度,增加冷卻效果,有利于爐內(nèi)形成渣皮來保護冷卻壁。起到了良好的冷卻效果,有效降低了爐殼發(fā)紅的現(xiàn)象。

2.5 加強冷卻壁的檢漏工作

1號高爐冷卻壁損壞嚴重,正常生產(chǎn)時冷卻壁時有破損現(xiàn)象,如不能及時查出將大量向爐內(nèi)漏水,容易導(dǎo)致爐墻結(jié)厚,爐涼等事故,影響高爐順行。為了及時檢漏,安排專門的看水人員,每天早班進行查水一次,采取關(guān)小冷卻壁水管的水量,同時檢測冷卻壁出水管是否有煤氣泄漏,來判斷該冷卻壁是否破損。通過每天的查水,及時查出破損冷卻壁,預(yù)防破損冷卻壁漏水到爐內(nèi),避免引起爐況的波動或爐涼等事故,確保了高爐生產(chǎn)的正常運行。

3 高爐爐缸維護措施

高爐爐缸維護的好壞,直接決定高爐的使用壽命。目前1號高爐爐缸兩層測溫電偶全部燒壞。測溫電偶的埋入深度在距離環(huán)碳熱面330 mm的位置,而環(huán)碳的長度為780 mm,也就是說環(huán)碳在爐內(nèi)的工作情況,被侵蝕近一半,甚至更多,對高爐的正常生產(chǎn)存在的安全隱患不容忽視。針對爐缸的運行情況,主要采取以下措施:

(1)爐缸一至三段冷卻壁安裝了水溫差數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng),測量出來的水溫差數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)讲僮魇译娔X上進行24小時監(jiān)控。按要求設(shè)定水溫差偏高時的報警值,水溫差控制在3℃以內(nèi)。

(2)爐缸冷卻壁為兩塊串聯(lián)的進出水管。因此當(dāng)發(fā)現(xiàn)有個別冷卻壁的水溫差大于3℃時,按照操作制度立即對該冷卻壁進行處理,首先對水管進行疏通,之后利用高爐休風(fēng)時機把兩塊串聯(lián)的冷卻壁改為單塊進出水的冷卻壁,增加冷卻強度。如果仍然沒有控制水溫差,則需要適當(dāng)降低冶煉強度,采用加釩鈦礦護爐,以保證水溫差降到3℃以內(nèi)。

(3)在高爐爐缸二段冷卻壁爐殼外安裝測溫電偶,測量出來的數(shù)值直接傳輸?shù)讲僮魇译娔X上進行24小時監(jiān)控,另外出鐵口部位爐殼溫度較其它位置偏高,安裝視頻進行24小時監(jiān)控。

(4)利用紅外線測溫槍,每班測量爐缸一層和二層周圍的爐殼溫度數(shù)據(jù),在每班的操作報表上做好記錄,實行24小時的監(jiān)控手段,當(dāng)爐缸工作異常時能第一時間發(fā)現(xiàn)。

(5)控制適當(dāng)?shù)囊睙拸姸?利用系數(shù)從3.6 t/(m3·d)降到3.2 t/(m3·d),由于廠里供氧緊張,加上控制冶煉強化,因此采取停止富氧的措施來控制冶煉強度。

(6)控制出鐵口深度1600 mm以上,針對鐵口區(qū)域爐殼炸裂的現(xiàn)象,利用高爐計劃檢修的機會,對炸裂的位置進行燒焊或灌漿處理。

4 調(diào)整合理風(fēng)口布局和裝料制度

送風(fēng)制度決定了煤氣流在爐缸內(nèi)的初始分布,而裝料制度則決定了爐料在爐喉斷面上的初始分布,兩者綜合起來并與高爐爐型以及裝料設(shè)備的特點相結(jié)合,決定了煤氣流在高爐內(nèi)最終分布,因此裝料制度必須與送風(fēng)制度相結(jié)合,以取得合理的兩道煤氣流的分布。

現(xiàn)1號高爐已步入爐役后期,由于冷卻壁損壞嚴重,漏水現(xiàn)象時有發(fā)生,邊緣煤氣流較難控制。1號高爐一直在摸索較適宜的風(fēng)口布局,在邊緣煤氣流較明顯、冷卻壁易損壞的部位安裝長風(fēng)口,小套規(guī)格由原來使用的296 mm×316 mm×114 mm,現(xiàn)在逐步調(diào)整為長小套296 mm×360 mm×110 mm,現(xiàn)在風(fēng)口布局見表2。通過不斷的生產(chǎn)實踐,合理的調(diào)整風(fēng)口,對1號高爐爐役后期穩(wěn)定邊緣煤氣流、減緩爐殼危機、維持合理的操作爐型非常有效。

表2 目前風(fēng)口布局情況

目前1號高爐爐喉鋼磚燒損變形上翹嚴重,影響了爐內(nèi)的布料,使得爐料不能布到指定位置。通過對爐內(nèi)探尺、頂溫、本體溫度、壓差曲線及觀察爐內(nèi)攝像等綜合分析來調(diào)整裝料制度(見表3)。針對1號高爐無磚襯,邊緣氣流易發(fā)展的特點,制定了以發(fā)展中心煤氣流為主,適當(dāng)發(fā)展邊緣煤氣流為輔的操作思路。確保中心氣流就是防止邊緣氣流過強沖刷冷卻壁。適當(dāng)發(fā)展邊緣氣流就是防止爐墻出現(xiàn)結(jié)厚。

表3 裝料制度

高爐生產(chǎn)運行情況良好,爐況穩(wěn)定順行,對裝料制度的調(diào)整變化不大。發(fā)展中心煤氣流為主,適當(dāng)發(fā)展邊緣煤氣流為輔的調(diào)整方法,主要以下部調(diào)劑為主。

5 加強入爐原燃料管理

精料是高爐穩(wěn)定順行的基礎(chǔ),也是實現(xiàn)高爐長壽的基本條件。原料質(zhì)量的好壞,對高爐操作和高爐的穩(wěn)定順行尤為重要。目前1號高爐使用的燒結(jié)礦為環(huán)燒礦,轉(zhuǎn)鼓指數(shù)月平均只有64%,燒結(jié)礦堿度不穩(wěn)定,堿度R2在1.55～1.90之間波動,對高爐的造渣制度產(chǎn)生非常不利的影響,會造成爐況的波動。使用的焦炭為二級焦炭和三級焦炭水平。使用的塊礦粉末多,泥巴多。為了避免因原燃料質(zhì)量變化調(diào)劑不及時造成爐況波動,主要采取了以下幾方面的措施:

(1)制作出高爐配料校料單,在日常操作過程中,使用配料單計算得出爐渣堿度R2的理論數(shù)值,同時計算出每批料使用的焦比、綜合焦比、燃料比等,然后再進行變料調(diào)劑,做到有據(jù)可依,減少爐況波動。

(2)要求正副工長每班必須看料一次,槽下操作工每班必須清理焦和礦篩子,通過加強槽下篩網(wǎng)管理,改造倉嘴控制篩出量,以控制篩板上料層厚度,達到一定篩分效果,減少入爐粉末,改善料柱透氣性。要求燒結(jié)礦有足夠的粒度和良好的還原性,焦炭具有較高的冷熱強度、較低的反應(yīng)性,盡量保持焦炭種類穩(wěn)定。

(3)建立有害元素入爐的監(jiān)控機制,制作有害元素入爐收支平衡計算模型表格,掌握每天入爐的鋅負荷和堿負荷數(shù)據(jù),對有害元素較高的原料實行減少用量,和有害元素低的原料搭配使用,此有害元素監(jiān)控機制的實施取得了良好的效果,實現(xiàn)1號高爐的入鋅負荷控制在0.4 kg/t以內(nèi),堿負荷控制在2.8 kg/t以內(nèi)。

6 結(jié)語

(1)高爐從投產(chǎn)開始,就應(yīng)該制定一個以安全、順行、穩(wěn)產(chǎn)、長壽為目的長期操作方針。

(2)在冷卻壁大量損壞的情況下,及時進行高爐本體爐殼外噴淋水冷卻和安裝銅冷卻棒,是保證爐役后期維護基本合理的操作爐型、創(chuàng)造較好的經(jīng)濟指標的必要條件。

(3)在晚期高爐爐缸侵蝕嚴重時,在管理和監(jiān)控手段上必須到位,確保安全第一位。

(4)高爐爐役后期操作應(yīng)采用以發(fā)展中心煤氣流為主,適當(dāng)發(fā)展邊緣煤氣流為輔的操作思路,同時保證爐缸工作活躍。

[1] 周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊[M].冶金工業(yè)出版社,2008:292-296.

[2] 范廣權(quán).高爐煉鐵操作[M].冶金工業(yè)出版社, 2008:88-89.

The Production Practice of 1520 m3Blast Furnace in Late Campaign

LI Lin,WU Yong,DUAN Shu-xin
(Hubei Xinyegang Steel Company Ltd.,Huangshi 435000,Hubei,China)

The No.1 blast furnace in Xinyegang has been used for a long time,and now it is in the stage of special maintaining.Although the cooling wall and furnace hearth has been eroded heavily,but the blast furnace has been stably operated for a long term,and realized its objective of making quality product at low consumption by a series of lining protection measures such as choosing proper operation procedures,selecting raw materials,optimizing operation,strengthen the blast furnace body inspection maintenance and equipment maintenance,etc.

blast furnace,cooling wall,furnace hearth,lining protection measures

TF543

A

李 林,工程師,主要從事高爐冶金工作。

1001-5108(2016)06-0018-04